WSTĘP

Od ponad 20 lat prowadzone są próby odtworzenia i przystosowania właściwości bioklimatycznych komór podziemnych do warunków naziemnych tzw. grot solnych. Powstało w całym kraju, w tym we wszystkich uzdrowiskach wiele grot solnych, które oferują usługi rzekomo lecznicze. Komory te zbudowane są z solnych cegiełek często z systemem wentylacyjnym  między ściankami, co ma uwalniać aerozol solny. Badania balneochemiczne wykazały, że niemożliwe jest stworzenie mikroklimatu o cechach leczniczych drogą uwalniania cząsteczek soli z płyt solnych. Technika ta nie pozwala na otrzymanie aerozolu o parametrach leczniczych. Komora taka więc może służyć jedynie jako dekoracja do wypoczynku i relaksu.

Badania  autorów Czajka, Latour i wsp. wykazały że opisana technika konstruowania komór pozwala na uzyskanie jedynie śladowych ilości aerozolu solnego, w granicach stężeń 0,45 mg NaCl/m³ powietrza oraz nieoznaczalnych ilości jodu. Jeżeli porównamy te wartości do mikroklimatu tężniowego, gdzie przeciętne stężenie aerozolu wynosi 8,8 mg NaCl/m³, a nad Morzem Bałtyckim na plaży 4,70 mg/m³, w komorach Wieliczki 22,0 mg/m³, to widzimy ogromne różnice w stężeniu aerozolu naturalnego w stosunku do komór naziemnych (1).

Stworzenie więc sztucznego mikroklimatu komór solnych naziemnych o znaczeniu leczniczym w tych warunkach jest niemożliwe, wymaga dodatkowego urządzenia wytwarzającego aerozol. Urządzenie to powinno generować odpowiednie stężenie aerozolu solnego oraz umożliwiać monitorowanie parametrów mikroklimatycznych i jego dozowanie. Czynnikiem leczniczym w tak zaadaptowanej komorze jest wysokodyspersyjny aerozol suchy w granicach stężeń od 5 do 20 mg/m³  powietrza.

Właściwości  fizyczne i chemiczne  suchego aerozolu są inne niż wilgotnego, stąd jak wykazały badania kliniczne ich działanie lecznicze cechuje się pewnymi odrębnościami i większą efektywnością leczniczą (2, 3).

Podjęto badania nad zastosowaniem generatora suchego aerozolu. Jest to model GDA- 0,1.17, zarejestrowany unijnie nr EE 1609, producenta VAB Halomed Litwa. Aparat jest wyposażony w czujnik pozwalający na kontrolę stężenia aerozolu w granicach do 20 mg/m³.

Aparat umieszczono w komorze solnej specjalnie przygotowanej do celów badawczych. Komora solna typu inhalatorium zajmuje pomieszczenie o powierzchni
12 m² o wystroju zbliżonym do grot solnych naziemnych. Generator do wytwarzania suchego aerozolu znajdował się poza pomieszczeniem. Czujnik pomiarowy do ciągłego pomiaru stężeniaaerozolu jest usytuowany w narożniku pomieszczenia. Aby uzyskać szybkie i równomierne rozprowadzenie aerozolu, w inhalatorium jest dodatkowo wentylator zainstalowany w pobliżu czujnika. Całe pomieszczenie jest klimatyzowane, wilgotność powietrza i temperatura monitorowane.

Końcowym celem badań jest  sprawdzenie możliwości adaptacji komory i jej mikroklimatu do celów leczniczych. Konstrukcje solne zbudowane w wielu uzdrowiskach często bardzo atrakcyjne  architektonicznie mają jedynie znaczenie dekoracyjne, pozwalają na stworzenie przyjaznego, relaksowego środowiska do wypoczynku. Komory te jeżeli miałyby służyć do celów leczniczych muszą być wyposażone w opisane urządzenie produkujące aerozol. W badaniach oparto się na wieloletnich doświadczeniach prof. Czerwińskiej z St. Petersburga, która przeprowadziła bardzo dużo badań chemicznych, bioklimatycznych, mikrobiologicznych i klinicznych  nad przydatnością suchego aerozolu do leczenia chorych z chorobami dróg oddechowych (4, 5, 6, 7, 8, 9).   

W celu realizacji założeń pracy przeprowadzono badania ukierunkowane na:

1.    Badania chemiczne  kilku rodzajów soli w celu wyboru najlepszego żródła aerozolu

2.    Badania nad wzbogaceniem wybranej soli w jod i opracowanie  technologii jodowania soli.

3.    Określenie wielkości cząsteczek aerozolu solnego i ich procentowej zawartości w aerozolu.

4.    Badania stężenia i składu aerozolu  w komorze z urządzeniem generującym, w tym:

• sprawdzenie prawidłowości działania czujnika generatora w zakresie stężeń aerozolu poprzez równoczesne badania balneochemiczne:

• ocena wielkości zużycia soli i jodku potasowego w czasie jednego seansu

• ocena ilości pochłoniętej przez pacjenta soli i jodu w czasie jednego seansu

• porównanie stężeń aerozolu w komorze z wartościami aerozolu morskiego i tężniowego oraz

• w komorze w Wieliczce

• porównanie absorpcji składników aerozolu w ciągu 45 min w strefie nadmorskiej i w Wieliczce,

• w stosunku do komory solnej naziemnej

• badania nad równomiernością rozprzestrzeniania się aerozolu w komorze

• ustalenie parametrów leczniczych inhalacji solnych dla chorych z POCHP

METODYKA BADAŃ I WYNIKI

1. Sól jako źródło aerozolu w komorze

Pod uwagę brano następujące sole: Bocheńska, Kłodawska, Zabłocka, sól z Morza Martwego.

Najkorzystniejsza pod względem składu chemicznego jest sól Bocheńska, ale badany generator nie jest przystosowany do wytwarzania aerozolu z miałkiej i wilgotnej soli. Również sól Zabłocka o podobnych cechach fizykochemicznych, okazała się być nieprzydatna do tych celów. Pozostały do dyspozycji sól kamienna z Wieliczki i Kłodawy. Przy wyborze soli kierowano się: składem chemicznym oraz zawartością składników rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych w wodzie. Im więcej sól zawiera składników rozpuszczalnych tym jest wartościowsza do celów leczniczych.

Sól Kłodawska ma mało składników nierozpuszczalnych i korzystny skład chemiczny. Zawiera znaczne ilości wapnia i magnezu, ale mało jodu. Na rynku jest jeszcze dostępna sól z Morza Martwego, która zawiera znaczne ilości wapnia, potasu i magnezu, ale również mało jodku. Jak wiadomo  przy dostępie powietrza jodki utleniają się do wolnego jodu. Dlatego w soli warzonej i morskiej odparowanej  przez dłuższy czas na powietrzu, pozostaje niewielka ilość jodków. Utlenianie jodków i sublimacja jodu do powietrza zachodzi też i w tym przypadku, jest korzystnym czynnikiem w powstawaniu  i składzie chemicznym aerozolu tężniowego.

Na podstawie  przedstawionych wyżej uwarunkowań dla optymalnego tworzenia się aerozolu, wybrano sól Kłodawską,  której skład  chemiczny podano w tabeli 1. 

Ponieważ sól kłodawska zawiera mało jodu podjęto działania zmierzające do wzbogacenia tej soli w jod.

2. Jodowanie soli

Jodowanie soli przeprowadzono wg własnej metody. Proporcje soli i jodku potasu tak dobierano, aby ilość jodu w podanej soli w czasie seansu leczniczego była nieco większa niż dobowe zapotrzebowanie na ten pierwiastek.

Wzbogacanie soli rozpylanej przez generator w jod ma swoje pełne uzasadnienie. Jod jest generalnie pierwiastkiem niedoborowym w organizmie współczesnego człowieka, stąd istnieje potrzeba jego suplementacji. Wprowadzenie dodatkowo jodu do organizmu wpłynie również korzystnie w leczeniu chorób dróg oddechowych oraz chorób układu krążenia. Ma to również pewne swoje ograniczenia np. w nadczynności tarczycy.

Przystosowanie generatora  do gruboziarnistej suchej soli przez producenta, sprawia trudności w jej jodowaniu. Najczęściej jodowanie polega na zraszaniu soli roztworem jodku potasu, ale takiej soli nie zmieli badane urządzenie. Wprowadzono więc własną modyfikację w jodowaniu soli pozwalającą na otrzymanie suchej soli jodowanej.

3. Określenie wielkości cząsteczek aerozolu w próbkach powietrza w komorze solnej wyposażonej w generator

Badania te wykonano w Zakładzie Usług i Ekspertyz Analitycznych w Warszawie (prof. dr hab. Z. Dąbkowski).

Oznaczenia wykonano metodą mikroskopowo-fotograficzną. Zastosowano skaningowy mikroskop elektronowy BS 301 firmy Tesla, przy powiększeniu 500, 1000 i 1500 razy. Wyniki badań podano w tabeli 2.

Stwierdzono, że średnio 98% cząstek miało wielkość 1- 5 um, w tym z dużą przewagą cząstek o wielkości 1- 2 um.

Badania te wykazały, że aerozol jest jednolity o małych cząsteczkach, których wielkość pozwala na dotarcie do pęcherzyków płucnych.

4. Badania nad stężeniem i składem suchego aerozolu solnego

W tej części badań skoncentrowano się na:

1) sprawdzeniu jak szybko rozprzestrzenia się aerozol w całej komorze.

2) określeniu przeciętnego stężenia aerozolu w komorze – w badaniach laboratoryjnych.

3) określeniu zużycia soli na jeden seans.

4) obliczeniu ilości zaabsorbowanego chlorku sodu i jodu w czasie jednego seansu przez osobę przebywającą w komorze.

Badania nad szybkością i równomiernością rozprzestrzeniania się aerozolu w komorze miały na celu stwierdzenie, czy wszystkie uczestniczące w seansie aerozolowym osoby oddychają powietrzem o tym samym stężeniu aerozolu i jaka jest dynamika zmian stężeń aerozolu podczas 45-minutowego seansu. We wstępnych naszych badaniach zaobserwowano dużą nierównomierność w rozprowadzaniu aerozolu w komorze, co skłoniło nas do spowodowania przeprogramowania komputera generatora, które zostało dokonane przez przedstawiciela firmy. Następnie wykonano pomiary stężenia aerozolu w różnym  czasie trwania seansu aerozolowego (tab. 3, ryc 1). Stwierdzono że w pierwszych 3 minutach stężenie aerozolu było stosunkowo niskie i najwyższe wartości osiąga po 30 minutach a w dalszych 45 min seansu stężenie obniżało się ale nie dochodziło do wartości wyjściowych.

Poza tym przeanalizowano wielkości stężenia aerozolu w różnych punktach komory tj. w różnych odległościach od generatora (tab. 4 i 5). Stwierdzono, że próbki pobrane w pobliżu generatora cechują się wyższym stężeniem chlorku sodu niż próbki pobrane z dalszej odległości. Zmiany te dotyczą przede wszystkim chlorku sodu, w mniejszym stopniu jodu.

Wielkość zużycia soli w ciągu jednego seansu aerozoloterapii świadczy pośrednio o stężeniu aerozolu w komorze. Dokonano 20 pomiarów  próbek soli przed i po seansie. Pojemnik nasypowy generatora, do którego dodano 25 g soli ważono na wadze aptecznej, przed włączeniem generatora i ponownie po zakończeniu seansu. Stwierdzono, że wykorzystanie soli w czasie jednego seansu było różne, wahało się w granicach 1,5-7g, przeciętnie 4 gramy soli zostało zużyte do rozpylenia. Duża rozbieżność w ilości zużytej soli w ciągu różnych seansów świadczy o nierównomiernej pracy generatora (tab. 6), na co zwrócono uwagę konstruktorowi.

Określenie średnich wartości stężenia chlorku sodu w aerozolu w badanej komorze solnej

Stężenie aerozolu określono na podstawie oznaczeń chemicznych chlorku sodu. Badania wykonano w Zakładzie Tworzyw Uzdrowiskowych PZH (dr Latour). Badania chemiczne stężenia sodu, potasu, magnezu wykonano metodą fotometrii płomieniowej ASA (czułość metody 0,005 mg/l). Jodek oznaczono metodą spektrofotometrii z wykorzystaniem reakcji katalitycznego utleniania soli ceru, czułość metody 0, 005 ug/l). Próbki powietrza w o objętości 198-210 ml, przeciętnie 200 ml pobierano za pomocą automatycznego aspiratora w 4 punktach komory. W tym punkt A – najbliżej generatora, punkt B i C w części środkowej oraz punkt D w części przeciwległej do generatora.

Wyniki oznaczeń jonu sodowego i chlorku sodowego w mg/m3 powietrza przedstawiono w tabeli 4.

Z tabeli wynika, że przeciętne stężenie jonu sodowego Na+ w komorze waha się 1,73-2,25 mg)m3, a stężenie NaCl w granicach 4,42-6,03 mg/m³. Stężenie jonu sodowego i chlorku sodu jest najwyższe w pobliżu generatora i obniża się nieznacznie w punktach centralnych i przeciwległych do generatora. W komorach bez generatora, (zgodnie z badaniami Latour) stężenie chlorku sodowego wynosi przeciętnie 0,68- 1,29 mg/m³, a jonu sodowego 0,19 -0,51 mg/m³ (8).

W tabeli 7 podano wartości stężeń aerozolu w komorach podziemnych w Wieliczce, Bochni i dla porównania w badanej przez nas komorze naziemnej.

Następnie dokonano obliczeń na podstawie przeprowadzonych badań chemicznych, ilości zaabsorbowanej z wdychanym powietrzem soli i jodu w ciągu jednego seansu i w ciągu całej serii zabiegów.

W ciągu jednego zabiegu objętość wdychanego powietrza wynosi 0,34/ m³. Stężenie NaCl w 1 m³ w badanej komorze wynosi przeciętnie 38 mg/m³ (tab. 7).
W związku z tym w ciągu jednego zabiegu pacjent pobiera przeciętnie 13 mg soli. W dłuższym czasie trwania inhalacji (7 godzin) w Wieliczce pacjent pochłania 76 mg chlorku sodu, nad morzem w ciągu 6 godz. 8,5-13, w strefie okołotężniowej przez 2 godziny 8,8 mg (tab. 8).

Jeżeli chodzi o absorpcje jodu (tab. 9), to zgodnie z wynikami  badań, stężenie tego pierwiastka w aerozolu wynosiło 0,90-2,95 mg/m³,  przeciętnie 1,50 mg/m³. Pobrana ilość jodu w czasie 45-minutowego zabiegu w komorze jest zbliżona do ilości pobranej w czasie jednorazowej inhalacji roztworu soli jodo-bromowej. Dobowe zapotrzebowanie na jod wynosi 0,15-0,20 mg na dobę. Jednorazowa inhalacja w komorze przekracza zapotrzebowanie dobowe na jod. W ciągu  minuty człowiek pochłania koło 8 litrów powietrza, w ciągu 45 minut pochłonie zatem  360 litrów. W 360 litrach powietrza zawarte jest przeciętnie 1,50 mg jodu (tab. 9).

Wyżej przedstawione badania pozwoliły na częściowe wyeliminowanie błędów w programowaniu stężenia aerozolu, zwiększenie możliwości lepszego rozprzestrzeniania się aerozolu poprzez zastosowanie dodatkowego wentylatora, wybranie najlepszej z możliwych soli do wytwarzania aerozolu, wzbogacenie jej w jod oraz ustalenie prawidłowych parametrów leczniczych zabiegu inhalacyjnego. Wg naszej opinii optymalne stężenie aerozolu wynosi 8-15 mg/m3, zawartość jodu 4,8 mg/m3, wielkość cząsteczek 2-5 um w 90%, wilgotność powietrza koło 50%, temperatura w komorze 21o C. Czas trwania jednego seansu 45 min z następową przerwą 15 min na wietrzenie i dezynfekcje pomieszczenia. W czasie seansu dla chorych z chorobami dróg oddechowych wskazane jest wykonywanie ćwiczeń oddechowych przez 10 minut po 10 minutach przebywania w komorze.

Proponujemy również aby inhalacje dla chorych odbywały się 2 razy dziennie, w serii łącznej zabiegów przynajmniej 20. Między zabiegami komorę naświetlano lampą bakteriobójczą dla większego zabezpieczeni a przed zakażeniami. Chociaż badania Czervinskiej wykazały, że po 15 min przerwy między zabiegami, powietrze w komorze jest całkiem czyste bakteriologicznie.

PODSUMOWANIE I WNIOSKI

1.    Najodpowiedniejszą solą do wytwarzania aerozolu solnego przez badany generator jest Sól Kłodawska.

2.    Celowe jest wzbogacenie soli Kłodawskiej w jod w odpowiedniej dawce nieznacznie przekraczającej zapotrzebowania dobowe na jod. Zwiększy to intensywność działania aerozolu w leczeniu chorób dróg oddechowych, oraz może stanowić okresową formę suplementacji tego pierwiastka

3.    Wielkość cząsteczek uzyskanego aerozolu jest optymalna dla leczenia chorób dolnych dróg oddechowych

4.    Na bieżąco należy kontrolować sprawność funkcjonowania czujnika, a w celu szybszego rozprowadzenia aerozolu po komorze, zastosować odpowiedni system wentylacyjny

5.    Z badań wynika, że optymalnymi parametrami środowiska komory solnej do leczenia dróg oddechowych jest:

• Stężenie aerozolu 10–15 mg/m3

• Wilgotność powietrza 60%

• Temperatura powietrza 20–24 stopnie C

• Czas zabiegu 45 minut na jeden seans, celowe jest zastosowanie u chorych z chorobami pulmonologicznymi  inhalacji 2-krotnie w ciągu dnia po 45 minut.

6.    W ciągu jednego seansu wykorzystuje się średnio 4,2 g soli na wytworzenie aerozolu.

7.    W czasie jednego zabiegu inhalacyjnego pacjent absorbuje przeciętnie 13,7 mg NaCl i 1,50 mg J.

8.    Ilość pochłoniętego chlorku sodu w czasie jednego zabiegu inhalacyjnego trwającego 45 minut jest większa niż w strefie okołotężniowej Ciechocinka podczas 2-godzinnego przebywania i mniejsza niż w komorze w Wieliczce podczas 7-godzinnego pobytu pacjentów.

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

PIŚMIENNICTWO

1.    Czajka K., i wsp.: Porównanie właściwości mikroklimatu i aerozoli w wyrobiskach kopalnianych i naziemnych grotach solnych. Balneol. Pol., 2006, 48, 176- 181.

2.    Frijlink W.H., De Boer A.H.: Dry powder inhalres for pulmonology drug delivery. Expert Opin. Drug. Deliv., 2004,1, 67- 86

3.    Knowalow S.I., Dubinskaja A.W.: Urządzenie dla otrzymania suchego aerozolu. Biuletyn nr 5, 1993

4.    Czewinskaja A., Knowalow S.I. : Sposób leczenia chorób dróg oddechowych. Biuletyn nr 28, 1999.

5.    Czerwinskaja A.: Halotherapy for rehabilitation of pulmonary patients In Russia. Europ. Resp. Jour, Suppl. 1997, 25, 108

6.    Czewinskaja A., Zilber N. : Halotherapy for treatment of respiratory diseases. J. Aerosol Medicine, 1995, 8, 221- 232

7.    Czewinskaja A.: Respiratory hygiene with dry sodium chloride aerosol. 14 th Annual Congress of European Respiratory Society. Galsgow, 2004, Abstract Book, 2004, ref 2514

8.    Czewinskaja A.: Halotherapy in controlled salt chamber. Balneol. Pol. 2007, 49, 133- 141.

9.    Czewinskaja A.: Possibilities of halotherapy application in dermatology and cosmetologyu in sanatoria and health resorts. Kurotnyje Vedomosti, 2006, k 3(36) 34 – 75

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

Adres do korespondencji: 
 
Irena Ponikowska
Katedra Balneologii i Medycyny Fizykalnej
ul. Leśna 3, 87-720 Ciechocinek
tel.: 0 54 283 39 45
info@balneoklinika.com

Artykuł nadesłano: 16.12.2008
Zaakceptowano do druku: 28.03.2009