Target temperature of local cryotherapy

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

BACKGROUND: Local cryotherapy (LC) is a promising method for treating various diseases, achieving the effects of anesthesia, and a reduction of inflammation. From a physical viewpoint, the main factor of efficiency is achieving the target temperature on an impact area surface. At the same time, during the procedure, the surface temperature of the tissue should not fall below the minimum permissible temperature for safety.

AIMS: Identification of the ranges of temperature targets and temperature limits in terms of safety parameters based on the results of a literature analysis, performing experiments with the use of an ice bag for cooling the biotissue phantom, and determining the most appropriate impact modes.

MATERIALS AND METHODS: A series of experiments was performed on the developed stand to compare two contact cooling modes of LC, depending on the working substance used (sodium chloride solution or a mixture of ice and water). The comparison was conducted according to the following parameters: the time to reach the target temperature on the surface and the temperature at the depth of the model medium. The temperature was measured using resistance thermometers (Pt100).

RESULTS: When cooled with a sodium chloride solution, the surface temperature of the model medium dropped to 10 °C in 6 min of exposure and reached its minimum value of 6.2 °C after 17 min. In the case of using a mixture of water and ice, a minimum temperature of 12.5 °C was reached in 58 min. In both cases, the minimum temperature at a depth of 8 mm was approximately 16 °C, reached in 20 min and 60 min with a solution of sodium chloride and a mixture of water and ice, respectively.

CONCLUSIONS: On the basis of the experiments, the most suitable contact cooling mode with the use of an ice bag was determined—using sodium chloride as the working substance at an initial temperature of −18.4 °C, with a possible impact time of 6–25 min.

作者简介

Natalia Saakyan

Bauman Moscow State Technical University

Email: natali.saakyan@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6799-5450
SPIN 代码: 4390-3138

Student

俄罗斯联邦, Moscow

Aleksandr Pushkarev

Bauman Moscow State Technical University

编辑信件的主要联系方式.
Email: pushkarev@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-1737-7838
SPIN 代码: 5796-8324

leading engineer, Cand. Sci. (Tech.)

俄罗斯联邦, Moscow

参考

  1. Cieza A, Causey K, Kamenov K, et al. Global estimates of the need for rehabilitation based on the Global Burden of Disease study 2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019. The Lancet. 2021;396(10267):2006–2017. doi: 10.1016/S0140-6736(20)32340-0
  2. Harris ED Jr, McCroskery PA. The influence of temperature and fibril stability on degradation of cartilage collagen by rheumatoid synovial collagenase. The New England journal of medicine. 1974;290(1):1–6. doi: 10.1056/NEJM197401032900101
  3. Portnov VV. Local air cryotherapy in clinical practice. Kremlin Medicine Journal. 2017;4(2):157-164. (In Russ.)
  4. Algafly AA, George KP. The effect of cryotherapy on nerve conduction velocity, pain threshold and pain tolerance. British journal of sports medicine. 2007;41(6):365–369. doi: 10.1136/bjsm.2006.031237
  5. Bugaj R. The Cooling, Analgesic, and Rewarming Effects of Ice Massage on Localized Skin. Physical Therapy. 1975;55(1):11–19. doi: 10.1093/ptj/55.1.11
  6. Laktašić Žerjavić N, Hrkić E, Žagar I, et al. Local Cryotherapy, Comparison of Cold Air and Ice Massage on Pain and Handgrip Strength in Patients with Rheumatoid Arthritis. Psychiatria Danubina. 2021;33(4):757-761.
  7. McMeeken J, Lewis MM, Cocks S. Effects of cooling with simulated ice on skin temperature and nerve conduction velocity. The Australian journal of physiotherapy. 1984;30(4):111–114. doi: 10.1016/S0004-9514(14)60682-6
  8. Weeks V, Travell J. How to Give Painless Injections. In: AMA Scientific Exhibits Volume. New York: Grune and Stratton Inc; 1957. P. 318–322.
  9. Castro PATS, Machanocker DH, Luna GF, et al. Clinical-Like Cryotherapy in Acute Knee Arthritis Protects Neuromuscular Junctions of Quadriceps and Reduces Joint Inflammation in Mice. BioMed Research International. 2022;2022:7442289. doi: 10.1155/2022/7442289
  10. Douzi W, Guillot X, Bon D, et al. 1H-NMR-Based Analysis for Exploring Knee Synovial Fluid Metabolite Changes after Local Cryotherapy in Knee Arthritis Patients. Metabolites. 2020;10(11):460. doi: 10.3390/metabo10110460
  11. Guillot X, Tordi N, Laheurte C, et al. Local ice cryotherapy decreases synovial interleukin 6, interleukin 1β, vascular endothelial growth factor, prostaglandin-E2, and nuclear factor kappa B p65 in human knee arthritis: a controlled study. Arthritis research & therapy. 2019;21(1):180. doi: 10.1186/s13075-019-1965-0
  12. Sasaki R, Sakamoto J, Kondo Y, et al. Effects of Cryotherapy Applied at Different Temperatures on Inflammatory Pain During the Acute Phase of Arthritis in Rats. Physical therapy. 2021;101(2):pzaa211. doi: 10.1093/ptj/pzaa211
  13. Fuhrman G.J, Fuhrman F.A. Oxygen consumption of animals and tissues as a function of temperature. The Journal of general physiology. 1959;42(4):715–722. doi: 10.1085/jgp.42.4.715
  14. Mourot L, Cluzeau C, Regnard J. Hyperbaric gaseous cryotherapy: effects on skin temperature and systemic vasoconstriction. Archives of physical medicine and rehabilitation. 2007;88(10):1339–1343. doi: 10.1016/j.apmr.2007.06.771
  15. Radecka A, Pluta W, Lubkowska A. Assessment of the Dynamics of Temperature Changes in the Knee Joint Area in Response to Selected Cooling Agents in Thermographic Tests. International journal of environmental research and public health. 2021;18(10):5326. doi: 10.3390/ijerph18105326
  16. Garcia C, Karri J, Zacharias NA, Abd-Elsayed A. Use of Cryotherapy for Managing Chronic Pain: An Evidence-Based Narrative. Pain and therapy. 2021;10(1):81–100. doi: 10.1007/s40122-020-00225-w
  17. Bogolubov VM, Ponomarenko GY. General Physiotherapy. 3th ed. Moscow: Medicine; 1999. (In Russ).
  18. Sapega AA, Heppenstall RB, Sokolow DP, et al. The bioenergetics of preservation of limbs before replantation. The rationale for intermediate hypothermia. The Journal of bone and joint surgery. American volume. 1988;70(10):1500–1513.
  19. Agafonkina IV, Belozerov AG, Berezovsky YM, et al. Thermal Properties of Biological Tissue Gel-Phantoms in a Wide Low-Temperature Range. Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2021;94(3):790–803. doi: 10.1007/s10891-021-02356-z
  20. Agafonkina IV, Belozerov AG, Vasilyev AO, et al. Thermal Properties of Human Soft Tissue and Its Equivalents in a Wide Low-Temperature Range. Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2021;94(1):233–246. doi: 10.1007/s10891-021-02292-y

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. The scheme of the experimental installation. The first module: The first module: System for creating and maintaining the model medium initial temperature: 1 – liquid thermostat (Termex, M01MB); 2 – pump (KNF, PML13229-NF 60); 3 – external glass container through which water circulates. Model medium: 4 – model medium in a glass container 90×90×100 mm. Fastening system: 5 – fastening system of temperature sensors. The measuring system: 6 – Pt100 resistance thermometers; 7 – PC; 8 – secondary converter – analog input module (OWEN, MV110). The second module: 9 – tripod with a foot; 10 – ice bag (MUELLER, 23 cm).

下载 (66KB)
3. Fig. 2. Change in the temperature of the biotissue phantom during LC using an ice bag.

下载 (133KB)

版权所有 © Eco-Vector, 2023

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».