- - - - - ARTYKU ORYGINALNY / ORIGINAL ARTICLE Zaanga owanie Autorów A Przygotowanie projektu badawczego B Zbieranie danych C Analiza statystyczna D Interpretacja danych E Przygotowanie manuskryptu F Opracowanie piœmiennictwa G Pozyskanie funduszy Author s Contribution A Study Design B Data Collection C Statistical Analysis D Data Interpretation E Manuscript Preparation F Literature Search G Funds Collection Magdalena Wilk 1,2(A,B,C,D,E,F), Rafa³ Tr¹bka 1(A,B,D,E,F), Zbigniew Œliwiñski 2(A,C,D,E,F) 1 Krakowskie Centrum Rehabilitacji. 2 Wydzia³ Nauk o Zdrowiu, Instytut Fizjoterapii, Uniwersytet Jana Kochanowskiego, Kielce 1 Krakow Rehabilitation Centre, Poland 2 Faculty of Health Science, Institute of Physiotherapy, Jan Kochanowski University, Kielce, Poland Zmiany obrazu termowizyjnego okolicy stawu kolanowego u pacjentów poddanych krioterapii miejscowej w zale noœci od stosowanego programu fizjoterapii Changes in knee joint thermograms following local cryotherapy combined with various physiotherapy regimens S³owa kluczowe: staw kolanowy, krioterapia, termowizja, fizjoterapia Key words: knee joint, cryotherapy, thermovision, physiotherapy STRESZCZENIE Wstêp. Celem poni szych badañ by³a ocena efektywnoœci krioterapii i prowadzonego programu postêpowania fizjoterapeutycznego u chorych ze wskazaniami do stosowania tych zabiegów na okolicê stawu kolanowego lub stawów kolanowych. Materia³ i metoda. Badania przeprowadzono w Krakowskim Centrum Rehabilitacji w 2008 roku. Do badañ zakwalifikowano grupê 38 pacjentów którzy zostali poddani krioterapii na okolicê stawu kolanowego. Pacjentów podzielono na dwie grupy. Do grupy 1 zakwalifikowano pacjentów, u których bezpoœrednio po krioterapii prowadzono æwiczenia koñczyn dolnych. W grupie 2 znalaz³y siê osoby, których program fizjoterapeutyczny obejmowa³ æwiczenia 30 minut po zabiegu krioterapii. U wszystkich pacjentów rejestrowano zmiany obrazu termowizyjnego. Wyniki. W stawie kolanowym, który mia³ byæ poddany zabiegowi, w grupie 1 œrednia temperatura wynios³a x=30,19 C, a w grupie 2 x=31,46 C. Podobnie w badaniu 2 ró nice miêdzy badanymi grupami nie by³y istotne statystycznie. Istotne ró nice zarejestrowano w badaniu 3. W grupie 1 œrednia wartoœæ zakresu temperatury wynios³a x=28,54 C, a w grupie 2 x=23,38 C. W ostatnim badaniu wykonanym po 30 minutach od koñca zabiegu krioterapii w grupie 1 œrednia temperatura stawu kolanowego poddanemu zabiegowi wynios³a x=28,99 C natomiast w grupie 2 x=29,43 C. Wnioski. U osób, które po zabiegu krioterapii miejscowej okolicy stawu kolanowego nie s¹ bezpoœrednio poddawane zabiegom kinezyterapii, ocieplenie tej samej okolicy cia³a tkanek nastêpuje wolniej. SUMMARY Background. The aim of the study was to evaluate the effectiveness of cryotherapy and physiotherapy regimens in patients with indications for use of these procedures in the knee joint region or knee joints. Material and methods. The study was performed in the Cracow Rehabilitation Centre in 2008. The study involved a group of 38 patients who underwent cryotherapy of the knee joint region. The patients were divided into two groups. Group 1 included patients who performed lower limb exercises immediately after the cryotherapy procedure, and patients in group 2 performed exercises 30 minutes following the cryotherapy procedure. Changes in thermograms were recorded in all patients. Results. Mean temperature in the affected knee joint before treatment was x=30.19 C in group 1 and 31.46 C in group 2. The differences between the study groups revealed in examination 2 were also not statistically significant. Examination 3 showed significant differences. The mean value of the temperature range was x=28.54 C in Group 1 and 23.38 C in Group 2. The last examination, performed 30 minutes after the completion of the cryogenic therapy procedure, showed a mean temperature of the treated knee joint of x=28.99 C in Group 1 and x=29.43 C in Group 2. Conclusions. Tissue temperature in the knee joint region increased at a slower rate in patients who did not undergo kinesitherapy immediately after cryotherapy of that region. Liczba s³ów/word count: 2981 Tabele/Tables: 0 Ryciny/Figures: 3 Piœmiennictwo/References: 5 Adres do korespondencji / Address for correspondence dr hab. n. med. prof. nadz. Zbigniew Œliwiñski 59-900 Zgorzelec, ul. Œw. Jana 26E tel./fax: (0-75) 775-87-55, e-mail: dr_sliwinski@post.pl Fizjoterapia Polska MEDSPORTPRESS, 2008; 3(4); Vol. 8, 267-271 Otrzymano / Received 12.02.2008 r. Zaakceptowano / Accepted 24.05.2008 r. 267
Wilk M. i wsp., Efekt krioterapii miejscowej w zale noœci od programu fizjoterapii - - - - - WSTÊP Krioterapia, czyli powierzchniowe stosowanie temperatur kriogenicznych w celu wywo³ania fizjologicznych reakcji organizmu na zimno wspomagaj¹cych proces leczenia, mo e byæ stosowana w ró nych formach. Najczêœciej stosuje siê krioterapiê miejscow¹ przy u yciu urz¹dzenia wykorzystuj¹cego ciek³y azot, dwutlenek wêgla lub sch³odzone powietrze. Inna forma krioterapii, krioterapia ogólnoustrojowa, polega na poddaniu ca³ego cia³a pacjenta dzia- ³aniu niskich temperatur (-110 C -160 C) w kriokomorze. W przypadku krioterapii miejscowej najni sze temperatury mierzone przy wylocie dyszy uzyskujemy przy stosowaniu ciek³ego azotu (-196 C -160 C) [1]. Krioterapia jest stosowana w wielu jednostkach chorobowych, miêdzy innymi w zesztywniaj¹cym zapaleniu stawów krêgos³upa, reumatoidalnym zapaleniu stawów (RZS), zmianach zwyrodnieniowych stawów, przeci¹ eniowych i pourazowych schorzeniach narz¹du ruchu, czy w neuralgiach. Wielu autorów wykaza³o jej pozytywny wp³yw na zmniejszenie dolegliwoœci bólowych, leczenie przeciwzapalne i przeciwobrzêkowe oraz zmniejszaj¹ce napiêcie miêœni. Niskie temperatury, dziêki wywo³ywanym fizjologicznym reakcjom organizmu pozwalaj¹ równie na intensyfikacjê kinezyterapii [1,2,3]. Autorzy publikacji dotycz¹cych prowadzonych badañ nad wp³ywem niskich temperatur na organizm cz³owieka, czy zwi¹zanych z ocen¹ efektów leczenia zimnem pos³uguj¹ siê ró nymi metodami pozwalaj¹cymi na dokonanie dok³adnego pomiaru temperatury powierzchni sch³adzanej okolicy cia³a. W tym celu czêsto wykorzystuje siê kamery termowizyjne, pozwalaj¹ce w sposób bezkontaktowy, bardzo precyzyjnie oceniæ zakres oraz wszelkie zmiany temperatury. Obrazowanie w podczerwieni zmian temperatury stosuje siê w diagnostyce medycznej od koñca lat 50-tych XX wieku. Pierwsze badania dotyczy³y diagnostyki nowotworów piersi, które niestety z powodu nie przestrzegania wówczas zasad standaryzuj¹cych wyniki obarczone by³y du ym b³êdem. Wspó³czeœnie jednak coraz czêœciej wykorzystuje siê t¹ metodê nie tylko do opracowania metod diagnostycznych, ale równie na przyk³ad do weryfikacji efektów leczenia. Nowakowski wymienia jako najistotniejsze przes³anki medyczne do stosowania kamer termowizyjnych prawie idealny wspó³czynnik emisyjnoœci cia³a ludzkiego (bliski 0.98), utrzymywanie siê niemal e sta³ego zakresu temperatur organizmu cz³owieka, a tak e wp³ywu zachodz¹cych wewn¹trz procesów na temperaturê powierzchni cia³a, jak równie bezinwazyjnoœæ, szybkoœæ i ³atwoœæ stosowania tej metody oczywiœcie z uwzglêdnieniem opracowanych zasad przeprowadzania prawid³owych badañ [4]. Celem poni szych badañ by³a ocena efektywnoœci krioterapii i prowadzonego programu postêpowania fizjoterapeutycznego u chorych ze wskazaniami do stosowania tych zabiegów na okolicê stawu kolanowego lub stawów kolanowych. MATERIA I METODY Badania przeprowadzono w Krakowskim Centrum Rehabilitacji w 2008 roku. Do badañ zakwalifikowano losowo wybran¹ grupê 38 pacjentów (60,53% stanowi³y kobiety, 268 BACKGROUND Cryotherapy is the induction of physiological reactions of the body to cold by superficial application of cryogenic temperatures in order to support treatment. Cryotherapy may be administered in various forms. The most common form is local cryotherapy, performed with a device using liquid nitrogen, carbon dioxide or cold air. Another form is wholebody cryotherapy, which consists in exposing a patient's entire body to low temperatures (-110 C to - 160 C) in a cryogenic chamber. With local cryotherapy, the lowest temperatures at the outlet of the nozzle are achieved with the use of liquid nitrogen (-196 C to - 160 C) [1]. Cryotherapy is used in the treatment of many diseases, such as ankylosing spondylitis, rheumatoid arthritis (RA), degenerative joint disease, overload- or injury-related musculoskeletal conditions, or neuralgias. Many authors have demonstrated a positive effect of cryotherapy for pain relief, the treatment of inflammation and oedema or reduction of muscle tone. The physiological reactions of the body in response to low temperatures also make it possible to apply more strenuous kinesitherapy regimens [1,2,3]. The authors of publications on studies of the effect of low temperatures on the human body or the effect of cold treatment employ various methods for measuring the temperature of the surface of the body region treated. A common method is to use thermovision cameras that allow for non-invasive and very precise determination of the range, and any changes, of temperature. Infrared imaging of temperature has been used in medical diagnosis since the late 1950s. The first studies were concerned with the diagnosis of breast cancer. However, they included a wide margin of error since no rules for the standardisation of study results were followed. Today this method is increasingly commonly used not only to develop diagnostic methods but also, for example, to verify treatment results. According to Nowakowski, the most significant medical reasons for using thermovision cameras include a near-ideal emission coefficient of the human body (nearly 0.98), an almost constant temperature range of the human body, the impact of internal processes on body surface temperature, as well as the non-invasive nature of the thermovision technique and the speed and ease of application, provided that the examination is performed according to standardised principles [4]. The aim of the study was to assess the effectiveness of cryotherapy combined with a physiotherapy regimen in patients with indications for the application of such procedures to the knee joint or the knee joint area. MATERIAL AND METHODS The study was carried out at the Cracow Rehabilitation Centre in 2008. A random sample of 38 patients (60.53% women and 39.47% men) were enrolled and received
Wilk M. et al., Effect of local cryotherapy combined with various physiotherapy program - - - - - a mê czyÿni 39,47%), którzy zostali poddani krioterapii na okolicê stawu kolanowego. Do zabiegów wykorzystano aparat krioterapeutyczny na ciek³y azot Kriopol R produkcji polskiej. G³ównymi kryteriami doboru by³y skierowanie od lekarza na rehabilitacjê, zabiegi fizjoterapeutyczne prowadzone na okolicê stawu kolanowego lub stawów kolanowych, prawid³owe wartoœci BMI i zgoda pacjenta na objêcie badaniami. Pacjentów podzielono na dwie grupy w zale noœci od stosowanego programu fizjoterapeutycznego. Do grupy 1 zakwalifikowano 17 pacjentów, u których po krioterapii prowadzono æwiczenia koñczyn dolnych (æwiczenia izometryczne, w odci¹ eniu, czynne, z oporem). W grupie 2 znalaz³o siê 21 osób, u których zabiegi kinezyterapeutyczne wykonywano 30 minut po zabiegu krioterapii. Do badañ wykorzystano kamerê ThermoPro TP8S firmy Wuhan Guide Infrared Technology Co. U wszystkich pacjentów rejestrowano zmiany obrazu termowizyjnego przed oraz 3-krotnie po krioterapii (po 1 minucie, po 15 i 30 minutach). Pomiarów dokonywano w jednakowych warunkach otoczenia (temperatura otoczenia w granicach 22 C 24 C, wilgotnoœæ 55%), pacjenci byli odpowiednio przygotowani do badañ, a obraz rejestrowano w prostopad³ym ustawieniu badanej powierzchni w stosunku do kamery w odleg³oœci 125 cm. Uzyskane obrazy termowizyjne zapisywano na komputerze w postaci plików jpg i nastêpnie dokonano ich opracowania statystycznego przy u yciu dedykowanego programu IR Analyser, a tak e programu Microsoft Exel 2007. Po dokonaniu analizy sformu³owano stosowne wnioski. W badaniach udzia³ wziê³o 38 osób (œrednia wieku x= 50,3 lat; min=22 max=77). W zakwalifikowanej grupie 50% stanowi³y osoby ze zmianami zwyrodnieniowymi stawów kolanowych, 36,84% po uszkodzeniach urazowych stawu kolanowego, 10,53% chorobami rzepki, a 2,63% z RZS (Rycina 1). Zakwalifikowanych do badañ pacjentów podzielono na dwie grupy. Do grupy 1 zakwalifikowano 17 pacjentów (œrednia wieku x=49,9 lat), wœród których 58,82% stanowi³y kobiety, a 41,18% mê czyÿni. W 2 grupie znalaz³o siê 21 osób (œrednia wieku x=50,7 lat), w tym 61,9% stanowi³y kobiety, a 38,1% mê czyÿni. Rejestracjê obrazu okolicy stawów kolanowych za pomoc¹ kamery termowizyjnej przeprowadzono czterokrotnie. W badaniu 1, przed zacryotherapy to the knee joint region. The procedure was performed with a Kriopol R cryotherapeutic device using liquid nitrogen and manufactured in Poland. The main inclusion criteria were a referral for rehabilitation, physiotherapeutic procedures to the region of knee joint(s), normal BMI and the patient's consent to take part in the study. The patients were divided into two groups depending on their physiotherapy regimen. Group 1 included 17 patients who performed exercises of the lower limbs after the cryotherapy procedure (active isometric resistance exercise without loading). Group 2 included 21 patients who received kinesitherapy 30 minutes after the cryotherapy treatment. We used a ThermoPro TP8S camera (Wuhan Guide Infrared Technology Co.). Changes in thermograms were registered in all patients once before the cryotherapy procedure and three times afterwards (at 1 minute, 15 minutes and 30 minutes after the procedure). All measurements were taken in the same ambient conditions (ambient temperature ranging from 22 C to 24 C, 55% humidity). The patients were adequately prepared for the examinations and the thermograms were obtained with the camera positioned perpendicularly to the surface examined at a distance of 125 centimeters. The thermograms were saved as jpg files on a computer and statistically processed with the use of the IR Analyser and Microsoft Excel 2007 programmes. After the analysis, relevant conclusions were formulated. The study included 38 patients (mean age x=50.3 yrs; min. 22, max. 77), including 50% with knee osteoarthritis, 36.84% with post-traumatic knee joint lesions, 10.53% with patellar disease and 2.63% with RA (Fig. 1). The patients were divided into two groups. Group 1 consisted of 17 patients (mean age x=49.9 yrs), with 58.82% women and 41.18% men. Group 2 consisted of 21 patients (mean age x=50.7 yrs), with 61.6% women and 38.1% men. Thermograms of the knee joint region were taken with a thermovision camera four times. In Examination 1, before the cryotherapy procedure, the mean temperatures of both knee joints were recorded and analysed. Ryc. 1. Rodzaj i czêstotliwoœæ wystêpowania schorzeñ stawu kolanowego w badanej grupie pacjentów Fig. 1. Type and incidence of knee joint lesions in the study group 269
Wilk M. i wsp., Efekt krioterapii miejscowej w zale noœci od programu fizjoterapii - - - - - biegiem krioterapii, rejestrowano i analizowano œrednie wartoœci temperatur w obu stawach kolanowych. WYNIKI W przypadku stawu kolanowego, który nie by³ poddawany zabiegowi krioterapii œrednia temperatura wynios³a x=29,51 C w grupie 1 i x=30,86 C w grupie 2. W obu badanych grupach odnotowano podobne zakresy temperatur w stawie kolanowym, który mia³ byæ poddany zabiegowi. W grupie 1 œrednia temperatura wynios³a x=30,19 C, a w grupie 2 x= 31,46 C. Podobnie w badaniu 2, przeprowadzonym bezpoœrednio po zabiegu krioterapii, ró nice miêdzy badanymi grupami nie by³y istotne statystycznie. W grupie 1 œrednia temperatura to x=19,25 C, natomiast w grupie 2 x=20,4 C. Istotne ró nice zarejestrowano w badaniu 3, 15 minut po zabiegu krioterapii. W grupie 1 œrednia wartoœæ zakresu temperatury wynios³a x=28,54 C, a w grupie 2 x=23,38 C. W ostatnim badaniu wykonanym po 30 minutach od koñca zabiegu krioterapii w grupie 1 œrednia temperatura stawu kolanowego poddanemu zabiegowi wynios³a x=28,99 C natomiast w grupie 2 x=29,43 C. Na Rycinie 2 przedstawiono wartoœci œrednich temperatur rejestrowanych w kolejnych badaniach w grupie 1 i 2, a na Rycinie 3 zamieszczono przyk³adowy termogram. 270 RESULTS The mean temperature of the knee joint which was not to be treated by cryotherapy was x=29.51 C in Group 1 and x=30.86 C in Group 2. Both groups showed similar ranges of temperatures of the knees which were to be treated by cryotherapy. Mean temperature was x=30.19 C in Group 1 and 31.46 C in Group 2. Similarly, Examination 2, performed immediately after the cryotherapy procedure, showed no statistically significant differences between the study groups. Mean temperature was x=19.25 C in Group 1 and 20.4 C in Group 2. Examination 3, carried out 15 minutes after the cryotherapy procedure, showed statistically significant differences. The mean value of the temperature range was x=28.54 C in Group 1 and x=23.38 C in Group 2. In the last examination, performed 30 minutes after the completion of the cryotherapy procedure, the mean temperature of the treated knee joint was x=28.99 C in Group 1 and 29.43 C in Group 2. Figure 2 presents mean temperatures registered in successive examinations in Groups 1 and 2, whereas Figure 3 shows a sample thermogram. Ryc. 2. Wartoœci œrednich temperatur rejestrowanych w kolejnych badaniach w grupie 1 i 2 (podane wartoœci w stopniach C) Fig. 2. Mean temperatures (Celsius) registered in successive examinations in Group 1 and 2 Ryc. 3. Przyk³adowy termogram okolicy stawów kolanowych 22 letniego mê czyzny po uszkodzeniu aparatu wiêzad³owego lewego stawu kolanowego Fig. 3. A sample thermogram of the knee joint region in a 22-year-old man following damage to left knee joint ligaments
Wilk M. et al., Effect of local cryotherapy combined with various physiotherapy program - - - - - DYSKUSJA Obserwowany szybszy powrót sch³odzonej okolicy stawu kolanowego do temperatury wyjœciowej mo e wynikaæ z tzw. zjawiska. after-effect polegaj¹cego na tym, e temperatura œródstawowa jest zbli ona do temperatury skóry i w przeciwieñstwie do miêœni pod wp³ywem zaprzestania sch³adzania wg Meeusena nie obni a siê dalej (cyt. za 3). St¹d zabiegi krioterapii wykonywane na stawach wymagaj¹ nastêpowego, bezpoœredniego po nich dzia³ania kinezyterapeutycznego, celem w³aœciwego wykorzystania efektu krioterapii, co potwierdzono równie w przedstawionych badaniach. W badanej grupie pacjentów nie zaobserwowaliœmy nag³ego wzrostu temperatury okolicy wczeœniej sch³adzanej na zasadzie nastêpowego rozszerzania siê pod wp³ywem niskich temperatur naczyñ krwionoœnych, ani te opisywanego wystêpowania zjawiska kontralateralizacji w obrêbie stawu kolanowego koñczyny nie sch³adzanej co mia³oby siê wi¹zaæ na zmianê ukrwienia na zasadzie odruchowej [5]. W naszych badaniach nie potwierdzono tak e opisywanego przez Nowakowskiego i wsp. efektu stymulacyjnego wzrostu temperatury ponad wyjœciow¹ okolicy sch³adzanej [4]. Termowizja jako narzêdzie stosowane w medycynie wymaga dalszych badañ nad mo liwoœciami jej zastosowania, opracowaniem standardów metodyki pomiarów i wiarygodnoœci otrzymywanych wyników. Przeprowadzone badania dowiod³y, i badanie termowizyjne jest skuteczna metod¹ weryfikacji efektów krioterapii. WNIOSKI 1. Zabieg krioterapii miejscowej okolicy stawu kolanowego pozwala na sch³odzenie tej okolicy cia³a o oko³o 10 C. 2. Zabiegi w zakresie kinezyterapii koñczyny dolnej poddanej zabiegowi krioterapii miejscowej okolicy stawu kolanowego przyspieszaj¹ ocieplanie tkanek, tak e po oko³o 15 minutach wartoœæ temperatury zbli a siê do wyjœciowej. 3. U osób, które po zabiegu krioterapii miejscowej okolicy stawu kolanowego nie s¹ bezpoœrednio poddawane zabiegom kinezyterapii, ocieplenie tej samej okolicy cia³a tkanek nastêpuje wolniej. DISCUSSION A more rapid return of the temperature of the cooled knee joint region to baseline values may result from the so called after effect. According to Meeusen, unlike muscle temperature, intra articular temperature, which is similar to skin temperature, does not decrease when the cooling stops (quote from [3]). Therefore, cryotherapy of joints must be followed by immediate kinesitherapy in order to make adequate use of the effects of the cryotherapy. This was also confirmed in the present study. There was no abrupt increase in the temperature of the cooled area resulting from dilation of blood vessels in response to low temperature or a response of the contralateral, non-cooled, knee joint, which would be associated with a reflex-mediated change in blood supply [5]. We did not also see a rise of the temperature of the cooled region above baseline, described by Nowakowski et al. [4]. There is a need of further studies on thermovision as a medical tool in order to determine its possible uses, develop standards for measurement methods and result reliability criteria. The study proved that thermovision is an effective method for verifying the results of cryotherapy. CONCLUSIONS 1. Local cryotherapy of the knee joint region decreases regional temperature by ca. 10 C. 2. Kinesitherapy of the lower limb performed following local cryotherapy of the knee joint region accelerate tissue warming up, so that the temperature is close to baseline after approx. 15 minutes. 3. In patients in whom cryotherapy of the knee joint region is not immediately followed by a kinesitherapy procedure, body tissue in that region warms up at a slower rate. PIŒMIENNICTWO / REFERENCES 1. Sieroñ A, Cieœlar G, red. Krioterapia-leczenie zimnem. Bielsko-Bia³a: Wydawnictwo α-medica Press; 2007. 2. Wilk M, Frañczuk B. Zastosowanie krioterapii miejscowej u pacjentów po operacji kolana przy u yciu endoprotezy totalnej. Fizjoterapia Polska 2005; 5, 3: 329-33. 3. Œliwiñski Z, P³aza P, Gieremek K, Kufel W, Michalak B, Halat B, Œliwiñski G, Wilk M, Kiebzak W. Ocena termowizyjna temperatur koñczyn górnych po kriostymulacji pacjentów po udarze mózgu. Fizjoterapia Polska 2008; 8, 1: 23-34. 4. Nowakowski A, Wróbel Z. Termografia podczerwieni w diagnostyce medycznej. W: Chmielewski L, Kulikowski JL, Nowakowski A, red. Obrazowanie Biometryczne. Tom 8. Warszawa: Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT; 2003; 517-532. 5. Gieremek K, Saulicz E, Nowotny J. Lokalne i reflektoryczne zmiany temperatury pod wp³ywem wybranych zabiegów fizykalnych. Postêpy Rehabilitacji 1991; 5(1): 4. 271