О.Ю. Баранов
Людина не має в своєму розпорядженні органами почуттів, здатними оцінити температуру охолоджувальної середовища. Оцінка зовнішніх температурних умов побудована на інформації надходить від шкірних холодових рецепторів, які контролюють температуру поверхні шкірного покриву.
Холодові рецептори залягають ближче до поверхні (0,17 мм), ніж теплові (0,3 мм). Загальне число терморецепторів близько 280 тисяч, у тому числі 250 тисяч холодових. Переважання холодових рецепторів дозволяє припустити, що вплив низькими температурами здатне чинити більший стимулюючу дію. Спосіб розміщення рецепторів забезпечує точне спостереження за зміною температури поверхні епітелію, яка визначається інтенсивність відводу теплоти до охолоджувальної середовищі.
Відомо, що оболонка тіла легко переносять переохолодження, а тканини при охолодженні на 10 - 12 З припиняють нормальну роботу. Для широкого застосування кріогенної фізіотерапії, поширення зони переохолодження слід обмежити об'ємом ядра.
Холодові рецептори кодують інформацію про температуру шкіри, вона перетворюється на універсальні для мозку сигнали - нервові імпульси. Збільшення інтенсивності подразника пов'язане зі збільшенням частоти імпульсної активності.
Кількісний зв'язок між інтенсивністю подразника і частотою сигналів визначається законом Стівенсона, який стверджує, що між відчуттям і інтенсивність фізичного подразника існує ступенева залежність. Як фактор дратівної систему терморегуляції запропоновано розглядати пороговий сигнал, тобто сигнал, пов'язаний з наближенням температури, що реєструється рецепторами, до значення відповідного термінального порога tтерм = -2,5 ° С. Враховуючи інерційність терморегуляторних процесів справедливо запропонувати реакція аналізатора на наближення температури шкіри до термінального порога має гіперболічний характер, тобто інтенсивність сигналів від рецепторів шкірного покриву багаторазово зростає в міру наближення температури шкіри до граничного значення.
Оцінити інтенсивність гіпотермічного роздратування Iрд в будь-який момент часу дозволяє вираз:
де tе - поточна температура поверхні епітелію, tтерм =- 2,5 С - температура початку холодового ураження, а = 2, n = 2.
Рис. 1 Інтенсивність гіпотермічного подразнення при різних значеннях температури поверхні епітелію.
Вираз 1 дозволяє кількісно описати інтенсивність сигналу надходить з одиниці поверхні шкірного покриву при різних значеннях її температури. Графік зміни інтенсивності гіпотермічного роздратування в міру зниження температури поверхні епітелію наведено на рис.1. По графіку видно, що при температурі епітелію більше 2 С, інтенсивність сигналів від холодових рецепторів невелика. Але, в міру наближення до граничного значення -2 С інтенсивність тривожного сигналу зростає гіперболічно.
Основу реакції системи терморегуляції на наближення температури епітелію до термінального порога забезпечує інформація, що надходить через екстралемнісковую сенсорну систему (докладніше в "Провідні шляхи усвідомленої чутливості"). Ця система еволюційно найбільш древня, її основу складають первинно-відчувають, зокрема холодові рецептори. Поріг чутливості первинно-чуствую рецепторів високий, вони активуються тільки при сильних подразненнях, які створюють загрозу незворотного пошкодження тканин. Екстралемнісковая системи має такі відмінні характеристики. Вона погано розпізнає локалізацію роздратування. Її рецептори реагують тільки на вплив термінального рівня. Швидкість проведення сигналів низька: 0,4-1,5 м / с. Сигнали системи розподіляються по всьому відділу терморегуляції, тому сильний, але локалізований, сигнал не викликає потужної відповідної реакції і навпаки. При передачі інформація втрачає дискретність, втрачається значна частка відомостей про локалізацію. Для активації екстралемнісковой системи необхідні грубі, на межі руйнування, впливу на тканини.
Екстралемнісковая сенсорна система інтегрує кодовані сигнали, що надходять від всіх ділянок шкірного покриву, тому загальний обсяг інформації про небезпеку, що загрожує організму, визначається не тільки інтенсивністю, але площею та тривалістю подразнення.
Коли інтенсивність роздратування холодових рецепторів для всіх точок тіла однакова, сумарне подразнюючу дію кріогенної фізіотерапії визначається з виразу:
(2)
де f - поверхня контакту теплоносія і епітелію, Tmax - максимальна безпечна тривалість процедури.
Для спрощення записів введена одиниця виміру дратівної дії epд: ерд = (м2 * с) / К, Sрд = [ерд], Iрд = [ерд / (м2 * с)].
Суб'єктивне сприйняття контакту з кріогенної середовищем спотворюється тим, що зміна температури шкіри подразнює рецептори, що реагують на швидкість зміни контрольованого параметра. Ці рецептори належать іншій сенсорному каналу - лемнісковой сенсорній системі.
Лемнісковой сенсорна система еволюційно з'явилася значно пізніше, вона найбільш добре розвинена у приматів і людини. Швидкість проведення сигналів висока: 15 м / с. Система проводить точну інформацію про локалізацію та інтенсивності роздратування, тому є проводять шляхом "швидкої" температурної чутливості. Цей провідний шлях не відповідає за інтерпретацію роздратування, а тільки розрізняє і локалізує його.
Суб'єкт гостріше сприймає сигнали, що надходять по другому каналу холодової чутливості. Спираючись на суб'єктивні відчуття багато лікарі та пацієнти пов'язують лікувальний ефект процедури саме з цими відчуттями і прагнуть підсилити гіпотермічний дискомфорт процедури. У цьому випадку потужні сигнали лемнісковой системи можуть викликати важкі ускладнення аж до гострих серцевих нападів. Посилення дискомфорту пацієнта в ході процедури марно з лікувальної точки зору, тому слід прагне до зниження дискомфорту. Для кількісної оцінки відчуттів суб'єкта в ході кріотерапії введено поняття індексу гіпотермічного дискомфорту:
Kгд = òTе / òt [K / c]
Запропонована система кількісних критеріїв дозволяє аналізувати ефективність роботи гіпотермічний систем, удосконалювати гіпотермічний технології без використання небезпечних для пацієнта методик.
Широке застосування основних положень теплофізичної теорії у поєднанні з методами математичного моделювання процесів охолодження покровообразующіх тканин дозволило за короткий термін виконати великий обсяг досліджень і отримати багато нової інформації. Результати досліджень неодноразово доповідалися на міжнародних конференціях та отримали визнання і підтримку.