Исследование локального криовоздействия на фантоме биоткани

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Локальное криовоздействие, локальная криотерапия (ЛКТ) является одним из методов физиотерапевтического лечения различных болезней, в том числе костно-мышечной системы (КМС). При выборе способа и режимов воздействия медицинский работник полагается на свой опыт и данные от производителя оборудования локальной криотерапии. Этого недостаточно для корректного дозирования криовоздействия и понимания влияния этого воздействия в зависимости от параметров охлаждения. Следовательно, целесообразно проведение исследования различных способов ЛКТ и режимов для выполнения эффективного и безопасного воздействия. В качестве удобного и измеримого параметра выступает температура на поверхности биоткани. Проведенный анализ показывает, что целевая температура составляет 10±2 °С, предельная - 0 °С, при опускании ниже которой возможно повреждение биологических тканей.

Цель. Экспериментальное сравнение и выявление наиболее подходящих режимов двух способов бесконтактной ЛКТ.

Материалы и методы. Разработан и создан экспериментальный стенд. Проведена серия экспериментов на модельной среде с теплофизическими свойствам, близкими к биотканям. Выполнено сравнение охлаждения обдувом парами жидкого азота и воздухом. Температура измерялась термометрами сопротивления (Pt100) на поверхности и на глубине модельной среды.

Результаты. При охлаждении парами жидкого азота с расстояния 10 и 15 см от поверхности принятая средняя целевая температура 10 °С была достигнута за 1,8 и 4,4 мин, на глубине 8 мм температура составила 26,4 и 23,7 °С соответственно. При охлаждении воздухом с расстояния 10 см от поверхности с максимальным и минимальным расходом целевая температура была достигнута за 2,5 и 13,3 мин, на глубине 8 мм температура составила 22,9 и 16,0 °С соответственно. Менее интенсивный поток позволил сильнее снизить температуру внутри модельной среды, при этом слабее воздействуя на ее поверхность. Этот эффект потенциально может быть положителен при лечении болезней КМС (в основном, суставов).

Выводы. Выявлены наиболее подходящие режимы рассмотренных в работе способов, которые отвечают требованиям эффективности, безопасности и удобства практической реализации. Для азотной ЛКТ – это режим со стабильной методикой с постоянным потоком, с фиксацией насадки относительно поверхности модельной среды на расстоянии 15 см, с возможным временем воздействия от 4,4 до 15 мин. Для азотной ЛКТ – это режим со стабильной методикой, с постоянным потоком, с фиксацией насадки относительно поверхности модельной среды на расстоянии 10 см, с минимальным расходом (350 л/мин), с возможным временем воздействия от 13,3 до 21,5 мин.

Об авторах

Наталия Юрьевна Саакян

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: natali.saakyan@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6799-5450
SPIN-код: 4390-3138

студент

Россия, Москва

Александр Васильевич Пушкарев

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: pushkarev@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-1737-7838
SPIN-код: 5796-8324

ведущий инженер, к.т.н.

Россия, Москва

Список литературы

  1. Боголюбов В. М., Пономаренко Г. Н. Общая физиотерапия. Изд. 3-е, перераб. и доп. Москва: Медицина, 1999.
  2. Портнов В.В. Локальная воздушная криотерапия в клинической практике // Кремлевская медицина. Клинический вестник. 2017. № 4–2. С. 157–164.
  3. Harris E.D. Jr., McCroskery P.A. The influence of temperature and fibril stability on degradation of cartilage collagen by rheumatoid synovial collagenase // The New England journal of medicine. 1974. Vol. 290, N. 1. P. 1–6. doi: 10.1056/NEJM197401032900101
  4. Здравоохранение в России. 2021: Стат. сб. М.: Росстат. 2021.
  5. Cieza A., Causey K., Kamenov K., et al. Global estimates of the need for rehabilitation based on the Global Burden of Disease study 2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019 // The Lancet. 2021. Vol. 396, N. 10267. P. 2006–2017.doi: 10.1016/S0140-6736(20)32340-0
  6. Дашина Т.А., Агасаров Л.Г. Эффективность разных методик криотерапии у пациентов с остеоартрозом // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2020. Т. 97, № 2. С. 20–28. doi: 10.17116/kurort202097021207
  7. Jin Park. The Effect of Cryotherapy of Total Knee Arthroplasty Patients on Muscle Strength and Balance // International Journal of Human Movement and Sports Sciences. 2021. Vol. 9, N. 4. P. 746. doi: 10.13189/saj.2021.090419
  8. Douzi W., Guillot X., Bon D., et al. 1H-NMR-Based Analysis for Exploring Knee Synovial Fluid Metabolite Changes after Local Cryotherapy in Knee Arthritis Patients // Metabolites. 2020. Vol. 10, N. 11. P. 460. doi: 10.3390/metabo10110460
  9. Guillot X., Tordi N., Laheurte C., et al. Local ice cryotherapy decreases synovial interleukin 6, interleukin 1β, vascular endothelial growth factor, prostaglandin-E2, and nuclear factor kappa B p65 in human knee arthritis: a controlled study // Arthritis research & therapy. 2019. Vol. 21, N 1. P. 180. doi: 10.1186/s13075-019-1965-0
  10. Oosterveld F.G., Rasker J.J. Effects of local heat and cold treatment on surface and articular temperature of arthritic knees // Arthritis and rheumatism. 1994. Vol. 37, N. 11. P. 1578–1582. doi: 10.1002/art.1780371104
  11. Kim Y.H., Baek S.S., Choi K.S., et al. The effect of cold air application on intra-articular and skin temperatures in the knee // Yonsei Medical Journal. 2002. Vol. 43, N. 5. P. 621–626. doi: 10.3349/ymj.2002.43.5.621
  12. Radecka A., Pluta W., Lubkowska A. Assessment of the Dynamics of Temperature Changes in the Knee Joint Area in Response to Selected Cooling Agents in Thermographic Tests // International journal of environmental research and public health. 2021. Vol. 18, N. 10. P. 5326. doi: 10.3390/ijerph18105326
  13. Алексеев К.Э., Жемчужнова Н.Л., Кузьменко Н. В., Жинко М.Н. Опыт сочетанного применения физиотерапевтических методов в реабилитации пациентов с подагрическим артритом // Сборник статей XII конференции врачей первичного звена здравоохранения Юга России «Ранняя диагностика и современные методы лечения на этапе первичного звена здравоохранения»; 11 ноября, 2017; Ростов-на-Дону. Ростов-на-Дону: Ростовский государственный медицинский университет. 2017. С. 8–9.
  14. Смоленский А.В., Капустина Н.В., Хафизов Н.Н. Особенности профилактики перенапряжений и лечения нарушений опорно-двигательного аппарата // Русский медицинский журнал. 2018. Т. 26, № 4(I). С. 15–19.
  15. Bugaj R. The Cooling, Analgesic, and Rewarming Effects of Ice Massage on Localized Skin // Physical Therapy. 1975. Vol. 55, N. 1. P. 11–19. doi: 10.1093/ptj/55.1.11
  16. Laktašić Žerjavić N., Hrkić E., Žagar I., et al. Local Cryotherapy, Comparison of Cold Air and Ice Massage on Pain and Handgrip Strength in Patients with Rheumatoid Arthritis // Psychiatria Danubina. 2021. Vol. 33, N. 4. P. 757–761.
  17. Mourot L., Cluzeau C., Regnard J. Hyperbaric gaseous cryotherapy: effects on skin temperature and systemic vasoconstriction. Archives of physical medicine and rehabilitation. 2007. Vol. 88, N 10. P. 1339–1343. doi: 10.1016/j.apmr.2007.06.771
  18. Weeks V., Travell J. How to Give Painless Injections // in: AMA Scientific Exhibits. New York: Grune and Stratton Inc. 1957. P. 318–322.
  19. Саакян Н.Ю., Пушкарев А.В. Целевая температура локальной криотерапии // Применение низких температур в науке и промышленности. BMSTU 2022: Международная научно-практическая конференция; Ноябрь 12–14, 2022; Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2022. С. 21.
  20. Agafonkina I.V., Belozerov A.G., Berezovsky Y.M., et al. Thermal Properties of Biological Tissue Gel-Phantoms in a Wide Low-Temperature Range // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2021. Vol. 94, N. 3. P. 790–803. doi: 10.1007/s10891-021-02356-z
  21. Agafonkina I.V., Belozerov A.G., Vasilyev A.O., et al. Thermal Properties of Human Soft Tissue and Its Equivalents in a Wide Low-Temperature Range // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2021. Vol. 94, N. 1. P. 233–246. doi: 10.1007/s10891-021-02292-y

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема экспериментального стенда. Первый модуль: Система создания и поддержания начальной температуры модельной среды: 1 – жидкостный термостат (Termex, M01MB); 2 – насос (KNF, PML13229-NF 60); 3 – внешняя стеклянная емкость, по которой циркулирует вода. Модельная среда: 4 – модельная среда в стеклянной емкости 90x90x100 мм. Система крепления: 5 – крепежная система температурных датчиков. Измерительная система: 6 – термометры сопротивления Pt100; 7 – вторичный преобразователь – модуль аналогового ввода (ОВЕН, МВ110); 8 – ПК. Второй модуль: 9 – штатив с лапкой; 11 – система для выдачи азота (ООО "Криогенные приборы scientific director of the research ", LNS-150W48V-PT-PS-LSCOM); 12 – теплоизолированный шланг; 13 – сосуд Дьюара (ООО "НПО "Криомаш", СПД 25/60); 14 – экспериментальный аппарат для локальной воздушной криотерапии (АО "ЦНИИ "Курс", ЛАКТ 1000).

Скачать (148KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменение температуры модельной среды при азотной ЛКТ.

Скачать (128KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изменение температуры модельной среды при воздушной ЛКТ.

Скачать (130KB)
Метаданные

© Саакян Н.Ю., Пушкарев А.В., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».