MECHANISMS OF LOW-TEMPERATURE REHABILITATION TECHNOLOGIES. LOCAL DEEP HYPOTHERMIA IN PATIENTS WITH ARTHRITIS

Abstract

Among all pathologies of the musculoskeletal system (MSS), osteoarthritis (OA) and rheumatoid arthritis (RA) are the two most common diseases the course of which is caused by a chronic inflammatory process. The leading clinical manifestations of OA and RA are pain and synovitis. This review analyzes the recent data on the pathogenesis of pain syndrome and synovitis, as well as the most commonly used surgical or conservative treatment and rehabilitation methods. The technologies of use of low-temperature effects in the rehabilitation of patients with arthritis are considered. The original concept of a new method for the relief of pain and synovitis in the knee joint by using local deep hypothermia (LDH) and a hypothesis of mechanisms of its action are presented.
The purpose of the review is to provide a comparative analysis of the effectiveness of various methods of therapy and rehabilitation in patients with osteoarthritis and rheumatoid arthritis, as well as to evaluate the mechanisms of local deep hypothermia in the relief of synovitis and knee pain.

Full Text

Болезни костно-мышечной системы занимают ведущее место среди всех заболеваний взрослого населения страны. По данным 2016 г. в России проживало 19,2 млн людей с заболеваниями ОДА, большую часть которых составляют пациенты с ОА [1]. Хронические поражения суставов сопровождаются значительным снижением качества жизни и утратой трудоспособности многих миллионов жителей нашей страны и всего мира [2, 3]. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) ОА с преимущественным поражением коленных суставов занимает первое место среди причин развития нетрудоспособности у лиц старше 60 лет [4-6], а в патогенезе заболевания лежит хронический воспалительный процесс.

При РА значительный вклад в патогенез поражения суставов вносит аутоиммунный конфликт, лежащий в основе развития хронического эрозивного артрита, синовита, выпота и формирования болевого синдрома [7, 8]. Распространенность РА составляет приблизительно 1% взрослого населения земного шара [9-11].

В настоящее время используют разнообразные консервативные лекарственные, хирургические интервенционные и физиотерапевтические методы терапии и реабилитации пациентов с ОА и РА, среди которых заметное место занимают низкотемпературные реабилитационные технологии [12].

 

Консервативное и хирургическое лечение при ОА

Частота синовита при ОА составляет от 20% до 80%, а при РА - от 42% до 96%. [13-15]. Частота встречаемости нетравматического синовита у здоровых лиц может достигать 27% случаев [16]. Обострение синовита и формирование выпота ассоциированы с частыми и сильными болями в суставах [17, 18].

Тактика купирования синовиального воспаления в коленном суставе связана с длительностью течения локального патологического процесса, эффективностью предшествующей терапии и определяет направления использования фармакологических, хирургических и физиотерапевтических методов лечения и реабилитации [19].

Препаратами первой группы, наиболее широко используемые для купирования боли и синовита у больных с ОА и РА, являются НПВП. Известно, что мишенью для них является фермент циклооксигеназа, представленный двумя изоформами – циклооксигеназа-1 и циклооксигеназа–2, определяющими эффективность действия препаратов. Однако прием препаратов этой группы приводит к увеличению риска формирования ульцерогенных поражений желудочно-кишечного тракта и развития побочных эффектов со стороны сердечно-сосудистой системы, почек и печени. [20, 21]. 

Современная терапия боли и синовита включает использование внутрисуставных инъекций с глюкокортикоидами (ГК) и является высокоэффективным средством купирования синовита, позволяя быстро достичь клинического улучшения. Однако, у части больных вырабатывается резистентность, являющаяся в ряде случаев побудительной причиной к неоправданно частому применению ГК, финалом чего могут явиться развитие осложнений и побочных эффектов, таких как артропатия, гнойно-септические осложнения, асептический некроз [22-24].

Среди средств, оказывающих противовоспалительное действие у больных с эрозивным ОА или частым обострением синовита, обсуждается применение длительных курсов терапии гидроксихлорохина и колхицина. Однако, однозначного подтверждения их эффективности в крупных контролируемых исследованиях в настоящее время не получено [25, 26].

Достаточно широко обсуждается применение медицинского озона, позволяющего снижать активность воспаления и выраженность синовита в суставе, что позволяет ряду авторов рассматривать его как альтернативу локальной терапии ГК [27, 28].

По мнению J.D. Vaillant и соавт. [29] внутрисуставное введение озона в концентрации 20 мкг/мл способствует уменьшению активности хронического артрита. Другие авторы отмечают, что очень низкие или высокие дозы медицинского озона могут быть либо неэффективными, либо обладать повреждающим ткани действием [30].

Для купирования хронического синовита у больных с РА в целом ряде исследований были использованы активные реагенты, вызывающие химическую или физическую синовэктомию (эндоксан, осмиевая кислота, препараты йода золото-198, иттрий-90) [31, 32].

Локальная лучевая терапия, основанная на использовании радиоактивных изотопов, позволяет воздействовать на клеточные элементы, участвующие в развитии хронического воспалительного процесса, но способна привести к развитию лучевого синовита. При этом, как отмечают авторы, суставной хрящ остается интактным. В дальнейшем в синовиальной оболочке развивается субсиновиальный склероз и запускаются процессы регенерации в покровном слое синовия [33].

Использование метода лучевой терапии требует пребывания пациентов в специализированных условиях, повышается риск облучения пациента и медицинского персонала. Могут увеличиться экссудативные изменения, усиливаются боли, развиваются лихорадочные реакции, отек тканей, обострение сопутствующий заболеваний [24].

Ряд публикаций посвящен купированию синовита коленного сустава методом артроскопического лаважа. Этот метод позволяет купировать синовит за счет удаления продуктов деградации протеогликанов, воспалительных клеток, цитокинов, коллагеновых волокон и других хрящевых частиц [35, 36].

По данным Долговой Л.Н. и соавт. [37] длительная перфузия суставов у больных с ОА приводит к снижению выраженности синовита в коленном суставе, улучшает его функцию. Авторы также отмечают, что купирование синовита сопровождается положительной динамикой биохимических показателей и клеточного состава синовиальной жидкости.

Для купирования длительного часто рецидивирующего воспалительного процесса в синовиальной оболочке, невосприимчивого к методам консервативного лечения, применяют хирургическую (артроскопическую) синовэктомию [38-41].

После удаления синовиальной оболочки всей площади сустава запускается процесс регенерация синовиальной ткани, но уже через два месяца после операции во вновь сформировавшейся синовии нередко можно обнаружить признаки воспаления и трансформации в субклиническую латентную форму течения [42, 43].

При длительном течении синовита и формировании хронического болевого синдрома изменения в синовиальной оболочке становятся стойкими и резистентными к целому ряду лечебных методик (консервативных и хирургических), что диктует необходимость поиска новых эффективных альтернативных методов купирования синовита и боли, а также разработки новых подходов к реабилитации пациентов с ОА и РА.

 

Низкотемпературные реабилитационные технологии

В настоящее время наряду с разработкой новых фармакологических и хирургических методов лечения заболеваний ОДА, существенное значение уделяется медицинской реабилитации, направленной на накопление резервных ресурсов и на стимуляцию собственных защитных сил организма [44-46].

В современной медицинской реабилитации используется целый ряд известных методов, таких как магнитотерапия, лазеротерапия, ультразвуковая терапия, электронейромиостимуляция, кинезотерапия, акупунктура, мануальная терапия, массаж, лечебная физкультура, ортезирование и др. [47-49].

Одними из перспективных направлений медицинской реабилитации, применяемым в восстановительной терапии многих заболеваний ОДА, являются низкотемпературные технологии (НТ) [50-52].

При ОА и РА с поражением коленных суставов используют локальные НТ, основными характеристиками которых являются уровень понижения температуры тканей, длительность периода охлаждения и объем ткани, вовлекаемой в гипотермический процесс. Воздействия осуществляют с использованием газообразных или твердых теплоносителей в широких пределах действующих температур - от умеренно низких (от +10° до -30°С), до экстремально низких (от -30° до -180°С) [53-55].

Выделены основные терапевтические эффекты НТ: анальгезирующий, противовоспалительный, противоотечный, гемостатический, спазмолитический, миорелаксирующий [56, 57].

Родоначальником применения экстремально низких температур (экстремальная аэрокриотерапия – ЭАКТ) при ОА и РА явился T. Yamauchi. В середине 70-х годов прошлого века он впервые использовал в терапевтических целях орошение поверхности кожи над коленными суставами парами сжиженного воздуха при температуре 100-180ºС ниже нуля. В последующем это направление развил немецкий исследователь Fricke R., который также использовал в терапии больных, страдающих РА сверхнизкие температуры [58-60].

В одном из обзоров был проведен анализ рандомизированных контролируемых исследований эффективности ЭАКТ в терапии воспалительных ревматических заболеваний [61]. В обзор вошли 6 исследований, включавших 257 пациентов с РА. Было установлено, что локальная ЭАКТ индуцирует снижение околосуставной и внутрисуставной температуры, влияет на снижение провоспалительных медиаторов, цитокинов и, протеолитических ферментов в синовиальной жидкости, участвующих в воспалении и разрушении суставного хряща. Были даны рекомендации о включении ЭАКТ на уровне с ГК и НПВП в терапевтические схемы лечения и реабилитации у пациентов с РА.

Характер локальных физиологических эффектов ЭАКТ зависит от длительности охлаждения и действующей температуры. Первично локальное экстремальное охлаждение вызывает быстрое и значительное падении температуры на поверхности кожи. При температуре газовой среды около -160°С уже через 60-90 сек температура поверхности кожи достигает 8-7°С, а в отдельных областях до субтерминальных значений (около -2°С). Далее происходит медленное и умеренное снижении температуры в околосуставных тканях. Понижение температуры вызывает сужение кровеносных сосудов с последующим расширением при спонтанном согревании, причем не только действующих, но и резервных капилляров, что значительно усиливает приток крови в области криовоздействия, приводя к уменьшению локального отека и купированию боли [62]. В ответ на ЭАКТ компенсаторно и/или рефлекторно при согревании активируются сосудистые, нейроэндокринные и иммунные системы регуляции гомеостаза [63]. Терминальные значения температуры ограничивают длительность процедуры и малозначимо влияют на температуру внутрисуставных тканей.

В исследовании, проведенном Oosterveld F.G. и Rasker J.J. [64] было изучено влияние двух методик охлаждения (ледяная крошка и ЭАКТ) на уровень понижения температуры в околосуставных тканях и в суставе у больных с ОА коленного сустава. Изменение температуры регистрировали инвазивно с помощью температурного зонда на протяжении всего периода криовоздействия. Было показано, что охлаждение при использовании пузыря с ледяной крошкой (температура около 0°С) быстро снижает температуру поверхности кожи с 32,2°С до 16,0°С, а внутрисуставную температуру через 3 часа охлаждения с 35,5°С до 29,1°С. Применение ЭАКТ приводило к понижению температуры на поверхности кожи с 32,6 °С до 9,8°С, а внутрисуставной - с 35,8°С всего лишь до 32,5°С в связи с кратким периодом охлаждения. Проведенные исследования показали, что одной из целей ЭАКТ при артритах должно быть снижение околосуставной и внутрисуставной температуры, положительно влияя на основные клинические проявления воспаления [65].

Холодовая анальгезия способствует разрушению порочного круга «боль — мышечный спазм — боль». Обезболивающий эффект развивается в период, когда температура кожи понижается до 15°C, и может продолжаться 15–30 минут после процедуры [66, 67].

Противовоспалительное действие охлаждения реализуется за счет угнетения продукции медиаторов воспаления, провоспалительных цитокинов и усиления биосинтеза их антагонистов, нарушая общую воспалительную реакцию.

О влиянии разных методов охлаждения на уровни провоспалительных факторов в синовиальной жидкости (фактор некроза опухоли - TNF-α, интерлейкин - IL-6), у пациентов с активным РА сообщают Jastrząbek R. et al.  [68]. В исследование авторы включили 40 пациентов с активным РА. Применяли ЭАКТ парами жидкого азота с температурой -160 °C и умеренную гипотермию с помощью потока холодного воздуха с температурой -30°C. После десятидневного курса терапии при использовании обоих способов охлаждения наблюдали близкие по выраженности позитивные результаты, но значимых отличий в снижении уровня TNF-α и IL-6 не наблюдали.

При использовании сочетания различных физиотерапевтических процедур и НТ оказалось, что лучшие результаты были достигнуты у пациентов при применении ЭАКТ+ультразвук по сравнению с сочетанием ЭАКТ+амплипульстерапия, ЭАКТ+переменное магнитное поле и ЭАКТ+чрескожная электронейростимуляция. [69, 70]. 

В своем исследовании Орлова Е.В. и соавт. [71] подчеркивают, что индивидуальная программа реабилитации с применением локальной воздушной криотерапии достоверно улучшает функциональные возможности, двигательную активность и качество жизни у пациентов с ОА. Эффективность воздушной криотерапии (-60°С по 15 мин, в курсе 10 процедур) в восстановительном лечении и реабилитации больных с РА отмечена после завершения стационарного этапа [72].

Положительное влияние гипербарической газовой криотерапии на течение клинических симптомов у больных с ОА коленных и тазобедренных суставов в комплексном восстановительном лечении проявлялось в значительном уменьшении общей воспалительной активности в суставах [73].

Заслуживает внимание исследование, проведенное Дашиной Т.А. и Агасаровым Л.Г. [74]. В рандомизированном открытом сравнительном исследовании авторы оценили эффективность аппликации льда, воздушной криотерапии и гипербарической газовой криотерапии. Как показывают приведенные исследования, все виды НТ являются эффективными методами в лечении ОА и РА и демонстрируют преимущества перед применением НПВП, а также интервенционных методов терапии.

В тоже время, потенциал НТ технологий нельзя считать исчерпанным, а резервы повышения реабилитационной эффективности заключены в многофакторном действии холода.

Локальная глубокая гипотермия при остеоартрите, остеоартрозе и ревматоидном артрите

Понижение температуры тканей приводит к развитию в них состояния гипобиоза (гибернации) – обратимого торможения всех проявлений жизнедеятельности, в основе чего лежит депрессия метаболизма и зависимых синтетических, афферентно-эфферентных и гуморальных взаимодействий. Глубина гипотермии определяет степень выраженности гипобиоза.

Эти известные положения позволили сформулировать рабочую гипотезу механизмов действия локальной глубокой гипотермии (ЛГГ) на основные звенья патогенеза развития ОА и РА коленного сустава.

Основную суть гипотезы составляет предположение о том, что достаточно глубокая локальная гипотермия, вызывая резкое угнетение всех видов обмена в тканях сустава, приводит к значимому снижению продукции и активности действия провоспалительных факторов. Тормозятся афферентные реакции и все виды чувствительности, ограничиваются нисходящие влияния. Подвергается глубокой депрессии локальный кровоток и лимфоток, тем самым блокируются гуморальные влияния, уменьшается выпот и внутрикостное давление. Затрудняются синтез и взаимодействия сигнальных молекул, в том числе фиксация иммунных комплексов на мембранах клеток синовия. Иначе говоря, на период создания достаточно глубокой локальной гипотермии формируется состояние холодовой денервации тканей, обратимого нейрогуморального, эндокринного и иммунного «выключения» органа из систем регуляции организма, которую с определенной степенью допущений можно определить, как состояние обратимой «деартикуляции» коленного сустава на период ЛГГ. Подавляются основные звенья патогенеза, разрушаются порочные круги развития патологии. Данная гипотеза может оказаться продуктивной при условии возможности достижения максимально низких температур внутри сустава, а не только периартикулярных тканей, однако не несущих в себе опасности локального холодового повреждения и значимого влияния на общий температурный гомеостаз.

 Устойчивость различных тканей к низкотемпературным воздействиям различна. Наиболее устойчивы ткани органов с относительно низким уровнем метаболической активности, которые, в отличие от органов с высокими метаболическими потребностями (сердце, головной мозг и другие органы теплового центра организма), способны пережить значительное понижение их температуры. К органам с высокой криотолерантностью правомочно отнести эпидермис, подкожные ткани, соединительную ткань, переживающие кратковременное снижение температуры до минус 2°С, как это было показано при описании методик локальной ЭАКТ. Для тканей суставов также характерен низкий уровень метаболизма, а наиболее анатомически подходящим для низкотемпературных воздействий является коленный сустав.

В частности, анатомические особенности компактно расположенного в подколенной ямке сосудисто-нервного пучка обеспечивают его защиту от негативного действия низких температур при условии локального охлаждения кожи в проекциях сустава со стороны заворота и мыщелков. 

Возможность достижения максимально низкой температуры внутрисуставных тканей при ЛГГ требует доказательств, которые были получены с использованием неинвазивной технологии при помощи микроволновой радиотермометрии (РТМ). Данная технология измерения температуры основана на регистрации мощности собственного электромагнитного излучения глубоких тканей сустава в СВЧ-диапазоне (1-7 ГГц) [75].

По данным ряда исследований у здоровых людей температура в коленном суставе находится в пределах от 28ºС до 31ºС. При развитии синовита у больных с ОА и РА внутрисуставная температура повышается, достигая 35,8ºС и более, отражая активность воспалительного процесса [76, 77].

В клиническом исследовании с применением РТМ, в котором определяли степень влияния ЛГГ на температуру внутрисуставных тканей было показано, что понижение температуры кожи в области проекции коленного сустава (заворот, внутренний и наружный мыщелки) до 4-5ºС через 35-40 минут охлаждения приводит к проградиентному понижению температуры в полости сустава, достигая к 60-ой минуте 10-14ºС. При длительности процедуры до 120 минут внутрисуставная температура более не понижалась.  Существенно, что поданным РТМ процедура ЭАКТ обеспечивала понижение внутренней температуры сустава до 25-27°С, тогда как температура кожи опускалась до 7-9°С.

Скорость метаболизма, измеренная как потребление кислорода в зависимости от температуры тела, снижается более чем на 90% при достижении температуры тканей 15ºС. То есть, предложенная технология охлаждения при 120-ти минутной процедуре позволяет достичь состояния, которое условно было определено как обратимая «деартикуляция» коленного сустава, что предполагает практически полную блокаду метаболизма и сопряженных других физиологических и патологических процессов.

Этот, метод терапевтической гипотермии использовали как монотерапию, так и в комбинации с другими методами, обладающими противовоспалительным эффектом. В проведенных исследованиях авторы пришли к выводу, что поэтапное сочетание локальной глубокой гипотермии и фармакотерапии позволяет купировать синовит, уменьшить боль и значительно улучшить амплитуду движения в пораженном суставе. [78-81]

В исследование было включено 670 пациентов с ОА и РА, которые получали ЛГГ (220 пациентов), локальную ЭАКТ (220 пациентов) и внутрисуставное введение ГК (дипроспан или гидрокортизон, 230 пациентов). Пациенты также получали НПВП при усилении боли.

Значимое уменьшение выпота и уменьшение толщины синовиальной оболочки регистрировали только у пациентов, получавших ЛГГ, но не у пациентов, в терапии которых использовали ЭАКТ и ГК. Выявлено статистически значимое снижение боли по визуальной аналоговой шкале, а по данным МРТ и ультразвукового исследования суставов наблюдали значительное снижение объема синовиального выпота в полости пораженного коленного сустава, более выраженное, чем у пациентов, у которых использовали ЭАКТ и ГК [82, 83]. Это касалось и увеличения объема движений в суставе, длительности ходьбы.

Наиболее важным показателем клинической эффективности является длительность ремиссии, которая составила более 6 месяцев у пациентов, получавших ЛГГ, тогда как у пациентов после курса ГК и ЭАКТ она не превышала 60-90 дней.

Аналитический обзор отечественных и зарубежных литературных источников позволяет утверждать, что НТ становятся все более распространенными, востребованными и эффективными методами восстановительного лечения при травмах и заболеваниях ОДА. На наш взгляд одним из перспективных подходов к применению холода в терапии и реабилитации пациентов с ОА и РА с поражениями коленных суставов является ЛГГ.

Наиболее распространенные НТ направлены на понижение температуры околосуставных тканей и малозначимо влияют на температуру внутри сустава. Мягкое и недостаточно длительное гипотермическое воздействие на области кожи не способно прервать патогенетические реакции, протекающие непосредственно в полости сустава и вызвать развитие обратимого выключения из всех процессов жизнедеятельности организма. Предположительно, именно с этим мы связываем более высокую эффективность ЛГГ по крайней мере по сравнению с ЭАКТ и внутрисуставным введением ГК. Тем не менее, при использовании всех перечисленных методик низкотемпературного воздействия получен позитивный результат, проявляющийся в уменьшении болевого синдрома, купировании синовита, увеличении амплитуды подвижности, снижении отечности. Дальнейшие исследования должны быть направлены на изучение терапевтических механизмов НТ, оптимизацию методов криовоздействия и совершенствование их аппаратурного обеспечения.

×

Copyright (c) Zhdanova M., Shevelev O., Tereshenkov V., Zagorodnii N., Khodorovich N., Khodorovich A., Petrova M., Mengistu E., Kostenkova I., Sheveleva E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74092 от 19 октября 2018.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies