CC BY
96
ТЕРАПИЯ:
Марк Левин,
старший научный сотрудник лаборатории нанопроцессов и технологий Института тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси, кандидат технических наук, доцент
Людмила Малькевич,
заведующая кафедрой медицинской реабилитации и физиотерапии Белорусского государственного медицинского университета, кандидат медицинских наук, доцент
Лариса Данилова,
заведующая кафедрой эндокринологии Белорусской медицинской академии последипломного образования, доктор медицинских наук, профессор
состояние и перспективы
Технологии ближайшего будущего направлены как на интенсификацию промышленного производства, так и на улучшение качества жизни людей. Новые разработки в области биомедицины позволят не только снизить потребление лекарственных препаратов, но и - в отдельных
случаях - вовсе отказаться от них. В данном контексте перспективной видится криотерапия (КТ). Эта технология посредством влияния экстремального холода на человеческий организм способствует включению его резервных возможностей, активизации иммунной системы.
Холодовые воздействия на ткани человека в терапевтических целях
ФИЗИОТЕРАПИЯ
используются с давних пор - антивоспалительный и обезболивающий эффекты охлаждения описывались еще в трудах Гиппократа, Авиценны и в более ранних источниках. Многие известные врачи, начиная с Гале-на, с успехом применяли в качестве противовоспалительного средства низкие температуры. А египтяне еще за 2500 лет до н. э. лечили холодными компрессами ранения грудной клетки и переломы костей черепа. Более 100 лет назад немецкий врач и физиолог С. Кнайп, прыгнув в ледяной Дунай в состоянии острого воспаления легких, продемонстрировал, что даже тяжелое заболевание можно победить благодаря стимуляции сил организма. Впоследствии он развил систему закаливания и теплолечения до такой степени,
что она и сегодня является составной частью медицины. Современная криомедицина позволяет решать ряд клинических проблем намного эффективнее, чем традиционные способы лечения. В основе большинства криохирургических методов лежит разрушение патологических тканей путем их вымораживания. Такие технологии широко используются в случаях, когда традиционная хирургия малоэффективна или связана со значительным риском, а также с нежелательными косметическими последствиями. Охлаждение отдельных биотканей и всего организма в терапевтических целях проводится для инициации ответных реакций: выделения биологически активных веществ, интенсификации кровотока, анальгезирующего, спазмолитического, репаративного и противовоспалительного эффектов.
По масштабу воздействия на организм человека выделяют общую (ОКТ) и локальную криотерапию (ЛКТ), а в зависимости от вида хладагента - газовую (ОГКТ), жидкостную и контактную (рис. 1), причем последнюю можно причислить к локальной ввиду малой площади воздействия.
При общей криотерапии охлаждается все тело; при локальной газовой - отдельные его части (рис. 2). Отметим ряд областей, в которых успешно используется ЛКТ: дерматология, косметология, гинекология, артрология, невропатология, лечение остеохондрозов, воспалительных и дегенеративных болезней позвоночника, спортивная медицина, травматология, лечение ожогов, скорая и неотложная помощь, медицина катастроф...
Рис. 1. Виды криотерапии
КРИОТЕРАПИЯ
Углекислота
ФИЗИОТЕРАПИЯ
Рис. 2. Процедуры локальной (А) и общей (Б) криотерапии
Начало применению газовых сред в качестве криоагента положили работы японского ученого Т. Ямаучи. В середине 1970-х на ревматологическом конгрессе в Висбадене он доложил об эффективных результатах лечения ревматоидного полиартрита в специальном газовом криоториуме с температурой -160...-180 °С. Немецкие ревматологи, имевшие основательный опыт аппликационного холодолече-ния ледовыми термопакетами, подхватили и творчески развили идею японского коллеги. Согласно клиническим исследованиям, использование газовых сред при криотерапии имеет такие преимущества, как возможность варьирования скорости охлаждения в широком диапазоне и хорошая переносимость при лечении всевозможных заболеваний. Сегодня стало реальным применение газовой гипотермии бригадами скорой помощи при наличии у них портативных криотерапевтических комплексов. Источником холода может служить, например, жидкий азот, который легко транспортируется в небольших сосудах Дьюара. Это позволит осуществлять экстренную гипотермию
как на месте, так и во время перевозки пострадавшего. Исследования показали, что охлаждение ожоговых ран газовой струей способствует улучшению микроциркуляции, снижению боли, уменьшению плазмопотери и отека тканей. Также оно может использоваться и в более поздние сроки после получения ожога, например при охлаждении ран с вялыми грануляциями перед их пластическим закрытием. Применение КТ устраняет отек грануляций, приводит к их уплощению и подсушиванию, что существенно улучшает приживление кожных лоскутов.
ОГКТ имеет очевидные преимущества перед другими гипотер-мическими воздействиями, потому что, используя газовую среду, можно переохлаждать поверхность кожного покрова тела до так называемого криотерапевтического диапазона температур. Такой экстремальный скачок вызывает в холодовых рецепторах мощный импульс, который является движущей силой лечебного действия процедуры. Моделирование процесса охлаждения кожных покровов в криогенном газе и холодной воде показало, что достигнуть
нужного снижения температуры поверхности кожи в гипотермических жидкостях невозможно [1].
Теплообмен в любой живой ткани обусловлен тремя основными механизмами: кондукцией,конвекцией и собственной теплопродукцией. Первый описывается классическим законом Фурье: коэффициент теплопроводности зависит от типа биоткани и ряда других факторов, наиважнейший из которых - концентрация воды. Второй процесс вызван переносом тепла в биоткани посредством кровотока и различается в зависимости от типа последней. Собственная теплопродукция представляет собой экзотермические реакции клеточного метаболизма.
С точки зрения процессов теплообмена кожа является специфическим органом, поскольку расположена на поверхности тела, а значит, непосредственно обменивается энергией с окружающей средой. Онтогенез обеспечил весьма высокую специализацию теплокровных организмов при восприятии температурных факторов внешней среды. Первичная дискриминация раздражения принадлежит рецепторному аппарату. При этом собственно восприятие температурных раздражителей и, соответственно, чувствительность терморецепторных систем настроены во вполне определенном температурном диапазоне, что вызвано конкретными условиями среды обитания. Холодовые рецепторы залегают ближе к поверхности (0,17 мм), чем тепловые (0,3 мм). Общее число терморецепторов около 280 тыс., из них 250 тыс.-холодовых [2]. Количественное преобладание последних и относительно небольшая глубина их расположения позволяют предположить,
что воздействие низкими температурами способно оказывать значительное стимулирующее действие. Способ размещения рецепторов обеспечивает быструю реакцию поверхности эпителия на изменение температуры, которой определяется интенсивность отвода теплоты к охлаждающей среде. Кожные терморецепторы - неинкапсулирован-ные нервные окончания. Тепловые и холодовые рецепторы располагаются неравномерно по кожной поверхности. Первые представлены тельцами Руффини, вторые - колбочками Краузе. Голые окончания афферентных нервных волокон также могут выполнять функции холодовых и тепловых рецепторов. Терморецепторы генерируют импуль-сацию со стационарной частотой при оптимальной для человека температуре окружающей среды; при ее понижении частота возрастает.
Импульсация от терморецепторов распространяется через лемни-сковые пути к нейронам таламу-са, затем - гипоталамуса. Холодовые и тепловые рецепторы реагируют на изменение температуры ткани кожи, то есть непосредственно самих рецепторов, а не зависят от внешних условий. Окружающие ткани несколько демпфируют температурные воздействия, придавая определенную инерционность рецепции, а процесс первичного восприятия сигнала обусловлен не только изменениями температуры окружающей среды, но и состоянием тканей, например уровнем кровотока в коже.
Температурная чувствительность проецируется в сенсомотор-ные отделы коры больших полушарий, что, в свою очередь, отражается на соответствующем поведении человека.
Согласно современным представлениям, механизм терапевтического действия криотерапии основан на:
■ фазовом изменении состояния холодовыхрецепторов и тонуса сосудов;
■ миорелаксирующем действии, опосредованном через экстеро-рецепторный аппарат кожи и у-мотонейронную систему;
■ изменении деятельности высших вегетативных центров и систем нейроэндокринной регуляции;
■ стимуляции лимбических структур мозга и, соответственно, увеличении эндогенных опиоидов [3]. Ключевой механизм, определяющий тепловое состояние кожи,- конвекция. Кожная сосудистая сеть имеет сетевидное многоуровневое строение и начинается на глубине около 100 мкм от поверхности. Первичная терморегуляционная реакция кожных тканей на локальное или общее охлаждение - сужение кровеносных сосудов с целью снижения теплопотери.
Основным эффектом действия криотерапии является способность устранять скованность суставов, а также быстро и надолго снимать боль. Обезболивание наступает уже через 5-10 минут после воздействия холодом и длится 6-8 часов [4]. К примеру, в спортивной медицине показаниями для криотерапии считают травмы мягких тканей, ушибы, вывихи, растяжения [5].
Одним из наиболее зримых практических применений технологии криотерапии может служить спорт высших достижений, который продолжают сотрясать скандалы, связанные с применением запрещенных средств и методов не только для наращивания мышечной массы, но и для эффективной реабилитации после запредельных тренировочных
и соревновательных нагрузок. Именно в Институте тепло- и массообме-на им. А.В. Лыкова НАН Беларуси впервые в республике занялись изучением механизмов действия криотерапии. В 2007 г. к сотрудникам учреждения обратились специалисты Республиканского центра спортивной медицины (в настоящее время - РНПЦ спорта) с предложением провести совместные исследования с целью коррекции работоспособности спортсменов высшей квалификации - повышения выносливости, улучшения адаптивных реакций -с возможным одновременным снижением медикаментозной нагрузки. На сегодняшний день именно эта область имеет основной опыт практического применения криотерапии.
В активе ИТМО - пять белорусских и евразийских патентов, более 80 научных публикаций, регулярное участие в международных форумах и конференциях, работы в рамках государственных программ научных исследований, гранты Белорусского республиканского фонда научных исследований, а также опыт тесного сотрудничества с РНПЦ спорта и спортивными федерациями. СИ
http://innosfera.by
| №4 (182) | Апрель 2018 | НАУКА И ИННОВАЦИИ 75
