Книжкова полиця

Книжкова полиця NCBI. Служба Національної медичної бібліотеки, Національних інститутів охорони здоров’я.

Комітет Інституту медицини (США) з питань створення бачення космічної медицини під час подорожей поза орбітою Землі; Ball JR, Evans CH Jr., редактори. Безпечний прохід: Догляд астронавтів для місій на розвідку. Вашингтон (округ Колумбія): Національна академія преси (США); 2001 рік.

Безпечний прохід: Догляд астронавтів для місій на розвідку.

… Ми повинні припустити, що протягом довгого часу (хоча і не назавжди) невагомість буде обов’язковою умовою польоту в космос. З цієї причини всі аспекти цього питання повинні розглядатися з точки зору можливості функціонування в умовах мікрогравітації.

Г. І. Мелешко, Ю. Й. Шепелєв, М. М. Авернер, Т. Волк, 1994

ОГЛЯД

За життя космічної програми США покоління астронавтів навчилися жити і працювати в невагомості. Люди еволюціонували в гравітації; питання про те, як організм буде функціонувати у його відсутність або майже відсутність, було питанням без відповіді. Чи можна було б їсти і пити в умовах мікрогравітації? Чи можна було б виконувати складні завдання? Перші відповіді були ствердними. Таким чином, вибрані здорові та здорові люди були відправлені в космос протягом трьох десятиліть і добре функціонували (Лейн і Шеллер, 2000).

Хоча люди пристосувалися до невагомості, адаптація до земного тяжіння є проблематичною. Вплив мікрогравітації багато в чому впливає на організм. Деякі наслідки є серйозними і довготривалими, наприклад, втрата мінеральної щільності кісткової тканини. Інші незначні та тимчасові, наприклад, набряклість обличчя внаслідок зміни рідини (Nicogossian et al., У пресі). Навряд чи всі наслідки мікрогравітації відомі, і сюрпризи все ще можуть бути в пам’яті, оскільки люди ризикують довше і далі в космос. У цій главі йдеться про фізіологічну адаптацію людини до космічних подорожей. У ньому Комітет Інституту медицини (МОМ) зі створення бачення космічної медицини під час подорожей поза орбітою Землі досліджує, що відомо про вплив мікрогравітації та космічних подорожей на організм людини. Це відправна точка для формування пріоритетів у клінічних дослідженнях та охороні здоров’я для космічних подорожей поза орбітою Землі.

Розробляючи цю главу, комітет значною мірою спирався на брифінги та публікував інформацію від спонсора дослідження, публікував наукові статті та дві останні звіти Національної дослідницької ради (NRC). Перший звіт, Стратегія досліджень космічної біології та медицини у новому столітті (SSB та NRC, 1998a), надав науково обґрунтовану оцінку найважливіших тем біомедичних досліджень у 1998 р., Яка буде проведена протягом наступного десятиліття. Другий звіт, Огляд програми біомедичних досліджень НАСА (SSB та NRC, 2000), 2 роки потому дослідив підприємство Національної адміністрації з питань аеронавтики та космосу (НАСА) з біомедичних досліджень та порівняло його з планом, викладеним у попередньому звіті. Комітет МОМ схвалює висновки та рекомендації обох звітів РНР.

Поточний звіт поширює бачення двох попередніх звітів NRC на клінічні дослідження та клінічну допомогу в космосі. Ця глава відповідає частині доручень НАСА комітету МОМ щодо "проведення незалежної оцінки сучасного стану наукових знань", що стосується забезпечення оптимального медичного обслуговування астронавтів, які вилітають за межі орбіти Землі. Тим самим у цій главі описується вплив невагомості та космічних подорожей на фізіологію та функціонування людського тіла. У ньому обговорюються факти, на яких ґрунтуються висновки, кроки, які потрібно зробити, та наукові виклики та можливості, що попереду.

Більшість того, що відомо про вплив мікрогравітації на організм людини, було вивчено під час коротких місій у космос. Зараз НАСА розраховує на космічні місії тривалішої дії, спочатку на орбіті Землі, а потім у глибокий космос. Протягом наступного десятиліття ряд астронавтів матимуть 3-6-місячні екскурсії на борту Міжнародної космічної станції (МКС). Це може супроводжуватися тривалим перебуванням на Місяці або місіями дослідницького класу на Марс, або обома. Перш ніж Сполучені Штати та їхні міжнародні космічні партнери зобов'язуються виконувати будь-які подібні плани, необхідно краще і повніше зрозуміти ризики для благополуччя космонавтів та безпеку довготривалих космічних подорожей на орбіті Землі та поза нею.

У цій главі подано численні приклади впливу впливу мікрогравітації та космічних подорожей на фізіологію людини (Вставка 2–1). Приклади, проте, далеко не вичерпні. Матеріали в цій главі розташовані за системою органів, причому ті, для яких найкраще задокументовано фізіологічні ефекти, представлені спочатку. Глава також включає обговорення майбутніх методів моніторингу стану здоров’я космонавтів - важливий аспект виявлення, розуміння та протидії неблагополучним фізіологічним змінам, які можуть вплинути на самопочуття астронавтів та виконання місій.

КОРОБКА 2–1

Деякі основні фізіологічні зміни людини внаслідок тривалих подорожей по орбіті Землі. Кістково-м’язова система Втрата мінеральної щільності кісткової тканини

Нарешті, ця глава включає обговорення всебічного довгострокового підходу до клінічних досліджень, який НАСА потрібно розглянути, щоб найкраще захистити здоров’я та безпеку людей під час тривалих космічних подорожей. Історично склалося, що NASA стикалося з труднощами при проведенні клінічних досліджень у космічній медицині. Однією з проблем є невелика кількість досліджуваних (космонавтів), доступних для вивчення. Однак головна причина полягає в тому, що мікрогравітація не може дублюватися на Землі; його можна лише наблизити. Наземними методами дослідження втрати мінеральної щільності кісткової тканини в умовах мікрогравітації є постільний режим, занурення у воду або іммобілізація. У всіх є свої недоліки. Однак ера відкриття постійної присутності людей на орбіті Землі на МКС у жовтні 2000 року забезпечує міцний випробувальний стенд, який врешті допоможе зрозуміти фізіологію людини в умовах мікрогравітації.

Контрзаходи для вирішення фізіологічних пристосувань до космосу

Зіткнувшись з необхідністю підтримувати здоров'я космонавтів у періоди впливу мікрогравітації та інших екстремальних умов космічних польотів, НАСА продовжувало розробляти заходи профілактики та протидії (тобто контрзаходи), щоб уберегти або скасувати потенційні патофізіологічні наслідки космічних подорожей. У космічних польотах, що тривають довше, застосовуються різноманітні заходи протидії (Михайлов та ін., 1984; Бунго та ін., 1985; Грінліф та ін., 1989; Фортні, 1991; Арбей та ін., 1992; Кавана та ін., 1992; Charles and Lathers, 1994; Hargens, 1994; Convertino, 1996b). Американська та російська космічні програми використовують різні стратегії. Деякі приклади контрзаходів, які були розроблені з 2000 року, включають підшкірні ін'єкції еритропоетину для запобігання зменшенню маси еритроцитів та енергійні режими фізичних вправ для зменшення втрати мінеральної щільності кісткової тканини. Наразі контрзаходи здаються в основному неефективними, але дані є скупими (Bungo et al., 1985; Buckey et al., 1996b; Convertino et al., 1997; Lane and Schoeller, 2000).

Загальний підхід NASA до розробки контрзаходів був представлений комітету МОМ при Космічному центрі Джонсона (Paloski, 2000; Sawin, 2000). Обґрунтування (рис. 2–1) окреслило низку етапів, включених до Проекту оцінки та валідації контрзаходів НАСА, які можна узагальнити наступним чином:

РИСУНОК 2–1

Еволюція контрзаходу (СМ). Джерело: Paloski, 2000.

провести дослідження, щоб зрозуміти основний характер фізіологічної проблеми,

сформулювати стратегію протидії на основі цього фізіологічного розуміння,

протестувати контрзахід і продемонструвати його ефективність на місцях, і

підтвердити контрзахід у просторі.

НАСА було важко розробити та протестувати ефективні контрзаходи, і жоден окремий контрзахід ще не затверджений як клінічно ефективний. Потенціал для кращого проектування та оцінки контрзаходів різко покращився 30 жовтня 2000 р., Коли прибув перший багатонаціональний екіпаж астронавтів, який заселив космос як мешканці МКС. МКС пропонує НАСА та її міжнародним партнерам довгострокову орбітальну лабораторію клінічних досліджень у галузі мікрогравітації для дослідження та врешті-решт запобігання несприятливих змін у фізіології людини, описаних на наступних сторінках. Припустити, що наземна модель повторює фізіологічні ефекти мікрогравітації, є логічним недоліком, який може призвести до залежності від неефективних контрзаходів. Тому план, викладений НАСА, вимагає проведення значної кількості фізіологічних досліджень на МКС і безпосередньо після довготривалих космічних місій на МКС. Необхідний обсяг досліджень, тривалість дослідження та обширний характер досліджень доведеться враховувати на етапах планування місій МКС.

У цій главі також розглядаються нові та майбутні методи діагностики та моніторингу стану здоров’я космонавтів у космосі та процес оцінки та управління ризиками для здоров’я НАСА, який включає розробку контрзаходів. Розділ завершується обговоренням всебічного довготермінового підходу до клінічних досліджень, який НАСА потрібно розглянути для підготовки до успішних довготривалих місій з людьми поза орбітою Землі.

М'язово-скелетна система

Втрата мінеральної щільності кісткової тканини в мікрогравітації

Зміни мінеральної щільності кісткової маси, м’язової маси та функції м’язів є найкраще задокументованими фізіологічними ефектами космічних подорожей людини. Втрата мінеральної щільності кісткової тканини при мікрогравітації добре задокументована (Vico et al., 2000). Серйозні гострі наслідки втрати мінеральної щільності кісткової тканини (тобто переломи та утворення ниркових каменів), а також тривала захворюваність можуть ускладнити довготривалі космічні подорожі поза орбітою Землі. Робота в мікрогравітації в космічному кораблі, під час позашляхової діяльності та на Місяці з низькою гравітацією або планеті представляє багато підвищених ризиків для переломів кісток і необхідність загоєння ран. З практичної точки зору, практично нічого не відомо про те, як мікрогравітація вплине на управління переломами та їх загоєння під час тривалих космічних місій. Наприклад, чи краще відлити, внутрішньо зафіксувати, зафіксувати зовні або електрично стимулювати перелом, утриманий на Марсі? Комітету не вдалося знайти дані досліджень з тваринами чи людьми, а також базових, поступальних чи клінічних досліджень з цих питань клінічного лікування; але знання про такі питання клінічного лікування будуть важливими для підтримання здоров'я та працездатності людини, якщо перелом кістки трапляється під час космічної подорожі поза орбітою Землі.

На базовому рівні науки мало що відомо про фундаментальні механізми, що лежать в основі втрати мінеральної щільності кісткової тканини в умовах мікрогравітації; отже, досягнутий незначний прогрес у розробці ефективних контрзаходів. Це повинно бути надзвичайно високим пріоритетом, перш ніж довгострокові космічні подорожі можна вважати досить безпечними з урахуванням ризику переломів, пов'язаного з цим підвищеного ризику ниркових каменів та базової опори скелета.

Як показано в таблиці 2–1, переважно кістки, що несуть вагу (хребет, шия, стегнова кістка, трохантер та таз), втратили мінеральну щільність кісток під час космічних місій на орбіті Землі: в середньому для космонавтів Російської Федерації більше 1 відсотка на місяць Мир космічна станція. На відміну від цього, не було значних втрат від кісток у верхній кінцівці (руці).

ТАБЛИЦЯ 2–1

Середня втрата мінеральної щільності кісток на Мир.

Додаткові вимірювання (n= 40), які включають коротший термін (Ідентифікація книжкової полиці: NBK223785