Почему боль после операции это проблема и при чём здесь лёд
Хирургия опорно-двигательного аппарата неуклонно продолжает своё развитие. Сегодня такие операции как эндопротезирование суставов, артроскопия, корригирующие остеотомии являются рутинными и проводятся тысячами, возвращая людям возможность двигаться без боли. Однако даже при безупречной технике хирургического вмешательства мягкие ткани неизбежно травмируются. Ответная воспалительная реакция организма усиливает боль и отёк, что приводит к ограничению движений сустава и задержке выздоровления.
Эффективное обезболивание облегчает течение послеоперационного периода , способствует ранней активизации, предупреждает формирование хронического болевого синдрома.
Медикаментозная терапия является традиционным способом контроля боли, однако она нередко сопровождается нежелательными реакциями в результате побочного действия лекарств. В поиске безопасной альтернативы врачи всё чаще обращаются к немедикаментозным способам, таким как локальное охлаждение области хирургического вмешательства.

Физиология локального охлаждения. Как холод снижает боль и отёк?
Суть метода заключается в наружном применении холода на область хирургического вмешательства. Холод, проникая в мягкие ткани, снижает температуру, тем самым замедляет проведение нервных импульсов и уменьшает локальный кровоток. Эти изменения клинически проявляются в виде снижения боли, отёка и объема кровопотери, что значительно облегчает восстановление в раннем послеоперационном периоде. Однако и тут не всё так просто.

Локальное охлаждение: простые методы и высокие технологии.
Сегодня для локального охлаждения используется целый ряд методов: от традиционного пакета со льдом до охлаждения с помощью сложных технических устройств с автоматическим контролем температуры. Однако, несмотря на широкое распространение, клиническая эффективность каждого из этих способов недостаточно изучена. При этом научные исследования не выявили убедительных преимуществ дорогостоящих устройств перед охлаждением с помощью пакета со льдом.
Казалось бы зачем что-то придумывать, если пакет со льдом хорошо работает. Большим недостатком традиционного способа остается его непредсказуемость. Сколько льда положить? Через сколько слоёв ткани? На сколько минут оставить? Какую часть сустава можно охлаждать, а какую опасно? Ошибка в любом из этих параметров может не только не принести пользу, но и нанести вред.
Поиск ответов на эти вопросы стал отправной точкой для разработки охлаждающего устройства, которое сочетало бы простоту применения, научно доказанную эффективность и безопасность.

Охлаждение в цифрах. Научные доказательства эффективности локального охлаждения, их обобщение и определение оптимальных параметров.

Температура кожных покровов и внутри сустава. Поиск баланса эффективности и безопасности охлаждения.
Прежде всего было необходимо установить, существует ли связь между температурой охлаждения и выраженностью противоболевого и противоотёчного эффекта. Требовалось определить, до какого уровня охлаждать ткани, чтобы достичь заметного клинического результата и при этом полностью исключить риск холодового повреждения кожи.
В исследовании Jutte L. и Bugaj R. было показано, что при температуре кожи 13,6 ℃ наступает местная анестезия, а при снижении до 12,5 ℃ нервная проводимость замедляется на 10%. Дальнейшее охлаждение поверхности кожи до 10–11 ℃ уменьшает клеточный метаболизм на 50%, что существенно снижает потребность ткани в кислороде. В условиях послеоперационного воспаления это позволяет уменьшить вероятность вторичного повреждения мягких тканей, связанного с кислородным голоданием.
Вместе с тем, охлаждение кожи ниже 10 ℃ сопряжено с возрастающим риском термической травмы. Что касается внутрисуставной температуры, то её снижение ниже 30 ℃ угнетает активность разрушительных ферментов, ограничивая масштаб воспалительной реакции.
Таким образом, оптимальным признан следующий температурный режим локального охлаждения: температура кожи должна находиться в пределах 10–15 ℃, а внутрисуставная температура опускаться ниже 30 ℃. Эти параметры позволяют рассчитывать на достаточное обезболивание и противовоспалительное действие при сохранении высокого профиля безопасности.

ВОПРОС ИЗ СЕО Продолжительность воздействия.
Достижение целевых температурных показателей определяется двумя параметрами: охлаждающий агент и продолжительность воздействия на сустав.
Сегодня для локального охлаждения применяют несколько типов хладагентов: лёд, замороженный гель, охлаждённый газ и охлаждённую воду. Их принципиальное различие заключается не только в исходной температуре, но и в характере её изменения во время процедуры.
Например, исходная температура гелевого пакета соответствует температуре морозильной камеры (около –16 ℃) и в процессе контакта с телом постепенно повышается, приближаясь к температуре кожи. Однако лёд, извлечённый из той же морозильной камеры, уже через несколько минут приобретает температуру поверхности, близкую к 0 ℃. Принципиально важно, что эта околонулевая температура сохраняется на протяжении всего периода плавления льда, обеспечивая стабильное температурное воздействие без резких скачков. Это свойство даёт возможность рассчитать необходимый объём льда таким образом, чтобы температура кожи удерживалась в целевом диапазоне требуемое время. Гель подобной стабильности не обеспечивает, т.к. его температура повышается постепенно, без сколько-нибудь длительной остановки на каком-либо значении.
Охлаждённый газ, используемый в газовых криотерапевтических аппаратах, имеет исходную температуру около –70 ℃. Столь низкая отрицательная температура обеспечивает быстрое охлаждение поверхностных тканей сустава, однако одновременно повышает риск термического повреждения кожи. Именно по этой причине при газовой криотерапии целевой диапазон температуры кожи (10–15 ℃) достигается уже через 5–6,5 минут, тогда как использование льда требует для этого около 30 минут.
Таким образом, физические особенности хладагента напрямую определяют не только скорость наступления эффекта, но и безопасность процедуры, а также возможность точного контроля за температурным режимом.

Вопрос из СЕО. Как часто охлаждать?
Большинство клинических исследований посвященных оценке эффективности локальной криотерапии коленного сустава после эндопротезирования сообщили о положительном клиническом результате. Вероятно, это связано с достижением терапевтически значимого температурного диапазона кожных покровов и внутри сустава в вышеперечисленных исследованиях вне зависимости от способа охлаждения. Однако, частота охлаждающих процедур была разной, что приводило к различной суммарной экспозиции целевой температуры кожных покровов и внутри сустава. Возможно, это и явилось причиной различного клинического эффекта от локальной криотерапии и противоречивых результатов в систематических обзорах научной литературы.

Показательным исследованием является работа Witting-Wells D. Он охлаждал коленный сустав однократно после эндопротезирования и не обнаружил преимуществ применения локальной криотерапии. В то время как авторы других 4-х исследований Levy A., Morsi E., Kuyucu E. и Gibbons C. охлаждали сустав несколько раз в день, получив достоверное снижение болевого синдрома и объема кровопотери у пациентов, получавших локальное охлаждение сустава.

Согласно результатам этих исследований можно сделать вывод, что для получения значимого клинического эффекта однократного локального охлаждения не достаточно. Однако избыточное охлаждение может приводить термическим поражениям мягких тканей. Dundon J. описал два клинических случая некроза мягких тканей области наколенника после эндопротезирования коленного сустава. Пациентам проводилось локальное охлаждение с помощью криотерапевтического устройства. Авторы пришли к выводу, что непрерывное охлаждение несет в себе высокий риск осложнений, связанных с длительно сохраняющейся низким кровотоком мягких тканей. Получается что при выборе частоты охлаждающих процедур крайне важно учитывать не только восстановление температуры тканей, но и восстановление локального кровотока. Мы уже выяснили, что пассивное согревание мягких тканей занимает различное время в зависимости от способа локальной криотерапии. Но более важно, что восстановление локального кровотока происходит значительно дольше, чем температуры мягких тканей после охлаждения.

Khoshnevis S. с соавторами изучил влияние локального охлаждения кожных покровов на перфузию мягких тканей. В исследовании мягкие ткани охлаждались с помощью устройства для локальной криотерапии в течение 60 минут до 15℃, затем переходили к пассивному согреванию в течение 120 минут. Во время охлаждения и согревания оценивали кровоток мягких тканей с помощью нескольких датчиков допплеровской флоуметрии. Данные показали значительное снижение кровотока во время охлаждения, которое сохранялось весь период согревания. Кроме того, наблюдался эффект гистерезиса между перфузией мягких тканей и температурой кожи во время цикла охлаждения и согревания кожи, другими словами восстановление кровотока мягких тканей проходило значительно медленнее восстановления температуры кожных покровов. Следовательно, частота холодового воздействия должна определяться не только периодом восстановления температуры мягких тканей после локальной криотерапии, но и восстановлением локального кровотока.
Суммируя данные литературы можно сделать вывод, необходимо соблюдать баланс продолжительности и частоты охлаждения с целью обеспечения безопасности и получения максимального клинического эффекта.

Вопрос из СЕО. Сравнение хладагентов: преимущества и недостатки
Kennet J. сравнил четыре хладагента для локальной криотерапии: лёд, охлаждённая вода, гелевые пакеты и замороженные шарики с гелем. Колотый лед показал наибольшую эффективность в охлаждении мягких тканей: температура кожных покровов оставалась дольше в терапевтически значимом диапазоне 10-15℃. В этом же исследовании автор измерял температуру хладагентов перед применением. Температура гелевых пакетов и замороженных шариков была минус 10-12℃, в то время как колотого льда около 0℃. Автор пришел к выводу, что воздействие охлаждающим агентом с исходной отрицательной температурой вызывает значительный дискомфорт в сравнении со льдом или охлажденной водой, где исходная температура составила 0-10℃. Также стоит отметить, что быстрая динамика охлаждения мягких тканей сопровождается бόльшим дискомфортом от криопроцедуры.
К аналогичному мнению пришел Guillot X., когда проводил локальную криотерапию коленного сустава, оценивая эффективность охлаждения с помощью льда в сравнении с газовой криотерапией. Он обнаружил, что локальная криотерапия льдом приводит к более мягкому снижению температуры мягких тканей и более эффективно снижает уровень провоспалительных цитокинов синовиальной жидкости в сравнении с газовой криотерапией.

Существующие способы локальной криотерапии. Данные научных исследований.

Важной задачей локального охлаждения является достижение целевых значений температуры не только на поверхности кожи, но и внутри сустава. Если измерение температуры кожных покровов не вызывает технических сложностей, то контроль внутрисуставной температуры это инвазивная процедура, сопряжённая с дополнительными рисками для пациента. Вероятно, именно этим объясняется небольшое количество исследований, в которых оценивалась внутрисуставная температура во время локальной криотерапии коленного сустава.

Газовая криотерапия. Этот метод подразумевает воздействие на сустав потоком газа с крайне низкой температурой — от -80 до -160 ℃. В нашем распоряжении имеются результаты трёх исследований с внутрисуставным контролем температуры. В двух из них сеанс продолжительностью 5–6,5 минут позволил охладить кожу до целевых значений, однако внутрисуставная температура так и не опустилась ниже пороговых 30 ℃. В третьем исследовании после 6,5 минут воздействия внутрисуставная температура достигла 28,8 ℃ и сохранялась ниже 30 ℃ на протяжении 120 минут. Главный недостаток метода вытекает из его физической природы: экстремально холодный газ вызывает быстрое, но преимущественно поверхностное охлаждение, не обеспечивая стабильного снижения температуры в глубоких тканях сустава. Попытка компенсировать это увеличением времени процедуры чревата холодовой травмой кожи. Минусом данного способа является охлаждение сустава только в зоне потока холодного воздуха, требуется персонал для проведения охлаждающей процедуры и наличие дорогостоящего аппарата.

Охлаждение льдом. Традиционный лёд является более мягким способом охлаждения. В двух исследованиях, где лёд применялся в течение 30 минут, температура кожи достигала 10–16 ℃, а внутрисуставная температура опускалась до 26–30 ℃, удерживаясь ниже целевого порога в течение 120-180 минут. Эти показатели говорят об эффективности охлаждения глубоких структур сустава без превышения критического порога охлаждения кожных покровов. Мягкое охлаждение с помощью льда позволило более эффективно снизить внутрисуставную температуру, не повышая риск термического поражения кожи. Различная длительность согревания сустава до исходной температуры может быть обусловлена различным объемом льда в пакете, различной толщины ткани между пакетом и кожей. Отсутствие стандартного подхода к этим факторам подчеркивает минус традиционного способа охлаждения льдом его широкую вариабельность способов что обуславливает непредсказуемость результата. другими словами каждый человек видит правильность охлаждения по разному и использует его по разному. Кто-то считает что чем сильнее охладить тем лучше и делает охлаждение избыточным. Кто-то боится переохладить кожу и делает охлаждение недостаточным. Все эти варианты приводят к непредсказуемому результату и неправильной оценке методики. Также стоит отметить об охлаждении сустава только в точке приложения пакета со льдом. Перемещение пакета не позволяет равномерно охладить сустав, что также сильно влияет на результат.

Технические устройства с водяным охлаждением. В аппаратах данного типа хладагентом выступает вода, циркулирующая между резервуаром со льдом и криоманжетой, закреплённой на суставе. Большим плюсом этого способа является наличие криоманжеты, которая размещается на сустав и равномерно его охлаждает. Также большим плюсом является возможность контроля температуры охлаждения. Но результаты научных исследований всё же противоречивы. Dahlstedt L. при непрерывном охлаждении не удалось достичь целевых температурных показателей ни на коже, ни внутри сустава. В то же время Warren T., используя то же устройство в течение часа, получил выраженное снижение температуры до целевых значений, при этом внутрисуставная температура сохранялась ниже 30 ℃ более 120 минут. Сустав охлаждается за счёт циркуляции воды между криоманжетой, размещенной на суставе, и охлаждающим резервуаром, который заполнен водой со льдом. От объема льда в резервуаре зависит стабильность температуры циркулирующей воды. Вероятно исследователи поместили разный объем льда в резервуар и получили разные результаты. Нестабильность охлаждения обуславливает непредсказуемость результата, что является значительным минусом этого способа. Для обеспечения стабильного результата требуется рассчитывать объем воды и льда в охлаждающем резервуаре устройства, что усложняет использование и нередко требует посторонней помощи. К тому же данные аппараты являются громоздкими и дорогостоящими.

Вопрос из СЕО. Обобщённый вывод.
Ни лёд, ни охлаждённая вода не оказывают на кожу экстремального температурного воздействия, характерного для газовых методик. Эти способы представляются более комфортными и безопасными, а близкие показатели времени удержания целевой температуры в тканях позволяют ожидать схожего клинического эффекта. Данное обстоятельство объясняет, почему вопрос о безусловных преимуществах дорогостоящих аппаратных систем перед традиционным охлаждением льдом до настоящего времени остаётся открытым. Однако остаётся нерешённой главная проблема охлаждения пакетом со льдом — стандартизация процедуры, которая исключила бы как недостаточное, так и избыточное охлаждение. Решение этой проблемы позволит сделать простой и доступный способ локального охлаждения пакетом со льдом контролируемым и добиться стабильного клинического результата в виде снижения боли и отека, что значительно облегчит течение раннего послеоперационного периода.


Реализация идеи. Гипотермическая повязка. Собственная разработка.

В результате изучения научной литературы мы пришли к выводу что охлаждение с помощью льда является наиболее изученным и доступным способом. К тому же лед имеет свойство удерживать околонулевую температуру на период плавления, что давало нам возможность поддержания стабильной температуры охлаждения на этот период. Эмпирическим способом выполнен подбор объема льда, обеспечивающего экспозицию целевой температуры (10-15℃) кожных покровов в течение 30 минут с учетом теплоизолирующих свойств материала повязки. Бандаж изготовлен из материала разрешенного в использовании в медицине. Для обеспечения стабильного охлаждения пакеты предназначенные для охлаждения предварительно наполнены очищенной водой и сделаны герметичными и выполнены из инертного водонепроницаемого материала. Использование очищенной воды обеспечивает экологическую безопасность в случае повреждения пакета. Для равномерного охлаждения сустава вода в пакетах разделена на ячейки.
Конструкция охлаждающего устройства выполнена таким образом, чтобы исключать охлаждение области послеоперационного шва, надколенника, крупных сосудов и нервов, т.к. существует различная сосудистая реакция мягких тканей на охлаждение в зависимости от расположения хирургического доступа и анатомических образований. Foster D. в своей работе наблюдал бόльшее снижение кровотока мягких тканей при размещении льда над разрезом, по сравнению с расположением льда по задней поверхности коленного сустава. А Khoshnevis S. обнаружил длительное снижение перфузии мягких тканей области надколенника в сравнении с другими участками коленного сустава. Именно поэтому наиболее частой локализацией холодового поражения кожных покровов является послеоперационный шов и область надколенника. Охлаждение задней капсулы сустава затруднено, т.к. по задней поверхности проходят магистральные сосуды и нервы. Достижение целевой температуры задних отделов сустава несет в себе высокий риск термического повреждения сосудисто-нервного пучка.
Для изготовления заявленного устройства использован нетоксичный материал, с паро- и влагонепроницаемыми свойствами разрешенный к применению в медицине. Данное решение предотвратит вероятность промокания послеоперационной повязки конденсатом. Устройство просто фиксируется на суставе с помощь. липучек и надежно удерживается при смене положения тела.
Одновременно в устройство помещается два пакета. В комплект устройства входят 4 сменных пакета: два используются в устройстве для непосредственного охлаждения мягких тканей, два пакета находятся в морозильной камере для возможности обеспечения смены хладагента не чаще чем каждые 3 часа. За меньшее количество времени пакет со льдом не успеет охладиться до состояния льда, что обеспечивает невозможность термического повреждения мягких тканей в процессе эксплуатации данного устройства.
Для контроля эффективности и безопасности охлаждения с помощью охлаждающего бандажа мы провели пилотное исследование по контролю температуры кожных покровов у 15 пациентов после эндопротезирования коленного сустава (график 1). Для исключения термического повреждения кожных покровов контролировали температуру каждые 5 минут с помощью специального температурного датчика. Достижение верхней границы целевой температуры кожных покровов наступило через 25 минут с экспозицией температуры кожных покровов 10-15℃ в течение 30 минут. Через 40 минут лед в пакетах полностью растаял, а температура кожи поднималась выше верхней границы целевой температуры 15℃ через 55 минут. Ограниченное количество льда позволило избежать ситуаций с переохлаждением мягких тканей связанной со слишком долгой экспозицией, что обеспечивает безопасность применения устройства. К тому же температура кожных покровов не опускалась менее 10℃. Несмотря на то, что лед полностью таял через 40 минут, а температура поднималась выше верхней границы терапевтически значимого диапазона через 55 минут, повязку снимали через 60 минут. Такой выбор времени экспозиции позволяет пользователю проще запоминать условия эксплуатации бандажа и планировать периоды восстановления между процедурами. Восстановление кожных покровов наступало через 110 минут после снятия повязки. С учетом необходимости полного восстановления кровотока мягких тканей после локальной криотерапии безопасным интервалом между охлаждающими процедурами определили 3 часа.
На охлаждающий бандаж подана заявка на получение патента на полезную модель.
Технический результатом заявленного изобретения явилось создание устройства для локальной охлаждения суставов оказывающего локальное циркулярное охлаждение сустава до терапевтически значимой температуры целевое количество времени, не подвергающего пользователя воздействию потенциально экстремальных температур на кожные покровы, исключающего охлаждения кожных покровов над анатомическими образованиями с высоким риском термического поражения (костные выступы, магистральные сосуды, нервы, послеоперационная рана), сохраняющего чистыми и сухими кожные покровы в процессе охлаждения и являющегося эффективным и безопасным способом снижения признаков воспаления у пациентов в послеоперационном периоде и, как следствие, способствующее ускоренному восстановление после хирургического вмешательства. К тому же устройство сохраняет свою целостность с течением времени, является повторно используемым.
Получен патент на полезную модель гипотермическое приспособление.


Вопрос из СЕО. Начало и длительность курса локальной криотерапии.
Синяки и кровоподтеки нередко сопровождают даже легкие травмы. Синяк по своей сути представляет вышедшую из сосудов кровь которая образует гематому. Если гематома находится близко к коже, то кожные покровы окрашиваются в синий цвет. По мере рассасывания гематомы площадь синяка становится больше со сменой цвета. Что касается глубоких гематом, то они не окрашивают кожу в другие цвета однако нередко их можно определить на ощупь. После оперативные вмешательств на суставах, как правило, гематомы бывают как подкожные, так и глубокие. Рассасывание гематомы сопровождается воспалением, что дополнительно увеличивает отек и боль. Чем меньше гематома, тем меньше времени требуется организму чтобы убрать клетки крови из мягких тканей, следовательно тем быстрее происходит восстановление. Локальное охлаждение вызывает сужение кровеносных сосудов и уменьшает объем крови, вышедшей из кровеносного русла. Чем раньше мы начнем охлаждать место травмы или операции. Speck M. определил, что наибольшая кровопотеря по дренажу происходит в первые 6 часов после тотального эндопротезирования коленного сустава. Ho S. с соавторами сообщил, что старт локального охлаждения в первые два часа после операции приводит к лучшему результату, т.к. охлаждение мягких тканей снижает кровоток и клеточный метаболизм, уменьшая объем кровопотери и гибель клеток в условиях острого травматического повреждения. Здесь стоит более подробно остановиться на влиянии отека на клеточном метаболизме. После повреждения клеток происходит отек мягких тканей области повреждения. Отек затрудняет питание места повреждения, к тому же в месте повреждения работают клетки иммунитета, ликвидирующие повреждение. В связи с этими процессами, уцелевшие клетки, соседствующие с поврежденными резко ограничены в поступлении питательных веществ и кислорода из межклеточного пространства, что приводит к вторичному ишемическому повреждению уцелевших клеток и увеличению воспаления. Охлаждение уцелевших клеток позволяет замедлить их обмен веществ и снизить потребность в питательных веществах и кислороде, что позволяет им выжить в условиях соседства с поврежденными клетками. Важно, что это подтверждено научно. Клинические исследования по оценке эффективности локального охлаждения коленного сустава в раннем послеоперационном периоде, показали достоверное снижение кровопотери в группе пациентов с локальным охлаждением сустава.
Старт локального охлаждения непосредственно после операции/травмы позволяет добиться лучшего клинического эффекта по болевому синдрому и объему кровопотери, а противовоспалительный эффект охлаждения облегчает течение раннего послеоперационного/постравматического периода.

Вопрос из СЕО. Какой курс охлаждающих процедур?
Интересный факт - уровень болевого синдрома достигает пика в течение первых двух суток после операции с постепенным снижением в течение 2 недель. Замедление нервной проводимости во время проведения локального охлаждения приводит к уменьшению болевого синдрома и снижению потребности в сильнодействующих препаратах.
Уровень воспалительного белка обычно достигает пика через 1–3 дня после операции и возвращается к исходному уровню в течение 2 недель. Локальное охлаждение области операции или травмы на всем периоде воспалительного процесса способствует облегчению восстановления. Для легкой травмы достаточно курса 2-3 дня, в то время как после операции на суставе курс может составлять до 2 недель. Yu провел подробный анализ нескольких научных работ и пришел к выводу, что локальное охлаждение способствует снижению болевого синдрома в течение 2 недель после эндопротезирования коленного сустава.