СКАЧАТЬ (15.2 Кб в архиве, формат - MS Word)

"Медтехника и медизделия" №5(55) август/сентябрь, 2009

ПРИ ПУБЛИКАЦИИ МАТЕРИАЛОВ ССЫЛКА НА ИСТОЧНИК ОБЯЗАТЕЛЬНА !!!

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ

САЙТ МЕДРЕЕСТР - УДОБНЫЙ ПОИСК МЕДТЕХНИКИ И ТОРГУЮЩИХ ФИРМ


Проблемы становления практической криомедицины

Чернышев И. С. - главный врач МЦ “Мед-Крионика”, г. Москва

Архаров А. М. - д.т.н., профессор, заведующий кафедрой криогенной и холодильной техники МГТУ им. Баумана, г. Москва

Буторина А. В. - д.м.н., профессор, главный научный консультант РГМУ, г. Москва

Упоминание об использовании природного холода в виде льда и охлажденных жидкостей для обезболивания и купирования отеков при закрытых травмах, ожогах, головных болях прослеживается еще в древних папирусах. Вместе с тем в бытовом сознании человека холод ассоциируется с различными проявлениями простудных заболеваний. Наиболее часто у большинства народов простудный фактор воспринимается как одна из наиболее знаковых причин возникновения болезней, что стимулировало развитие различных способов закаливания. За тысячи лет методы термовоздействия не претерпели сколько-нибудь существенных изменений, а лишь прирастали культовыми, психогенными ритуалами. Пожалуй, только в начале ХХ века немецкий врач Себастьян Кнейп сделал попытку систематизировать тысячелетний опыт термотерапии, включая закаливание холодом, и обосновать его как фундаментальное направление физиотерапии. Тем не менее до настоящего времени холод остаётся в арсенале медицины в основном, как рекомендательный элемент самолечения и общеоздоравливающего закаливания.

Термодинамические процессы в теплокровном организме имеют ключевое значение для его жизнедеятельности. Ответ организма на охлаждение (отведение теплоты) реализуется посредством нервных рецепторов и в основном через ключевые звенья стрессорного механизма.

Любой стресс, и особенно температурный – один из главных двигателей эволюции.

Не углубляясь в фундаментальные основы теории стресса, можно обозначить две его стадии: физиологическую - конструктивную, или реакцию выживания, и патологическую - деструктивную, или стадию истощения. В зависимости от амплитуды повреждающих факторов, экспозиции, гармоничного взаимодействия стресс-лимитирующих систем, стрессовая реакция протекает по общей схеме: острая фаза адаптации (“fight or flight” - борьбы или бегства) - фаза резистентности - фаза фрустрации. Успешно реализованные позитивные энергетические эквиваленты общего адаптационного синдрома перекачиваются из соматического отсека в висцеральный и наоборот — с возвратно-поступательными эхоподобными модули-рующими акцентами.

Однако в процессе филогенеза homo sapiens сформировались мощные коллатера-ли, напрямую запускающие процессы фрустрации. Генетически детерминированные психо-эмоциональные рубцы, интегрально преломляясь через аппарат индивидуальной реактивности, могут усиливать патогенность малых доз стресса, что приводит к мозаичным неадекватным расстройствам гомеостаза. Яркая иллюстрация тому - обыкновенный сквозняк, вызывающий широкую палитру простудных заболеваний у человека.

Таким образом, криомедицина как стресс-провоцирующая технология логически должна стремиться к экстремально низким для человека температурам, ниже минус 1000С, с целью: во-первых, минимизировать экспозицию, во-вторых, вызвать максимальную амплитуду стресс-лимитирующих процессов, в-третьих, усилить и расширить диапазон тканевых криоэффектов и, наконец, избежать перекачивания холодовых реакций в фрустрационные коллатерали.

Объективно уже давно нет предмета для дискуссии, какие температуры необходимо использовать для повышения эффективности криомедицинских технологий. Чем ниже - тем лучше. Физика низких температур столкнулась с феноменами сверхпроводимости и сверхте-кучести. Логично предположить, что криотерапия и криохирургия сверхнизкими температурами тоже может дать неожиданные и перспективные результаты.

Утверждения, что воздействие низкими, до минус 600С, и экстремально низкими для человека, ниже минус 1000С, температурами существенно отличаются по хирургическим и терапевтическим механизмам и по нозологической направленности в зависимости от ваго- или симпатикотонии, циркадных ритмов, пола и т.п. объясняется непониманием или незнанием термодинамических, физиологических процессов при криогенных воздействиях на организм человека.

Аппаратная физиотерапия с использованием маргинальных рабочих тел отличается высокой степенью суггестивности и ятрогенности. Ближайшие позитивные и негативные результаты, например, при криотерапии зависят в большей степени от психоэмоционального статуса пациента. Истинную эффективность криотерапевтических факторов (кроме криоанальгезии) можно определить только в среднеотдаленных и отдаленных результатах лечения. Именно поэтому основоположники экстремальной аэрокриотерапии представляли статистику клинической эффективности в интервалах времени 1-2 года.

Суггестия и ятрогения - таинственные миражи психологии, которые у фанатичных или у меркантильных и харизматичных сторонников криомедицины рождают иллюзии и парадоксы прикладной криомедицины. Это вызывает скептическое и даже негативное отношение к криомедицине у практикующих врачей и существенно снижает интерес к одному из самых перспективных направлений безлекарственных методов лечения.

Криогенная медицина (далее – криомедицина) как клиническая дисциплина начала зарождаться с появлением широко доступных продуктов разделения воздуха, и в первую очередь, жидкого азота, в первой половине ХХ века.

Тем не менее до сегодняшнего дня предпринимаются малоуспешные попытки создать и внедрить адекватную медицинскую криогенную технику, основанную на принципах Джоуля-Томпсона, Пельтье, Гиффорда - Мак-Магона и, особенно, на циклах парокомпрессионных холодильных машин. Способствует этому и то, что в понятие криомедицины, особенно в криотерапии, стали включать любые способы охлаждения, основанные на отведении теплоты с помощью жидких, твердых и газообразных рабочих тел или хладоносителей. То есть от простых влажных обтираний до воздействия экстремальными (до минус 1960С) температурами.

Для криохирургии, например, было создано огромное количество аппаратов-криодеструкторов на различных принципах охлаждения. Однако реалии распространения и развития криодеструктивного процесса в теплокровных биологических тканях сыграло нехорошую шутку с апологетами “большой криохирургии”. Оказалось, что образующееся при замораживании биологических тканей “ледяное блюдце” само по себе плохой проводник теплоты. С другой стороны, биологические ткани – это весьма плотные и энергонасыщенные структуры. Даже самими грубыми измерениями установлен факт высочайшего градиента температур при деструктивном замораживании теплокровных тканей. Опытные криохирурги знают, что на довольно коротком отрезке экспозиции в 2-7 минут криодеструктивная зона практически останавливается по глубине, а процесс охлаждения распространяется по поверхности, что в большинстве случаев, нежелательно.

Поэтому увеличение скорости, объема и, в меньшей степени, глубины качественного криодеструктивного процесса с отдельно взятой точки может быть достигнуто двумя путями.

Первый – максимально понизить и стабилизировать температуру рабочей части криодеструктора.

Второй – использовать дополнительные методы, чтобы повысить теплопроводность за счет оптимизации атомарной и молекулярной структуры воды и биохимического состояния свободной и связанной воды, в намеченном для криодеструкции объеме тканей, а также улучшить теплопроводность на границе теплообмена.

Надо сказать, что к настоящему времени надежно отработан самый рациональный способ коаксиальной подачи жидких низкотемпературных хладоносителей к рабочей части криодеструктора. Наиболее распространенным хладоносителем является жидкий азот (t0 - минус 1960С). Существует реальная возможность использования жидкого неона (t0 - минус 2460С). Однако неон несравненно дороже жидкого азота.

В русле второй задачи – криокондукции на сегодняшний день имеются очень перспективные технологии. Например, способ предварительного облучения операционного поля СВЧ для улучшения качества криодеструктивного промораживания тканей и увеличения объема крионекроза, разработанный в клинике детской хирургии РГМУ. Или использование теплопроводящих свойств лекарственных ферромагнитных веществ для дискретного, поверхностного криовоздействия на миндалины с их чрезвычайно сложным рельефом, разработанный в Н-Новгороде В. И. Коченовым. Возникает вопрос о классификации способов криокондукции, что позволит более прицельно решать и эту задачу.

Стоит отметить, что криохирурги, стремящиеся к криодеструкции больших объемов тканей, все чаще будут сталкиваться с проблемой общей гипотермии, мало изученной и запутанной теорией “теплового ядра” человека. Ясно одно, что теплокровный организм перераспределяет теплоту из переохлажденных тканей, в основном с помощью микроциркуляции. И в этом смысле, при общей гипотермии речь идет уже о патофизиологии тепловых механизмов, как в целом организме, так и в его отдельных секторах.

Немаловажна и проблема термопротекции органов и тканей, прилежащих к очагу криодеструкции. Например, тепловая защита задней уретры и сфинктера мочевого пузыря при криодеструкции аденомы простаты.

Большинство ученых пытаются провести четкую границу между криохирургией и криотерапией. С точки зрения физических процессов – это очевидно. На самом же деле репаративный сектор саногенетических механизмов, возникающий при воздействии очень низкими температурами, сохраняется на демаркационной границе асептического воспаления, вызванного криодеструкцией. Таким образом, хотя физико-морфологические основы для криохирургии и криотерапии различаются, их лечебные факторы, по-видимому, теснейшим образом интегрированы. Скорее всего, именно поэтому криохирургия является самым щадящим и не оставляющим грубых рубцов способом получения некроза биологических тканей, хотя и нет полной ясности в механизмах столь позитивных отдаленных результатов.

Квинтэссенцией успешно решенных вышеперечисленных проблем была бы возможность создания, максимально приближенных к витальным процессам, математических моделей криохирургических операций, с достоверным, адекватным клиническим условиям, мониторингом в режиме on lain, оптимального криохирургического воздействия на заданный объем ткани.

Криотерапия как фундаментальное направление науки сделала весомую заявку о себе в конце 70-х годов ХХ века, когда японский врач Т. Ямаучи на ревматологическом конгрессе в Висбадене доложил об очень эффективных результатах лечения ревматоидного полиартрита в специальном воздушном криоториуме наподобие сауны, с температурой минус 1600-1800С. Своеобразные комплексные методики реабилитации заболеваний опорно-двигательного аппарата, которые он применял в своей клинике на островке Кюсю, его утверждения, что общее охлаждение экстремально низкими хладоносителями до минус 1800С вызывает выработку антиревматического парагормонального криофактора, а самое главное – некорректная статистика и спорность предоставленных материалов по клиническим результатам, оттолкнуло в то время большинство ученых от этого метода криотерапии. Только немецкие ревматологи, имевшие основательный опыт аппликационного холодолечения ледовыми термопакетами, подхватили идею криогенной аэротерапии. Однако Т. Ямаучи, как человек, фанатично увлеченный своими идеями и максималист, пытался решать исключительно сверхзадачи. Например, консервативно восстанавливать анатомически и функционально суставы, анкилозированные внутрисуставным и даже костным дегенеративно-воспалительным процессом. И нужно признать, по большому счету, это у него получалось. Но для решения такой сверхзадачи, помимо очень низких, до минус 1800С, температур, он использовал еще и методы запредельных волевых усилий пациента, а именно огромные физические нагрузки и очень интенсивную ЛФК. Кстати, концептуально идентичную методику запредельных волевых усилий успешно, как стержневую, использует в своем центре известный народный целитель Дикуль А. И. при реабилитации тяжелых травм позвоночника.

Профессор Т. Ямаучи и его ученики стремились к повышению интенсивности экс-тремальной аэрокриотерапии. И поскольку в больших “криоториумах” во время процедуры всегда высокий градиент температур, они получали холод наименьших температур внизу криокамеры, уложив пациента на низкую вагонетку, и защитили органы дыхания от экстремально низкотемпературной воздушной среды с помощью кислородно-гелиевой маски.

Немецкие же артрологи, совместно с криогенными фирмами – разработчиками, постепенно повышали температуру аэрокриотерапевтических процедур, обосновывая это стремлением к повышению ее комфортности. Технологический снобизм привел их еще к большим с точки зрения экстремальной криотерапии конструктивным заблуждениям.

Однако клиника показывает что, чем выше градиент температур во время процедуры и длительнее время входа в заданный экстремально низкий температурный режим, тем выше вероятность осложнений, протекающих по обычной простудной схеме. А у пациентов с выраженными воспалительными острофазовыми реакциями, с высокими СОЭ (> 25 мм/час) и титрами воспалительных интерлейкинов при воздействии холодом природных значений всегда наступает жесточайшее обострение основного заболевания с галопированием аутоиммунных процессов.

В современной аэрокриотерапевтической технологии произошло слияние в едином коммерческом интересе медицинских соисполнителей и разработчиков криогенных систем, что ничего хорошего для потребителя (больного) не сулит. Для того чтобы не выхолащивать основные принципы криогенной аэротерапии, криомедицине нужно еще более тесно коопе-рироваться с разработчиками криогенных систем в области создания медицинской техники и решительно размежеваться в области теории криогенной аэротерапии.

Для этого необходимо раскрыть понятие криомедицины и области ее научных интересов, и в частности приоритетность исследований по использованию криогенных температур (ниже минус 1500С). И только тогда можно предъявить разработчикам четкие медико-технические требования (МТТ) к медицинской криогенной аппаратуре.

Исходя из современных тенденций, совершенно ясно проявившихся в криохирургии и отчетливо наметившихся в криотерапии, можно предложить следующее определение:

Криомедицина – это раздел медицины, изучающий методы отведения теплоты от различных тканей и органов или от всей поверхности кожного покрова с помощью криогенных хладоносителей или хладагентов, с температурами близкими к минус 1500С и ниже, для достижения хирургических или терапевтических результатов.

В области практической криохирургии для криодеструкторов, с изобретением коак-сиального способа подачи жидкого хладоносителя, принципы конструирования перешли в область конкретных технических решений: поддержание стабильности температуры рабочей зоны инструмента в процессе замораживания тканей за счет ее дополнительного теплошун-тирования, сокращение времени входа в рабочий режим и времени отепления наконечника и т.п. То есть все, что связано с конкретными конструктивными особенностями криодеструктора в конкретной криохирургической методике. Поэтому разработка крупногабаритных, универ-сальных криотерапевтических комплексов окончательно утратила свою актуальность.

В области практической криотерапии более чем 30-летний мировой клинический опыт показывает, что интенсивный терапевтический эффект при общей аэрокриотерапии начинает проявляться от минус 1200С и достигает предельно возможной статистической достоверности при температурах ниже минус 1500С. Поэтому медицинская аэрокриотерапевтическая аппаратура должна иметь как минимум такой диапазон рабочих температур.

Основная технологическая проблема, возникающая при разработке криокамер, – это поддерживание малого градиента температур и экстремально низкой температуры в рабочей зоне. Газообразное криогенное рабочее тело имеет низкую удельную теплоемкость. Поме-щение в такую среду человеческого тела, обладающего высочайшей энергонасыщенностью, резко повышает температуру газообразного хладоносителя. Если еще учесть потери холода во время шлюзования и открывания дверей, то дозахолаживание всего объема рабочей камеры требует дополнительного количества холода и соответственно энергии. Практика показывает, что компенсировать такие потери с помощью газообразного хладоносителя с температурой выше минус 1800С хотя и возможно, но сопряжено с увеличением скоростей потоков криогенного газа (более 1 м/сек) у поверхности тела человека. Никакие конструктивные ухищрения, даже если криогенный газ не вводить, как обычно, ламинарными потоками, а оптимально импрегнировать в рабочую зону криокамеры, не снизят скорости хладагента у поверхности тела (менее 1 м/сек), что чревато отморожениями и абсолютной некомфортностью для пациента. Исходя из нашего опыта, самый эффективный путь уменьшить инертность криокамеры и снизить градиент температур – это создать оптимально минимальное избыточное давление внутри рабочей камеры, что также существенно повышает и потребительские свойства аппарата за счет снижения энергетических затрат.

При современном состоянии криогеники использование максимально низкотемпера-турной газообразной среды упирается только в ее стоимость. Большинству специалистов в области криогеники понятно, что сегодня есть два компактных, относительно дешевых и простых способа получения неограниченного количества низкотемпературного газообразного хладоносителя. Первый – испарять жидкий азот и получать азотный пар с температурой около минус 1950С. Второй - смешивать в циклоне мелкодисперсный жидкий азот с воздухом. Используя теплоту окружающего воздуха для испарения жидкого азота, можно получать больший объем газообразного хладоносителя с температурой до минус 1950С. Способ же охлаждения воздуха с помощью детандерных и дроссельных циклов создает много проблем, связанных с осушкой воздуха и значительно увеличивает стоимость оборудования для криокамеры.

Что касается конкретных установок, таких как “КриоСпейс” фирмы “Медицинкрио-техник” (Германия), “КАЭКТ-01-Крион” НПО “Крион” (Россия), “Крио-Баррель” (Польша), “Криосауна” ОАО “Холод” (Украина), то это классические примеры концептуальных заблуждений, вследствие непонимания сущности криогенной аэротерапии.

Изначально уложив себя в “прокрустово ложе” неадекватных для криогенной меди-цинской техники конструкторских идей, как - то: создание больших криоториумов по типу саун, аэрокриобассейнов или использование парокомпрессионных холодильных машин, разработчики вынуждены были постепенно смиряться с тем, что у них получалось. Большой градиент температур во время процедуры в таких установках не дает возможности воздействовать низкими температурами, хотя бы минус 100-1200С, выше уровня талии пациента. А температуры выше минус 700-800С с верхней части туловища воспринимаются организмом как простудный фактор, что, собственно, и обуславливает негативные последствия от такой криотерапии.

Эти недоработки мы попытались устранить при создании установки для общей экстремальной аэрокриотерапии “Криомед-20/150-01” фирмы “Мед-Крионика”. Впервые в этой установке для экстремальной аэрокриотерапии были выполнены все концептуальные и клинически значимые МТТ. В данной криокамере, диапазон рабочих температур до минус 1900С, время входа в режим процедуры не более 10 сек, градиент температур не более +50С/м, скорость потоков не более 0,5 м/сек, мониторинг температуры рабочего тела в трех точках. Температура криогенного газа на выходе из криостата постоянна (-194/1950С), а время подготовки к работе не превышает двух минут. К тому же установка “Криомед-20/150-01” не требует монтажа и наладки, надежна, проста в эксплуатации и обслуживании.

Необходимость в создании подобной медицинской техники с максимальными техноло-гическими возможностями, вместе с тем относительно дешевых, назрела уже давно. Без этого криотерапия не сможет освободиться от псевдонаучного балласта и перестать, наконец, отождествлять, методы воздействия холодом природных значений с методами воздействия, экстремальными для человека температурами.

Сегодня теорией криогенной аэротерапии занимаются все, кроме биофизиков, пато-физиологов и клиницистов. К сожалению, криомедицина в России не имеет федерального научно – методического центра с клинической базой, которой бы аккумулировал и системати-зировал отечественные и мировые достижения в этой области и обозначал бы векторы фун-даментальных и прикладных исследований, представлял бы интересы криомедицины в РАМН и в Комитете по новой медицинской технике МЗ РФ.

Медицина должна, наконец, получить ответ на краеугольный вопрос криотерапии. Экстремальная аэрокриотерапия – это воплощение мечты великого Г. Селье о технологиях “стресс-терапии” - неспецифическом лечении, основанном на бионическом подходе – имитации и усовершенствовании естественных стрессорных адаптивных реакций. Или она так и останется в глазах большинства врачей-клиницистов экзотичным увлечением врачей-энтузиастов.

Бесспорно, криомедицина — уникальная наука по своим потенциальным возможностям, и необходимо реально оценить роль и место криомедицины в клинической практике. Это позволило бы сконцентрировать практические усилия на тех областях, где криомедицинские технологии самодостаточны и имеют неоспоримые преимущества перед другими методами лечения (например, дискретная ЛОР-криохирургия).

ВЫВОДЫ

1. Криомедицина – это раздел медицины, изучающий методы отведения теплоты от различных тканей и органов или ото всей поверхности кожного покрова с помощью криогенных хладоносителей или хладагентов, с температурами близкими к минус 1500С и ниже, для достижения хирургических или терапевтических результатов.

2. Для того чтобы решать задачи по внедрению завершенных и перспективных криомедицинских технологий и адекватной криомедицинской техники, целесообразно Министерству здравоохранения Российской Федерации совместно с Российской академией медицинских наук создать Федеральный научно-методический центр криомедицины и криобиологии.