Podstawowe definicje – nieniszczące działanie zimna

Termin kriogenika jest pojęciem technologicznym i odnosi się do sposobów wy-twarzania bardzo niskich temperatur, zazwyczaj poniżej –150°C i badania wpływu tych temperatur na zachowanie się różnych substancji. W Wikipedii hasło to jest wy-jaśnione w 34 językach i w zasadzie nie ma rozbieżności pomiędzy definicjami w różnych wersjach językowych. Natomiast słowo krioterapia doczekało się tylko 15 wersji językowych, przy czym można zauważyć, że definicje w różnych językach nie są równoważne. Często słowo krioterapia używane jest zamiennie ze słowem krio-chirurgia. Powinno to być jednak traktowane jako rozdzielne metody terapii.

Poniższy rysunek 2.1 obrazuje wzajemne powiązania pomiędzy poszczególnymi działami, związanymi z wytwarzaniem i zastosowaniem niskich temperatur.

Kriogenika

Zastosowania techniczne Krioterapia Zastosowania medyczne Kriostymulacja Zastosowania techniczne Kriodestrukcja Ochładzanie

Zastosowania medyczne Kriokonserwacja Rys. 2.1. Zastosowanie niskich temperatur

Pojęcie krioterapii jest bardzo szerokie znaczeniowo i obejmuje metody leczenia z wykorzystaniem niskich temperatur, jak również stosowanie niskich temperatur w odnowie biologicznej i przygotowaniu treningowym sportowców. Jednakże często termin ten stosowany bez wyjaśnienia, o jakie temperatury chodzi. W literaturze fachowej w języku polskim słowo krioterapia też jest różnie rozumiane, o czym świadczą poniższe cytaty:

1. „Krioterapia, to w najprostszym rozumieniu, użycie zimna do celów terapeu-tycznych„ [10].

2. „Krioterapią nazywamy zastosowanie w celach leczniczych bodźca fizykalnego obniżającego temperaturę tkanek” [11].

3. „Krioterapia jest nieinwazyjnym zastosowaniem krańcowo niskich temperatur, lokalnie lub ogólnoustrojowo schładzających radiacyjnie powłoki ciała przez okres nieprzekraczający 3-minutowej ekspozycji” [12].

4. „Pod tym pojęciem należy rozumieć bodźcowe, stymulujące stosowanie po-wierzchniowo temperatur kriogenicznych – poniżej –100°C, działających bar-dzo krótko (2–3 minuty), w celu wywołania i wykorzystania fizjologicznych, ustrojowych reakcji na zimno, wspomagania leczenia podstawowego i ułatwie-nia leczeułatwie-nia ruchem” [13, 14, 15, 16].

5. „Krioterapia to zastosowanie na zewnętrzną powierzchnię ciała temperatury poniżej –100°C w czasie 2–3 minut celem wywołania i wykorzystania fizjolo-gicznej reakcji na zimno” [17].

6. „Tak więc ideą kriostymulacji jest jak najszybsze i w jak najkrótszym czasie schłodzenie tkanek celem wywołania odruchowej reakcji przekrwiennej” [18, 19]. Termin krioterapia odnosi się do działań leczniczych mających na celu obniżenie temperatury powierzchni ciała w krótkim czasie, zazwyczaj 2 lub 3 minuty. Działanie zimna nie powoduje destrukcji tkanek. Celem zabiegu krioterapeutycznego jest wywo-łanie i wykorzystanie fizjologicznych reakcji organizmu na zimno w celu wspomaga-nia leczewspomaga-nia podstawowego i ułatwiewspomaga-nia leczewspomaga-nia ruchem. Krioterapię możemy stosować na wybrany fragment ciała (miejscowo, lokalnie) lub na całe ciało (ogólno-ustrojowo, systemowo).

Krioterapia ogólnoustrojowa, zwana ogólną bądź systemową oznacza zabieg, pod-czas którego całe ciało poddane jest działaniu niskich temperatur. Krioterapeutyczne zabiegi ogólnoustrojowe wykonuje się w kriokomorach, najczęściej w temperaturze od –150°C do –110°C, rzadziej w niższych. Czas przebywania pacjenta w kriokomo-rze wynosi zazwyczaj od 0,5 do 3 minut.

Kriokomora jest pomieszczeniem o kubaturze rzędu 40 m³, podzielonym na dwie części – przedsionek i komorę właściwą. Przedsionek spełnia rolę pomieszczenia przejściowego, w którym utrzymuje się temperaturę na poziomie ok. –60°C. W jego wnętrzu następuje adaptacja pacjentów do niskiej temperatury. Przedsionek stanowi też swoistą barierę przeciw wilgoci, stanowiącej jeden z podstawowych problemów eksploatacyjnych kriokomór. Powietrze oddechowe wtłaczane do kriokomory poddaje się procesowi oczyszczania z pary wodnej i dwutlenku węgla.

Podczas miejscowego zabiegu krioterapeutycznego fragment ciała, np. chory staw, poddawany jest działaniu niskiej temperatury. Aparat do wykonywania miejscowych zabiegów krioterapeutycznych posiada zbiornik ciekłego azotu, zazwyczaj o pojemno-ści 35 dm³. Nawiew parami ciekłego azotu schładza wybrany fragment ciała, przy czym dysza aparatu nie jest w bezpośrednim kontakcie z skórą, ale jest trzymana w pewnej odległości (30–50cm), tak aby nie spowodować destrukcji tkanki.

W odróżnieniu od krioterapii, która obejmuje lecznicze zastosowanie niskich tem-peratur u osób chorych, kriostymulacja jest stosowana u osób zdrowych. Kriostymula-cja to bodźcowe, stymulujące działanie niskimi temperaturami (poniżej –100°C), w czasie nieprzekraczającym 3 min, celem wywołania fizjologicznych, układowych i narządowych odruchów i reakcji obronnych, które są korzystne i skuteczne w przy-wracaniu lub utrzymaniu równowagi (homeostazy) organizmu ludzkiego [20].

Od wielu lat sport wyczynowy wykorzystuje w procesie treningowym ogólnoustro-jowe zabiegi intensywnego oddziaływania zimna w temperaturze –110°C i niższej [21]. Stymulacyjny wpływ niskich temperatur na zdrowy organizm nazywamy więc kriostymulacją w odróżnieniu od krioterapii, stosowanej do leczenia [22, 23, 24, 25].

Należy odróżnić zastosowanie temperatur kriogenicznych od ochładzania czy też schładzania leczniczego. Jest to taka terapia zimnem, która ma za zadanie obniżyć lokalnie temperaturę powierzchni ciała, przeważnie po to, aby uzyskać szybki efekt przeciwbólowy lub/i przeciwobrzękowy.

Najszybszym nieniszczącym tkanki sposobem oziębiania jest zastosowanie ochło-dzonej wody lub wody z lodem. Ilość odebranego ciepła regulujemy czasem zabiegu. Lodowata kąpiel jest jednak nieprzyjemna i szokowa. Stosowane worki z lodem od-bierają ciepło wielokrotnie wolniej niż woda z lodem. Trzeba pamiętać, że terapię zimną wodą zalecał bawarski mnich Sebastian Kneipp. Kąpiele w lodowatej wodzie mogą też mieć efekt stymulujący, o czym świadczą liczne kluby tzw. morsów, czyli stowarzyszenia ludzi chętnie zanurzających się w lodowatej wodzie (przykładowo [26]).

Do ochładzania używane są zimne okłady, worki z lodem, różnego rodzaju żele lub aerozole. Stosowane są też zimne kompresy lub mankiety uciskowe z równoczesnym schładzaniem, tzw. krio-mankiety (ang. cryo-cuff ) [27]. Ze względu na efekty leczni-cze są to dobre sposoby powolnego, długotrwałego utrzymywania tkanek w obniżo-nych temperaturach, aby zapobiec ich dalszej traumatyzacji po świeżych urazach. Celem uzyskania lokalnego oziębienia tkanek stosuje się oprócz żeli i aerozoli, rów-nież masaż lodem, kąpiele w śniegu i zimne okłady, np. za pomocą schłodzonych wilgotnych ręczników [28]. Temperatury czynnika chłodzącego oscylują tu zazwyczaj od ok. minus kilku stopni Celsjusza do ok. 10°C. W chirurgii i dermatologii estetycz-nej stosowana jest tzw. hiloterapia (ang. hilotherapy), polegająca na kontrolowanym obniżeniu temperatury danej okolicy ciała, np. do 20°C, co zapobiega obrzękom i powikłaniom po zabiegach [29].

Należy zaznaczyć, że omawiane tu techniki niskotemperaturowe nie zaburzają podstawowej przemiany materii i nie obniżają tempa procesów metabolicznych, stąd też zachowana jest wewnętrzna temperatura ciała. W medycynie stosujemy również celowe obniżenie wewnętrznej temperatury ciała, tzw. hipotermię terapeutyczną w urazach neurologicznych, operacjach kardiologicznych czy w neurochirurgii [30]. Na rysunku 2.2 przedstawiono zestawienie nieniszczących zastosowań niskich temperatur.

Trzeba pamiętać, że bezwzględnym warunkiem bezpiecznego stosowania niskich temperatur w formie krioterapii czy kriostymulacji, jest taka aplikacja, która nie pro-wadzi do hipotermii. Do hipotermii dochodzi wówczas, gdy temperatura wewnętrzna ciała ludzkiego obniża się poniżej 35°C. Niekontrolowana hipotermia jest stanem za-grożenia życia. Szczególnie narażone na zimno są dzieci do 2 roku życia (niekorzyst-ny stosunek powierzchni ciała do jego masy), jak i osoby starsze (obniżone tempo przemian metabolicznych). Hipotermia wpływa na funkcjonowanie wszystkich narzą-dów, jednak w największym stopniu zaburza czynność układu nerwowego i układu krążenia. W badaniach na kilkuset osobach zdrowych wykazana, że kriostymulacja w kriokomorze w temperaturach od –110°C do –160°C, w czasie nieprzekraczającym 3 min nie stanowi zagrożenia dla funkcjonowania układu krążenia [31].

Temperatury kriogeniczne Krioterapia Miejscowa Kriostymulacja Ogólnoustrojowa Temperatury niekriogeniczne

Zabiegi niepowodujące zmiany temperatury wewnętrznej ciała

Schładzanie, ochładzanie Ochładzanie z uciskiem

Zabiegi powodujące zmianę

temperatury wewnętrznej ciała ^Hipotermia Rys. 2.2. Nieniszczące kliniczne zastosowanie niskich temperatur

Nieniszczącym zastosowaniem temperatur kriogenicznych jest też tzw. kriokon-serwacja, umożliwiająca przechowywanie komórek i tkanek ludzkich, zwierzęcych lub roślinnych. Ma ona duże znaczenie nie tylko w biomedycynie, ale i w ochronie przyrody [32]. Podstawowe zastosowania tej techniki opisane zostały też w niniejszej książce w rozdziale Kriokonserwacja autorstwa A. Cholewki, W. Ciszka, Z. Drzazgi [33].