В 1972 році засновано Інститут проблем кріобіології і кріомедицини  Національної академії наук України на базі двох лабораторій  Фізико-технічного інституту низьких температур Академії наук УРСР  і проблемної науково- дослідної лабораторії низькотемпературного консервування кістового мозку і крові Харківського інституту удосконалення лікарів. Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України на даний час єдина в світі установа, яка комплексно розробляє сучасні медико-біологічні кріотехнології.

Історія

Згадка про використання природного холоду у вигляді льоду та охолоджених рідин для знеболення та купірування набряків при закритих травмах, опіках, головних болях простежується ще в стародавніх папірусах. Разом з тим у побутовій свідомості людини холод асоціюється з різними проявами простудних захворювань. Найбільш часто у більшості народів простудний фактор сприймається як одна з найбільш знакових причин виникнення хвороб, що стимулювало розвиток різних способів загартування.

За тисячі років методи термовпливу не зазнали скільки-небудь істотних змін, а лише приростали культовою, психогенною логістикою. Мабуть, тільки напочатку ХХ століття німецький лікар Себастьян Кнейп зробив спробу систематизувати тисячолітній досвід термотерапії, включаючи загартування холодом, і обгрунтувати його у фундаментальний напрямок фізіотерапії. Проте, до теперішнього часу, холод залишається в арсеналі медицини, в основному, як рекомендаційний елемент самолікування та загальнооздоровчого загартування.

Термодинамічні процеси у теплокровному організмі мають ключове значення для його життєдіяльності. Відповідь організму на охолодження (відведення теплоти) реалізується за допомогою нервових рецепторів і, в основному, через ключові ланки стрессорного механізму.

Будь-який стрес, і особливо температурний – один з головних двигунів еволюції. Не заглиблюючись у фундаментальні основи теорії стресу можна позначити дві його стадії: фізіологічну – конструктивну або реакцію виживання та патологічну – деструктивну або стадію виснаження.

Залежно від амплітуди факторів, експозиції, гармонійної взаємодії стрес-лімітуючих систем, стресова реакція протікає за загальною схемою: гостра фаза адаптації (“fight or flight” – боротьби або втечі) – фаза резистентності – фаза фрустрації. Успішно реалізовані позитивні енергетичні еквіваленти загального адаптаційного синдрому перекачуються з соматичного відсіку в вісцеральний і навпаки, зі зворотно-поступальними ехоподобнимі акцентами, які модулюються.

Проте в процесі філогенезу homo sapiens сформувалися потужні колатералі, які безпосередньо запускають процеси фрустрації. Генетично детерміновані психоемоційні рубці, інтегрально заломлюючись через апарат індивідуальної реактивності, можуть посилювати патогенність малих доз стресу, що призводить до мозаїчних неадекватних розладів гомеостазу.

 Яскрава ілюстрація тому – звичайний протяг, що викликає широку палітру простудних захворювань у людини. Таким чином, кріомедицина як стрес-провокуюча технологія логічно повинна прагнути до екстремально низьких для людини температур, нижче мінус 100^oС, з метою: по-перше, мінімізувати експозицію, по-друге, викликати максимальну амплітуду стрес-лімітуючих процесів, по-третє, посилити та розширити діапазон тканинних кріоефектів і, нарешті, уникнути перекачування холодових реакцій в фрустраційні колатералі.

Об’єктивно вже давно немає предмета для дискусії, які температури необхідно використовувати для підвищення ефективності кріомедичних технологій. Чим нижче – тим краще. Фізика низьких температур зіткнулася з феноменами надпровідності та надплинності. Логічно припустити, що кріотерапія та кріохірургія наднизьких температур теж може дати несподівані та перспективні результати.

Твердження, що вплив низькими, до мінус 600^oС, і екстремально низькими для людини, нижче мінус 100 ^o С, температурами відрізняються по хірургічним і терапевтичним механізмам і по нозологічній спрямованості, в залежності від ваго- або симпатикотонії, циркадних ритмів, статі, тощо пояснюється нерозумінням або незнанням термодинамічних процесів та кріопатофізіологіі, некоректністю ряду досліджень, псевдонауковою кон’юнктурою, тіньовою конкуренцією фармакотерапії та методів лікування без ліків.

Апаратна фізіотерапія з використанням маргінальних робочих тіл відрізняється високим ступенем сугестивності та ятрогеності. Найближчі позитивні та негативні результати, наприклад, при кріотерапії залежать, в більшій мірі, від психоемоційного статусу пацієнта. Істинну ефективність кріотерапевтичних факторів (крім кріоанальгезіі) можна визначити тільки в середньотривалих та віддалених результатах лікування. Саме тому, основоположники екстремальної аерокріотерапії представляли статистику клінічної ефективності в інтервалах часу 1-2 роки.

Сугестія та ятрогенія – таємничі міражі психології, які у фанатичних або у меркантильних та харизматичних прихильників кріомедицини народжують ілюзії та парадокси прикладної кріомедицини.

Це, викликає скептичне, і навіть негативне ставлення до кріомедицини у практикуючих лікарів та істотно знижує інтерес до одного з найперспективніших напрямків методів лікування без ліків.

У 1964 році було створено міжнародне наукове товариство кріобіологів, що поклало початок систематичному і координованому вивченню впливу вкрай низької температури на живі об’єкти. З 1968 року виходить журнал “Cryobiology”. Аналогічний за тематикою журнал систематично виходить в Японії з 1974 року.

Кріомедицина, як клінічна дисципліна почала зароджуватися з появою широко доступних продуктів розподілу повітря і, в першу чергу, рідкого азоту в першій половині ХХ століття.

Запропонований в середині 70-х років японським ревматологом Тосимо Ямаучі метод загального і локального впливу за допомогою охолодженого до t –100 ° –180 ° С повітря зробив революцію. Перші кріосауни з’явилися в 1978 році, завдяки працям японського вченого, який спостерігав позитивний результат лікування холодними парами азоту хворих на ревматоїдний артрит. Температурний режим підбирався методом проб і помилок, тому створював певні ризики для здоров’я пацієнтів.

 Пізніше методика була вдосконалена німецькими фахівцями. Вони визначили оптимальну температуру до –140 градусів і час безпечного перебування в кріосауні — від 1 до 3 хвилин.

Проте, до сьогоднішнього дня робляться безуспішні спроби створити адекватну медичну, кріогенну техніку, засновану на ефектах Джоуля-Томпсона, Пельтьє, Етінсгаузена і, особливо, на циклах парокомпресійних холодильних машин. Сприяє таким концептуальним технічним помилкам те, що в поняття кріомедицини, особливо в терапії, стали включати будь-які засоби охолодження, засновані на відведенні теплоти за допомогою рідких, твердих та газоподібних робочих тіл або холодоносіїв. Тобто від простих вологих обтирань до впливу екстремальними (до мінус 196^oС) температурами.

Для кріохірургії, наприклад, було створено величезну кількість апаратів-кріодеструкторов на різних принципах кріостатирування. Однак реалії поширення та роздільна здатність кріодеструктивного процесу в теплокровних біологічних тканинах зіграло негативний жарт з апологетами “великої кріохірургії”. Виявилося що, кріогенне “крижане блюдце”, що утворюється при заморожуванні біологічних тканин, саме по собі поганий провідник теплоти. До того ж, біологічні тканини – це дуже щільно енергонасичені структури.

 На певному етапі процес теплообміну йде в перпендикулярний вектор від точки прикладання кріодеструктора, тобто, кріодеструктивний процес прагне на поверхню. Тому збільшення швидкості, обсягу і, в меншій мірі, глибини якісного кріодеструктивного процесу, з окремо взятої точки, може бути досягнуто двома шляхами.

Перший – максимально знизити температуру робочої частини кріодеструктора. Другий – використовувати додаткові методи, щоб підвищити теплопровідність за рахунок оптимізації атомарної та молекулярної структури води та біохімічного стану вільної та зв’язаної води, в наміченому для кріодеструкції обсязі тканин, а так само поліпшити теплопровідність на межі теплообміну.

Треба сказати, що до теперішнього часу надійно відпрацьовано найраціональніший спосіб коаксіальної подачі рідких низькотемпературних холодоносіїв до робочої частини інструменту. Найбільш поширеним хладоносителем є рідкий азот (t^o – мінус 196^oС). Існує реальна можливість використання рідкого неону (t^o – мінус 246^oС).Однак неон незрівнянно дорожче рідкого азоту.

Варто відзначити, що кріохірурги, які прагнуть до кріодеструкції великих обсягів тканин, все частіше будуть зіштовхуватися з проблемою загальної гіпотермії, проблемою мало вивченою та максимально заплутаною схоластичної теорією “теплового ядра”.

 Зрозумілим є одне, що теплокровний організм перерозподіляє теплоту з переохолоджених тканин по судинним синусам, в тому числі і в межах, так званого, “теплового ядра”. І в цьому сенсі, при загальній гіпотермії, мова йде вже не про теорію “теплового ядра”, а про патофізіології теплових механізмів, як в цілому організмі, так і в його окремих секторах.

Більшість вчених намагаються провести чітку межу між кріохірургією та кріотерапією. З точки зору чисто фізичних процесів – це очевидно. Насправді ж, особливо репаративний сектор саногенетичних механізмів, що виникає при впливі дуже низькими температурами, зберігається на демаркаційній межі асептичного кріодеструктивного процесу.

 Таким чином, хоча фізико-морфологічні основи для кріохірургії та кріотерапії далеко не однакові, їх лікувальні чинники, мабуть, найтіснішим чином інтегровані. Швидше за все, саме тому кріохірургія є самим щадним способом отримання некрозу біологічних тканин який не залишає рубців, хоча і немає повної ясності в механізмах настільки позитивно віддалених результатів парагормонального кріофактора, а найголовніше – некоректна статистика та спірність наданих матеріалів за клінічними результатами, відштовхнуло в той час більшість вчених від цього методу кріотерапії.

В області практичної кріотерапії, більш ніж 30 річний світовий клінічний досвід показує, що достовірний, інтенсивний терапевтичний ефект від загальної аерокріотерапії починає проявлятися від мінус 120^oС та досягає прийнятних стандартних значень при температурах нижче мінус 160^oС. Тому медична аерокріотерапевтична апаратура повинна мати, як мінімум, такий діапазон робочих температур.

Основна технологічна проблема, що виникає при розробці кріокамер – це підтримування малого градієнта температур та екстремально низької температури в робочій зоні. Газоподібне кріогенне робоче тіло має дуже низьку питому теплоємність. Приміщення в таке середовище людського тіла, яке має найвищу енергонасиченність, різко підвищує температуру газоподібного холодоносія. Якщо ще врахувати втрати холоду під час шлюзуванні та відкриванні дверей, то дозахолоджування всього обсягу робочої камери вимагає величезної кількості холоду та відповідно енергії.

Практика показує, що компенсувати такі втрати за допомогою газоподібного холодоносія з температурою вище мінус 180^oС хоча і можливо, але пов’язане зі збільшенням швидкостей, більше 1 м/сек., потоків кріогенного газу біля поверхні тіла людини. Ніякі конструктивні хитрощі, навіть якщо кріогенний газ не вводити, як зазвичай, ламінарними потоками, а оптимально імпрегновувати в робочу кріокамеру, не знизять швидкості холодоагенту у поверхні тіла менше 1 м/сек, що загрожує відмороження та абсолютної некомфортністю для пацієнта.

 Виходячи з нашого досвіду – найефективніший шлях зменшити інертність кріокамери та знизити градієнт температур – це створити надлишковий тиск усередині робочої камери, що також істотно підвищує і споживчі властивості апарату, за рахунок зниження енергетичних витрат.

Що стосується конкретних установок, таких як: “КріоСпейс” фірми “Медіцінкріотехнік” (Німеччина), “Кріосауна” ВАТ “Холод” (Україна), – то це класичні приклади конструкторського конформізму.

Необхідність у створенні подібної медичної техніки з максимальними технологічними можливостями, разом з тим, відносно дешевих, назріла вже давно. Без цього кріотерапія не зможе звільнитися від псевдонаукового баласту та перестати, нарешті, ототожнювати, методи впливу холодом природних значень з методами впливу кріогенними, екстремальними для людини, температурами.

Сьогодні теорією екстремальної аерокріотерапії займаються всі, крім біофізиків, патофізіологів та клініцистів.

Медицина повинна, нарешті, отримати відповідь на наріжне питання кріотерапії. Екстремальна аерокріотерапія – це втілення мрії великого Г. Сельє, про технології “стрес-терапії” – неспецифічному лікуванні, заснованому на біонічному підході – імітації та вдосконалення природних стресових адаптивних реакцій, або вона так і залишиться екзотичним захопленням лікарів-ентузіастів в очах більшості лікарів клініцистів.

Безперечно, кріомедицина унікальна наука за своїми потенційними можливостям і необхідно реально оцінити роль та місце кріомедицини у клінічній практиці. Це дозволило б сконцентрувати практичні зусилля на тих областях, де кріомедичні технології самодостатні та мають незаперечні переваги перед іншими методами лікування.

                                          Матеріал підготувала Олена Сівашова

1. Холодовой стресс и биологические системы: монография / под ред. А. А. Цуцаевой, Киев: Наук. думка, 1991.174 с.
2. Сандомирский Б. П. Холодовое лечение ожогов: монография. Київ: Наук. думка, 1981.102 с.
3. Лаврик С. С. Кровь, холод и жизнь: науч.-попул. Лит. /отв. ред. В. Г. Пинчук. Киев: Наук. думка, 1984. 71 с.
4. Пушкар М. С. Шраго М. Й., Калугін Ю. В. Життя і глибокий холод. Київ: Знання, 1977. 43 с.
5. Действие холода на биологические объекты: сб. науч. тр. Киев: Наук. думка, 1992. 72 с.
6. Применение низких и высоких температур в стоматологии: монография / Н. Ф. Данилевский и др. Киев: Здоровья, 1990. 167 с.
7. Никитин В. А. Изучение скорости и степени охлаждения различных тканей зубов и периодонта при криовоздействии на пульпу (15 мая 1971 г.) 1971. 18 с.
8. Криогенная техника/ ред. Б. И. Веркина. Киев: Наук. думка, 1985. 180 с.
9. Пушкарь Н. С. Ультраструктура клетки при низких температурах: монография. Киев: Наук. думка, 1978. 140 с.
10. Вода и водные растворы при температурах ниже 0 С / под ред. Ф. Франкса; пер. с англ. З. В. Линевич. Киев: Наук. думка, 1985. 388 с.
11. Низкие температуры в медицине/ К. С. Терновой и др., ред.: К. С Терновой, Л. Г. Гассанов.Киев: Наук. думка, 1988. 280 с.
12. Низкие температуры при лечении хронических диффузных заболеваний печени: монография / Б. П. Сандомирский и др. Киев: Наук. думка, 1992. 136 с.
13. Сандомирский Б. П. Низкие температуры и лазеры при лечении заболеваний желудка и двенадцатиперстной кишки: монография. Киев: Наук. думка, 1989.135 с.
14. Низкие температуры в стоматологии: монография / Б. И. Веркин и др.; отв. ред. В. А. Манжелий. Киев: Наук. думка, 1990. 272 с.
15. Анатичук Л. І. Сучасні методи кріотерапіїв дерматологічній практиці. Клінічна та експериментальна патологія = Clinical & experimental pathology = Klinichna ta eksperimental’na patologiya: щоквартальний український науково-медичний журнал. 2017.Т. XVI, № 1. С. 150-156
16. Бондарчук В. И. Реабилитация больных споясничной дорсопатией новым методом аппаратной криорефлексотерапии. Аллергология и иммунология: научно-практический журнал. 2013.  Том 14, N 3. С. 212-213
17. Круліковська, К. С. Кріомедицината напрямки її розвитку. Хист: всеукраїнський медичний журнал молодих вчених. 2018. вып. 2018.  С. 58
18. Осецкий, А. И. Криогенные технологии в биологии и медицине. Східноєвропейський журнал внутрішньої та сімейної медицини = Восточноевропейский журнал внутренней и семейной медицины = The east Europe journal of internal and family medicine: наук.-практ. журн. з дистанційної освіти. 2020. N 2(Б). С. 129-134
19. Ткаченко, Т. Крижана медицина. Фармацевт Практик. 2019. № 1. С. 10-11
20. Chang, T. -Y. Vagal impact of cryoballoon ablation during pulmonary vein isolation. International Journal of Cardiology: Affiliated with the International Society for Adult Congenital Heart Disease. 2018. 265, Aug 15. P132-133

Джерело