Комп’ютерне моделювання термоелектричного приладу для керування температурою іригаційної рідини при проведенні офтальмологічних операцій
DOI:
https://doi.org/10.63527/1607-8829-2024-1-2-61-71Ключові слова:
термоелектричне охолодження, іригаційна рідина, хірургія, офтальмологіяАнотація
Створено фізичну, математичну та комп’ютерну моделі термоелектричного приладу для керування температурою іригаційної рідини при проведенні офтальмологічних операцій. За допомогою комп’ютерного моделювання отримано розподіли температури лікувальної рідини та всередині блоку охолодження в залежності від холодопродуктивності термоелектричного модуля, швидкості витрати лікувальної рідини та довжини медичної трубки, в якій циркулює охолоджена рідина. Наведено результати розрахунків та комп’ютерного моделювання.
A physical, mathematical and computer model of a thermoelectric device for controlling the temperature of irrigation fluid during ophthalmic operations has been created. Using computer simulation, the temperature distributions of the therapeutic fluid and inside the cooling unit have been obtained depending on the cooling capacity of the thermoelectric module, the flow rate of the therapeutic fluid and the length of the medical tube in which the cooled fluid circulates. The results of calculations and computer simulation are presented.
Посилання
1. Iguchi Y., Asami T., Ueno S., Ushida H., Maruko R., Oiwa K., Terasaki H. (2014). Changes in vitreous temperature during intravitreal surgery. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 55, 2344; https://doi.org/10.1167/iovs.13-13065 .
2. Anatychuk L., Pasyechnikova N., Naumenko V., Kobylianskyi R., Nazaretyan R., Zadorozhnyy O. (2021). Prospects of temperature management in vitreoretinal surgery Ther. Hypothermia Temp. Manag., 11(2), 117 https://doi.org/10.1089/ther.2020.0019 .
3. Zadorozhnyy O., Korol A., Naumenko V., Pasyechnikova N., Butenko L. (2022). Heat exchange in the human eye: a review. Journal of Ophthalmology (Ukraine), 6, 50; http://doi.org/10.31288/oftalmolzh202265058.
4. Anatychuk L., Zadorozhnyy O., Naumenko V., Maltsev E., Kobylianskyi R., Nazaretyan R., Umanets M., Kustryn T., Nasinnyk I., Korol A., Pasyechnikova N. (2023). Vitreoretinal surgery with temperature management: A preliminary study in rabbits. The. Hypothermia Temp. Manag., 13(3), 126 http://doi.org/10.1089/ther.2022.0044.
5. Mauro A., Massarotti N., Salahudeen M., Cuomo F., Costagliola C., Ambrosone L., Romano M. R. (2018). Design of a novel heating device for infusion fluids in vitrectomy, Appl. Therm. Eng., 128, 625 https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.08. 027.
6. Romano M.R., Barachetti L., Ferrara M., Mauro A., Crepaldi L., Bronzo V., Franzo G., Ravasio G., Giudice C. (2024). Temperature control during pars plana vitrectomy, Graefes Arch. Clin. Exp. Ophthalmol; https://doi.org/10.1007/s00417-024-06631-6.
7. Nazaretian R., Zadorozhnyy O., Umanets M., Naumenko V., Pasyechnikova N. (2020). Effect of irrigation solution temperature on the duration of intraocular bleeding during vitrectomy (experimental study). J. Ophthalmology (Ukraine), 2, 60 (2020); https://doi.org/10.31288/oftalmolzh202026064.
8. Rinkoff J., Machemer R., Hida T., Chandler D. (1986). Temperature-dependent light damage to the retina, Am. J. Ophthalmol., 102(4), 452; https://doi.org/10.1016/0002-9394(86)90073-5.
9. Tamai K., Toumoto E., Majima A. (1997). Local hypothermia protects the retina from ischaemic injury in vitrectomy, Br. J. Ophthalmol., 81(9), 789; https://doi.org/10.1136/bjo.81.9.789.
10. Jabbour N.M., Schepens C.L., Buzney S.M. (1988). Local ocular hypothermia in experimental intraocular surgery, Ophthalmology, 95(12), 1687; https://doi.org/10.1016/s0161-6420(88)32956-8.
11. Anatychuk L.I., Vikhor L.M.., Kotsur M.P., Kobylianskyi R.R., Kadeniuk T.Ya. (2016). Optimal control of time dependence of cooling temperature in thermoelectric devices. J. Thermoelectricity, 5.5-11.
12. Anatychuk L, Vikhor L., Kotsur M., Kobylianskyi R., Kadeniuk T. (2018). Optimal control of time dependence of temperature in thermoelectric devices for medical purposes. International Journal of Thermophysics, 39:108. https://doi.org/10.1007/s10765-018-2430-z .
13. Anatychuk L.I., Pasyechnikova N.V., Kobylianskyi R.R., Prybyla A.V., Naumenko V.O., Zadorozhnyi O.S., Nazaretyan R.E., Mirnenko V.V. (2017). Computer simulation of thermal processes in human eye. J. Thermoelectricity, 5, 41 – 58.
14. Anatychuk L.I., Pasyechnikova N.V., Naumenko V.O., Zadorozhnyi O.S., Nazaretyan R.E., Havryliuk M.V., Tiumentsev V.A., KobylianskyiR.R. (2019). Thermoelectric device for hypothermia of human eye. J. Thermoelectricity, 3, 64 – 73.
15. Anatychuk L.I., Pasyechnikova N.V., Naumenko V.O., Zadorozhnyi O.S., Danyliuk S.L., Havryliuk M.V., Tiumentsev V.A., Kobylianskyi R.R. (2020). Thermoelectric device for contact cooling of human eye. Physics and Chemistry of the Solid State, 140 – 145 (DOI: https://doi.org/10.15330/pcss.21.1.140-145).
16. Anatychuk L.I., Pasyechnikova N.V., Naumenko V.O., Zadorozhnyi O.S., Nazaretyan R.E., Havryliuk M.V., Tiumentsev V.A., Kobylianskyi R.R. (2020). Thermoelectric device for non-contact cooling of human eyes. J, Thermoelectricity, 4, 77 89.
17. Wang Chunzhi, Jiao Hongzhe, Anatychuk Lukyan, Pasyechnikova Nataliya, Naumenko Volodymyr, Zadorozhnyy Oleg, Vikhor Lyudmyla, Kobylianskyi Roman, Fedoriv Roman, Kochan Orest (2022). Development of a temperature and heat flux measurement system based on microcontroller and its Application in ophthalmology. Measurement Science Review, 22(2), 73-79. https://www.measurement.sk/2022/msr-2022-0009.pdf DOI: 10.2478/msr-2022-0009.
18. COMSOL Multiphysics User’s Guide (2012) COMSOLAB. https://blogs.ethz.ch/ps_comsol/files/2020/05/COMSOLMultiphysicsUsersGuide.pdf
19. COMSOL Multiphysics Reference Manual // COMSOLAB. 2018. 622 p. https://doc.comsol.com/5.4/doc/com.comsol.help.comsol/COMSOL_ReferenceManual.pdf
