WSTĘP

Jednym z pierwszych, który zajął się biosubterraneologią był wybitny lekarz i humanista XVI w. Jan Benedykt Solfa z Łużyc. Prowadził badania i ekspery­menty w grotach włoskich, wykazywał trujące oddziaływanie ekshalacji grot m.in. „Psiej Groty”, które mogło być źródłem epidemii. Dzisiaj wiemy, że chodziło tutaj o dwutlenek węgla (CO2), gaz którego wówczas nieznano. Wprawdzie teoria ekshalacyjnego pochodzenia chorób epidemiologicznych Solfy oparta była na błędnych przesłankach, to jednak temu lekarzowi należy przypisać miano pierwszego eksperymentatora w medycynie polskiej.

W XVI w. biosubterraneologią zajmował się także Georgius Agricola,  w swoich pracach wskazywał na choroby zawodowe górników, wyprzedza­jąc swą epokę, m. in. polecał stosowanie masek ochronnych przeciwko oparom rtęci, zajmował się m.in. wodami podziemnymi,  gorącymi źródłami, opisywał jaskinie i ich tworzenie.

W XVII w. ważnym odkryciem tego okresu była obserwacja niemieckiego uczonego i Jezuity Athansiusa Kirchera, który wskazał, że w kopalniach kruszców w Przybramie w Czechach i na Słowacji temperatura wzrasta w miarę schodzenia w głąb ziemi (efekt zwany później stopieniem geotermicznym) (1, 5).

W nauce polskiej pierwsze obszerniejsze wzmianki o biosubterraneologii znajdujemy w połowie XIX i początku XX w., zawdzięczamy je lekarzom, m.in.:

• Sokołowskiemu L., który w 1853 r. wydał w Warszawie pra­cę pt.: „Wody mineralne wło­skie, w celu lekarskim najwięcej używane”, gdzie opisuje groty i jaskinie ze źródłami wód mineralnych, znajdujące się w ówczesnym Królestwie Obojga Sycylii.

• Jaworskiemu J., który pisał o słynnej grocie „Giusti” w Mon­summano na łamach warszawskiej Gazety Lekarskiej w 1909 r.

• Zieleniewskiemu M., w wydanym „Ry­sie balneologii powszech­nej” (Warszawa 1873) opisał podziemne galerie w Luchon z termalnymi źródłami i słynną mofetę (Dunsthöhle) k. Hannoveru z 42% koncentracją CO2 w powietrzu. Wskazał na leczni­cze stosowanie CO2 w krenoterapii oraz balneoterapii, a także na stosowanie tzw. kąpieli gazowych jako środka pobudzającego (5).

Odkrycie własności leczniczych przestrzeni podziemnej, głównie jej atmosfery, nastąpiło dopiero przed około sześćdziesięciu laty i określone zostało inte­gracyjnym terminem subterraneoterapii (M. Skulimowski). Nowa metoda terapii polega na poddawaniu chorych (głównie cierpiących na choroby układu oddechowego) specyficznemu działaniu intensywnych bodźców natury fizycz­nej, chemicznej i biologicznej, występujących tylko w głębi ziemi, o złożonej naturalnej strukturze i synergistycznej biodynamice (1-4).

Pionierami subterraneoterapii na świecie byli min.: dr Michaił J. Pałfij, dr med. Michaił D. To­rochtin (były ZSRR), dr med. Karl H. Spannagel (RFN), dr med. I. Iiirchknopf (Węgry), dr med. Georgi K. Ikonomov (Bułgaria), prof. dr med. R. Iartinetti, dr med. A. Scaturro (Włochy), prof. dr med. E. Horvath, geolog Wade V. Lewis (USA) oraz prof. dr med. Mie­czysław Skulimowski (Polska).

Subterraneoterapia uzyskała w niektórych krajach państwową normę praw­ną, w Polsce w 1910 i 1971, na Węgrzech w 1965, i Austrii w 1969, co niewątpliwie uła­twiło jej dalszy rozwój.

Kolebką ruchu naukowego w dziedzinie subterraneoterapii jest Wieliczka. W 1963 r. powstało tam pierwsze na świecie Towarzystwo Naukowe Klimato­terapii Podziem­nej (M. Skulimowski). W Wieliczce w 1958 założony został pierwszy ośrodek subterraneoterapii w podziemnych komorach solnych, przekształcony następnie w sanatorium, czynne cały rok, gdzie w odróżnieniu od innych stacji, stosowana jest wyłącznie subterraneoterapia jako podstawa postępowania leczniczego. Należy podkreślić, że metoda i technologia subterraneoterapii, opracowana w Wie­liczce przez M. Skulimowskiego, została udostępniona dla Rosji, Rumunii i Bułgarii, gdzie utworzone zostały podobne podziemne ośrodki lecznicze. Jest także stosowana na Węgrzech, w Austrii, Czechach i na Słowacji (5).

Atmosferę podziemną Kopalni Soli Wieliczka cechuje unikalny mikroklimat, na który składa się – obok dużej wilgotności i zawartości chlorku sodu – stała temperatura (ok. 9-12°C), ciśnienie, jonizacja i promieniowanie świetlne, wysoka zawartość w powietrzu manganu, magnezu i wapnia. Sprzyja on prowadzonym  w komorze Jezioro Wessel turnusom rehabilitacyjnym dla osób ze schorzeniami górnych dróg oddechowych.

Podziemny Ośrodek Rehabilitacyjno-Leczniczy organizuje 14-dniowe turnusy rehabilitacyjno-lecznicze prowadzone 135 metrów pod ziemią w niepowtarzalnej solnej scenerii komory „Jezioro Wessel”. Pobyty rehabilitacyjno-lecznicze organizowane są w formie turnusów ambulatoryjnych (pobyt pod ziemią).

Każdy turnus rozpoczyna się badaniem lekarskim w Ośrodku. Po pozytywnym zakwalifikowaniu kuracjusza rozpoczyna się cykl 14 pobytów rehabilitacyjno-leczniczych, podczas których kuracjusze przebywają w leczniczej komorze solnej 6,5 godziny dziennie (niedziela jest dniem wolnym od zabiegów), pod opieką wykwalifikowanego personelu medycznego (lekarza, pielęgniarki, fizjoterapeuty). Leczenie w komorze „Jezioro Wessel” ma formę aktywnej rehabilitacji polegającej na nowoczesnej gimnastyce oddechowej uwzględniającej ćwiczenia kontroli oddechu, korekcji wzoru oddechowego, nauki oddychania torem przeponowym, treningu mięśni oddechowych oraz zabiegach drzewa oskrzelowego. Pobyt leczniczy wzbogacony jest również o zajęcia przy muzyce. W komorze do dyspozycji kuracjuszy znajduje się również sprzęt rehabilitacyjny.

METODYKA BADAŃ

Celem pracy było wykazanie wpływu warunków fizycznych środowi­ska podziemnego na wytypowane parametry fizjologiczne. Eksperyment przeprowadzono
w komorze solnej Je­ziora Wessel, będącej częścią zespołu Uzdrowisk Krakowskich. Głównym kryte­rium doboru uczestników był ich stan zdrowia. O uczestnictwie w eksperymencie decy­dował lekarz. Założono, że w eksperymencie uczestniczą osoby zdrowe (rodzic, opiekun dziecka). Kwalifikacji do badań dokonywano w dniu poprzedzającym roz­poczęcie ku­racji. Dobór grupy był celowy. Osoby uczestniczące w badaniach zo­stały zapoznane z przebiegiem badań i wyraziły świadomą zgodę na uczestnictwo w ekspe­rymen­cie. Do badań zakwalifikowano 18 osób. Charakterystykę próby przedstawiono w tabeli 1.

W trakcie pobytu kuracjusze wykonywali ćwiczenia fizyczne. Pomiary rozpoczynały się od godz. 8.45, a kończyły o godz. 13.45. Były wykonywane trzykrotnie w ciągu dnia, pierwszy około 15 minut po dojściu do komory, drugi po około 2 godzinach, a ostatni bezpośrednio przed opuszczeniem komory Wessel.

W badaniach wpływu atmosfery podziemnej na wybrane parametry fizjologiczne organi­zmu człowieka zaproponowano:

• ciśnienie skurczowe (ozn. CS),

• ciśnienie rozkurczowe (CR),

• tętno (tętno),

• temperatura w kanale usznym (temp.),

• masa ciała (MC),

• zawartość tkanki tłuszczowej (TT).

Ze względu na to, że zmienne zależne były wyznaczane dwu- lub trzykrotnie w ciągu dnia, ww. skróty parametrów fizjologicznych uzupełniono o końcówki oznaczające porę wykonania pomiaru:

• początkowy (P),

• środkowy (Ś),

• końcowy (K).

W badaniach przyjęto hipotezę zerową H0, że pobyt w komorze podziemnej nie powoduje zmian para­metrów fizjologicznych organizmu (CS, CR, tętno, temp., MC, TT). W analizach przyjęto po­ziom istotności p = 0,05 (wartość typowa dla nauk biologicznych) (7, 8).

Pomiar ciśnienia rozkurczowego, skurczowego i tętna realizowano standardowym, elektronicznym ciśnieniomierzem Microlife BP 3BAO (w pozycji siedzącej, zawsze na tej samej ręce, oraz przy użyciu tego samego urządzenia), pomiar tempe­ratury głębokiej w kanale usznym realizowano termometrem Temp Gentle 510 firmy Omron (błona bębenkowa ma te same naczynia krwionośne, co mózg, ucho jest dokładnym wskaźnikiem wewnętrznej tzw. głębokiej temperatury ciała, jako czujnik termoelektryczny wykorzystano elektrodę krzemianową (zmiana temperatury powoduje zmianę rezystancji elementu elektronicznego), zawartość tkanki tłuszczowej i masy ciała wyznaczano urządzeniem firmy Tanita (wyznaczanie procentowej zawartości tkanki tłuszczowej opiera się na metodzie BIA (Bioelectrical Impedance Analysis), przez ciało badanego przepływa bezpieczny prąd, łatwiej przez płyny zawarte w mięśniach niż przez tkankę tłuszczową, wyznaczana oporność określana jest bioelektryczną analizą impedancji) (ryc. 2 i 3).

Algorytm kwalifikacji do badań oraz realizacji eksperymentu przedstawiono na ry­cinie 1 i 2.

W pracy przedstawiono wpływ mikroklimatu Komory Jeziora Wessel na wytypowane parametry fizjologiczne, wpływ na pozostałe parametry (m.in. biochemiczne krwi i hormony) zostanie przedstawiony w kolejnych pracach. Po przeprowadzeniu badań zmiennych fizjologicznych otrzymano macierz wyników „pierwotnych” o wymiarach 16 analizowanych, zmien­nych zależnych na 18 przy­padków.

Otrzymane wyniki poddano statystycznym analizom numerycznym według al­gorytmu wnio­skowania statystycznego. Badano rozrzut danych pierwotnych w celu usunię­cia błędów po­miarowych oraz błędów przypadkowych powstałych w trakcie tworzenia macierzy. Dla wszystkich zmiennych wyznaczono staty­styki opi­sowe (tab.  2).

Badania rodzaju rozkładu zmiennych zależnych badań wykonano testem Kołmogorowa-Lillieforsa oraz Shapiro-Wilka. Na podstawie przeprowadzonej analizy można stwierdzić, że większość zmiennych posiada rozkład normalny z wyjątkiem: CS_ŚP oraz CS_KP. Zgodnie z algorytmem wyboru testu istotno­ści różnic dla zmiennych zależnych posiadających rozkład normalny stosowano test t-Stu­denta, a dla zmiennych nie posiadających rozkładu normalnego nieparametryczny test Wil­coxona (tab. 3, ryc. 3 i 4). Kolorem zaznaczono istotne statystycznie różnice.

Na podstawie analiz wyników przedstawionych w tabeli 3 i na rycinach 3 i 4 można stwierdzić, że po­byt w wyrobiskach podziemnych powoduje istotny statystycznie wzrost wartości zmien­nych ĆS_P-Ś, ĆS_P-K, ĆR_P-K, odpowiednio u 78% oraz 83% próby, spadek tętna_P-Ś, tętna_P-K, u 56% badanych oraz spadek temp_P-Ś, temp_P-K, MC oraz wzrost TT.

WNIOSKI

Na podstawie przeprowadzonych badań i wykonanych analiz można stwierdzić, że klimat fizyczny Komory Jeziora Wessel powoduje istotne statystycznie zmiany następują­cych parametrów fizjologicznych:

Wzrost wartości:

• ciśnienie skurczowe „CS” [mm Hg]; dla analiz: P – Ś; z wartości 123,39 ± 11,54 do wartości 127,73 ± 15,52; z frakcją wzrostu u 73% próby i prawdopodobieństwem testowym (p<0,013), P – K; z wartości 123,39 ± 11,54 do wartości 127,05 ± 15,27; z frakcją wzrostu u 73% próby i prawdopodobieństwem testowym (p<0,036), oraz odpo­wiednio,

• ciśnienie rozkurczowe „CR” [mm Hg]; dla analiz: P – Ś; 79,84 ± 6,48; 82,27 ± 8,25; 83%; (p<0,03), oraz P – K 79,84 ± 6,48; 82,66 ± 8,04; 83%; (p<0,005),

• masa ciała „MC” [kg]; dla analizy: P – K; 77,23 ± 21,20; 77,40 ± 21,22; 72 %; (p<0,005),

• tkanka tłuszczowa „TT” [%] dla analizy: P – K; 32,83 ± 10,90; 33,39 ± 10,79; 89%; (p<0,0002).

Spadek wartości:

• tętno „Tętno” [1/min]; dla analiz: P – Ś; z wartości 80,40 ± 9,86 do wartości 76,17 ± 7,66; z frakcją spadku u 56% próby i prawdopodobieństwem testowym (p<0,013), Ś – K; z wartości 76,17 ± 7,66; do wartości 79,04 ± 7,75; z frakcją spadku u 56% próby i prawdopodobieństwem testowym (p<0,013), oraz odpowiednio,

• temperatura ciała „Temp” [ºC]; dla analiz: P – Ś; 35,63 ± 0,24; 35,54 ± 0,20; 56%; (p<0,0013), oraz P – K; 35,63 ± 0,24; 35,51 ± 0,19; 56%; (p<0,0002).

Wzrost ciśnienia tętniczego krwi wydaje się być zrozumiałą reakcją na zwiększone ciśnienie atmosferyczne w Komorze Jeziora Wessel. Spadki tętna i temperatury korelują ze sobą (wolniejszy przepływ krwi, mniejsza dystrybucja tlenu w organizmie, mniejsza energia procesów spalania, stąd zmniejszenie temperatury). Spadek temperatury głębokiej w kanale usznym może powodować zmniejszenie tempa przemiany materii, dalej logicznie wynikający  obserwowany wzrost masy oraz tkanki tłuszczowej.

..............................................................................................................................................................

PIŚMIENNICTWO

1.    Obtułowicz K.: Skuteczność leczenia subterraneoterapią alergicznego nieżytu nosa w komo­rach sol­nych szpitala uzdrowiskowego Kinga w Wieliczce, Przegląd Lekarski1999,56, 1,.

2.    Skulimowski M.: Leczenie chorych na astmę oskrzelową w komorach kopalni soli w Wie­liczce, Przegląd lekarski,  1964, 4-5, 225.

3.    Skulimowski M.: Meteoalergia u chorych na astmę oskrzelową, Przegląd Lekarski, 1967, 8: 615-617, 1967.

4.    Skulimowski M.: The Microclimatic Effect on Subterranean Chambers of Salt Mine of Wieliczka in the Treatment of Bronchial Asthma. Annals of Allergy, 26, 66, 1968.

5.    Skulimowski M.: Zarys subterraneoterapii. 159-200, w Cieniawa W., Skulimowski M., Że­brak J., Inhalacje (aerozoloterapia), Warszawa, PZWL, 1981.

6.    Szczeklik A. i wsp.: Wskazania i przeciwwskazania do lecze­nia uzdrowiskowego w Wieliczce na podstawie analizy 300 przypadków. Pro­blemy Uzdro­wiskowe, 1979,121(146), 35.

7.    Filipczyński L.: Torbicz W.: Biopomiary, Problemy  Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej, WKŁ Warszawa, 1990.

8.    Meyer-Waarden K.: Wprowadzenie do biologicznej i medycznej techniki pomiarowej, WKŁ, War­szawa, 1980.

..............................................................................................................................................................

Badania wykonano w ramach prac statutowych 11.11.130.119, własnych 10.10.130.140

..............................................................................................................................................................

Adres do korespondencji:

Zbigniew Damijan
Katedra Mechaniki i Wibroakustyki,
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, AGH,
al. Mickiewicza 30,
30-059 Kraków,
 email: damijan@imir.agh.edu.pl

Artykuł nadesłano: 12.10.2008
Zaakceptowano do druku: 20.12.2008