Проблеми космічної медицини






    Головна сторінка


:)



Скачати 43.88 Kb.
Дата конвертації21.03.2018
Розмір43.88 Kb.
Типреферат
:)

Друга половина XX ст. ознаменувалася не тільки проведенням теоретичних досліджень з вишукування шляхів освоєння космічного простору, а й практичним створенням і запуском автоматичних апаратів на навколоземні орбіти і на інші планети, першим польотом людини в космос і тривалими польотами на орбітальних станціях, висадкою людини на поверхню Місяця. Теоретичні дослідження в галузі космічної техніки і конструювання керованих літальних апаратів різко стимулювали розвиток багатьох наук, в тому числі нової галузі знань - космічної медицини.

Основними завданнями космічної медицини є наступні:

забезпечення життєдіяльності та безпеки космонавта на всіх етапах космічного польоту, збереження стану його здоров'я і високої працездатності;

дослідження впливів умов космічного польоту на організм людини, включаючи вивчення феноменології і механізмів виникнення зрушень фізіологічних показників в космічному польоті;

розробка способів профілактики і надання лікувальної допомоги космонавту при виникненні несприятливих явищ, пов'язаних з впливом умов польоту на організм людини;

розробка методів відбору і підготовки космонавтів;

розробка рекомендацій по підтримці високої працездатності космонавта при виконанні космічного польоту, при виході у відкритий космічний простір і на поверхню інших планет.

Космічна медицина в своєму історичному розвитку пройшла шлях від моделювання факторів космічного польоту в лабораторних умовах і при польотах тварин на ракетах і супутниках до досліджень, пов'язаних з тривалими польотами орбітальних станцій і польотами міжнародних екіпажів.

У становленні і розвитку космічної біології і медицини в СРСР важливе значення мали праці основоположників космонавтики К.Е. Ціолковського, Ф.А. Цандера та інших, які сформулювали ряд біологічних проблем, вирішення яких повинно було з'явитися необхідною передумовою для освоєння людиною космічного простору. Теоретичні аспекти космічної біології і медицини ґрунтується на класичних положеннях таких основоположників природознавства, як І.М. Сєченов, К.А. Тімірязєв, І.П. Павлов, В.В. Докучаєв, Л.А. Орбелі і інших, в працях яких червоною ниткою відображено вчення про взаємодію організму і зовнішнього середовища, розроблені принципові питання пристосування організму до мінливих умов зовнішнього середовища.

Велику роль для формування ряду положень і розділів космічної медицини зіграли роботи, виконані в області авіаційної медицини, а також дослідження, проведені на біофізичних ракетах і космічних кораблях в 50-60-х роках.

Практичне освоєння космічного простору з допомогою пілотованих польотів почалося з історичного польоту Ю.А. Гагаріна, першого в світі космонавта, здійсненого 12 квітня 1961 року на кораблі «Восток». Всі ми пам'ятаємо його просту людську фразу. «Поїхали», виголошену під час старту космічного корабля «Восток», В цій фразі лаконічно і в той же час досить ємко охарактеризувався найбільше досягнення людства. Крім усього іншого, політ Ю.А. Гагаріна був іспитом на зрілість як космонавтики в цілому, так і космічної медицини зокрема.

Медико-біологічні дослідження, проведені до цього польоту, і розроблена на їх основі система життєзабезпечення забезпечили нормальні умови проживання в кабіні космічного корабля, необхідні космонавту для виконання польоту. Створена на той час система відбору і підготовки космонавтів, система біотелеметріческого контролю за станом та працездатністю людини в польоті і гігієнічними параметрами кабіни визначили можливість і безпеку польоту.

Однак вся попередня робота, все численні польоти тварин на космічних кораблях не могли відповісти на деякі питання, пов'язані з польотом людини. Так, наприклад, до польоту Ю.О. Гагаріна не було відомо, як умови невагомості впливають на чисто людські функції: мислення, пам'ять, координацію рухів, сприйняття навколишнього світу і інше. Тільки політ першої людини в космос показав, що ці функції не зазнають істотних змін в невагомості. Ось чому Ю.А. Гагаріна в усьому світі називають першовідкривачем «зіркових доріг», людиною, що проклав шлях всім наступним пілотованих польотів.

За 20 років, що минули з польоту Ю.О. Гагаріна, людство неухильно і всебічно продовжувало освоювати космічний простір. І в зв'язку з цим славним ювілеєм представляється нагода не тільки проаналізувати сьогоднішні досягнення космічної медицини, а й зробити історичний екскурс в минуле і попереднє йому десятиліття.

Космічні польоти на всьому своєму розвитку можна умовно розділити на кілька етапів. Перший етап - це підготовка польоту людини в космічний простір, він охоплював значний період часу. Його супроводжували такі дослідження, як: 1) узагальнення даних фізіології і авіаційної медицини, які вивчали вплив несприятливих факторів зовнішнього середовища на організм тварин і людини; 2) проведення численних лабораторних досліджень, в яких имитировались деякі фактори космічного польоту і досліджувалося їх вплив на людський організм; 3) спеціально підготовлені експерименти на тваринах при польотах на ракетах у верхні шари атмосфери, а також під час орбітальних польотів на штучних супутниках Землі.

Основні тоді завдання були спрямовані на вивчення питання про принципову можливість польоту людини в космос і вирішення проблеми створення систем, що забезпечують перебування людини в кабіні космічного корабля під час орбітального польоту. Справа в тому, що в той час існувала певна думка ряду досить авторитетних вчених про несумісність життя людини з умовами тривалої невагомості, так як при цьому могли нібито виникати значні порушення функції дихання і кровообігу. Крім того, побоювалися, що людина могла б не витримати психологічну напруженість польоту.

У нашій країні з початку 50-х років була здійснена серія досліджень з тваринами при вертикальному запуску ракет на висоти 100, 200 і 450 км. Всього на ракетах в Радянському Союзі було запущено 52 собаки, причому тривалість невагомості в залежності від висоти польоту становила від 4 до 10 хв. Аналіз результатів цих досліджень показав, що при польоті на ракетах спостерігалися лише помірні зміни фізіологічних показників, що проявлялися в учащении пульсу і збільшенні артеріального тиску при впливі прискорень під час зльоту і посадки ракети (з тенденцією до нормалізації або навіть зниження цих показників під час перебування в невагомості ).

В цілому вплив факторів польоту на ракетах не викликало істотних порушень фізіологічних функцій тварин. Біологічні експерименти при вертикальних запусках ракет показали, що собаки задовільно переносять досить великі перевантаження і короткочасну невагомість.

У 1957 р в СРСР був здійснений запуск другого штучного супутника Землі з собакою Лайкою. Ця подія мала принципове значення для космічної медицини, оскільки вперше дозволяло високоорганізованого тварині досить тривалий час перебувати в умовах невагомості. В результаті була встановлена ​​задовільна переносимість тваринам умов космічного польоту. Наступні експерименти з шістьма собаками під час польотів другого, третього, четвертого і п'ятого радянських кораблів-супутників, які повернуться на Землю, дозволили отримати великий матеріал про реакції основних фізіологічних систем організму високоорганізованих тварин (як в польоті, так і на Землі, включаючи післяполітний період) .

У кабінах цих же кораблів-супутників розміщувалися різні за складністю організації біологічні об'єкти: мікроорганізми, насіння різних рослин, культури епітеліальних пухлинних клітин людини, невеликі консервовані ділянки шкіри кролика і людини, комахи, чорні і білі лабораторні миші та щури, морські свинки. Всі дослідження, проведені за допомогою кораблів-супутників, дали великий експериментальний матеріал, твердо переконав вчених в безпеці польоту людини (з точки зору здоров'я) в космос.

До аналогічних висновків прийшли і американські вчені, дещо пізніше здійснили дослідження на мавпах, під час суборбітального і орбітального (два витка) польотів космічних апаратів (1961 г.).

У той же період були вирішені і завдання по створенню систем життєзабезпечення космонавтів - системи подачі кисню в кабіну, видалення вуглекислого газу і шкідливих домішок, а також харчування, водозабезпечення, лікарського контролю і утилізації продуктів життєдіяльності людини. У цих роботах брали безпосередню участь фахівці космічної медицини.

Другий етап, який співпав з першим десятиліттям пілотованих польотів (1961-1970 рр.), Характеризувався короткочасними космічними польотами людини (від одного витка за 108 хв до 18 діб). Він починається з історичного польоту Ю.А. Гагаріна.

Результати медико-біологічних досліджень, виконаних за цей час, надійно довели не тільки можливість перебування людини в умовах космічного польоту, але і зберегти в нього достатньої працездатності при виконанні різних завдань в обмеженій за обсягом кабіні космічного корабля і при роботі в безопорному просторі поза космічним кораблем . Однак при цьому було виявлено ряд змін з боку рухової сфери, серцево-судинної системи, системи крові та інших систем людського організму.

Було також встановлено, що пристосування космонавтів до звичайних умов земного існування після космічних польотів тривалістю, починаючи з 18 на добу, протікає з відомими труднощами і супроводжується більш вираженим напругою регуляторних механізмів, ніж пристосування космонавта до невагомості. Таким чином, при подальшому збільшенні часу польоту було потрібно створити системи відповідних профілактичних засобів, вдосконалити системи медичного контролю і розробити методики прогнозу стану членів екіпажів в польоті і після його завершення.

Під час пілотованих польотів за зазначеними програмами, поряд з медичними дослідженнями екіпажів, проводилися також і біологічні експерименти. Так, на борту кораблів «Восток-3», «Восток-6», «Схід», «Схід-2», «Союз» перебували такі біологічні об'єкти, як Лізогенія бактерії, хлорелла, традесканція, клітини Хелла; нормальні і ракові клітини людини, сухе насіння рослин, черепахи.

Третій етап пілотованих космічних польотів пов'язаний з тривалими польотами космонавтів на борту орбітальних станцій, він збігається з вичерпаним десятиліттям (1971 -1980 рр.). Відмінною особливістю пілотованих польотів на даному етапі, крім значної тривалості перебування людини в польоті, є збільшення обсягу вільного простору житлових приміщень - від кабіни космічного корабля до великих зон проживання всередині орбітальної станції. Остання обставина мало двояке значення для космічної медицини: з одного боку, стало можливим розміщувати на борту станції різноманітну апаратуру для медико-біологічних досліджень і засоби профілактики несприятливого впливу невагомості, а з іншого - значно знизити вплив на людський організм з боку факторів обмеження рухової активності - гіпокінезії (тобто пов'язаної з малими розмірами вільного простору).

Слід сказати, що на орбітальних станціях можуть бути створені і більш комфортні умови побуту, особистої гігієни і т.д. А застосування комплексу профілактичних засобів може в значній мірі згладити несприятливі реакції організму на невагомість, що має великий позитивний ефект. Однак, з іншого боку, цим самим певною мірою згладжуються реакції людського організму на невагомість, що ускладнює аналіз виникаючих зрушень для різних систем організму людини, характерних для умов невагомості.

Вперше довготривала орбітальна станція ( «Салют») була запущена в СРСР в 1971 рУ наступні роки здійснювалися пілотовані польоти на борту орбітальних станцій «Салют-3, -4, -5, -6» (причому четверта основна експедиція станції «Салют-6» перебувала в космосі 185 діб). Численні медико-біологічні дослідження, виконані під час польоту орбітальних станцій, показали, що зі збільшенням тривалості перебування людини в космосі прогресування вираженості реакцій організму на умови польоту в цілому не спостерігалося.

Застосовувалися комплекси профілактичних засобів забезпечили підтримку хорошого стану здоров'я і працездатності космонавтів в таких польотах, а також сприяли згладжування реакцій і полегшували пристосування до земних умов у післяполітний періоді. Важливо відзначити, що проведені медичні дослідження не виявили будь-яких зрушень в організмі космонавтів, що перешкоджають планомірного збільшення тривалості польотів. Разом з тим з боку, деяких систем організму були виявлені функціональні зміни, які є предметом подальшого розгляду.

До теперішнього часу космічні польоти здійснили вже 99 осіб різних країн на борту 78 космічних кораблів і 6 довгострокових орбітальних станцій2. Сумарний час подорожей склало близько 8 людино-років. В СРСР на 1 січня 1981 р здійснено 46 пілотованих космічних польотів, в яких брало участь 49 радянських космонавтів і 7 космонавтів з соціалістичних країн. Таким чином, протягом двох десятиліть пілотованих космічних польотів темп і масштаби проникнення людини в космічний простір стрімко зростали.

Далі ми розглянемо основні результати досліджень з космічної медицини, виконаних за цей час. Під час космічних польотів людський організм може зазнати впливу різних несприятливих чинників, які умовно можна розділити на наступні групи: 1) що характеризують космічний простір як своєрідну фізичну середу (вкрай низька барометричний тиск, відсутність кисню, іонізуюче випромінювання і т.д.); 2) обумовлені динамікою літального апарату (прискорення, вібрація, невагомість); 3) пов'язані з перебуванням космонавтів в герметичній кабіні космічного корабля (штучна атмосфера, особливості харчування; гіпокінезія і т.д.); 4) психологічні особливості космічного польоту (емоційна напруженість, ізоляція і т.д.).

Перша група чинників долається відповідними технічними засобами. Так, герметична кабіна цілком захищає космонавтів від температурних впливів і вакууму космічного простору, а система життєзабезпечення створює необхідні умови для життя і роботи в просторі кабіни. Винятком в цій групі чинників є космічна радіація: при деяких сонячних спалахах рівень космічної радіації може настільки збільшитися, що стінки кабіни не зможуть захистити космонавта від дії космічних променів.

Не всі ще ясно і про дії галактичних потоків проникаючої радіації, що містить частинки високих енергій, що володіють дуже високою проникаючою силою. Складність у вирішенні цієї проблеми полягає також і в тому, що вчені поки що не навчилися моделювати повний спектр космічної радіації в умовах Землі. Це природно створює значні складності у вивченні біологічної дії космічної радіації і в розробці заходів захисту.

У цьому напрямку проводяться різні дослідження по створенню електростатичного захисту космічного корабля, т. Е. Робляться спроби створити навколо космічного корабля електромагнітне поле, яке буде відхиляти заряджені частинки, не пропускаючи їх до кабіни. Великий обсяг робіт здійснюється і в області розробки фармакохіміческіх засобів профілактики і лікування променевих уражень.

Більшість факторів другої групи з успіхом моделюється в умовах земного експерименту і вивчається вже давно (вібрація, шуми, перевантаження). Їх дія на людський організм цілком зрозуміло, а, отже, ясні і заходи профілактики можливих розладів. Найбільш важливим і специфічним при космічному польоті є фактор невагомості. Слід зазначити, що при тривалій дії він може вивчатися тільки в умовах реального польоту, оскільки в цьому випадку моделювання його на Землі є досить наближеним.

Нарешті, третя і четверта групи факторів польоту не стільки вже й є космічними, проте умови космічного польоту вносять так багато свого, властивого тільки цьому виду діяльності, що дослідження виникають при цьому психологічних особливостей, а також режимів праці та відпочинку, психологічної сумісності та інших факторів є самостійною і досить складну проблему.

Цілком очевидно, що багатогранність проблем космічної медицини не дозволяє вичерпно розглянути всі з них, і тут ми зупинимося тільки на деяких таких проблемах.

Медичний контроль і медичні дослідження в польоті

У комплексі заходів, що забезпечують безпеку космонавтів в польоті, важлива роль належить медичному контролю, завданням якого є оцінка та прогнозування стану здоров'я членів екіпажу і видача рекомендацій на проведення профілактичних і лікувальних заходів.

Особливість медичного контролю в космічному польоті полягає в тому, що «пацієнтами» лікарів є здорові, фізично відмінно підготовлені люди. У цьому випадку завдання медичного контролю полягає головним чином у виявленні функціональних пристосувальних змін, які можуть виникнути в людському організмі під впливом факторів космічного польоту (в першу чергу невагомості), в оцінці і аналізі цих змін, у визначенні показань до застосування профілактичних засобів, а також в; виборі найбільш оптимальних режимів їх використання.

Узагальнення результатів медичних досліджень в космічних польотах і численних досліджень з моделюванням факторів польоту в умовах Землі дозволяє отримати дані про вплив різноманітних навантажень на людський організм, про допустимі межі коливань фізіологічних показників і про особливості реакцій організму в цих умовах.

Слід підкреслити, що подібні дослідження з космічної медицини, уточнюючі наші знання про нормальних проявах життєдіяльності людського організму і більш чітко проводять межу між його нормальними і зміненими реакціями, мають велике значення для виявлення початкових ознак відхилень не тільки у екіпажів космічних кораблів в польоті, але і в клінічній практиці, при аналізі початкових і прихованих форм захворювань і їх профілактики.

У космічному польоті на відміну від звичайних умов лікарі здійснюють медичний контроль дистанційно, тобто коли «пацієнт» знаходиться на відстані від декількох сот до кількох тисяч кілометрів. В якості джерел інформації використовуються дані бесід лікаря з космонавтами, звіти космонавтів про своє самопочуття і результати само- і взаємоконтролю, аналіз радіопереговорів (включаючи спектральний аналіз мови). Важливими джерелами інформації є дані об'єктивної реєстрації фізіологічних параметрів, показників середовища в кабіні космічного корабля (тиск, вміст кисню і вуглекислоти, вологість, температура і т.д.), а також аналіз результатів виконання найбільш складних операцій з управління кораблем і науково-технічних експериментів .

Ця інформація за допомогою телеметричних систем надходить в центр управління польотом, де обробляється за допомогою обчислювальних машин і аналізується лікарями. Фізіологічні параметри, що підлягають реєстрації та передачі на Землю, визначаються відповідно до особливістю програми польоту і специфікою діяльності екіпажу. При оцінці стану здоров'я космонавтів першорядне значення має інформація про стан найбільш життєво важливих систем людського організму (дихання і кровообіг), а також про зміни фізичної працездатності космонавтів.

Відомості, отримані в процесі польоту, необхідні не тільки для оцінки стану екіпажу в даному польоті. Ці дані розширюють наші уявлення про компенсаторні можливості людського організму б незвичайної середовища проживання, допомагають з'ясовувати механізми зміни фізіологічних функцій і пристосування організму до умов невагомості. Все це необхідно для розробки засобів профілактики і для планування медичного забезпечення подальших польотів.

Обсяг медичної інформації, переданої за допомогою біотелеметрії на Землю, був в різних польотах неоднаковим. У перші польоти за програмою «Схід» і «Схід», коли наші знання про дії факторів космічного польоту на людський організм були вельми обмежені, реєструвався досить широкий спектр фізіологічних параметрів, оскільки необхідно було не тільки контролювати стан здоров'я космонавтів, а й широко вивчати його фізіологічні реакції на умови польоту. При польотах за програмою «Союз» кількість фізіологічних показників, переданих на Землю, обмежена і було оптимальним для контролю за станом здоров'я космонавтів.

Під час виконання програми польотів орбітальних станцій «Салют» перелік реєстрованих параметрів знову значно розширився, і змінилася структура контролю. Крім оперативного медичного контролю, який був і раніше, під час польотів на орбітальних станціях здійснювалися періодичні поглиблені медичні обстеження, що проводяться раз в 7-10 діб. Останні включали в себе клінічні електрокардіографічні обстеження (в спокої і при функціональних пробах), реєстрацію показників артеріального і венозного тиску, вивчення фазової структури серцевого циклу за даними кінетокардіографіі, дослідження ударного і хвилинного обсягу серця, пульсового кровонаповнення різних областей тіла (методом реографії) і ряд інших обстежень.

В якості функціональних проб використовувалася дозоване фізичне навантаження організму космонавта на велоергометрі ( «космічному велосипеді»), а також проба з додатком негативного тиску до нижньої частини тіла. В останньому випадку за допомогою вакуумного комплекту «Чайка», що представляє собою гофровані «штани», створювалося негативний тиск в області нижньої частини живота і нижніх кінцівок, що викликало прилив крові до цих областей, подібний до того, який має місце на Землі під час перебування людини в вертикальному положенні.

Така імітація вертикальної пози дозволяє отримати додаткову інформацію про очікуване стан екіпажу в післяполітний періоді. Зазначене обставина є надзвичайно важливим, оскільки, як це було встановлено в попередніх польотах, тривале перебування в невагомості супроводжується зниженням так званої ортостатичної стійкості, яка проявляється вираженими зрушеннями в показниках серцево-судинної системи при знаходженні людини в вертикальному положенні.

На орбітальній станції «Салют-6» (див. Таблицю) проводилося вимірювання маси тіла людини, досліджувався обсяг гомілки, а також вивчався стан вестибулярного апарату і функції зовнішнього дихання. В ході польоту здійснювався забір проб крові та інших рідин організму, проводилося дослідження мікрофлори зовнішніх покривів, слизових оболонок людини і поверхонь станції, а також здійснювався аналіз проб повітря. Взяті в польоті матеріали для досліджень доставлялися з експедиціями відвідування на Землю для детального аналізу.

Методи дослідження в космічних польотах

Космічні кораблі Роки запуску Методи фізіологічних вимірювань

«Схід» 1961-1963 Електрокардіографія (1-2 відведення, пнемографія, сейсмокардіографія і кінетокардіографія (характеризують механічну функцію серця), електроокулографія (реєстрація рухів очей), електроенцефалографія (реєстрація біострумів кори головного мозку), шкірно-гальванічний рефлекс.

«Восходи» 1964-1965 електрокардіографія, пневмографа, сейсмокардіографія, електроенцефалографія, реєстрація рухових актів листи.

«Союзи»:

поодинокі 1967-1970 електрокардіографія, пневмографа, сейсмокардіографія, температура тіла.

що входять в комплекси «Салют» - «Союз» 1971-1980 електрокардіографія, пневмографа, сейсмокардіографія, кінетокардіографія, сфигмография (реєстрація кривої пульсу стегнової, променевої і сонної артерій), тахоосціллографія (для вимірювання показників артеріального тиску), флебографія (для реєстрації кривої пульсу яремної вени і визначення венозного тиску, реграфія (для вивчення ударного і хвилинного обсягу серця і пульсового кровонаповнення різних областей тіла), вимірювання маси тіла, об'єму гомілки, забір крові, вивчення зовнішнього иханія, мікробіологічні дослідження, а також дослідження водно-сольового обміну і ін.

Під час тривалих польотів на орбітальних комплексах «Салют» - «Союз» важливе значення надавалося медичному управлінню. Медичне управління є частиною (підсистемою) більш загальної системи «екіпаж - корабель - центр управління польотом», і його функції спрямовані на збереження максимальної організованості всієї системи в цілому шляхом підтримки хорошого стану здоров'я екіпажу та необхідної його працездатності. З цією метою медична служба тісно взаємодіяла з екіпажем і фахівцями з планування програми польоту. Робочим органом управління була група медичного забезпечення в центрі управління польотом, вступавшая у взаємний контакт з екіпажем, з консультативно-прогностичної групою і з іншими групами центру управління польотом.

Результати обстежень і формувалися на їх основі рекомендації по використанню профілактичних засобів, режиму праці та відпочинку і іншим медичним заходам систематично обговорювалися з екіпажем і приймалися ним до виконання. Все це створювало атмосферу доброзичливості і ділового співробітництва між групою медичного забезпечення та екіпажем у вирішенні завдання збереження здоров'я екіпажу в польоті і в підготовці для зустрічі його з Землею.

засоби профілактики

Серед проблем космічної медицини важливе значення мають дослідження механізмів адаптації людського організму до факторів космічного польоту (і в першу чергу до невагомості), що є необхідною передумовою для розробки профілактичних засобів і раціональної системи медичного контролю в тривалих космічних польотах. Наявні на сьогодні дані дозволяють сформулювати деякі робочі гіпотези, які можуть розглядатися як схема для проведення подальших досліджень.

Головною ланкою в патогенезі дії фактора невагомості є, мабуть, зниження функціонального навантаження на ряд систем людського організму в зв'язку з відсутністю ваги і пов'язаного з цим механічної напруги структур тіла. Функціональна недовантаження людського організму в стані невагомості проявляється, ймовірно, як зміна афферентации з механорецепторів, а також як зміна розподілу рідких середовищ і зниження навантаження »а опорно-руховий апарат космонавта і його тоническую мускулатуру.

У звичайних умовах земного життя під впливом сили ваги в організмі людини виникає тенденція до деформації і зміщення тканин і органів в напрямку вектора діючої сили. В результаті в тілі людини завжди має місце напруження структур, обумовлене силою ваги. При цьому велика кількість м'язів, а також зв'язки, деякі суглоби, протидіючи цій тенденції, постійно перебувають під навантаженням незалежно від положення тіла людини. Під впливом ваги внутрішні органи прагнуть і до зміщення у напрямку до Землі, натягуючи фіксують їх зв'язки.

Численні нервові сприймають прилади (рецептори), що знаходяться в м'язах, зв'язках, внутрішніх органах, судинах і т.д., посилають імпульси в центральну нервову систему, сигналізуючи про положення тіла. Такі ж сигнали надходять з вестибулярного апарату, розташованого у внутрішньому вусі, де кристалики вуглекислих солей (столітя), зміщуючи нервові закінчення під впливом своєї ваги, сигналізують про переміщення тіла.

Однак при тривалому польоті і неодмінної його атрибуті - невагомості - вага тіла і окремих його частин відсутня. Рецептори м'язів, внутрішніх органів, зв'язок, судин при знаходженні в невагомості працюють як би «в іншому ключі». Відомості про положення тіла надходять головним чином з зорового аналізатора, і порушується вироблене протягом усього розвитку людського організму взаємодія аналізаторів простору (зору, вестибулярного апарату, м'язового почуття й ін.). М'язовий, тонус і навантаження на м'язову систему в цілому зменшуються, оскільки відсутня необхідність протистояти їм силі ваги.

В результаті в невагомості зменшується загальний обсяг імпульсації з сприймають елементів (рецепторів), що йде в центральну нервову систему. Це призводить до зниження активності центральної нервової системи, що, в свою чергу, впливає на регуляцію внутрішніх органів і інших функцій людського організму. Однак організм людини - структура надзвичайно пластична, і через деякий час перебування людини в стані невагомості відзначається пристосування його організму до цих умов, причому робота внутрішніх органів вже відбувається на новому, іншому (в порівнянні з Землею) функціональному рівні взаємодії між системами.

Важливим моментом, що обумовлює ряд змін: в людському організмі, також є відсутність ваги крові. У звичайних земних умовах, особливо коли людина перебуває у вертикальному положенні, кров, завдяки її вазі прагне в нижележащие частини тіла (ноги, нижня частина живота). У зв'язку з цим організм космонавта виробляє систему механізмів, що перешкоджають такому переміщенню. В невагомості адже немає сили, крім енергії серцевого поштовху, яка б сприяла переміщенню крові до нижніх ділянках тіла. В результаті спостерігається приплив крові до голови і органам грудної клітини.

У початковому періоді перебування космонавта в стані невагомості відзначається велике надходження рідини з тканин в кров'яне русло, що призводить до збільшення об'єму циркулюючої крові і розтягування центральних вен і передсердь. Це є приводом до сигналу в центральну нервову систему про включення механізмів, що сприяють зменшенню надлишку рідини в крові. В результаті виникає ряд рефлекторних реакцій, що призводять до збільшення виведення рідини, а разом з нею і солей з організму. В кінцевому підсумку може знизитися вага тіла і змінитися зміст деяких електролітів, зокрема калію, а також змінитися стан серцево-судинної системи.

Перерозподіл крові грає, мабуть, певну роль у розвитку вестибулярних порушень (космічна форма заколисування) в початковому періоді перебування в невагомості. Однак провідна роль тут все ж належить, ймовірно, порушення злагодженої роботи органів почуттів в умовах невагомості, що здійснюють просторове орієнтування.

Відсутність вагового навантаження на кістково-м'язову систему викликає включення ряду механізмів, що призводять до зниження синтетичних процесів в м'язах людини, що забезпечують функцію їх скорочення. Це призводить до відповідної зміни в так званих антигравітаційних м'язах, зниження їх тонусу, атрофії. Зниження тонусу і сили м'язів, в свою чергу, сприяє погіршенню регуляції вертикальної пози і порушення ходи у космонавта в післяполітний періоді. Разом з тим причиною цих явищ може бути і перебудова рухового стереотипу в процесі.

Наведені уявлення про механізм зміни деяких функцій організму людини в умовах невагомості, природно, досить схематичні, ще не в усіх своїх ланках підтверджені експериментально. Ми провели ці міркування лише з метою показати взаємозв'язок усіх функцій організму космонавта, коли зміни в одній ланці викликають цілу гаму реакцій різних систем. З іншого боку, важливо підкреслити оборотність змін, широкі можливості пристосування людського організму до дії самих незвичайних факторів зовнішнього середовища.

Описані зміни функцій організму космонавта в стані невагомості можуть розглядатися як відображення пристосувальних реакцій людини до нових умов існування - до відсутності сили ваги. Природно, що ці зміни багато в чому визначають відповідні реакції з боку людського організму, які мають місце при поверненні космонавта на Землю і при подальшому пристосуванні його організму до умов Землі, або, як кажуть лікарі, при реадаптації.

Виявлені після короткочасних польотів в космос зрушення в ряді функцій організму космонавта, прогресуючі зі збільшенням тривалості польотів, поставили питання про розробку засобів профілактики несприятливого впливу невагомості. Теоретично можна було припустити, що застосування штучної сили тяжіння (ІСТ) з'явиться найбільш радикальним засобом захисту від невагомості. Однак створення ІСТ породжує ряд фізіологічних проблем, пов'язаних з перебуванням під обертається системі, а також технічних проблем, які повинні забезпечити створення ІСТ в космічному польоті.

У зв'язку з чим дослідники ще задовго до початку космічних польотів почали пошуки інших шляхів для профілактики несприятливих змін в людському організмі в умовах космічного польоту. В ході цих досліджень випробовувалися численні методи для профілактики несприятливого впливу невагомості, не пов'язані із застосуванням ІСТ. До них відносяться, наприклад, фізичні методи, спрямовані на зменшення перерозподілу крові в організмі космонавта під час або після закінчення польоту, а також на стимуляцію нервово-рефлекторних механізмів, що регулюють кровообіг у вертикальному положенні тіла. Для цього використовуються додаток негативного тиску до нижньої частини тіла, що накладаються на руки і ноги надувні манжети, костюми для створення перепаду позитивного тиску, обертання на центрифузі малого радіусу, інерційно-ударні впливи, електростимуляція м'язів нижніх кінцівок, еластичні і протівоперегрузочниє костюми і т.д .

Серед інших методів подібної профілактики відзначимо фізичні навантаження, спрямовані на підтримку тренованості організму і стимуляцію деяких груп рецепторів (фізичні тренування, навантажувальні костюми, навантаження на скелет); впливу, пов'язані з регулюванням харчування (додавання солей, білків і вітамінів в їжу, нормування харчування і водоспоживання); цілеспрямований вплив за допомогою так званих медикаментозних засобів і зміненої газового середовища.

Профілактичні засоби проти будь-яких несприятливих зрушень в організмі космонавта можуть бути ефективні лише в тому випадку, якщо вони призначаються з урахуванням механізму цих порушень. Стосовно до невагомості профілактичні засоби повинні бути спрямовані в першу чергу на поповнення дефіциту м'язової активності, а також на відтворення ефектів, які в умовах Землі обумовлюються вагою крові і тканинної рідини.

Група радянських вчених обгрунтувала і впровадила комплекс профілактичних засобів для використання під час польотів на орбітальних станціях «Салют». Цей комплекс включає в себе: 1) щодобове виконання фізичних вправ на біговій доріжці і велоергометрі, а також силових вправ з еспандерами; 2) створення постійного навантаження на опорно-руховий апарат і кісткову мускулатуру космонавта (щодобове перебування протягом 10-16 год в навантажувальних костюмах); 3) тренування з додатком негативного тиску до нижньої частини тіла, що проводяться в кінці польоту; 4) застосування водно-сольових добавок в день закінчення польоту; 5) застосування послеполетного противоперегрузочного костюма.

Для проведення фізичних тренувань на борту орбітальних станцій «Салют» встановлено тренажер «бігова доріжка», що дозволяє відтворювати в невагомості руху, характерні для ходьби, стрибків, присідань. За допомогою спеціальних костюмів і системи гумових амортизаторів при виконанні «космічної зарядки» створювалася навантаження величиною 50 кг в напрямку поздовжньої осі тіла, а також статичне навантаження на основні групи антигравітаційна м'язів.

Фізичні тренування проводилися також і на велоергометрі - апараті, аналогічному велосипеду, але стоїть на місці.На ньому космонавти педалювали ногами або руками, створюючи тим самим відповідне навантаження на відповідні м'язові групи.

Навантажувальні костюми відтворювали постійне статичне навантаження на опорно-руховий апарат і кісткову мускулатуру космонавта, що певною мірою компенсує відсутність земної сили тяжіння. Конструктивно костюми виконані як полуприлегающие комбінезони, що включають в себе еластичні елементи типу гумових амортизаторів.

Для створення негативного тиску на нижню частину тіла застосовувався вакуумний комплект у вигляді штанів, що представляють собою герметичний мішок на каркасі, в якому можна створювати розрідження. При зменшенні тиску створюються умови відтоку крові до ніг, що сприяє такому її розподілу, яке характерно для людини, що знаходиться у вертикальній позі в умовах Землі.

Водно-сольові добавки призначалися для затримки води в організмі і збільшення обсягу плазми крові. Післяполітний профілактичний костюм, що надягає під скафандр перед спуском, був призначений для створення надлишкового тиску на ноги, що перешкоджає на Землі скупчення крові в нижніх кінцівках при вертикальному положенні тіла і сприяє збереженню нормального кровообігу при переході з горизонтального положення у вертикальне.

Зміна основних функцій людського організму в невагомості

Головним підсумком вивчення космічного простору (з медичної точки зору) стало доказ можливості не тільки тривалого перебування людини в умовах космічного польоту, але і різнобічної його діяльності там. Це дає тепер право розглядати космічний простір як середовище майбутнього проживання людини, а космічний апарат і сам політ в космос - як найбільш ефективний, безпосередній спосіб вивчення реакцій людського організму в цих умовах. До теперішнього часу накопичилася чимала інформація про реакції різних фізіологічних систем організму космонавта в різні фази польоту і в післяполітний періоді.

Симптомокомплекс, зовні схожий з хворобою заколисування (зниження апетиту, запаморочення, посилення слиновиділення, нудота, а іноді і блювота, просторові ілюзії), в тій чи іншій мірі вираженості спостерігається приблизно у кожного третього космонавта і проявляється в перші 3-6 діб польоту. Важливо відзначити, що в даний час поки ще неможливо достовірно прогнозувати ступінь вираженості цих явищ у космонавтів в польоті. У деяких космонавтів ознаки заколисування виявлялися також і в першу добу після повернення на Землю. Розвиток симптомокомплексу захитування в польоті в даний час пояснюється зміною функціонального стану вестибулярного апарату космонавта і порушенням взаємодії його сенсорних систем, а також особливостями гемодинаміки (перерозподілом крові) в умовах невагомості.

Симптомокомплекс перерозподілу крові в верхню частину тіла має місце майже у всіх космонавтів в польоті, виникає в першу добу і потім в різні терміни, в середньому протягом тижня, поступово згладжується (але не завжди повністю зникає). Цей симптомокомплекс проявляється відчуттям припливу крові і тяжкості в голові, закладеність носа, сглаженностью зморшок і одутлість особи, збільшенням кровонаповнення і тиску в венах шиї і показників кровонаповнення голови. Обсяг гомілки зменшується. Описані явища пов'язані з перерозподілом крові внаслідок відсутності її ваги в невагомості, що призводить до зменшення скупчення крові в нижніх кінцівках і збільшення припливу в верхню частину тіла.

Зміни рухової функції в польоті характеризуються виробленням протягом перших трьох діб перебування в невагомості нового стереотипу рухів. У першу добу польоту зазвичай зростає час виконання деяких робочих операцій і утруднюється оцінка м'язових зусиль, необхідних для виконання ряду рухів. Однак вже протягом декількох перших діб польоту ці рухи знову знаходять необхідну точність, зменшуються необхідні зусилля для їх виконання і ефективність рухової працездатності зростає. При поверненні на Землю суб'єктивно збільшується вага предметів і власного тіла, змінюється регуляція вертикальної пози. При післяполітний дослідженні рухової сфери у космонавтів виявляється зменшення обсягів нижніх кінцівок, деяка втрата м'язової маси і субатрофия антигравітаційної мускулатури, головним чином довгих і широких м'язів спини.

Зміни функцій серцево-судинної системи в тривалих космічних польотах виявляються як тенденція до невеликого зниження деяких показників артеріального тиску, підвищення венозного тиску в області вен шиї і зниження його в області гомілки. Викид крові при скороченні серця (ударний обсяг) спочатку збільшується, а хвилинний обсяг кровообігу має протягом польоту тенденцію до перевищення предполітних величин. Показники кровонаповнення голови зазвичай збільшувалися, нормалізація їх відбувалася на 3-4 місцях польоту, а в області гомілки зменшувалися.

Реакція серцево-судинної системи на функціональні проби з додатком негативного тиску до нижньої частини тіла і фізичним навантаженням зазнавала деяких змін в польоті. При пробі з додатком негативного тиску реакції космонавта на відміну від земних були більш вираженими, що вказувало на розвиток явищ ортостатичної детренированности. Разом з тим переносимість проб з фізичним навантаженням у піврічних польотах практично у всіх опитуваннях оцінювалася як хороша, і реакції якісно не відрізнялися від передпольотного періоду. Це свідчило про те, що за допомогою профілактичних заходів вдається стабілізувати реакцію організму на функціональні проби і навіть в ряді випадків досягти їх меншою виразності, ніж в предполетном періоді.

У післяполітний періоді при переході з горизонтального положення у вертикальне, а також при проведенні ортостатичної проби (пасивне вертикальне положення на похилому столі) вираженість реакцій більше, ніж до польоту. Це пояснюється тим, що в умовах Землі кров знову знаходить свою вагу і спрямовується до нижніх кінцівок і внаслідок зниження у космонавтів тонусу судин і м'язів тут може накопичуватися більше крові, ніж зазвичай. В результаті відбувається відтік крові від мозку.

Збільшення частоти серцевих скорочень є захисною мірою людського організму, спрямованої на підтримку достатнього кровопостачання мозку в цих умовах. Якщо ця захисна міра виявиться недостатньою, може різко знизитися артеріальний тиск, мозок буде відчувати брак крові, а отже, і кисню.

Зміни водно-сольового обміну і функції нирок: проявляються після польоту як зниження ваги, обсягу плазми крові і загального змісту обмінюваного калію в організмі, а також як затримка води і деяких солей після польоту. Відразу після польотів зменшується виведення рідини нирками і збільшується виведення іонів кальцію і магнію, а також іонів калію. Негативний баланс калію в поєднанні зі збільшенням виведення азоту, ймовірно, вказує на зменшення клітинної маси і зниження здатності клітин в повному обсязі асимілювати калій. Дослідження деяких функцій нирок за допомогою навантажувальних проб виявили неузгодженість в системі іонорегуляціі у вигляді різноспрямованого зміни екскреції рідини і деяких іонів. При аналізі отриманих даних складається враження, що зрушення в водно-сольовому балансі зумовлені зміною систем регуляції і гормонального статусу під впливом фактора польоту.

Зменшення мінеральної насиченості кісткової тканини (втрата кальцію і фосфору кістками) відзначено в ряді польотів. Так, після 175- і 185-добових польотів ці втрати становили 3,2-8,3%, що істотно менше, ніж після тривалого постільного режиму. Таке щодо невелике зменшення мінеральних компонентів в кістковій тканині є досить суттєвою обставиною, оскільки поруч вчених демінералізація кісткової тканини розглядалася як один з факторів, який може стати перешкодою для збільшення тривалості космічних польотів.

Біохімічні дослідження показали, що під впливом тривалих космічних польотів відбувається перебудова процесів метаболізму, обумовлена ​​пристосуванням організму космонавта до умов невагомості. Виражених змін обміну речовин при цьому не спостерігається.

Гематологічні зміни проявляються як зменшення загальної маси гемоглобіну і кількості еритроцитів, причому зменшення кількості еритроцитів прогресує протягом деякого часу після приземлення і відновлюється приблизно через 1-1,5 місяці після польоту. Дослідження вмісту еритроцитів в крові під час і після польотів представляють великий інтерес, оскільки, як відомо, середня тривалість життя еритроцитів становить 120 діб.

Зменшення вмісту еритроцитів і еритроцитарної маси пояснюється наступним чином. Перерозподіл крові, що виникає в умовах невагомості призводить до рефлекторної втрати рідини і зменшення обсягу плазми крові. В результаті включаються компенсаторні механізми, які прагнуть зберегти основні константи циркулюючої крові, що призводить (внаслідок зменшення обсягу плазми крові) до адекватного зменшення еритроцитарної маси. Швидке ж відновлення еритроцитарної маси після повернення на Землю неможливо, оскільки утворення еритроцитів відбувається повільно, в той час як рідка частина крові (плазма) відновлюється! значно швидше. Таке швидке відновлення об'єму циркулюючої крові призводить до удаваному подальшого зменшення вмісту еритроцитів, яке відновлюється через 6-7 тижнів після закінчення польоту.

Таким чином, результати гематологічних досліджень, отримані під час і після тривалих космічних польотів, дозволяють оптимістично оцінювати можливість пристосування системи крові космонавта до умов польоту і її відновлення в післяполітний періоді. Ця обставина є надзвичайно важливим, оскільки в спеціальній літературі можливі гематологічні зміни, очікувані в тривалих космічних польотах, розглядаються як одна з проблем, здатна перешкодити подальшому збільшенню тривалості польотів.

Слід ще раз підкреслити наступне найважливіше обставина. Всі зміни, які спостерігаються у космонавтів в польоті, є функціональними, тобто оборотними, вони безслідно зникають в різний час після польоту. Необхідно все ж сказати, що ми ще не все знаємо про реакції космонавтів в тривалому польоті, не з усіма несприятливими явищами можемо боротися. Роботи в цьому плані має бути ще багато.

:)


Скачати 43.88 Kb.