Криотерапия в России

Популярно о криотерапии

Специалистам

Криотерапия в спортивной медицине

А.Ю. Баранов

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пи-щевых технологий, 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова 9,

Email: krion.spb@ rambler.ru

ВВЕДЕНИЕ

Криотерапия ─физиотерапевтическая процедура, основанная на кратковременном контакте кожного покрова тела с охлажденным до температуры -130 °С газом. Криотерапию применяют для лечения ряда тяжелых заболеваний, таких как ревматоидный артрит, бронхиальная астма, псориаз и т. д. Процедуры отпускают индивидуально (см. фото 1) или группами от 5 до 8 чел (см. фото 2). Пациент с минимальным количеством одежды помещается в криогенный газ на 2-3 минуты. В день отпускают циклами до 20 дней, с частотой до 4 процедур ежедневно. Условия охлаждения таковы, что она применяется без всяких возрастных и физиологических ограничений. Предварительная тренировка не нужна, более того криотерапию назначают даже при повышенной температуре. Сочетание универсальности и высокой лечебной эффективности криотерапии, обеспечивает ее быстрое внедрение.

ПРЕДПОСЫЛКИ К ПРИМЕНИЮ КРИОТЕРАПИИ

Подготовка спортсменов высокого класса, интенсификация трениро-вочного процесса часто осложняется тенденцией как количественного, так и качественного роста острых и хронических спортивных травм. Снятие острой спортивной травмы, снижение риска отдаленных негативных последствий, в том числе и от специфических хронических спортивных травм, присущих отдельным видам спорта, остается очень актуальной.

Практика лечебного применения этой эффективной методики, дает достаточно фактов, на основании которых можно рассчитывать на быстрое проникновение криотерапии в профессиональный и любительский спорт. Наиболее привлекательным и очевидным свойством криотерапии является способность быстро и надолго снимать боль и скованность суставов. Обезболивание наступает уже через 5-10 минут после воздействия холодом и длится 6-8 часов.

Но, существуют и другие, срытые от наблюдения, результаты холодового воздействия, которые обеспечивают высокий интерес к криотерапии со стороны тренеров и спортивных врачей.

Применение криотерапии в различных областях показало [5], что эта методика оказывает на организм неспецифическое стимулирующее действие. Именно этим объясняется необычайно широкий спектр практического применения криогенных газовых ванн. В отдельных случаях применение криотерапии позволяет корректировать полярные состояния важнейших систем организма. Например, криотерапию применяю для лечения аллергии и иммунодефицитов [7]. При этом схема проведения процедур в обоих случаях одинаковая, но в результате активность иммунной системы сдвигается в сторону нормы. Можно утверждать, что криотерапевтическое воздействие вызывает в организме процесс автокоррекции, при котором выявляются и устраняются от-клонения от физиологической нормы.

Суммируя практические результаты, достигнутые при лечебном при-менении криотерапии можно утверждать, что криотерапевтическое воздействие обеспечивает: выброс эндорфинов, нормализацию иммунной системы, нормализацию обменных процессов, интенсификацию периферийного кровообращения, ускорение регенеративных процессов. После процедуры наблюдается быстрое и длительное подавление болей любого происхождения, преодоление скованности суставов, повышение температуры кожного покрова на 4- 5 °С.

Исходя из приведенного перечня позитивных результатов от криотерапии, можно наметить перспективные направления ее применения в спорте.

  1. Спортивная медицина -обезболивающее и регенеративное действие криотерапии позволяет ускорить процесс лечения травм, переломов, ожогов и т.д. , без применения анальгетиков и медикаментов.
  2. Реабилитация - подавление болей и преодоление скованности суста-вов, облегчает реабилитацию после травм, пациент может активно нагру-жать травмированный орган, что значительно ускоряет восстановление физической форму и предупреждает осложнения. Повышение болевого порога и разогрев кожного покрова повышают эффективность массажа.
  3. Профилактика заболеваемости - инфекционные и простудные заболевания нарушают плановую подготовку к соревнованиям, снижают результаты, поэтому профилактика заболеваний имеет важнейшее значение. Систематическое применение криотерапии обеспечит спортсменам высокий иммунный статус и предупредит заболевания.
  4. Психологическая поддержка – выброс эндорфинов компенсирует психологические перегрузки от интенсивных тренировок, создает стимул к повышению двигательной активности. Спустя 6-8 часов на после процедуры наступает период релаксации, снимается дневная усталость, наступает глубокий и здоровый сон;
  5. Интенсификация тренировочного процесса – корректирующее действие криотерапии на короткое время (1-2 часа) лишает субъекта индивидуальных преимуществ. Тотальная коррекция функций организма в сторону номинальных параметров приводит к тому, что после криотерапии у людей с высокой скоростью реакции, эта функция снижается. И, наоборот, при стабильно замедленной реакции криотерапия вызывает у субъекта ее ускорение. Аналогичное действие оказывается на другие физические параметры спортсменов: выносливость, мощность и т.д. Временно лишая субъекта его прирожденных способностей можно значительно интенсифицировать тренировочный процесс, так как выполнение обычной тренировочной программы потре-бует гораздо большего напряжения.

ФАКТОРЫ, СДЕРЖИВАЮЩИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ КРИОТЕРАПИИ

Широкое практическое применение криотерапии сдерживается двумя факторами, это неверные представления о механизме стимулирующего действия криотерапии и низкокачественная техника для проведения процедур. Недостаточность теоретического и технического обеспечения в значительной степени взаимосвязаны, так как одна проблема вытекает из другой. История становления практической криотерапии основана на случайных открытиях и необоснованных обобщениях [1]. Даже сегодня большинство публикаций посвященных криогенной физиотерапии имеют феноменологический характер. Таким образом технические средства разрабатывались без четкого представления о физике процесса, без учета действительных тепловых потоков. В ре-зультате значительная часть оборудования предназначенного для реализации криотерапии просто не способна обеспечить поддержание оптимальных условий [2].

Есть примеры обратного влияния. По экономическим соображениям выгодно повышать температуру газа, с которым контактирует тело человека. Поэтому отдельные производители криотерапевтической аппаратуры организовали и профинансировали исследования, по результатам которых температура в процедурной кабине повысилась от -180 до -100 °С[8]. Более того, в России в качестве средств для криогенной терапии предлагают устройства поддерживающие температуру всего -30 °С [7]. При этом игнорируется очевидное соображение о том, что с температурами такого уровня человек постоянно сталкивается в природе, но, этот многовековой опыт не дает никаких примеров позитивных эффектов.

Четкое представление о физических основах криотерапии является основой ее эффективного применения и разработки адекватной криогенной техники.

СРАВНЕНИЕ РАЗНЫХ СПОСОБОВ ОХЛАЖДЕНИЯ КОЖНОГО ПОКРОВА

Криотерапию часто сравнивают с гипотермическими процедурами, в частности с ледяными ваннами [6]. Эти процедуры постоянно сравниваются и противопоставляются. Большинство популяризаторов закаливающих процедур отдает предпочтение ледяным ваннам, относя лечебные эффекты криотерапии к психоэмоциональным последствиям использования необычных методов тренировки организма. При этом опускается тот очевидный факт, что многолетняя практика зимнего купания не дает примеров излечения различных заболеваний: полиартрита, псориаза и т.д. Отсутствие этих лечебных эффектов, показывает, что криотерапия имеет некоторые отличия, которые гипотермические процедуры просто не обеспечивают.

Эти отличия были выявлены в численном эксперименте на модели оболочки человеческого тела [2], в котором криотерапия сравнивалась с купанием в воде с температурой +12 и 0°С. Температура газа составляла -130°С

Общая продолжительность процедур ограничивается величиной 450 с.

Моделирование процесса контакта кожного покрова с газовой средой (с температурой 130 °С) и водой (с температурой 0-12 °С) показало, что характер изменения температуры поверхности кожи в сравниваемых процессах принципиально различаются (см. рис.3) .

Рис.3 Изменение температуры кожи при контакте с различными

охлаждающими средами (воздух ─ -130оС, вода 0 и +12 оС).

В воде на начальном этапе наблюдается быстрое падение температуры, затем темп охлаждения снижается, и уже на второй минуте охлаждение падение температур становится незначительным. Минимальная температура кожи при контакте с ледяной водой составила 4,6 °С. Криотерапия обеспечивает снижение температуры поверхности кожи до субтерминального значения -2°С.Дальнейшее охлаждение сопряжено с опасностью необратимого повреждения кожи, поэтому через 180 с моделирование этого варианта было прекращено.

Таким образом, можно определить первое различие сравниваемых процессов. Криотерапия обеспечивает охлаждение поверхности кожи до субтерминальных температур.

Важным преимуществом криотерапии является то, что она не сопряжена с риском переохлаждения пациента. Подтверждением этого, является график изменения теплового потока отводимого от ядра тела к оболочке [2] (см. рис.4) .

Рис.4 Тепловой поток от ядра тела к оболочке.

При криотерапии отвод теплоты от ядра не превышает номинального значения (100 Вт/м2). Значит, в пределах 180 с, полностью исключается возможность переохлаждения тела. Именно поэтому криотерапию применяют без ограничений, связанных с работой системы терморегуляции. При гипотермии вероятность переохлаждения достаточно очень велика. Криотерапия обеспечивает локализацию охлаждения в периферийных отделах кожного покрова. При этом, на глубине 12 мм температура тканей понижается всего на 1 °С.

Исходя из полученных результатов, была сформулирована физическая теория криотерапии [], которая связывает лечебные эффекты криотерапии со степенью приближения температуры кожной поверхности к субтерминальным значениям. Охлаждение раздражает холодовые рецепторы, которые отправляют в центральную нервную систему (ЦНС)тревожный сигнал. Интенсивность тревожного сигнала Iрд можно оценить из выражения:

( 1)

где tэ – текущая температура поверхности эпителия, tтерм =-2,5 ˚С – терминальная температура, константы : а = 2, n = 2.

Выражение 1 гиперболически описывает реакцию на приближение к терминальной температуре. При температуре эпителия более 2 ˚С интен-сивность сигналов от холодовых рецепторов мала. Но, в диапазоне от 0 до -2 ˚С, сигнал быстро возрастает.

Сигналы от пороговых рецепторов передаются в ЦНС [5], которая суммирует и накапливает информацию об общей величине гипотермического раздражения. Реакция на интегральный сигнал получила название суммарное стимулирующее действие:

(2)

где f – площадь поверхности контакта газа и эпителия, τmax- безопасная продолжительность процедуры.

Расчеты показывают, что суммарное стимулирующее действие криоте-рапии на порядок превышает результаты, достигаемые в ледяных ваннах. Суммарное стимулирующее действие по величине равно времени обезболивания достигаемого при применении криотерапии.

Критерапевтические процедуры проводят при температуре от −180 до −100˚С. Выбор температуры определяется не терапевтическими требованиями, а возможностями охлаждающей аппаратуры. Для уточнения оптимальной температуры газа в процедурной кабине, был выполнен численный эксперимент с температурой газа от −180 до −80˚С.

Влияние температуры газа на лечебные эффекты криотерапии, например на продолжительность обезболивания, иллюстрирует график представленный на рис. 5. Показано, что существует ярко выраженный диапазон оптимальных температур (от -150 до -130 °С).

Рис. 5 Зависимость продолжительности времени обезболивания от температуры газа в процедурной кабине.

Применение экстремально низких температур не приводит к адекватному увеличению эффекта, напротив, время обезболивания заметно снижается. Если температура в процедурной кабине повышается, результат криотерапии стремится к нулю. При температуре −110 ˚С продолжительность обезболивания уже в 10 раз меньше. Полученные результаты хорошо согласуются с субъективными оценками пациентов и материалами публикаций о практике криотерапии [1,5,7,8].

При проведении процедур следует стремиться к максимальной экспозиции, так как первая фаза процедуры (не менее 90 с) обеспечивает охлаждение кожи до температур субътерминального уровня. На этом этапе сигнал холодовых рецепторов пренебрежительно мал. Весь потенциал реализуется на второй третьей минуте контакта, поэтому короткие процедуры бесполезны.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КРОТЕРАПИИ

Распространение криотерапии длительное время сдерживалось высо-кой себестоимость специального оборудования. Цена криотерапевтического комплекса в 80 годах ХХ века достигала 2 млн. $. Столь высокая цена в значительной степени была связана с низким уровнем инженерных решений положенных в основу конструкции. В отсутствии четкого представления о физике процесса криотерапии, борьба за снижение стоимости оборудования привела к тому, что на рынок поступили низкотемпературные установки, рассчитанные на проведение процедур при температуре -100 °С [7].

Повышение температурного уровня позволило отказаться от использования жидкого азота, а цена аппаратуры снизилась до 100 до 400 тыс. $. Но, как показали исследования последних лет эти установки ни по температурному уровню, ни по мощности холодильных агрегатов не пригодны для реализации криотерапии [8]. Длительность анальгетического действия процедур при -100 °С по признанию производителей этих аппаратов составляет всего 40 мин.[7], т.е. на порядок меньше чем при -130 °С. Недостаточная мощность холодильного оборудования приводит к тому, что эти аппараты выходят на режим через 3-4 часа после пуска. После каждой процедуры установка работает в холостом режиме не менее 10 мин. Пауза между процедурами возникает из-за того, что из-за теплоты выделяемой пациентами температура в ка-бине повышается до -70 °С, и перед входом пациентов необходимо восстановить температурный режим.

Применительно к решению спортивных задач важнейшее значение имеет то, что большинство этих аппаратов является стационарными систе-мами. Для их размещения необходимо решать большой комплекс инженерных задач, готовить помещение, прокладывать силовые электрические сети , подводить воду для охлаждения и т.д.

Поиск альтернативных путей организации криотерапевтических процедур в России, привел к созданию индивидуальных установок с азотным охлаждением – криосаун. Использование новых инженерных решений и физической теории криотерапии обеспечили этим аппаратам высокую конкурентоспособность. Криосауны поддерживают температуру в процедурной кабине на уровне от -150 до -130 °С, за час пропускают до 15 чел. Благодаря использованию жидкого азота эти установки на порядок превосходят стационарные аналоги по энерговооруженности. Благодаря этому преимуществу пуск криосауны занимает не более 10 мин, а процедуры можно отпускать непрерывно в течении 4-6 часов. Но, главным преимуществом криосаун является их низкая себестоимость и мобильность. Стоимость оборудования снизилась до 18 тыс. $. Вес установки не более 500 кг, поэтому еще в 2002 году криосауну удалось смонтировать на автомобильной базе. Причем в таком виде криосауна самостоятельно перемещалась на расстояния до 1500 км. Принципиальные отличия криосаун от предшественников позволяет говорить о появлении криотерапевтических установок второго поколения. Наличие сравнительно дешевых и мобильных установок второго поколения создает предпосылки к систематическому применению криотерапии в тренировоч-ном процессе и спортивной медицине. Криосауна может быть размещена в любом помещении, сопровождать команду на сборах и соревнованиях. Отечественные криосауны быстро распространяются как в России, так и за рубежом. На экспорт отправляется каждая треть криосауна. Сегодня выпущено свыше 100 установок, причем спрос на оборудование ежегодно удваивается. Широкий доступ специалистов к новой высокоэффективной технике позволяет надеяться на то, что в ближайшие годы список практических приложений криотерапии значительно расширится.

Использованная литература.

  1. Баранов А.Ю., Кидалов В.Н. Лечение холодом. Криомедицина .- СПб.: Атон, 1999. – 272 с.
  2. Баранов А.Ю., Малышева Т.А. Моделирование нестационарного теплообмена в криомедицине // Вестник Международной Академии Холода. 2000. № 2. - С.38 - 41.
  3. Бартон А., Эндхолм О. Человек в условиях холода. - М.: Изд-во иностранной литературы, 1959. - 280 с.
  4. Суздальский Д.В., Баранов А.Ю.Аппаратура и средства для локальной криотерапии// Вопросы курортологии –1999 -№4– С.51-53.
  5. Шиман А.Г., Кирьянова В.В., Максимов А.В., Баранов А.Ю. Клинико-физиологические аспекты применения криотерапии // Вестник СПб Гос. Мед. Академии им. И.И. Мечникова. 2001. № 1. 27.
  6. А.Г. Шиман, Л.А. Сайкова, В.В. Кирьянова, Физиотерапия заболеваний периферической нервной системы, Руководство для врачей. ─ СПб государственная медицинская академия им. И.И. Мечникова, 2001 . ─ с.337.
  7. Чернышев И.С. и др. Экстремальная криотерапия в современной практической медицине, Сборник научных трудов «Медицинская криология» - выпуск 2: - Н. Новгород: 2001.
  8. Joch, W., Frike, R.,& Ückert, S. (2002)/ Der Einflus von Kälte auf die sportliche Leistung. Leistungsport, 32(2), 11-15.
  9. Ückert, S., & Joch, W. (2003), Der Einfluss von Kälte auf Herzquenzvariabilität. Österreichisches Journal für Sportmedizin 33 (2), 14-20.
  10. Ückert, S., & Joch, W. (2003), Der Effekt von Ganzkörperkälteapplikatio (−110 ˚С) auf Herzquenzvariabilität. Österreichisches Journal für Sportmedizin 54(7/8), 102.