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 сколь-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 в 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 модулирующими акцентами.

Однако в процессе филогенеза homo sapiens сформировались мощные коллатерали, напрямую запускающие процессы фрустрации. Генетически детерминированные психоэмоциональные 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 100°С, 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 сверхтекучести. Логично предположить, что криотерапия и криохирургия сверхнизкими температурами тоже может дать неожиданные и перспективные результаты.

Утверждения, что воздействие низкими, до минус 60°С, и экстремально низкими для человека, ниже минус 100°С, 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 лече-ния. 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 хоризматичных 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 196°С) 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, не желательно.

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 так же 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 (t° - минус 196°С). Существует реальная возможность использования жидкого неона (t° - минус 246°С). 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, разра-ботанный в Н-Новгороде В. И. Коченовым. Возникает вопрос о классификации способов криокондукции, что позволит более прицельно решать и эту задачу.

Стоит отметить, что криохирурги, стремящееся к криодеструкции больших объемов тканей, все чаще будут сталкиваться с проблемой общей гипотермии, проблемой 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, особенно 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 было 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 по-лиартрита в специальном воздушном криоториуме, наподобие сауны, с температурой минус 160°-180°С. 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 180°С 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 180°С 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 экстремальной 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 кооперироваться 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 150°С). 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 150°С и ниже, для достижения хирургических или терапевтических результатов.
В области практической криохирургии, для криодеструкторов, с изобретением коаксиального 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 теплошунтирования, сокращение времени входа в рабочий режим и времени отепления наконечника и т.п.. То есть все, что связано конкретными конструктивными особенностями криодеструктора в конкретной криохирургической методике. Поэтому, разработка крупногабаритных, универсальных 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 120°С и достигает предельно возможной статистической достоверности при температурах ниже минус 150°С. 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. Помещение 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 180°С 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 низкотемпературной 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 195°С. 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 195°С. 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 медицинской 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 100-120°С, выше уровня талии пациента. А температуры выше минус 70°-80°С 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 190°С, 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 3-х точках. Температура криогенного газа на выходе из криостата постоянна (-194 - 195°С), а время подготовки к работе не превышает 2-х минут. К тому же установка «Криомед-20/150-01» не требует монтажа и накладки, надежна, проста в эксплуатации и обслуживании.

Необходимость в создании подобной медицинской техники с максимальными технологическими 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, патофизиологов и клиницистов. К сожалению, криомедицина в России не имеет Федерального научно – методического центра с клинической базой, которой бы аккумулировал и систематизировал отечественные и мировые достижения в этой области и обозначал бы векторы фундаментальных 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 экзотичным увлечением врачей-энтузиастов в глазах большинства врачей-клиницистов.

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 от всей поверхности кожного покрова с помощью криогенных хладоносителей или хладагентов, с температурами близкими к минус 150°С 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.