Глава 2.

КРИОТЕРАПИЯ (КТ) В СОВРЕМЕННОЙ МЕДИЦИНЕ.

МЕСТНОЕ И ОБЩЕЕ ЛЕЧЕБНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ХОЛОДА

В настоящее время единого, принятого всеми, определения термина "криотерапия" не существует. Обычно криотерапию (КТ) понимают как совокупность физических методов лечения, основанных на применении низких температур для охлаждения тканей, органов или всего организма (греч. kryos-холод, therapya-лечение). Разные авторы при этом имеют в виду различные температуры. Поэтому мы считаем необходимым, определить КТ как группу физических методов лечения, основанных на отведении теплоты из организма.

В последние годы повышен интерес исследователей к использованию охлаждения с лечебной целью. Число публикаций, посвященных криотерапии за последние пять лет, значительно увеличилось, в отдельных странах в 3-8 раз (ФРГ, Япония, Болгария, Польша). Интенсивно исследуются терапевтические возможности экстремально низких температур (до -180°С). Заметно возросло внимание врачей к температурам области "умеренного холода" (около 0 °С).

Механизмы действия криотерапии

Наиболее часто упоминаемые эффекты холода - снятие боли, уменьшение воспалительного отека, повышение капиллярного кровотока и ликвидация мышечного спазма. Считают, что холод оказывает антигипоксическое, кровоостанавливающее влияние, ускоряет заживление (репарацию) пораженных тканей. Показано, что результат холодового воздействия зависит как от количества и скорости отводимого тепла, так и от характера общей и местной реактивности организма. В основе механизмов изменения реактивности лежит система обратной связи, которая компенсирует отрицательное температурное воздействие за счет противоположно направленной реакции. Однако, вопросы, касающиеся механизмов действия КТ далеки от своего решения; изучены лишь их отдельные аспекты.

Влияние терапевтических режимов охлаждения на клеточные и тканевые структуры.

Местное холодовое воздействие, по данным многих авторов, приводит к местному замедлению уровня обменных процессов в охлажденных тканях, снижению потребления ими кислорода (потребности в нем) и питательных веществ. Выяснено, что местное применение холода снижает скорость транспорта веществ через мембрану, клеток. Работами многих исследователей определены критерии летальных и обратимых изменений в клетке при криовоздействии. Установлено, что при снижении температуры клетки ниже 10°С происходит реакция конденсации хроматина клеточного ядра, сменяющаяся де конденсацией при восстановлении функционального состояния клеток.

Установлено, что охлаждение конечности при операциях соединения отломков костей (чрескостного остеосинтеза) снижает внутрикостное давление.

При охлаждении мышечной ткани отмечается снижение активности мышечных веретен, сократительной способности мышц и увеличение вязкости синовиальной жидкости. В то же время при общих холодовых воздействиях у экспериментальных животных обнаружены улучшение процесса сопряжения фосфорилирования (накопления высокоэнергетических веществ) и активации тканевого (клеточного) дыхания в скелетной мышце и жировой ткани.

Велико влияние охлаждения на нейроэндокринную систему, обмен веществ. Температурный гомеостаз обеспечивается автономной системой терморегуляции, включающей экстеро- и интерорецептивные (наружные и внутренние рецепторные) системы, управляющие системы - гипоталамус как главный терморегуляторный центр мозга, железы внутренней секреции, нейропептидную и другие системы. К этому сложному регуляторному комплексу относятся также системы, управляющие поведенческими реакциями, а также эффекторные - термогенетические и вазомоторные системы.

Установлено, что эффективность терморегуляторных механизмов организма достаточно высока: экстремальное охлаждение больных (1 - 3-минутное пребывание в воздушной среде с температурой до -120°С или обдув отдельных участков тела холодным воздухом с температурой до -180°С в течение нескольких минут) вызывает цепь защитных реакций, однако перенапряжения терморегуляторных механизмов при этом не наблюдается. Отмечено, что защитная физиологическая реакция на дозированное общее охлаждение полезно для больных с ревматическими заболеваниями, так как при этом уменьшается боль и снимается мышечный спазм. Кроме того, ответная реакция проявляется вегетососудистыми изменениями, связанными с активацией системы надпочечников. В то же время другие авторы, использовавшие экстремальные температуры (до -120°С в криокамерах) при лечении больных с хроническими ревматическими заболеваниями суставов и в контрольных группах здоровых людей, не обнаружили стимуляции функции надпочечников, поскольку выброс этой железой гормонов кортизола и оксикортикостероидов (17-ОКС) в процессе криотерапии существенно не изменился. По мнению R. Fricke (1989) благоприятный эффект общей КТ при заболеваниях двигательного аппарата (больные находились в течение 1 и 3 мин в криокамере с температурой - 110 - 160°С) обусловлен стимуляцией функции передней доли гипофиза. Им выявлено, что уровень кортизола в сыворотке крови у больных после КТ снижался, пролактина и соматотропного гормона не менялся, содержание норадреналина повышалось, а адреналина колебалось в пределах нормы. В последние годы некоторые исследователи объясняют действие КТ участием нейропептидной системы и образованием эндогенных морфиноподобных веществ - опиодов, через которые и реализуется эффект охлаждения. Об этом свидетельствуют данные, полученные у больных с болевыми синдромами позвоночника, получавших криоаппликации с температурой - 140°С, а также у больных с холодовым спазмом бронхов при проведении лечения (десенсибилизации) охлажденным воздухом (-10°С).

Об изменении обмена веществ у больных есть данные в единичных работах, посвященных, в основном, процедурам общей криотерапии. Так, М. Taghawinejad и соавт. (1989) отметили, что в течение 3 часов после 3-минутного пребывания в криокамере (до -110°С) у больных полиартритом выявлялось повышение в крови сахара, мочевой кислоты, холестерина, триглицеридов и снижение уровня свободных жирных кислот; показатели насыщения крови кислородом при этом повышались (увеличивалось рО2 и уменьшалось рСО2). Данные научной литературы позволяют полагать, что ответная реакция нейроэндокринных структур на КТ зависит от методики лечебного воздействия, а также и других причин, в частности циркадных ритмов, половых различий и др.

Реакция сердечно-сосудистой системы

При изучении системной реакции сердца и сосудов на охлаждение было показано, что общая криотерапия, не создает чрезмерной нагрузки на кровообращение, поэтому может быть применена больным ишемической болезнью сердца в начальной стадии. При мониторировании таких больных в криокамере (температура около -110°С) и после нее (нахождение в ней до 3 мин) провокации ишемии миокарда, нарушения сердечного ритма не выявлено. У больных с нормальным артериальным давлением (АД) после общей КТ оно повышается не больше чем на 10 мм. рт. ст., но при гипертонии может повышаться и более значительно. Местная криотерапия не оказывает какого-либо существенного влияния на показатели артериального давления у больных с гипертонией и не вызывает обострения заболевания.

Реакция на обдувание резко охлажденным воздухом области пораженных суставов (у больных с ревматическими заболеваниями суставов) выражалась в увеличении частоты сердечных сокращений в среднем за 5 уд/мин. Отрицательной динамики показателей электрокардиограммы при локальной криотерапии не зарегистрировано, в том числе у лиц, страдающих сопутствующим кардиосклерозом, наджелудочковыми и желудочковыми экстрасистолами.

Исследованиями, касающимися влияния криотерапии на состояние венозного русла, показано, что локальное охлаждение области коленного сустава с помощью криопакета у лиц, страдающих варикозным расширением вен нижних конечностей, способствовало улучшению венозного оттока. Однако переохлаждение приводило к венозному застою.

Начальная реакция мелких и средних сосудов на охлаждение в условиях клиники и эксперимента, по данным многих авторов, выражалась сужением мелких капилляров и артериол кожи, замедлением скорости кровотока. Этим объясняют свойства криотерапии останавливать кровотечения. Максимальное сужение сосудов кожи над коленным суставом отмечали при воздействии воздухом температуры -170°С в течение 2 мин. Температура кожи при этом составляла 8-10°С. После криотерапии сосуды кожи продолжали сужаться в течение 30 мин наблюдения. Динамика уменьшения кожного кровотока при осаждении имела форму экспоненциальной кривой. Отмечают, что курение является фактором, усиливающим спазм периферических сосудов. Это рекомендуют учитывать при назначении местного криовоздействия.

В настоящее время считают, что сужение сосудов при криовоздействии является 1-й защитной реакцией на охлаждение, 2-я защитная реакция - расширение просвета кровеносных сосудов, ее наблюдали в разное время (от 1 до З ч) в зависимости от дозы охлаждения. Интенсивность воздействия холодом достоверно влияет на степень последующего покраснения кожи (реактивной гиперемии), однако линейной зависимости не выявлено. 1-я защитная реакция, как полагают, направлена на сохранение тепла, 2-я - способствует усиленному теплообразованию. В то же время деление реакции сосудов на 1-ю и 2-ю достаточно условно. Реальная ситуация характеризуется ритмическими колебаниями процессов сужения и расширения сосудов кожи и, таким образом, предотвращается ишемическое повреждение тканей. Отметим, что на оптимальный эффект КТ рассчитывают при охлаждении кожи до температуры 8-15°С.

Реакция сосудов подкожной клетчатки, мышц и сосудов суставной капсулы на охлаждение изучена меньше. Установлено, что она является менее выраженной по сравнению с реакцией сосудов кожи (измеряли внутритканевую, в том числе внутрисуставную температуру, исследовали также - тканевый клиренс ксенона в экспериментальных и клинических условиях). У ряда больных после локальной криотерапии возникает холодовая гиперемия, в механизме которой играет роль комплекс сосудорасширяющих веществ, снижение мышечного тонуса, аксон рефлексы. J. Enhel и Y. Strobel (1985) отметили, что покраснение кожи после криовоздействия характеризуется индивидуальными отличиями, которые обусловлены как местными признаками (толщина кожи), так и конституционными особенностями (возраст, общий тепловой баланс перед процедурой).

Влияние КТ на нервно-мышечный аппарат.

Первичный ответ организма на криотерапию связан, прежде всего, с возбуждением кожных рецепторов. Длительное охлаждение вызывает их торможение и частичную парализацию, в связи с этим находятся и субъективные ощущения больного: вначале он ощущает холод, затем чувство жжения и покалывания, далее боль, которая сменяется анестезией и анальгезией.

Возможность регулирования мышечного тонуса - одно из наиболее ценных свойств КТ. Большинство авторов использовали холод для снятия мышечного спазма, а другие, наоборот, для его повышения. Последнее достигают с помощью кратковременного воздействия умеренно низкими температурами (около 0°С). При этом отмечается возрастание силы и выносливости мышц.

Снятие мышечного спазма имеет большое практическое значение. Расслабление (релаксацию) мышц отмечают при длительном (более 10 мин) охлаждении в диапазоне температур около 0°С или при кратковременном, но интенсивном охлаждении (до -180°С).

Установлено, что реакция нервно-мышечных структур на охлаждение носит фазовый характер и зависит от динамики охлаждения; в ее основе лежат изменения мембранного потенциала (деполяризационные явления) в этих структурах. В 1960 - 1970 гг. уменьшение мышечного спазма связывали с охлаждением нервно-мышечных структур и обусловленными этим замедлением проводимости, преимущественно по лишенным миелина нервным С-волокнам, а также со снижением активности мышечных веретен и уменьшением эффекта растяжения.

В работах последних лет представление о механизме влияния криотерапии на нервно-мышечный аппарат несколько изменилось. Исследователям удалось показать, что местная КТ льдом, а также 2 - 3-минутнее воздействие холодным воздухом (до -180°С) или пребывание в криокамере (около -110°С ) почти не изменяет температуру мышц и нервных стволов. По-видимому, спазмолитические эффекты КТ реализуются через внешнерецепторный аппарат кожи и гаммамотонейронную систему.

Н. Mielniczuk (1990) отмечено снижение возбудимости спинного мозга и моторной реакции. Установлено, что функциональная активность экстерорецепторов кожи становится минимальной при охлаждении кожи до 13°С. Поэтому охлаждение кожи до 12-15°С является, по-видимому, оптимальным для снятия мышечного спазма.

Проведено сопоставление спазмолитических эффектов при разных способах криотерапии. Показано, что обдувание холодным воздухом обладает большим эффектом расслабления мышц, чем аппликации льда. Это связывают с более выраженным торможением функции гаммамотонейронной системы при газовой КТ.

Реакция нервной вегетативной системы на лечебное охлаждение, зависит от количества и скорости отводимого тепла и от индивидуальных особенностей организма больного. Так, у больных с преобладанием активности симпатического отдела вегетативной нервной системы оптимальный эффект отмечают при медленном отведении тепла с помощью криопакетов.

Влияние КТ на воспаление и иммунологические реакции.

Уменьшение клинических признаков воспаления после криотерапии наблюдали все исследователи, занимавшиеся этим вопросом. Обнаружено быстрое подавление активности воспалительного процесса. Отмечают, что при остром воспалительном процессе в суставах КТ даёт оптимальный эффект.

В литературе обсуждаются механизмы уменьшения воспалительной реакции, стимуляции процессов регенерации и увеличения резистентности (общей устойчивости организма к внешним раздражителям) при охлаждении. Курс общего охлаждения при температуре -20°С в течение 10 мин в эксперименте на теплокровных животных приводил к устойчивому увеличению лизосомальных катионных белков в гранулоцитах периферической крови, что и свидетельствовало об активизации механизмов неспецифической устойчивости. Благоприятные изменения лабораторных показателей воспаления (нормализация белковых фракций, скорости оседания эритроцитов - СОЭ) и содержания в крови больных ревматоидным артритом ревматоидного фактора наблюдали после приема курса общих холодных ванн (13°С). Выраженные, противовоспалительный и противоотечный эффекты локальной КТ у больных с ревматическими заболеваниями суставов также сочетались со снижением активности медиаторов воспаления и снижением СОЭ.

Влияние однократного холодового воздействия на отдельные звенья системы крови

Обнаружено, кратковременное увеличение общего числа клеток крови, после процедуры общей КТ в криокамере (температура около -1 - -10°С), которое нормализовалось через 3 ч. Количество лимфоцитов в периферической крови снижалось, процесс продолжался более 3 ч после процедуры). Среди лимфоцитов в этот же период времени возрастало число клеток-супрессоров. H.-J. Hessler и соавт. (1989) обнаружили снижение способности базофилов к освобождению медиаторов воспаления у больных с холодовой крапивницей после курса направленного на понижение чувствительности к холодовым белкам-антигенам (холодовой десенсибилизации).

В то же время иммуномодулирующее влияние криотерапии не является мгновенным, так в некоторых наблюдениях такие показатели крови, как ревматоидный фактор, С-реактивный белок, скорость оседания эритроцитов у больных ревматоидным артритом до и после однократной процедуры или после одного курса общей КТ в криокамере существенно не менялись. Эти данные, полученные разными исследователями, нацеливают на более глубоко изучение данного вопроса. В частности следует оценить возможности комбинированного лечения ряда заболеваний. Например, сложно ожидать восстановления всех гематологических и иммунологических показателей после криосауны у больных с наличием хронических очагов инфекции, если последние не подвергаются санации.

Противовоспалительный эффект тесно связан с обезболивающим (анальгетическим) действием КТ. Анальгитические эффекты общей КТ в криокамере с температурой от -20 до -120°С и общих холодовых ванн с температурой 15°С отмечают почти все авторы, занимающиеся данным вопросом.

Местная КT охлажденным до низких температур воздухом на область коленных суставов у больных ревматоидным артритом сопровождалась возрастанием (сенсорного механического и болевого термического) порогов, приводила к уменьшению болевых ощущений, по данным зрительной аналоговой шкалы в среднем на 50,6% после воздействия газом температуры -160°С и на 35.4% после аппликации газом с температурой -30°С. Противоболевое воздействие КТ объясняют "блокированием" болевых рецепторов кожи и аксон - рефлексов (при общей КТ на значительной поверхности тела), нормализацией возбудимости нейтронов спинного мозга, участием опиоидов организма больного в реализации эффектов криотерапии, а также уменьшением воспалительной реакции, регуляцией сосудистого тонуса и разрывом порочного круга "боль - мышечный спазм - боль". Показано, что более выраженный обезболивающий эффект даёт кратковременное интенсивное (до -180 градусов) охлаждение. Менее выраженный, хотя и быстрый эффект, дают процедуры, в которых используются умеренно низкие температуры (около 0 градусов). Многие исследователи полагают, что для сохранения обезболивающего эффекта криотерапии целесообразно повторять процедуры с интервалом 4 - 5 часов. Таким образом, в настоящее время КТ становиться одним из активных методов физической терапии. В основе восстанавливающих здоровье (саногенетических) механизмов криотерапии лежат обезболивающий, противовоспалительный и спазмолитические эффекты. Большинство этих эффектов реализуются на уровне микроциркуляторного сосудистого русла ( или капиллярной сети), а степень их проявления зависит от индивидуальных особенностей больного. Терапевтическую эффективность КТ обосновано связывают с её обезболивающим, расслабляющим мышцы и противовоспалительным эффектами. Самооценку больного и оценку врачом объективных клинических данных считают важным элементом анализа лечебного эффекта термотерапии.

Терапевтическая эффективность общей КТ (пребывание в криокамере с температурой около -110оС в течение 0.5 - 3 минуты) у больных с ревматическими заболеваниями суставов наряду с уменьшение боли выражалась достоверным улучшением функций суставов, общего самочувствия больных. Обнаружено также, что указанные эффекты распространяются на закрытые участки тела, например на защищенные перчатками и обувью суставы кистей и стоп. Значительное улучшение функционального состояния больных наблюдают в течение нескольких часов после этой процедуры. Курс общих холодных ванн с температурой воды 13оС и продолжительностью процедуры 4 минуты приводит к возрастанию двигательной активности больных при выполнении бытовых физических нагрузок и увеличению способности к самообслуживанию.

Разновидность местной криотерапии криоэлектрофорез диадинамическим током (5% раствора хлорида натрия с контактной поверхностью 30 квадратных сантиметров силой тока 10 - 12 мА в течение 20 минут) у больных с плечелопаточным периартритом приводит к субъективному улучшению на 70% после седьмой процедуры и на 90-95 % после завершения лечения. При этом объективное клиническое исследование демонстрирует нормализацию локомоторной функции, а рентгенологическое исследование обнаруживает уменьшение количественно оцененных признаков поражения связок в области плечевого сустава. Локальная КТ (обдувание холодным воздухом температуры до -180оС области тазобедренного сустава у больных коксартрозом, анкилозирующим спондилитом, тендинозом области большого вертела бедренной кости, люмбаго в течение 1 - 3 минут) приводит к существенному уменьшению жалоб, увеличению расстояния "безболезненной" ходьбы, улучшению других показателей клинического функционального тестирования уже после 5 - 8 процедур. В контрольной группе, где криотерапия не проводилась, больных результаты лечения были значительно хуже. Большинство больных ревматоидным артритом (88.2%) воспринимали аналогичную процедуру как приятную 90% больных считали лечение эффективным.

Холодовые хлорэтиловые блокады у больных с мышечным болевым синдромом были эффективными у 91.5% больных. Многие авторы указывают на расслабление мышечных контрактур различного происхождения после курса КТ.

Проанализировав результаты применения криоаппликаций жидкого азота на точки акупунктуры при лечении болевого синдрома при заболеваниях позвоночника, некоторые авторы отмечали значительное улучшение по важнейшим клиническим критериям (снятие болевого синдрома, исчезновение болевых и мышечно-тонических рефлексов, уменьшение расстройств чувствительности, улучшение микроциркуляции, подвижности позвоночника) у 48% больных, улучшение отмечено у 50% пациентов.

Показана также эффективность криомассажа. Считают, что массаж со льдом акупунктурных точек при зубной боли эффективней традиционной акупунктуры или акупрессуры.

При растяжении связок применяют специальные стягивающие охлаждающие повязки. Охлаждение тканей хлорэтилом, аппликации жидкого азота после наложения швов при хирургической обработке ран и в области микротравм после предварительной обработки антисептическим раствором снижают число гнойных осложнений. Охлаждение поражённых ожогом тканей парами жидкого азота с температурой -100°С предотвращает вторичные процессы углубления ожоговой раны.

Криотерапию с эффектом применяют в нейрогериатрической клинике (для лечения заболеваний нервной системы у пожилых). Для КТ с использованием экстремально низких температур возрастные ограничения так же практически не устанавливаются: обдувание холодным воздухом температуры до -180°С проводят больным в возрасте до 81 года. Отмечено, что КТ увеличивает физическую выносливость больных, по данным велоэргометрии на 6.8%.

В качестве дополнительного критерия оценки эффективности физической терапии называют уменьшение потребности в медикаментах и связанное с ними уменьшение побочных эффектов лечения больных. Основная жалоба большинства больных, особенно ревматологических, на боль. Поэтому обнаруженное многими авторами снижение потребности больных в обезболивающих препаратах, связанное с выраженными анальгетическим действием КТ, рассматривают как важный фактор в пользу этого метода лечения.

Следует отметить, что обезболивающая и снижающая потребность в анальгетиках, мыщцерасслабляющая, противовоспалительная активность лечебного холода, отсутствие побочных эффектов лечения, возрастных ограничений для большинства методик ставят криотерапию в ряд важнейших средств с "домашней" реабилитации при хронических болевых синдромах, в частности неврологических и ревматологических. К сожалению, потребность в устройствах для КТ в России на сегодня совершенно не удовлетворена.

Методы и аппаратура, применяемые для криотерапии в официальной медицине

Достижения последних лет в области криогенной техники и физической химии привели к существенному расширению арсенала средств, применяемых для проведения КТ. Созданные к настоящему времени методы криотерапевтического воздействия могут быть разделены на 2 группы: КТ с использованием умеренно низких температур и КТ с использованием экстремально низких температур.

К 1-й группе относят ледяные аппликации, массаж кубиками льда, ледяные обертывания, общие и местные холодные ванны, аппликации криопакетов, холодные грязевые аппликации, криоаппликации с помощью термоэлектрических устройств, хлорэтиловые и спиртовые блокады. При использовании указанных методов применяют температуры в диапазоне от -20°С до температур, позволяющих лечебному агенту отводить тепло из тканей.

2-я группа методик включает общую КТ в криокамере от -20 до -120°С в течение 0,5 - 3 мин; обдувание холодным воздухом при температуре -30°С в течение 10 мин или при температуре -180°С в течение 0,5 - 5 мин; воздействие парожидкостной смесью азота, СО2-аэрозолем, в том числе воздействия на биологически активные точки китайских меридианов (криопунктуру) температурой от -60 до -140°С.

Криотерапия с использованием умеренно низких температур

Наиболее распространенным и дешевым материалом для проведения КТ считают лед, получаемый путем замораживания воды в холодильной камере, температура которой - от -4 до -15°С. Лед используют достаточно разнообразно. Раньше во время массажа наиболее часто рекомендовали растирание льдом пораженной области. В настоящее время чаще других приемов массажа применяют поглаживание. Лед заворачивают в салфетку, при этом рабочая поверхность кусочка льда не обертывается. Делают массаж точек акупунктуры. Используют также специальные криомассажные устройства. Применяют и аппликации дробленого льда. Приготовленный лед (до 1.6 кг), помещенный в полиэтиленовые пакеты, укладывают на пораженную область на 30 - 60 мин. Используют ледяные обертывания и так называемый метод "мокрых полотенец". Щадящей формой криоаппликации, считают наложение кусочков льда на полотенце над пораженной областью тела на 3-5 мин. Назначают также специальные охлаждающие повязки.

Для общих и местных холодных ванн и аппликаций используют холодную воду, добавляя в нее кусочки льда. Продолжительность ванн при температуре воды от 4 до 13°С от 0,5 до 4 мин; с лечебной целью также используют струю воды низкой температуры, а иногда - охлажденные водные растворы хлорида натрия и других солей.

В настоящее время, созданы и нашли широкое применение в клинической практике криоаппликаторы, или криопакеты. Основное свойство устройств такого типа заключается в способности хорошо аккумулировать холод. Подбирая материал для размещения в криопакеты, ориентируются на такие его термодинамические характеристики, которые позволяют достаточно точно дозировать интенсивность воздействия. Чаще применяют криопакеты толщиной от 5 до 30 мм с рабочей температурой -10° до -20°C. Продолжительность этой процедуры в среднем 10 мин. При аппликациях криопакетов последние не накладывают непосредственно на кожу, а укалывают на прокладку из бумажной или льняной салфетки. В ходе местной КТ необходимо учитывать и давление на кожный покров, так как при механической компрессии изменяются условия кожного кровообращения и нарушаются термодинамические процессы.

В клинике для КТ часто применяют легко испаряющиеся жидкости (хлорэтил и др.). Вещество распыляют над пораженной областью. Реже, криотерапию проводят путем нанесения "углекислого снега". В качестве охлаждающего агента также применяют нитрат аммония.

За рубежом для КТ уже более 10 лет используют термоэлектрические устройства. В России подобные устройства созданы, однако их использования носит пока исследовательский характер. Кроме того, энергетические характеристики теплоотводящих устройств на базе термоэлектрических эффектов не позволяют осуществлять значительное по уровню и величине отводимой теплоты охлаждение.

КТ с использованием экстремально низких температур

Современная криотерапевтическая аппаратура позволяет в широких пределах варьировать параметры охлаждения. Для местной, газовой КТ используют охлажденный воздух или парожидкостный поток азота, который омывает участок тела. Продолжительность процедуры при температуре охлаждающего агента около -30°С в среднем 10 мин. Процедуры в диапазоне температур от -140 до -180°С, обычно длятся 1 - 3 мин. Для газовой КТ применяют аппараты "Westfalen- Kryostar" и др.

Для общей терапии, применяют криокамеры с рабочим диапазоном температур от -20 до -110°С . Длительность лечебного воздействия, например в аппарате "Kryosauna" при температуре около -100°С. от 0,5 до 3 мин. При общей газовой КТ используют защитные приспособления для рук, стоп и лица пациентов (перчатки. ботинки, хирургическая маска и т. п.). Больные одеты в короткие трусики. Для профилактики обморожения при местной газовой КТ пользуются рекомендациями работы G. Jonderco и соавторов.

Для криопунктурного воздействия используют специальные криоаппликаторы и криозонды. В последнем случае паро-жидкостной поток с температурой -140°С направляется на ограниченные участки кожи (до 5 мм в диаметре).

Дозирование охлаждения при криотерапии

При наличии показаний к КТ ее эффективность ставят в зависимость от параметров воздействия (вид, интенсивность, длительность, динамика воздействия). Учитывают также площадь охлаждаемой поверхности тела, термодинамические характеристики теплоносителя холода и временной интервал между воздействиями, параметры ответной реакции организма больного (вид и фаза заболевания, индивидуальные особенности больного - переносимость процедур, возраст, сопутствующие заболевания и др.).

Для расчета необходимой продолжительности холодовых процедур предлагают математические методы. Наиболее значимыми переменными оказались толщина кожной складки, порядковый номер процедуры и теплофизические характеристики агента. При невозможности расчета рекомендуют начинать лечение с кратковременного воздействия и наблюдать реакцию организма больного. Затем при хорошей переносимости продолжительность процедур увеличивают. Частота КТ в этом случае будет зависеть от индивидуальной чувствительности больного и целей лечения. Считают, что чем более острым является патологический процесс, тем меньше должны быть интервалы между процедурами; при хронических патологических состояниях интервалы более длительны.

Методические аспекты применения КТ требуют дальнейшего совершенствования. По мнению W. Т. Josenhaus (1990), подходы к рациональному обоснованию лечебного вмешательства обеспечиваются знанием закономерностей терморегуляторных механизмов.

Криотерапия в комплексе лечебных мероприятий

Внимание, уделяемое данному вопросу, обусловлено потребностями клиники в комплексных восстановительных подходах, дающих, как показали исследования последних лет, наилучшие результаты.

Одновременное или последовательное применение холода и некоторых других физических факторов (ультразвук, лечение кислородом под повышенным давлением - гипербарическая оксигенация, микроволновое и лазерное излучение, ультрафиолетовое облучение крови) в экспериментальных и клинических условиях демонстрировало возможность усиления или ослабления действия выбранного фактора с помощью охлаждения. Для увеличения лечебного эффекта используют электротерапию и КТ в их последовательном применении. В последние годы появились устройства н методы для одновременного воздействия холодом и постоянным или импульсными токами (диадинамический. интерференционный). Имеются единичные наблюдения применения переменного магнитного поля и КТ.

Часто авторы рекомендуют комбинировать КТ с физическими упражнениями. Положительный и существенный эффект КТ, примененной до физических упражнений при ревматических заболеваниях, отмечают многие исследователи. Для этой категории больных предложен также прерывистый метод лечения, заключающийся в холодовом воздействии длительностью 3 мин и лечебно-гимнастическом комплексе длительностью 5 мин, которые чередуются последовательно несколько раз. Показана эффективность сочетания КТ с изометрическими упражнениями, вызывающими так называемое постизометрическое расслабление мышц. Местное воздействие холодным воздухом, например, в области сустава, рекомендуют сочетать со сгибанием-разгибанием в этом случае в течение всей процедуры. Интенсивную двигательную терапию применяли у больных вегетососудистой дистонией после холодных погружений. При этом рассчитывали на компенсацию теплоотдачи. После лечебной артроскопии коленного сустава в целях уменьшения отека используют аппликации льда длительностью 15-20 мин.

При сравнении клинических эффектов тепла и холода G. Jonderco и соавт. (1990), удалось показать, что наиболее выраженным анальгетическим эффектом обладает последовательное применение теплового воздействия с аппликацией резко охлажденного до -15 °С воздуха.

Показания и противопоказания к криотерапии в настоящее время разрабатываются. Локальную криотерапию применяют при заболеваниях опорнодвигательного аппарата больным ревматоидным артритом, юношеским хроническим артритом, анкилозирующим спондилитом, другими хроническими воспалительными заболеваниями суставов. КТ эффективна при остеоартрозе с выраженным синовитом и без него, заболевания мягких околосуставных тканей (тендиниты, тендинозы. теносиновиты, миотендиниты, бурситы). КТ применяют при диспластических состояниях опорнодвигательного аппарата, травмах, ожогах, контрактурах, ушибах, вывихах, растяжениях, при лечении пролежней, а также в раннем послеоперационном периоде.

Локальную КТ применяют в неврологической практике: при неврологических проявлениях остеохондроза позвоночника, состояниях после нарушения мозгового кровообращения, после операций, по поводу опухолей нервной системы. При посттравматических парезах и параличах, при синдроме Паркинсона, рассеянном склерозе, разнообразных болевых и спастических синдромах.

Местная КТ нашла применение в стоматологии, оториноларингологии, гинекологии, при лечении заболеваний прямой кишки и других областей.

Общую криотерапию зарубежные авторы применяют при ревматических заболеваниях суставов и некоторых аутоиммунных заболеваниях (бронхиальная астма и др.).

Холодолечение противопоказано больным с синдромом Рейно, другими нарушениями периферического артериального кровообращения, серповидно-клеточной анемией, при непереносимости холода. В то же время физическую десенсибилизацию холодом проводили больным "холодовой" крапивницей и "холодовым" бронхоспазмом. Местная криотерапия КТ на область левого плеча нежелательна больным с заболеваниями сердца. Для исследования реакции организма на холод иногда применяют тесты типа "холод-давление", "ледяную" пробу и др. Выраженную реакцию считают противопоказанием к КТ. Криоэлектротерапию не проводят детям до 5 лет.

Холод против ревматизма. Метод газовых аппликаций

Японский ученый доктор Тосимо Ямаучи разработал совершенно новый, необычный способ лечения ревматических заболеваний. Он исцеляет больных с помощью холода. Результаты работ Тосимо Ямаучи говорят сами за себя . Только за десять лет через его клинику прошло около двух тысяч больных с самыми запущенными формами ревматических заболеваний. Около 80 процентов пациентов почти полностью избавились от болей и вернулись к полноценной жизни. Рассказывает Тосима Ямаучи :

" -Можно сказать, что мне помог случай. Будучи студентом, я проходил практику в одной из клиник. Уже тогда, глядя на то, как мучаются больные ревматоидным артритом, и как трудно врачам им помочь, я стал задумываться о поисках новых, более эффективных способах их лечения. Так вот перед Новым Годом один из наших пациентов убежал домой , чтобы в кругу семьи отметить праздник. Но до дому он не дошел, заблудился, и когда через несколько часов, мы его нашли, он сильно промёрз. Я не сомневался, что его самочувствие ухудшиться. Столько пробыть на морозе. К моему удивлению он чувствовал себя гораздо лучше. Этот случай заронил в мою душу первое зерно сомнения. Я стал внимательно присматриваться к другим больным.

На зимние праздники мы многих пациентов мы отпускали домой. После тёплых больничных палат они частенько приезжали в не отапливаемые, заледенелые дома. Им переходилось часто вставать с циновок и приветствовать родственников. И как не странно, в клинику они возвращались более бодрыми и подвижными. Тогда я в первые и решил попробовать лечить ревматические заболевания с помощью холода.

Сейчас я руковожу клиникой, которая находиться в горах Киушус, на самом южном из четырёх крупных островов Японии - Кюсю. Это единственная в мире клиника где главная роль в лечении ревматических заболеваний принадлежит холоду. Как всё это выглядит на практике?

Наш цикл состоит из двух фаз. Первая - обработка поражённых суставов пациента холодом, вторая - продолжительные физические упражнения. К нам поступают люди с очень запущенными формами болезни. Многие из них по несколько лет не вставали с постель. Поэтому сначала с помощью холода мы снимаем у пациентов боли, способствуем расслаблению суставов. Больной входит в криоториум - специальный бокс для обработки всего тела. Туда подаётся охлажденный до минус 160 градусов воздух. Человек находиться в камере не более двух трёх минут. Эта процедура в течение дня повторяется несколько раз .

После охлаждения пациент направляется в терапевтическое отделение. Здесь с помощью специальной аппаратуры начинают разрабатывать больные конечности. Мы, стремимся заставлять людей выполнять движения, связанные с физическим напряжением. Механизмы вытягивают, давят, мнут, ударяют по всем суставам. Кстати говоря, вся аппаратура сконструирована нашими сотрудниками. Занятия длятся до десяти часов в день. Даже ночью, когда больные ложатся спать, мы помещаем их на специальные механические кушетки. Прикрепляем их руки и ноги к механизмам, которые должны разрабатывать суставы. Курс лечения длиться несколько месяцев, и по сути, всё это время и днём и ночью суставы пациентов находятся в движении, Мы считаем , что только с помощью непрерывного воздействия, возможно, победить болезнь.

У нас лечиться очень трудно. Я расскажу ещё о некоторых деталях. Рабочий день начинается с 6 часов утра. Больные входят на зарядку. Под наблюдением врачей они несколько часов приседают, прыгают, вертят руками и т.д. Ежедневно каждый пациент должен преодолеть от 2000 до 5000 ступенек. Тяжёлые больные поднимаются в гору на колясках, упираясь в землю ногами.

После интенсивной зарядки наступает завтрак. Пациенты едят всё кто, что хочет, не соблюдая диеты. Причём пищу берут руками, даже во время еды они стараются заставить руки интенсивно работать. В любую погоду, даже если на улице мороз или идёт снег, наши подопечные купаются. Одни просто проходят через охлаждённую воду до восьми градусов, другие в ней задерживаются подольше. Холодная вода снимает боль, благотворно воздействует на самочувствие людей. Затем они вновь приступают к физическим упражнениям.

Мы понимаем, что курс лечения не лёгкий. Поэтому большая роль отводиться психотерапии. Так, например, больные разделены на две группы . В каждой есть новички и ветераны, которые уже готовятся к выписке. Вновь поступающие, глядя на прошедших курс лечения, вновь обретают утерянную надежду на выздоровление, и напрягают всю волю, чтобы добиться таки результатов. Ветераны сдерживают жалобы и упрямо за собой ведут новичков. Эта психологическая спайка помогает переносить людям трудности.

Кроме того, каждую неделю мы организуем нашим пациентам экскурсии, чтобы они не ощущали себя оторванными от мира, когда больные начинают чувствовать себя лучше, мы разрешаем им ездить за покупками в центр.

Специально подобранная музыка воздействует на самочувствие наших больных. Во время физических упражнений она помогает делать их в такт. Во время утренней гимнастики музыка бодрит, заряжает энергией. То есть мы стараемся, что бы в нашей клинике каждая мелочь была направлена на внушение пациенту веры в себя, в свои силы, на стремление выздороветь. Но главный наш союзник и агитатор - это пример людей, которых привезли в клинику неподвижными, а ушли они из нее самостоятельно.

Давно известно, что холод обладает анестезирующим действием. Раньше больным с температурой клали на лоб пузырьки со льдом. Обоженную руку опускали в холодную воду. Эта нехитрая процедура облегчала страдания больных. Кстати говоря, я начал свои процедуры со льда. Обкладывал больные конечность кусками льда, но это было не удобно, и тогда пришла идея использовать сухой и охлаждённый воздух.

Так вот, после воздействия холодом температура тела в течение многих часов остается повышенной. При этом происходят благоприятные изменения в крови и в суставной жидкости. Наши эксперименты показали, что холод побуждает организм к выработке "антиревматических" гормонов.

В нашей клинике люди, прикованные по несколько лет к постели, уже через неделю начинают самостоятельно передвигаться. Ни один из существующих современных методов не способен оказать такое быстрое и эффективное воздействие. Наш курс лечения очень удобен. Он требует от пациентов напряжения всех физических и духовных сил, но он приносит результаты.

После прохождения курса лечения мы говорим свои пациентам, что если они хотят нормально жить и работать, то должны постоянно разрабатывать свой суставы, не давать им "заржаветь". Но жизнь есть жизнь и не всем это удаётся. Тем не менее, как показывают выборочные данные, треть наших пациентов, даже не прибегая к регулярным занятиям, чувствуют себя хорошо.

Отрадно то, что нам удалось привести в порядок суставы без хирургического вмешательства, используя холод . Конечно, если говорить в целом, то нам сейчас трудно. Наш метод только начинает пробивать себе дорогу в жизнь. Но я твердо верю, что этот метод лечения холодом ревматических заболеваний со временем докажет своё право на существование, будет применяться так же широко и успешно, как старые, испытанные способы."

Итак, криотерапевтические процедуры применяют в лечебной практике примерно с 1974 г. Приоритет в практическом использовании криотерапии принадлежит частной клинике Тасимо Ямаути (Япония), в которой впервые было применено криотерапевтическое воздействие на эндокринную систему пациента при лечении ревматического полиартрита. С физической точки зрения криотерапевтическое воздействие сводится к кратковременному контакту кожного покрова пациента с газовой средой температура, которой составляет -180 - -170оС. По характеру воздействия различают местную (локальную) и общую (тотальную) криотерапию.

Локальная криотерапия связана с воздействием низкотемпературным газовым потоком, получаемым, как правило, при испарении жидкого азота и направляемым непосредственно на пораженный заболеванием участок тела. Местное криовоздействие широко используют для лечения полиартрита, экземы, ожоговых поражений кожи. Оборудование, используемое для локальной криотерапии, производится фирмами " Nihon Sanso " и " Odsi Giken " (Япония), а также "Messer Griesheim" и "Меdizintechnik Кirschman + Schweizer " (ФРГ).

Общая криотерапия связана с полным погружением в газовую среду с температурой -180оС. В большинстве случаев для дыхания пациента используют воздух, заполняющий зону криовоздействия (камеру для размещения пациента). В ходе криовоздействия органы дыхания и конечности защищают от обморожения. Известны устройства для тотальной криотерапии с направленным движением холодных струй.

По мнению авторов метода, основная лечебная эффективность криотерапевтических процедур связана со стрессовым стимулирующим воздействием на гипоталамо-гипофиз-надпочечниковую систему, а также со стимуляцией периферийного кровообращения. Максимальное стимулирующее влияние оказывает тотальная криотерапия. Лечебная эффективность определяется не только минимальным уровнем температуры воздуха в зоне криовоздействия, но и темпом понижения температуры. Продолжительность общего криотерапевтического воздействия 30 - 180с. При криотерапии температура кожи пациента мгновенно понижается до 0оС, а затем, за счет интенсификации периферийного кровообращения, повышается до 35оС (нормальная температура кожи 32,5оС). Компенсаторное повышение температуры сохраняется в течение 1,5 ч. Наряду с компенсаторным повышением температуры, при криотерапевтическом воздействии достигается подавление скованности и болевых ощущений в пораженных ревматическим полиартритом суставах. Это наглядно иллюстрирует таблица 1.

Физиотерапевтическая эффективность различных видов теплового воздействия на, суставы пораженные ревматическим полиартритом.

Температура воздействия, C

Подавляемые факторы

Состояние пациента в течении мин.

До процедуры

в ходе процедуры

После

Процедуры

1

0

30

60

180

+70

Скованность суставов

++

+++

-+

-

-+

-65

то-же

++

-

-

-+

-+

-180

- ” -

++

-

-

-

-

+75

Болевые ощущения

++

++

+

+

+

-65

то-же

+++

-

-

-

+

-180

- ” -

+++

-

-

-

-+

Примечания : -- - отсутствие боли, скованности,

- - незначительные проявления, -+ - слабые проявления,

++ - средние проявления, +++ - сильные проявления .

Согласно субъективной аналоговой шкале снижение болевых ощущений в суставах при газовой аппликации потоком с температурой -160оС и -30оС, составляет 50,6% и 35,43% соответственно, причем после восстановления температуры кожного покрова дифференциация ощущений усиливается до 57,25% и 28,43% соответственно. При этом 88,2% опрошенных оценивают криотерапевтические процедуры как приятные, а более 90,0% считают их эффективными. К преимуществам криотерапии следует отнести такие качества, как комфортность и малая продолжительность процедур. Так , продолжительность процедур при температуре -1600С составляла лишь 1 мин., в то время как при температуре газа -300С воздействие длится 10 мин и сопряжено с ощущением дискомфорта от переохлаждения тканей. Высказывается мнение, что экстремальная криотерапия (-150 оС - -1800С) обеспечивает мощную стимуляцию тепловых рецепторов, расположенных в периферийных слоях тканей, и не вызывает переохлаждения слоев расположенных под эпителием, что неизбежно при использовании более высокотемпературных газовых и жидкостных сред. Специфическое влияние экстремальных температур на эндокринную систему пациента полностью исключает возможность переохлаждения или локального обморожения пациента, поэтому экстремальную криотерапию можно считать наиболее безопасной и комфортной из гипотермических процедур.

Возможность подавления болей в суставах в сочетании с преодолением скованности обеспечивает проведение комплекса лечебной гимнастики, который в совокупности с диетой дает хорошие результаты при лечении ревматического полиартрита. Анальгезирующее влияние криотерапии считают также результатом снижения активности медиаторов воспаления, поэтому криотерапия показана при всех видах полиартрита: остром и хроническом, инфекционном и неинфекционном.

Возможны и другие направления в использовании общей криотерапии, например, для лечения иммуннодефицитов и повышения неспецифической резистентности организма, или при лечении ожоговых ран. Закаливающее влияние криотерапевтических процедур в совокупности с быстротой и комфортностью позволяет рассчитывать на массовое применение данного метода в качестве мощного, профилактического средства, использование которого легко организовать как в стационарных, так и в амбулаторных условиях (например, в профилакториях крупных предприятий).

Российский вариант

"Сначала было слово".

Стимулом к началу работ по разработке отечественных криотерапевтических систем, стало выступление Т. Ямаучи на конгрессе ревматологов в 1986 г. Материалы доклада достоверно доказывали огромную лечебную эффективность процедур, основанных на использовании искусственного холода. Кроме того, из сообщения было видно, что снижение температуры газа и увеличение поверхности контакта кожного покрова с низкотемпературной газовой средой, определяют лечебную эффективность криотерапии. Информация вызвала огромный интерес у специалистов, но еще большую активность проявили больные ревматоидным артритом.

Вообще больные хроническими и прогрессирующими заболеваниями представляют собой особый человеческий материал. Некоторые из них сражаются со своим недугом многие десятки лет. Испытывают на себе новые методы и лекарства, следят за всеми публикациями и часто раньше специалистов узнают о новых научных разработках. В истории с созданием отечественной криотерапевтического оборудования роль пациентов страдающих различными формами артритов, неоценима.

После доклада Т. Ямаучи у наших специалистов возникло желание самим развернуть такие работы, но для этого необходима специальная техника. На запрос о стоимости одной японской установки был получен ответ, что, поставка обойдётся в два миллиона долларов. Сумма гигантская, а для медицинских учреждений просто неподъёмная. Поэтому вопрос о покупке импортного оборудования отпал сам собой.

Но, отказаться от самой идеи лечения сверхнизкими температурами было нелегко, поэтому решили, поискать отечественных умельцев способных решить эту проблему. В 80 годы официальным лидером в области криомедицинских технологий в СССР, считался ВТИНТ г. Харьков. Украинские учёные изучили вопрос, и согласились решить проблему за ... два миллиона рублей. Помня о том, что в те времена официально за один доллар давали 60 копеек, легко догадаться, что после такого ответа вопрос о практическом применении криотерапии был снят с повестки дня. Специалисты поняли - нам этот метод не по карману.

Но для людей, которые долгие годы активно сражались со своим недугами, оказался другой взгляд на эту проблему. Ленинградец Э., больной прогрессирующей формой ревматоидного артрита, проявил необычайную настойчивость и привлёк к решению этой проблемы специалистов Ленинградского технологического института холодильной промышленности и Государственного института усовершенствования врачей. Образовалась творческая группа, которая, не подозревая об описанных выше материальных проблемах, решила создать криотерапевтическую установку на "общественных началах".

Медицинскую стороны вопроса представляли профессора Майстрах Е.В.и Губачёв Ю.М., техническую профессор Головко Г.А.(в то время заведующий кафедрой криогенной техники), и Баранов А.Ю. На первой встрече были сформулированы основные принципы, по которым должна строится криотерапевтическая установка. Было решено, что криотерапия, как процедура, показанная миллионам пациентов, должна обеспечиваться доступным по цене оборудованием. В качестве верхней границы её стоимости установлена сумма 20 тысяч рублей. Таким образом, сами того не подозревая, мы поставили перед собой сверхзадачу - снизить стоимость установки в 100 раз, по сравнению с известными зарубежными аналогами. Дальнейшее развитие событий подтвердило, что такая постановка вопроса единственно верная. За 12 лет, не смотря на бурное развитие криотерапии за рубежом, в Германии, ни одна импортная установка в лечебных учреждениях России не появилась. А в Европе криотерапевтические процедуры относятся к наиболее дорогостоящим лечебным мероприятиям. В тоже время был построен ряд отечественных установок для общего и локального применения криогенных температур, стоимость, которых не превысила установленную в 1986 году планку. Дальнейшее тиражирование этого оборудования позволит сделать криопроцедуры доступными большинству россиян.

Эта маленькая экономическая победа над медицинской индустрией Запада, основана на использовании принципиально новых криогенных технологий, которые разрабатывались исключительно для медицинских целей. Вторым основополагающим принципом в разработке криотерапевтических систем, стояли требования полной безопасности для пациентов. Дело в том, что в ряде зарубежных установок общего криотерапевтического воздействия, криогенный газ не пригоден для дыхания, т.к. содержит значительно больше азота, чем в обычный атмосферный воздух. Для защиты пациента от гипоксии (недостатка кислорода) зарубежные разработчики применяют подчас очень сложные узлы, но всё же безопасность процедур в целом значительно снижается. Полную безопасность от гипоксии можно гарантировать в двух случаях, при использовании в качестве теплоносителя (газа который входит в контакт с кожным покровом пациента), атмосферного воздуха, или в случае локализации зоны криовоздействия ниже органов дыхания.

Таким образом, наряду с установками общего (тотального) контакта криогенного газа и пациента, выделяется новый класс криотерапевтических систем - установки локализованого криовоздействия.

Установки, в которых зона криовоздействия содержит газ пригодный для дыхания значительно проще в эксплуатации для медицинского персонала и не вызывают у пациента дополнительных опасений. Т. Ямаучи неоднократно отмечал такие преимущества этих установок, как надёжность и безопасность. Но, для приготовления кондиционного газа - теплоносителя, необходимо дорогостоящее оборудование, которое и определяет себестоимость криотерапевтических процедур.

Техническое обеспечение локализованных криопроцедур, значительно проще, поэтому, несмотря на их эксплутационные недостатки в ряде случаев разработчики идут именно этим путём.

Проанализировав доступную информацию о криотерапевтических системах, мы пришли к выводу о том, что установки первого типа, со всех точек зрения предпочтительней.

После этого осталось лишь придумать, как преодолеть главный недостаток криотерапевтических систем - высокую себестоимость. Надо признаться, что криогеника в целом довольно дорогая область техники, за изменение установившегося в природе равновесия надо платить и платить дорого. Но, учитывая, что стоимость установки сможет закрыть ей дорогу в практическую медицину, пришлось искать способы построить криогенную установку почти без применения привычных для этой области техники приборов и аппаратуры.

РУССКАЯ КРИОСАУНА

Техническая сторона разработки и изготовления, отечественных криокамер увлекательна, как детективный роман, но только для специалистов. Для читателя, не обладающего подробными познаниями в области сверхнизких температур, подробности борьбы за дешевую установку малоинтересны. В тоже время просто заявить, "мы сделали лучше и дешевле!", нельзя, поэтому попробуем рассказать эту историю в общих чертах.

Поставив перед собой два вопроса - " Как это происходит?", и, " Почему обходится дорого?", мы пришли к выводу: Происходит это так же, как при заполнении ванны водой. Вода, заполняя объём ванны, вытесняет из него атмосферный воздух и постепенно всё тело купальщика погружается в новую среду. Вода не пригодна для дыхания, поэтому мы локализируем зону её воздействия на наше тело и погружаемся только по плечи. Если своевременно не прикрыть кран вода будет сливаться в верхние сливное отверстие, а если это отверстие недостаточно велико то и через края ванны. По описанной схеме работает криотерапевтическая камера локализованного воздействия.

Допустим, что ванну принимает человек амфибия, для которого вода роднее, чем воздух, не трудно предположить, что он расположит свою голову ниже уровня верхнего сливного отверстия и полностью погрузиться в водяную среду.

Заменив в рассмотренном примере привычную эмалированную ванну, на круглый бассейн с теплоизолирующими стенками, а воду на криогенную среду (теплоноситель) повторим оба эксперимента.

Эксперимент первый локализированное криотерапевтическое воздействие, газ, подаваемый в криогенный бассейн для дыхания не пригоден. Пациента надо расположить так, что бы газ - теплоноситель не попал в органы дыхания, или проще говоря, что бы голова осталась вне зоны криотерапевтического воздействия. Этого можно добиться тремя путями:

1. Изменяя высоту стенок бассейна в зависимости от роста пациента.

2. Изменяя уровень, на котором пациент стоит в бассейне.

3. Изменяя уровень, на котором расположено отверстие, собирающее отработанный газ - теплоноситель.

При проведении криопроцедур газ, подаваемый в криобассейн локализированного воздействия, имеет температуру -180 C.

При такой температуре он в три раза тяжелее воздуха поэтому предложная выше аналогия с водой достаточно справедлива. Тяжелый холодный газ так же легко вытесняет атмосферный воздух и стекает через стенки бассейна или в сливное отверстие. Надо отметить, что, взаимодействуя со стенками бассейна, газ подогревается, причём существенно на 40 - 80 градусов, но всё же остается на 160-120 градусов холоднее атмосферного воздуха. В ряде случаев , отработанный газ, собирают, охлаждают и снова подают в зону кроивоздействия.

Размеры камеры локального воздействия составляют примерно около 400 литров, поэтому для первичного заполнения криобассейна необходимо 1 - 1.2 килограмма холодного газа.

В случае полного погружения объём бассейна увеличивается до 600 литров, на первичное заполнение требуется 1.8 килограмма холодного воздуха.

ГДЕ ДОСТАТЬ ХОЛОДНЫЙ ПАР ДЛЯ КРИОСАУНЫ

Итак, чтобы заполнить бассейн для локализированного криовоздействия надо произвести 1 - 1.2 килограмма азотного пара. Как и где взять этот пар? Учитывая то, что большинству людей с азотом в виде пара встречаться не приходилось, несколько слов о свойствах жидкого азота и температуре его кипения. Жидкий азот получают при конденсации азота газообразного, который составляет около 80% атмосферы земли. Чтобы газообразный азот "захотел" сконденсироваться, необходимо лишить его запаса теплоты (охладить). Ранее, обсуждались условия, при которых теплота перетекает от одних тел и веществ, к другим. Основным из них является перепад температуры между источником и приемником теплоты, причём последний должен быть холоднее первого. Сам процесс превращения газа в жидкость идёт в два этапа: сначала газ, в нашем случае азот, охлаждаясь, превращается в насыщенный пар, а затем насыщенный пар, конденсируясь, становиться жидкостью.

Каждый из нас на практике знаком с процессом превращения жидкости в газ и газа в жидкость. Наиболее удачным примером русская парная и сауна. В русской бане мы паримся при температуре 100-110 градусов, в сауне 130-150 градусов. Соответственно в первом случае вода, заполняющая парную, является паром насыщенным, во втором паром перегретым или газом.

Основное отличие пара от газа заключается в том, что на попытку охладить его пар реагирует частичным превращением в жидкость, при этом температура пара не меняется. Газ же охлаждается до тех пор, пока не превратиться в пар. В любом случае и в сауне и в русской бане пар без жидкости (воды) не получить.

Возвращаясь к фазам превращения азота, надо отметить, что его кипение и конденсация происходят при температуре -196оС. Жидкий азот невероятно холодная среда, в которой, привычные материалы проявляют неожиданные свойства. Резина становиться хрупкой, как стекло, а свинцовый колокольчик звенит чистым звуком.

Оставляя в стороне способы превращения газообразного азота в жидкость, следует сказать , что эта работа требует большого расхода энергии и сложной аппаратуры.

Затраты электроэнергии на производство 1 килограмма жидкого азота достигают 1.5 кВт час, а стоимость азота в Санкт-Петербурге составляет 0.3 доллара за килограмм. При этом сбывается поговорка: "За морем телушка - полушка, да рубль перевоз ". Жидкий азот из крана не потечёт, производят его, как правило, на крупных предприятиях и для доставки в медицинские учреждения необходимо иметь специальные ёмкости (сосуды Дюара) или специальный транспорт.

Несмотря на то, что схема сосуда сравнительно проста - это привычный бытовой термос, но больших размеров и выполненный из нержавеющей стали, цена на сосуды очень высока. Например, 30 литровый сосуд стоит порядка 500 долларов.

Учитывая все соответствующие производству, доставке и хранению жидкого азота расходы, себестоимость его в медицинском учреждении возрастает до 0.8 - 1.0 доллара за килограмм. Поэтому снижение расхода жидкого азота на заполнение бассейна низкотемпературным теплоносителем, важнейшая задача проектировщиков и эксплуатационников.

Зная сколько нужно газа теплоносителя и из чего его можно получить, можно рассмотреть следующий вопрос: "Каким образом получить достаточное количество теплоносителя?".

Если криовоздействие локализованное, то в качестве газа - теплоносителя можно применять пары азота. Но как превратить жидкость в пар? Ответ на первый взгляд очевиден - нагреть жидкость. Но на деле всё сложнее. Сразу возникает вопрос: чем нагреть? Например, использовать бытовой кипятильник нельзя. Сразу после включения он окутается паровой оболочкой и начнёт нагреваться, в плоть, до красного каления, а затем перегорит. Дело в том, что чем ниже температура кипения жидкости, тем меньше её свойства похожи на свойства обычной воды. Описанный выше эффект разогрева до красна электронагревателя можно наблюдать и в воде, но для этого надо резко увеличить его мощность. Смелый естествоиспытатель сможет подключить бытовой кипятильник к сети с напряжением в 1000 Вольт и будет награждён (при благоприятном течении событий) зрелищем раскаляющегося в воде нагревательного элемента.

Налицо нарушение хорошо знакомого нам, процесса кипения жидкости. Если поверхность нагревателя горячее воды на 40 градусов, поток пара от неё возрастает настолько, что жидкость не успевает возвращаться на место испарившейся. Наступает кризис кипения, после которого отвод теплоты от поверхности резко снижается, а её температура стремительно нарастает. Для жидкого азота кризис кипения наступает уже при перегреве поверхности в 16 градусов. Плохо и то, что пар, полученный в режиме за критического температурного, пленочного кипения, гораздо горячее жидкости и малопригоден для использования в терапевтических целях.

Можно рассчитать и изготовить специальные кипятильники пригодные для работы в жидком азоте, но это только пол дела.

Эти "азотные" кипятильники должны обладать большой мощностью. Так для заполнения одноместной камеры локализованного криовоздействия парами азота и поддержания в ней температуры около -140оС, ее необходимо снабдить "кипятильником" с мощностью 15 кВт. Для кабинета физиотерапии это гигантское значение, питание и управление столь мощными электроприборами создает дополнительные трудности. Но, не смотря на это, метод прямого испарения жидкого азота часто используется западными разработчиками.

С теплотехнической точки зрения этот метод просто преступление, сначала потратить 1.5 кВт час на получение 1 кг жидкого азота, а затем тратить электроэнергию на испарение. Это в то время когда нужную для образования пара теплоту азот сам готов отнять у кого угодно. Вспомним - холод это тепловая бедность. По сравнению со средним уровнем обладания теплотой в окружающей среде жидкий азот беспросветный бедняк. Надо только дать ему доступ к чужим запасам теплоты.

Криотерапевтическое оборудование

Развитие криотерапевтической техники на Западе сопровождалось разработкой большого круга технологий и конструкций. Обзор известной из литературных источников информации о криотерапевтических установках, устройствах для проведения крипроцедур и технологиях получения газа - теплоносителя, представляет интерес не только для специалистов в области криогенной медицины, но и для широкого круга читателей. Сопоставление эксплуатационных и энергетических параметров криомедицинских объектов, определение возможных путей оптимизации данного класса низкотемпературных установок.

Конструирование гипотермического, а затем криотерапевтического оборудования происходило по мере освоения практической медициной все более низких температур. Гипотермические установки, в которых в качестве источника холода использовались паровые холодильные машины (подобные холодильному агрегату бытового холодильника), применяли для длительного (до несколько суток) воздействия газовой средой с температурой 260 - 280оК. Использование качестве источника холодопроизводительности криопродуктов, в частности жидкого азота, позволило существенно увеличить размах температуры в ходе процедуры и скорость достижения рабочей температуры в зоне воздействия, качественно изменился физиотерапевтический эффект низкотемпературного воздействия. Криотерапия основана кратковременном (до 3 - 4 минут) контакте кожного покрова и газовой среды. Оптимальное время понижения температуры газа в рабочей зоне не должно превышать 60 секунд.

Все известные криотерапевтические установки образованы из двух основных частей: устройства для размещения пациента (камеры) и блока подготовки теплоносителя. Оба элемента находятся в тесной технологической и конструктивной связи, определить какая из составных частей играет определяющую роль достаточно трудно. Конструкция аппаратов должна обеспечивать безусловную безопасность криотерапевтических процедур. На основании накопленного практического опыта, выделяют два источника опасности для пациента - возможность возникновения низкотемпературных ожогов при контакте с поверхностью камеры и гипоксии из-за снижения концентрации кислорода в воздухе, вдыхаемом пациентом.

При проведении криовоздействия, камера заполняется подготовленным (охлажденным и осушенным) теплоносителем, при этом технология производства теплоносителя оказывает определяющее влияние на конструкцию камеры. В криотерапевтических установках в качестве среды заполняющей камеру с пациентом используют пары азота, обогащенный азотом воздух и воздух с нормальной концентрацией кислорода. В первых - двух случаях теплоноситель для дыхания непригоден и в конструкции камеры предусматриваются системы защиты от гипоксии. Например, в установке компании " Medizintechnik Kirschеman + Schweizer " (ФРГ) предусмотрен принудительный подвод атмосферного воздуха к органам дыхания пациента, а в установке компании " Messer Griesheim " (ФРГ) введены системы, предупреждающие вдыхание обогащенного азотом воздуха.

Использование обогащенного азотом теплоносителя позволяет значительно упростить процесс получения газа - теплоносителя, но упрощение технологии получения теплоносителя подчас сопряжено с существенным усложнением конструкции камеры для пациента. Для защиты органов дыхания разработчики часто прибегают к такому приему, как фиксация пациента относительно источника пригодного для дыхания воздуха: специального отсека с принудительной подачей воздуха или окна в тепловом ограждении. Установки этого типа в основном рассчитаны на индивидуальные процедуры.

Примером того, какую цену приходится платить за упрощение технологии получения криогенного газа может служить камера компании " Medizintechnik Kirschеman + Schweizer ".

Пациент размещается в камере таким образом, чтобы голова оказывалась в пространстве отделенном от рабочей зоны камеры перегородкой . Кроме того, в объем ограниченный перегородкой при помощи вентиляторов нагнетается атмосферный воздух. Излишки воздуха отводятся через вентиляционные отверстия . Из описания конструкции неясно, каким образом компенсируются различия в росте пациентов. Камера снабжена сложной системой подвода-отвода теплоносителя, который поступает по трубопроводам с двух сторон и равномерно распределяется по высоте камеры через систему отверстий . Отработанный теплоноситель удаляется через коллектор . Следует отметить, что конструкция неоправданно усложнена и трудоемка в эксплуатации. Известны примеры камер с фиксированным размещением пациента, в которых проблема дыхания пациента во время процедур решена гораздо проще. Так в криотерапевтической установке, которая эксплуатируется в медицинском центре "Криомед" (Москва) для дыхания пациента используется профилированное окно, через которое больной во время процедуры дышит обычным атмосферным воздухом и непосредственно общается с врачом.

Очевидно, что при равной безопасности эта конструкция камеры значительно проще немецкого аналога. Вместе с тем, наличие окна создает определенные трудности, связанные с разностью роста пациентов. Сотрудники "Криомед" используют набор пенопластовых шайб, которые укладывают на дно камеры под ноги больного.

При лечении больных с пониженной подвижностью, в частности ревматологических, такая конструкция неудобна. Смена набора шайб в камере создает дополнительную нагрузку на обслуживающий персонал.

Во второй конструкции обеспечивается увеличение площади контакта кожи пациента с криогенной газовой средой. При этом увеличение относительно небольшое. Кроме того, из-за волосяного покрова на голове, физиотерапевтический эффект от воздействия на затылочную часть головы выражен слабее. Можно утверждать, что применение для защиты пациента от гипоксии локализованного (по плечи) криовоздействия не вызывает существенного снижения физиотерапевтической эффективности процедуры. В тоже время использование в конструкции криотерапевтических камер принципа локализации обогащенного азотом теплоносителя, позволяет значительно повысить удобство эксплуатации и снимает ряд ограничений на форму и пространственную ориентацию камеры. Подтверждением этих выводов является функциональное и конструкционное разнообразие криотерапевтических устройств этого класса.

Компанией "Messer Griesheim" (ФРГ) разработана криотерапевтическая камера, в которой локализация зоны контакта с криогенным газом обеспечивается за счет того, что стенки камеры имеют в верхней части подвижный элемент.

Высоту стенок камеры устанавливают в зависимости от высоты плеча пациента. Теплоноситель, достигая верхнего обреза стенок, стекает через их край и рассеивается в атмосфере. Благодаря высокой плотности газа при температуре -150оС, криогенная среда выше плеч подняться не может.

Там же были разработаны системы с "активной" локализацией криогенного газа, при которой струи движутся строго горизонтально.

Обращает внимание повышенный интерес разработчиков к организации равномерного распределения газового потока вдоль тела пациента, а также заложенная в конструкции горизонтальной камеры возможность перераспределять поток теплоносителя. Практика применения криотерапевтического оборудования в России показала, что подача теплоносителя в нижнюю часть камеры приводит к тому, что температура газа в верхней части камеры оказывается значительно выше, чем в нижних сечениях. Соответственно перераспределяется интенсивность раздражения тепловых рецепторов, ноги и нижняя часть тела теряют больше теплоты, а компенсаторные реакция гораздо сильнее. В ряде случаев, например для больных, с вегетососудистой дистонией или расширением вен, процедуры в вертикальных камерах противопоказаны. Горизонтальное размещение пациента значительно расширяет палитру физиотерапевтических приемов, позволяет, например, снизить интенсивность теплоотвода с нижних конечностей и снять ограничения на применение криотерапии для выделенных выше групп больных.

Развитие идеи зонального дозирования криогенного раздражающего фактора, привело к созданию горизонтальных криотерапевтических камер туннельного типа.

!истемаР4озированнойР?одачиРBеплоносителяРGерезРBангенциальныеРAопловыеРCстройстваЬ 2РAовокупностиРAР0ппаратуройР4ляР4озированногоР>тбораР>тработанногоР3азаЬ ?озволяетРDормироватьР2округР?ациентаР:онцентрическиеР8лиРAпиральныеР?отокиРBеплоносителяЮ !охраняетсяР2озможностьР8зменятьРBепловоеР2оздействиеР=аР@азличныеРGастиР:ожногоР?окроваЮ

Система дозированной подачи теплоносителя через тангенциальные сопловые устройства, в совокупности с аппаратурой для дозированного отбора отработанного газа, позволяет формировать вокруг пациента концентрические или спиральные потоки теплоносителя. Сохраняется возможность изменять тепловое воздействие на различные части кожного покрова. Важно то, что в этих конструкция сохраняется та же тенденция - активное формирование потока теплоносителя, возможность локального регулирования скорости газа и горизонтальное расположение пациента. Можно предположить, что использование в криотерапевтических установках горизонтальных камер позволяет точнее учесть индивидуальные особенности пациента, снять некоторые ограничения на применение гипотермических процедур.

Ориентация пациента во время контакта с криогенной средой качественно изменяет характер теплообмена. Благодаря тому, что расстояние между источником и приемником криогенного газа невелико, различия температуры теплоносителя в различных точках криокамеры значительно меньше, чем, в устройствах с вертикальной ориентацией. Экспозиция воздействия для всех частей тела одинакова, чего невозможно добиться в вертикальных камерах, особенно в системах с подачей теплоносителя в нижнее сечение. Кроме того, принудительный подвод и отвод теплоносителя позволяют точнее дозировать интенсивность криогенного стресса и величину потерь теплоты.

Однако, камеры с активным формированием газового потока значительно сложнее по конструкции, дороже в изготовлении и сложнее в эксплуатации. Время на размещение пациента в таких камерах сравнительно велико, поэтому их пропускная способность ниже, чем у вертикальных аппаратов. Анализ движения газового потока позволяет предположить, что и расход теплоносителя на проведение одной процедуры в этих системах несколько возрастает.

К классу устройств, предназначенных для локализованного криотерапевтического воздействия, относится камера, разработанная в Санкт- Петербургской государственной академии холода и пищевых технологий (СПбГАХПТ).

Камера выполнена в виде теплоизолированного бассейна и в верхнем сечении свободно сообщается с атмосферой.

Для защиты органов дыхания пациента от обогащенного азотом теплоносителя, в камере предусмотрен принудительный отвод отработанного теплоносителя, причем уровень, с которого отводится теплоноситель, выбирается в зависимости от роста пациента. Таким образом, на уровне плеч пациента искусственно формируется зона, в которую в избытке поступает атмосферный воздух. По сути, обеспечиваются те же условия, что камере с вентилируемым отсеком для головы , но без применения дополнительных конструкций.

Интересы крупных медицинских центров полнее всего учитывает другое направление развития криотерапевтических камер - разработка аппаратов для проведения групповых процедур.

Например, трех секционная камера компании "Zimmer" (ФРГ) рассчитана на одновременное пребывание 7 - 8 пациентов.

В отличие от рассмотренных выше систем рабочее пространство этой камеры заполняется воздухом с нормальным содержанием кислорода, температура в центральной секции -110оС . Учитывая значительный объем центральной камеры, необходимо предупредить потери низкотемпературного газа при входе и выходе пациентов. Для этого предусмотрены промежуточные секции (шлюзы), в которых температура воздуха составляет - 50оС. Очевидно, что эксплуатация столь крупной криотерапевтической установки оправдана лишь в условиях крупных специализированных клиник. Для России, с учетом низкой распространенности криопроцедур, камеры этого типа пока интереса не представляют.

Однокамерные криоустановки с подачей в зону воздействия атмосферного воздуха производятся компанией " Nichon Sanso " (Япония).

Использование в качестве теплоносителя охлажденного и осушенного воздуха обеспечивает надежную защиту от гипоксии, значительно облегчает эксплуатацию установки, снижает уровень требований к квалификации обслуживающего персонала. При проведении процедур нет необходимости учитывать индивидуальные особенности пациента (рост и т.д.), поэтому конструкция камеры значительно упрощается. Для организации процедур криотерапевтичесих устройствах этого класса, используют теплоизолированные камеры прямоугольного сечения с объемом около 1,5 м3. Для наблюдения за ходом процедуры камеры снабжают смотровым люком.

Все элементы криотерапевтической установки находятся, связаны между собой, конструкция устройства для размещения пациента разрабатывается с обязательным учетом способа, использованного для получения теплоносителя, и наоборот выбор технологии получения криогенного газа предполагает обязательный учет конструкции камеры, в которой осуществляются процедуры.

Сравнительный анализ наиболее распространенных способов получения теплоносителя позволяет определить возможные направления оптимизации конструкции криотерапевтических установок.

С технологической точки зрения наиболее просты установки, в которых функции теплоносителя исполняют пары криоагента (азота). В криотерапевтической установке, разработанной фирмой " Medizintechnik Krischеman + Schweizer " (ФРГ), предусмотрена защита пациента от гипоксии, что предельно упрощает технологическую схему установки. Отпадает необходимость в оборудовании для побуждения расхода и осушки теплоносителя. Но, перечисленные технологические преимущества достигаются за счет значительного усложнения конструкции камеры.

Схема получения теплоносителя путем испарения жидкого азота за счет подвода теплоты от электронагревателя применяется для систем локальной криотерапии, в которых объем зоны заполняемой теплоносителем во много раз меньше, чем в рассматриваемом случае. Экстенсивное решение задачи получения достаточного потока теплоносителя, сопровождается существенными трудностями при практической реализации. Для заполнение рабочей зоны криотерапевтической установки парами криоагента (гидравлический объем зоны не менее 300 л.), необходимо испарить около 1 кг жидкого азота. С учетом ограниченного времени заполнения (30 - 40с) мощность электронагревателя составит не менее 5 кВт, а для получения насыщенного пара, предупреждения кризисных процессов в кипении азота, теплопередающая площадь нагревателя должна быть не менее 0,5 м2. Изготовление такого нагревателя представляет собой самостоятельную теплотехническую задачу, так как использование для рассеивания теплоты традиционных конструкций, неизбежно вызовет значительное увеличение тепловой инерционности всей схемы. Кроме того, опыт эксплуатации криотерапевтических установок для локализованного воздействия показывает, что суммарные тепловыделения в рабочей зоне, даже после заполнения ее низкотемпературным теплоносителем, сохраняются на уровне 2- 3 кВт. С учетом затрат на первоначальное заполнение камеры, затраты жидкого азота в системах этого типа составляют не менее 2.5 - 3 кг на пациента.

Учитывая отмеченные сложности организации испарения жидкого азота за счет подвода теплоты от электронагревателя, целесообразно воспользоваться в качестве источника теплоты парообразования атмосферного воздуха. Так как величина теплота, отводимая при охлаждении 1 кг атмосферного воздуха до состояния насыщения, близка по величине теплоте парообразования 1 кг азота. Смешение жидкого азота и атмосферного воздуха в равных долях, приводит к получению теплоносителя с температурой около 90 К. Такая схема получения теплоносителя, часто применяется в устройствах для локальной криотерапии, в которых жидкость и воздух соединяются в сопловом устройстве непосредственно у объекта криовоздействия. Следует сразу оговориться, что и в этом случае теплоноситель для дыхания не пригоден, т.к. содержит не более 10% кислорода.

Компанией " Messer Griesheim " предложена схема криотерапевтической установки, в которой теплоноситель получают за счет контактного теплообмена между атмосферным воздухом и жидким азотом. В результате в устройство для размещения пациента поступает обогащенная азотом газовая смесь, поэтому необходимо защищать пациента от гипоксии. В комплекте этого устройства могут быть использованы камеры с локализованным контактом пациента и теплоносителя.

Принципиальная технологическая схема блока подготовки теплоносителя предусматривает три режима работы: пусковой, заполнения и опорожнения. В пусковом режиме атмосферный воздух вентилятором нагнетается в теплообменник . После теплообменника воздух поступает в смеситель, где смешивается с жидким азотом. Полученная газовая смесь, направляется в линию обратного потока теплообменника, обменивается теплотой с прямым потоком и сбрасывается в атмосферу. Постепенно температура воздуха на входе в смеситель снижается до 100 К, что соответствует окончанию пускового режима.

В режиме заполнения газ смесителя поступает в камеру для криовоздействия. При этом обратный поток через теплообменник отсутствует , а атмосферный охлаждается за счет теплоемкости металлических частей. При опорожнении камеры в конце процедуры, охлажденный воздух из ее объема откачивается нагнетателем в линию обратного потока теплообменника .

Подогрев отводимого из камеры потока достигается за счет теплообмена с конструкцией теплообменника. После опорожнения камеры 8 блок вновь переводится в пусковой режим.

Рассмотренная схема криотерапевтической установки обладает значительными отличиями, которые определяют ее высокую эффективность. За счет изменения способа производства теплоносителя, значительно снижаются затраты жидкого азота. Для первичного заполнения камеры в этом случае потребуется 0,5 кг криоагента, а для покрытия текущих тепловыделений 0,02 кг/с или 1.2 кг в минуту. Суммарный расход азота составит около 2 кг на пациента. Предусмотренный в схеме режим опорожнения камеры обеспечивает некоторое снижение затрат на первичное заполнение. В целом схема учитывает специфику работы криотерапевтической установки и способна подавать теплоноситель импульсами. Интересным представляется решение проблемы утилизации отработанного теплоносителя в конце процедуры. Действительно, по окончанию процедуры в камере криотерапевтического воздействия остается около 1 кг газа с температурой не выше 170оК, при выходе пациента он рассеивается в окружающей среде. В рассмотренной технологической схеме отработанный теплоноситель отводится в атмосферу через теплообменный аппарат, что позволяет утилизировать неиспользованный в камере холод. Очевидным недостатком данного технологического решения, является пониженное содержание кислорода в теплоносителе.

Схема подготовки теплоносителя с нормальным содержанием кислорода, предложена компанией " Nichon Sanso " (Япония). В камеру направляется осушенный и охлажденный до 90-100 К атмосферный воздух. Подготовка (осушка и охлаждение ) атмосферного воздуха осуществляется в блоке состоящем из адсорберам и рекуперативного теплообменника. Теплообмен между криоагентом и теплоносителем впервые происходит через разделяющую их, теплопередающую поверхность. Ранее, при перемешивании криоагента и теплоносителя, пары азота полностью растворялись в потоке воздуха. В новой схеме для рационального использования паров кипящего азота необходимо значительно увеличить теплопередающую поверхность, следовательно, вес и себестоимость теплообменника. Из-за роста металлоемкости оборудования увеличиваются затраты жидкого азота при пуске устройства.

Для преодоления, отмеченных выше, недостатков устройств с заполнением зоны воздействия атмосферным воздухом сотрудниками СПбГАХПТ была предложена установка с организацией подготовки теплоносителя в насадочном теплоаккумулирующем аппарате (среднецикловом регенеративном теплообменнике).

Особенностью развития криотерапевтической техники в России является то, что технические решения значительно опережают готовность медицинских учреждений к их практическому использованию. Так, первые успешные испытания криотерапевтической установки были проведены в Ленинграде еще в 1988 году, а практическое использование отечественного оборудования и сегодня находится в начальной стадии. Процесс внедрения в значительной степени тормозился субъективным страхом врачей и пациентов перед столь необычной процедурой. Для преодоления этого страха сотрудниками СПбГАХПТ была предложена камера локализованного воздействия. Расчет на то, что устройство, в котором между врачом и пациентом сохраняется постоянный аудиовизуальный контакт быстрее найдет применение, т.к. не вызовет страха у пациентов, полностью оправдался. В настоящее время имеется большой опыт эксплуатации установок локализованного воздействия. В частности, установка медицинского центра "Криомед" спроектирована и изготовлена на базе устройства для локализованной криотерапии г. Геленджик, изготовленного в СПбГАХПТ. Учитывая то, что для систем локализованного криовоздействия допустим контактный теплообмен между теплоносителем и криоагентом, в блоках подготовки теплоносителя этих устройств используется принцип избыточного оросительного охлаждения газа.

Оросительное охлаждение с использованием жидкого азота широко известно в прикладной криогенике: распыляя в объеме мелкие капли азота, добиваются необходимого уровня температуры газа. Эта схема удовлетворительно работает в условиях, когда необходимая температура газа значительно выше температуры кипения жидкости, но, по мере снижения температуры газа добиться полного испарения жидкости становится все труднее, а при получении температур около 100оК правильная дозировка и достаточное диспергирование потока жидкого азота становятся неразрешимой проблемой. Для преодоления возникающих трудностей была использована схема избыточного орошения.

В установке для локализованной криотерапии камера для размещения пациента и блок подготовки теплоносителя, представляют собой сообщающееся, теплоизолированные объемы. Блок подготовки выполнен в виде канала, в котором посредством центробежного насоса создается нисходящий поток мелких капель жидкого азота, взаимодействуя с газом, капли частично испаряются, отвод теплоты к испаряющемуся азоту и выделение насыщенного азотного пара, приводят к тому, что температура в канале быстро снижается. Снижение температуры нарушает гидростатическое равновесие между каналом и камерой, поэтому газ из канала начинает перетекать в нижнюю часть камеры. Одновременно в верхнюю часть канала самотеком поступает газ из верхней части камеры, который, смешиваясь с каплями азота, подвергается оросительному охлаждению. Циркуляция тем сильнее, чем выше перепад температур между камерой и каналом. Циркуляция начинается сразу после включения циркуляционного насоса и прекращается сразу после его отключения. Неиспарившаяся жидкость собирается в распложенном в нижней части канала сосуде, и направляется на повторную циркуляцию. Интенсивность испарения жидкости пропорциональна отклонению температуры газа в канале от температуры кипения азота. Таким образом, достигается саморегулирование потоков теплоты между теплоносителем и криоагентом.

Обзор технических решений направленных на практическое использование криотерапии, целесообразно завершить наблюдениями практика криотерапии, руководителя центра «Криомед»

(Москва) дерматолога доктора Чернышева Е.В.

Оригинальный взгляд доктора Чернышова на лечебные возможности холода

Еще более 100 лет назад немецкий ученый Пфарер Кнайп (Кнейпп), прыгнув в ледяной Дунай, чтобы вылечить себя от лихорадочного воспаления легких, доказал сначала самому себе, что самое тяжелое заболевание можно победить благодаря стимуляции сил самоизлечения. В последующем, доктор Кнайп развил систему закаливания и теплолечения до такой высоты, что она еще и сегодня является составной частью современной медицины.

Достижения науки в области криогеники и криобиологии предопределили интерес практической медицины к новым возможностям холода. Наряду с традиционными носителями холода: холодная вода, лед, хлорэтил, углекислый снег, аккумуляторов холода в виде гелей и т. п., появились носители сверхнизких и ультранизких температур - сжиженные гелий,азот, аргон, кислород и т.д., а также аппараты, основанные на термоэлектрическом эффекте Пельтье, дросселирующем эффекте Джоуля-Томпсона, гальванотермомагнитном эффекте Этинсгаузена и т. п. до середины 80-х годов в широкой клинической практике использовали преимущественно криодеструктивное действие сверхнизких и ультранизких температур на ограниченные болезненно измененные ткани. Тем не менее, большинство исследователей были изумлены чрезвычайной эффективностью криодеструктивных операций. Однако, иллюзии и эйфория по поводу необъятных возможностей криохирургии столкнулись с жесткими реалиями распространения криогенного процесса в биологических тканях. Это обстоятельство, с одной стороны, на прочь оттолкнуло большинство научных стратегов, с другой, заставило более пристально и системно исследовать механизмы воздействия экстремальных температур на организм человека. Возникло новое научное направление, получившее название криомедицина. За последние 30 лет криомедицина достигла выдающихся результатов в лечении многих болезней. В хирургии и онкологии: удаление вирусопапиллом и других доброкачественных и некоторых злокачественных новообразований. В большой хирургии - операции в условиях гипотермии. В гинекологии: при лечении эрозий шейки матки.

Долгое время в ЛОР-практике индивидуальные анатомо-морфологические особенности носоглоточной области, деликатность и осмотрительность, с которой должна быть проведена хирурго-терапевтическая коррекция, ставила задачу криотерапии в разряд трудоемких и неблагодарных для любого вида лечения - традиционного и нетрадиционного. Криомедицинские технологии лечения лимфоидного глоточного кольца в полной мере выявили уникальное сочетание деструктивного фактора ультранизких температур и, в высшей степени благоприятное, оздоравливающее лимфоидные ткани, пенетрирующее действие холода, обусловливающее быстрые, безрубцовые репаративные процессы. У современного специалиста, владеющего в полной мере криометодиками лечения хронических тонзиллитов, фарингитов, вазомоторных насморков и некоторых форм средних отитов всегда не хватает превосходных эпитетов по поводу ближайших и отдаленных результатов криолечения.

В 1979 г. на ревматологическом конгрессе в Висбадене японский врач Ян Ямаучи рассказал о лечении ревматической болезни с использованием охлаждения всего тела в криовоздушной камере. Главной особенностью криотерапевтического процесса является использование только охлажденных воздушных газовых сред в сочетании с большими объемами главных камер. Больной через форкамеру попадал в главную камеру, дышал воздухом при -100 ...140°С, активно двигается во время процедуры. Безусловно, такая схема процедуры дает возможность провести криовоздействие в хорошем режиме. Тем не менее, потеря непосредственного контакта с врачом, вдыхание холодного, несмотря на все предосторожности, воздуха, крайне негативно влияет на психику пациента, и не без основания, так как случаи пневмонии имели место, особенно в начале освоения этой технологии.

Сдерживает распространение этой общей и локальной криоэкстремальной терапии, главным образом, значительная стоимость технологического оборудования, необходимого для подготовки (осушки и охлаждения) воздуха, направляемого в зону криовоздействия. Высоки также и эксплуатационные расходы, связанные с энергозатратностью, количеством технического персонала и сервисным обслуживанием.

Российские конструкторы предложили оригинальные и простые решения: профилированное окно, через которое больной во время процедуры дышит обычным атмосферным воздухом и непосредственно общается с врачом, а также особый импульсный характер режима работы криокамеры.

Это позволило применить технологию получения криогенного газа без применения дорогостоящего теплообменного и компрессорного оборудования.

В последующем были построены несполъко опытных образцов криокамер, один из которых более 2-х лет используют в городе Геленджике, в одном из домов отдыха, в режиме реабилитационно-оздоровительного лечения.

Воздейстие этой лечебной холодовой методы первоначально было применено в русле уже известных и изученных методик использования холодовых процедур при ревматических поражениях суставов. Однако, очень скоро эта технология стала стержневой при комплексном лечении широкого спектра тяжелейших заболеваний, ранее практически не поддававшихся или плохо поддававшихся лечению. По мнению зарубежных авторов, существенными областями применения криоэкстремальной терапии, в качестве ценнейшего элемента комбинированной терапии, являются: воспалительные заболевания суставов, дегенеративные заболевания суставов с вторичным воспалительным компонентом, заболевания позвоночника - воспаления и перерождения, воспаления мягких тканей, коллагенозы, фибромосиндром, аутоиммунные заболевания и т. п. Опытный образец отечественной криокамеры, установленной в городе Геленджике, в полной мере отвечает требованиям технологии, что и предопределило сферу ее применения. Подтверждены результаты японской программы закаливания детей в криоэкстремальных камерах. Простудная заболеваемость у детей, прошедших 10 общих криопроцедур значительно меньше чем в контрольной группе.

Можно оценить, как хорошие, результаты использования отечественной методики общей криоэкстремальной терапии при бронхиальной астме, хронических заболеваниях легких, поллинозах. Наиболее ценным является опыт применения общих криоэкстремальных процедур при депрессивных состояниях, для снятия стрессового синдрома, при лечении наркомании, в качестве стимулятора, расширяющего функциональные возможности организма. Нозологические формы, при которых терапевтическая эффективность превышает 85%, просто невозможно перечислить: это псориаз, атонический синдром, рассеянный склероз, ревматоидный полиартрит и т. д. Таким образом, эта технология может быть названа выдающимся достижением науки 20-го века.