The physical properties of water in immersion hydrotherapy
Vrbanac, Z., L. Bartolović, I. Stolić*
Dr. sc. Zoran VRBANAC, dr. med. vet., DACVSMR, docent; Luka BARTOLOVIĆ, dr. med. vet., dr. sc. Ivana STOLIĆ, dipl. ing. kemije, docentica, Veterinarski fakultet Sveučilišta u Zagrebu; *e-mail: stolic@vef.hr
Dr. sc. Zoran VRBANAC, Veterinarski fakultet u ZagrebuHidroterapija je fizikalna metoda liječenja koja se temelji na korištenju vode u terapeutske svrhe.
Imerzijska hidroterapija je postupak koji se temelji na fizikalnom djelovanju vode na uronjeno tijelo. Terapijski učinak se postiže kombinacijom fizikalnih svojstava vode: sile uzgona, hidrostatskog tlaka, gustoće, viskoznost i termalnog djelovanja s terapijskim vježbanjem. Najčešće indikacije za primjenu hidroterapije su kod ortopedskih i neuroloških pacijenta, degenerativnih bolesti zglobova i kralješnice. Poznavanje osnovnih fizikalnih svojstava vode omogućuje postavljanje terapijskog protokola kojim se svakom pojedinom pacijentu omogućuje brži i lakši oporavak.
Ključne riječi: hidroterapija, fizikalna svojstva vode, veterinarska medicina.
Abstract
Hydrotherapy is a physical method of treatment based on the use of water for therapeutic purposes.
Immersion hydrotherapy is a procedure based on the physical influence of water on the immersed body.
The therapeutic effect is achieved by a combination of the physical properties of water: buoyant force, hydrostatic pressure, density, viscosity and thermal activity, combined with therapeutic exercises. The most common indications for hydrotherapy are orthopaedic and neurological conditions, and degenerative joint and spine diseases. Knowledge of the physical properties of water allows the creation a protocol that enables the faster and easier recovery of each patient.
Key words: hydrotherapy, water properties, veterinary medicine.
Hidroterapija je metoda fizikalne terapije koja se temelji na korištenju vode, u bilo kojem fizikalnom stanju, u svrhu liječenja. Sama riječ hidroterapija nastala je od grčkih riječi hydor (voda) i therapeia (liječenje). Hidroterapijski postupci obuhvaćaju vanjsku i unutarnju upotrebu vode, a s obzirom na površinu tijela na koju voda djeluje dijele se na opće i lokalne.
Imerzijska hidroterapija je oblik općeg hidroterapijskog postupka. Najčešće se provodi uranjanjem tijela ili dijela tijela u vodu, odnosno plivanjem ili vježbama u vodi (Davis i sur., 2015). Prednost imerzijske hidroterapije je u tome što su ovom metodom fiziološke kretnje pacijenata znatno olakšane. Točnije, kako se kretnje odvijaju u vodi dolazi do rasterećenja zglobova, kosti i mišića, uz postepeno povećanje mišićne mase, snage i izdržljivosti. Dosadašnja istraživanja su pokazala da imerzijska hidroterapija ima posredan analgetski učinak na pacijenta (Nganvongpanit & Yano, 2012). U humanoj medicini je dokazano da se primjenom hidroterapije mogu supresirati simptomi bolesti uslijed čega se smanjuje potreba za analgeticima (Grazio, Doko, 2013), a u pojedinim slučajevima hidroterapija je dio multimodalnog pristupa terapije boli (Corti, 2014).
Najčešće indikacija za imerzijsku hidroterapiju su preoperativna i poslijeoperativna rehabilitacija ortopedskih i neuroloških pacijenta, degenerativne bolesti zglobova i kralješnice te problemi s prekomjernom tjelesnom težinom (Prankel, 2008). Uz to, kod radnih i sportskih životinja, kondicijski treninzi uključuju aktivno vježbanje u vodi.
Na tijelo uronjeno u vodu djeluju različite sile.
Poznavanje osnovnih fizikalnih zakonitosti omogućuje primjenu imerzijske hidroterapije, određivanjem intenziteta i frekvencije terapije, prema prethodno postavljenoj dijagnozi te izbjegavanje mogućih kontraindikacija. Svaki hidroterapijski postupak mora biti prilagođen pacijentu jer će jedino tako rezultirati pozitivnim učinkom u terapiji lokomotornog sustava i poboljšati kvalitetu života (Edge-Hughes, 2007).
Fizikalna svojstva vode kod imerzijske hidroterapije su: gustoća, hidrostatski tlak, uzgon, viskoznost, površinska napetost i temperatura.
Gustoća (ρ) nekog tijela se definira kao omjer mase i volumena toga tijela: ρ=m/V, a mjerna jedinica, prema međunarodnom sustavu (SI) mjernih jedinica, je kg/m3 (Silberg, 2000). Ova fizikalna veličina govori nam o kompaktnosti neke tvari, odnosno koliko je mase sadržano u jedinici volumena. Na gustoću tijela utječu temperatura i tlak. Zagrijavanje nekog fluida u pravilu izaziva promjenu volumena zbog promjene međumolekulskih udaljenosti. Gustoća vode raste s porastom temperature do 4 °C (0 – 3,94 °C), dok se iznad te temperature gustoća vode smanjuje. Voda je najgušća pri 4 °C i pri toj temperaturi gustoća iznosi 1 g/cm3. Uz temperaturu i tlak na gustoću vode također utječe količina otopljenih tvari, stoga je morska voda gušća od slatke. Relativna gustoća je fizikalna veličina kojom se izražava omjer gustoće neke tvari i gustoće referentne tvari. Sljedeća fizikalna veličina koja je važna u hidroterapiji je specifična težina. U mehanici fluida, ova veličina predstavlja silu koju vrši gravitacija na jedinici volumena fluida, stoga je mjerna jedinica u SI sustavu N/m3. Za razliku od gustoće, specifična težina nije apsolutna vrijednost jer ovisi o sili teži.
Uz sila težu na specifičnu težinu također utječe tlak i temperatura tijela.
Navedene fizikalne veličine su izuzetno važne prilikom provođenja imerzijske hidroterapije. Ovisno o specifičnoj težini, tijelo tone ili pluta. Gornja i donja granica gustoće tijela ljudi su 0,939 g/cm3 u vrlo pretilih ljudi do 1,10 g/cm3 u najmršavijih. Relativna gustoća također određuje koliki dio će biti izvan vode, a koliki u vodi. Tako je izrazito mršavim i jako mišićavim životinjama, odnosno onima s malom specifičnom težinom koje imaju tendenciju tonuti, tijekom imerzijske hidroterapije indicirano staviti prsluk ili pojas koji će im omogućiti održavanje na površini. Suprotno, ukoliko želimo dodatno opteretiti pacijenta, postavljanjem utega na ekstremitete ili tijelo povećavamo ukupnu specifičnu težinu što rezultira povećanim naporom životinje.
Uzgon je sila koja je javlja usljed djelovanja hidrostatskog tlaka na uronjeno tijelo (Hughes, Sammons i Eldridge, 2007). Kako sila uzgona djeluje suprotno smjeru sile teže, tijelo uronjeno u vodu gubi na težinu, a taj gubitak jednak je težini istisnute vode (Edlich i sur., 1987). Slika 1. Utjecaj sile uzgona na uronjeno tijelo psa (Levine i sur., 2002). Preuzeto iz Millis, D, Levine, D. Canine rehabilitation and physical therapy.Hoće li neko tijelo plutati, lebdjeti ili tonuti ovisi o gustoći tijela te o gustoći fluida u kojem se to tijelo nalazi. Kada je uzgon veći od težine tijela, tijelo pliva, tijelo lebdi ako su uzgon i težina tijela jednaki, a ako je uzgon manji od težine tijela, onda to tijelo tone.
Istraživanje na psima na različitim dubinama imerzije (Levine i sur., 2002) pokazalo je kako težina psa uronjenog do visine velikog trohantera iznosi 38% njegove težine na tlu, do lateralnog kondila bedrene kosti 85 %, a do lateralnog maleolusa tibije 91% (Slika 1).
Ako su središte sile gravitacije i sile uzgona u istoj okomitoj liniji tijelo ostaje u ravnoteži. Ako središta navedenih sila nisu u ravnoteži dolazi do zakretnog momenta sile uslijed čega se tijelo počinje rotirati sve dok ne postigne ravnotežu. Sila uzgona je važna u hidroterapiji jer omogućuje rasterećenje ozlijeđenog tkiva uslijed čega pacijent obavlja vježbu unutar fizioloških kapaciteta.
Tijelo uronjeno u tekućinu sa povećanjem dubine osjeća sve veći pritisak. Taj pritisak se naziva hidrostatski tlak (Olmsted, 1994). Hidrostatski tlak (p) ovisi o gustoći fluida ρ, dubini na kojoj se mjeri h i Zemljinoj sila teži g: p = ρ·g·h. Činjenica da hidrostatski tlak vrši stalan pritisak na tkivo uronjeno u vodu koristi se u liječenju pacijenata sa akutnim ozljedama zglobova ili edematoznim tkivom. Kontinuiranim pritiskom vode na tkivo pacijenta pospješuje se cirkulacija i istodobno onemogućava daljnje širenje edema.
U humanoj medicini je primjećeno da se stajanjem ili hodanjem u vodi smanjuju periferni edemi nastalih zbog vaskularne ili limfne insuficijencije (Grazio i Doko, 2013).
Analgetski učinak hidrostatskog tlaka očituje se djelovanjem pritiska na aferentne živce kože. Ova prednost hidroterapije omogućuje izvođenje različitih kretnji uz manje boli povećavajući motivaciju za vježbanjem i kvalitetom života. Također indiciran je oprez kod pacijenata koji boluju od dišnih bolesti jer porast hidrostatskog tlaka smanjuje volumen pluća.
Viskoznost je otpor tekućine prema tečenju.
Uzrok viskoznosti su međumolekularne sile kojima se molekule tekućine međusobno privlače i time opiru smicanju susjednih slojeva (Mekjavić, 1996; Olmsted, 1994). Kod tekućina, viskoznost opada sa temperaturom dok raste sa brzinom protoka. Kako je otpor prilikom protoka tekućine znatno veći u vodi nego u zraku, kretanje kroz vodu je teže nego kroz zrak. Otpor koji se javlja prilikom gibanja u vodi ovisi i o obliku i veličini tijela. Manje mišićava i uža tijela lakše će se gibati kroz vodu za razliku od velikih, masivnih tijela.
Reynoldsov teorem govori da postoje tri tipa protoka (Monk, 2007):
laminarni – jednolično strujanje tekućine,
prijelazni – porastom viskoziteta tekućina se počinje nepravilnije gibati,
turbulentni – daljnjim porastom viskoziteta gibanje tekućine postaje sve nepravilnije i dolazi do pojave “kovitlanja”.
Jačina turbulencije ovisi o brzini kretanja i o obliku tijela. Veća brzina uzrokuje veću turbulenciju. Kovitlaci su oblik turbulentnog toka gdje slojevi tekućine slijede kretanje objekta u vodi u kružnom smjeru.
Kovitlaci pružaju otpor kretnjama objekta u vodi gurajući objekt natrag. U imerzijskoj hidroterapiji otpor vode tijekom vježbi pojačava se s povećanjem brzine kretnji pacijenta, odnosno povećanjem površine tijela kojim se pacijent kreće kroz vodu (Šehić i sur., 2014).
Paraparetični psi lakše održavaju ravnotežu u vodi nego na tlu zbog viskoznosti i uzgona koji smanjuju opterećenje lokomotornog sustava, čime se već u ranoj fazi rehabilitacije pacijentima omogućuje samostalno kretanje.
Zbog visoke specifične topline i termalne vodljivosti, voda je pogodna za brzo zagrijavanje i hlađenje tijela. Specifična toplina vode je oko četiri puta veća od specifične topline zraka, a njezina termička vodljivost približno 25 puta veća od termičke vodljivosti zraka. Toplina između uronjenog tijela i vode prenosi se na dva načina: kondukcijom i konvekcijom. Kondukcijom se temperatura prenosi izravnim kontaktom dvaju tijela u obliku kinetičke energije. Brzina prenošenja topline ovisi o temperaturnoj razlici dvaju tijela. Konvekcija je proces u kojem se toplina prenosi sa jednog dijela fluida u drugi samim gibanjem fluida zbog temperaturne razlike. Za razliku od kondukcije, konvekcija je puno brži proces.
Dok vježbanje u vodi zagrijanoj iznad 33°C može izazvati osjećaj umora i iscrpljenosti, vježbanje u vodi čija je temperatura ispod 25°C uzrokuje stres i aktivira mehanizam prilagodbe kojim se opire smanjenju tjelesne temperature (Monk, 2007). Stoga je preporučena temperatura vode u bazenima za hidroterapiju između 28°-32°C.
Slika 2. Podvodna pokretna trakaU veterinarskoj medicini hidroterapija se provodi u obliku plivanja u bazenu ili vježbanjem na podvodnoj pokretnoj traci (Slika 2).
Plivanje povećava opseg kretnji zglobova, posebice fleksiju (Davis i sur., 2015.) te utječe na kardiorespiratorni sustav (Levine et al., 2005). Kod plivanja važno je osigurati ujednačene kretnje i sprečavati neželjene i nagle pokrete, odnosno pacijent mora biti stalno pod nadzorom. Kod neuroloških pacijenata preporuča se plivanje tek u fazi povratka motoričkih funkcija, premda plutanje i potpomognuta vježba u vodi kod paretičnih i paraplegičnih pacijenata može djelovati na jačanje mišiće trupa (Drum, 2010). Za razliku od plivanja, kretanje na pokretnoj traci uronjenoj u vodi predstavlja terapiju u kontroliranim uvjetima, gdje se dubina imerzije prilagođava pacijentu. Ovakav oblik hidroterapije primjenjuje se u ranim fazama rehabilitacije budući da kontrolirano kretanje u vodi predstavlja manji napor za kralježnicu i zglobove (Marcellin-Little et al., 2015). Ovakav oblik terapije važan je i zbog senzoričkog učinka uslijed doticaja šapa s podlogom (Brundell, 2011), što je posebice važno kod neuroloških pacijenata.
Razina imerzije određuje se individualno za svakog pacijenta, što dublje uronimo pacijenta to će lokomotorni sustav biti više rasterećen. Opseg kretnji zglobova također ovisi o dubini imerzije, primjerice ekstenzija kuka je manja u dubljoj imerziji. Fleksija zgloba je najveća kada razina vode doseže ili je nešto iznad zgloba (Davis i sur., 2015). Brzina pokretne trake se također može prilagođavati, ovisno o stanju pacijenta i cilju terapije. Općenito, sporije kretanje djeluje na opterećenje pojedinog ekstremiteta, dok su veće brzine primjerenije jačanju muskulature i pojačanom radu kardiovaskularnog sustava.
Imerzijska hidroterapija važan je dio rehabilitacije ortopedskih i neuroloških pacijenata. Terapeutski učinci koji se postižu primjenom hidroterapijskih postupaka prvenstveno ovise o fizikalnim svojstvima vode. Poznavanje utjecaja uzgona, gustoće, hidrostatskog tlaka, viskoznosti, otpora te termičkih svojstava vode na organizam važno je pri odabiru odgovarajućeg hidroterapijskog postupka. Cilj hidroterapije je poboljšanje funkcionalne sposobnosti i skraćenje vremena oporavka pacijenta.
• CORTI, L. (2014): Nonpharmaceutical Approaches to Pain Management. Review. Topics in Companion Animal Medicine, 29, 24-28
• DAVIS, M.S., DRUM, M.G., MARCELLIN-LITTLE, D.J. (2015): Principles and Applications of Therapeutic Exercises for Small Animals. Review. Vet. Clin. N. Am.-Small, 45, 73-90.
• DRUM, M.G. (2010): Physical Rehabilitation of the Canine Neurologic Patient. Review. Vet. Clin. N. Am.-Small, 40, 181-193.
• EDGE-HUGHES, L. (2007): Hip and sacroiliac disease: Selected disorders and their management with physical therapy. Clin. Tech. Small. Anim. Pract. 22, 183-194.
• EDLICH, F.R., TOWER, M.A., GOITZ, R.J (1987). Bioengineering principles of hydrotherapy. J. Burn Care Rehab. 8, 580-584.
• GRAZIO, S., DOKO, I. (2013). Balneoterapija/hidroterapija u bolesnika s reumatoidnim artritisom, ankilozantnim spondilitisom i psorijatičnim artritisom – deskriptivni pregled. Fizikalna i rehabilitacijska medicina, 25, 84-96.
• HUGHES, M. B. A., J. SAMMONS, P. ELDRIDGE (2007): CPO Focus on Earth Science. Delta Education LLC, New Hampshire, 93-111.
• LEVINE, D., TRAGAUER, V., MILLIS, D. L. (2002). Percentage of normal weight bearing during partial immersion at various depths in dogs. Proceedings, 189-190.
• LEVINE, D., MARCELLIN-LITTLE, D.J., TAYLOR, R. (2005): Rehabilitation and Conditioning of Sporting Dogs. Review.Vet. Clin. N. Am.-Small, 35, 1427-1439.
• MEKJAVIĆ, I. (1996). Fizikalna kemija 1. Osnovni pojmovi, primjeri i zadatci. Zagreb: Školska knjiga, 20-21.
• MILLIS, D, LEVINE, D. (2014): Canine rehabilitation and physical therapy. Saunders, St. Louis. pp. 526 – 542.
• MONK, M. (2007): Hydrotherapy. in Animal physiotherapy: assessment, treatment and rehabilitation of animals. Edited by Catherine M. McGowan, Lesley Goff, Narelle Stubb, 187-198.
• NGANVONGPANIT, K., YANO, T. (2012): Side Effects in 412 Dogs from Swimming in a Chlorinated Swimming Pool. Thai J. Vet. Med., 42, 281-286
• OLMSTED, W. G. (1994): Chemistry. The molecular science. Mosby-Yera Book, Inc., St. Louis, Baltimore, Boston, Chicago, London, Madrid, Philadelphia, Sydney, Toronto, 199-205.
• PRANKEL, S. (2008): Hydrotherapy in practice. Review. In Practice, 30:272-277.
• SILBERG, M. S. (2000): Chemistry. The molecular nature of matter and change. The McGraw-Hill Companies, Inc., Boston, New York, San Francisco, St. Louis, Bankok, Lisabon, London, Madrid, Mexico City, Singapure, Sydnay, Toronto, 22-23.
• ŠEHIĆ, M. (1997): Fizikalna medicina u terapiji i dijagnostici domaćih životinja. Zagreb: Veterinarski fakultet.
• ŠEHIĆ, M. (2014): Fizikalna terapija i rehabilitacija pasa. Zagreb: Veterinarski fakultet.
Ova web stranica koristi kolačiće radi poboljšanja korisničkog doživljaja pri njezinom korištenju. Korištenjem ove stranice suglasni ste s tim. PrihvatiViše
