и
Космос 02.08.2020

Космическая медицина – хроники медицинской науки

16 мин.

История

СССР

Первые работы в области, близкой к космической медицине, велись сотрудниками IV сектора научно-исследовательского санитарного института РККА (предшественник НИИИАМ), которым в 1933—1935 годах руководил Владимир Владимирович Стрельцов.

А. П. Апполонов, А. А. Волохов, П. И. Егоров, И. М. Иванов, А. В. Лебединский, А. А. Сергеев разработали систему жизнеобеспечения, которая применялась на стратостатах «СССР-1» и «Осоавиахим-1». Благодаря этим работам академик Л. А. Орбели в 1934 году смог выступить на Всесоюзной конференции по изучению стратосферы с докладом под названием «План научно-исследовательской работы по вопросу о влиянии стратосферных условий на организм человека и животных», где высказывались требования, которыми должен обладать стратосферный скафандр.

Исследования В. В. Стрельцова, А. П. Апполонова, В. Г. Миролюбова, Д. И. Иванова, П. К. Исакова, В. Г. Скрыпина, М. П. Бресткина, Г. Е. Владимирова, П. И. Егорова, А. Г. Кузнецова, И. Р. Петрова и А. В. Лебединского уточнили этиопатогенетические механизмы гипоксических состояний, позволили создать режимы подачи кислорода для разных высот и помогли разработать защиту от гипоксии с помощью дополнительного кислородного обеспечения. Результаты изучения А. П. Апполонова, М. И. Вакара, Л. Г. Головкина, Н. А. Агаджаняна, В. Б. Малкина, И. Н. Чернякова влияния взрывной декомпрессии на человека и режимов давления используются в современных летательных аппаратах, чтобы обеспечить необходимый уровень безопасности экипажа. В 1940 году В. А. Спасский закончил докторскую диссертацию, исследования которой до сих пор соответствуют современными представлениями жизнедеятельности человека и медико-технических требований герметичных кабин и высотных скафандров при полётах.

В. И. Воячек, К. Л. Хилов, Г. Г. Куликовский, И. Я. Борщевский занимались медицинским обеспечением человека при скоростных полётах и изучением воздействия ускорений на вестибулярный аппарат.

П. Е. Колмыков, Г. А. Арутюнов, С. С. Холин, а также И. Я. Борщевский занимались изучением гигиены одежды пилотов, усовершенствования питания и средств защиты от неблагоприятных факторов среды.

Примерно в это же время И. К. Собенников, Г. Г. Куликовский, Е. М. Белостоцкий, К. Л. Хилов и другие разрабатывали требования к отбору и экспертизы лётчиков.

Впервые в 1946 году вопросы кратковременных перегрузок в области «голова—таз» начали исследовать сотрудники ВМА М. П. Бресткин, Г. Л. Комендантов и В. В. Левашов. Благодаря этим исследованиям, проведённым в 1949—1953 гг., научные руководители П. К. Исаков и С. А. Гозулов становятся лауреатами Государственной премии в 1953 году.

В 1949 году министр обороны СССР А. М. Василевский даёт указание по инициативе С. П. Королёва Научно-исследовательскому испытательному институту авиационной медицины (НИИИАМ) на произведение биологических и медицинских исследований. В НИИИАМ в 1951 году начинают работать над первой научно-исследовательской работой под названием «Физиолого-гигиеническое обоснование возможностей полета в особых условиях», в которой формулируют основные задачи исследований, необходимые требования к герметичным кабинам, системам жизнеобеспечения, спасения и контрольно-регистрирующей аппаратуре. В конструкторском бюро С. П. Королёва создают проекты ракет для подъёма животных в пределах 200—250 км и 500—600 км, затем начинают говорить о запуске человека в космос, разрабатывают искусственные спутники.

В 1954 году руководство института заявляет о необходимости создать специальный отдел численностью в 20 человек для исследований и разработки медицинского обеспечения полётов в верхние слои атмосферы. В 1956 году формируют такой отдел, начальником которого назначают В. И. Яздовского.

Благодаря созданию этого отдела увеличивается темп работы над исследованиями. В НИИИАМ начинают проведение двух научно-исследовательских работ: “Исследование возможности выживания и жизнедеятельности животных при длительном полете объектов «Д» и «ОД» и «Исследование возможности выживания и жизнедеятельности животных при полетах в герметическом отсеке изделий Р-2А и Р-5 в верхние слои атмосферы», которые направлены на создание установок для автономного существования животных до 15 суток в их кабинах, автоматических устройств для подачи еды и воды животным и на осуществление отладки аппаратуры для слежения за физиологическими функциями животного и гигиенических требований внутри кабины. В 1957—1958 годах отдел производит пуск геофизических ракет до 212 км (11 запусков) и 450—473 км (3 пуска).

Из-за короткого времени полёта (около 10 минут) невозможно было оценить полностью воздействие невесомости и космической радиации на живой организм. Поэтому 3 ноября 1957 года был осуществлён запуск второго искусственного спутника с собакой по кличке Лайка.

Сотрудники НИИИАМ В. И. Яздовский, О. Г. Газенко, А. М. Генин, А. А. Гюрджиан, А. Д. Серяпин, Е. М. Юганов, И. И. Касьян, А. Р. Котовская, И. С. Балаховский, Е. А. Петрова, Б. Г. Буйлов и другие занимались отбором животных, их тренировкой, созданием рациона, приучением к автоматической кормушке, созданием системы ассенизации и передачи информации с корабля.

Хотя проект запуска Лайки и не предполагал её возвращения на Землю, но успешное его проведение доказало на практике безопасность длительного нахождения животного в невесомости. С этого момента начинается космическая эра человечества, которая была отмечена постановлением конгресса Международной астронавтической федерации в сентябре 1967г.

В 1958г выпускаются первые открытые публикации: «Исследования жизнедеятельности животных при полетах в негерметизированной кабине ракет до высоты 100км», «Исследования жизнедеятельности животных при полетах в герметических кабинах до высоты 212 км» и «Человек в космосе». Из-за секретности работы сотрудников института авиационной медицины А. М. Генина, О. Г. Газенко, А. Р. Котовскую, И. И. Касьяна, А. В. Покровского, А. Д. Серяпина, В. И. Яздовского, Е. М. Юганова публиковали под ложными фамилиями [3] .

Кроме исследований жизнедеятельности животных в условиях верхних слоёв атмосферы, изучалось и состояние организма человека во время стратосферных полётов (в том числе рекордных) на стратостате СС — «Волга» в 1959—1962гг. Некоторые пилоты стратостата, стали в дальнейшем космонавтами (В. Г. Лазарев).

Проводившиеся в НИИАМ исследования Ю. Ф. Удалова были посвящены биохимии при различном экстремальном воздействии, а также биохимии применительно к проблеме питания, с уклоном в проблему витаминов.

В 1959 году младшим научным сотрудником в Институт Космической Медицины в чине капитана медицинской службы был назначен Р. М. Баевский, где он занимался подготовкой научной аппаратуры для исследования животных в полёте на 3-м искусственном спутнике Земли. Р. М. Баевский известен как один из ведущих специалистов в области космической кардиологии и по методологии физиологических измерений в космосе.  Он принимал непосредственное участие в подготовке и медицинском обеспечении первых космических полётов животных и человека.

Наименование корабля-спутника Дата запуска Длительность полёта Наименование биообъектов Особенности биологического обеспечения полета Выполнение задачи
Второй искусственный спутник Земли 3 ноября 1957 года Собака Лайка Регистрация ЭКГ, артериального давления, частоты дыхания, двигательной активности Спутник не имел системы возвращения на Землю
Второй космический корабль-спутник 19 августа 1960 года 1 сутки Собаки Белка и Стрелка, мыши, семена, культуры клеток, насекомые Регистрация ЭКГ, артериального давления, дыхания, температуры тела, двигательной активности у собак Первые животные возвращены из космоса на Землю
Третий космический корабль-спутник 1 декабря 1960 года 1 сутки Собаки Пчёлка и Мушка, морские свинки, крысы, мыши, семена Регистрация у собак ЭКГ, дыхания, температуры тела, двигательной активности, электромиограммы Спутник не возвращен по техническим причинам
Четвертый космический корабль-спутник 9 марта 1961 года 1,5 часа Собака Чернушка, мыши, морская свинка, мухи, семена, бактерии Регистрация ЭКГ, дыхания, сфигмограммы Спуск по программе, животные возвращены
Пятый космический корабль-спутник 25 марта 1961 года 1,5 часа Собака Звёздочка, крысы, морские свинки, мухи, семена, бактерии, культуры клеток Регистрация ЭКГ, дыхания, сфигмограммы Спуск по программе, животные возвращены

Проблематика длительных космических полетов

Итак, проблематика длительных космических полетов — самое существенное в нашей сегодняшней работе. И тут правомерен вопрос: а насколько длительным может быть пребывание человека в космосе? Точно сейчас ответить нельзя. В организме во время полета происходит ряд процессов, которыми пока не удается управлять. Они не изучены до конца, человек ведь еще не летал долее трех месяцев, и мы не знаем, как пойдут эти процессы при более продолжительных сроках полета.

Необходима объективная, экспериментальная проверка, и вопрос о возможности, скажем, трехлетнего пребывания человека в космосе должен быть решен на околоземной орбите. Только тогда у нас появится гарантия, что такая экспедиция пройдет благополучно.

Но я думаю, что человек не встретит на этом пути неодолимых препятствий. Такой вывод можно сделать на основе уже сегодняшних знаний. Ведь космическая эра человечества только началась, и, образно говоря, мы сейчас только собираемся в ту дальнюю дорогу, которая предстоит человечеству в космосе.

Диагностика, операции и восстановление в космосе

При возникновении той или иной медицинской ситуации на борту космического корабля или станции, для постановки диагноза может потребоваться специальное оборудование. Рентген и КТ отпадают, поскольку используют излучение, недопустимое в условиях космической среды. Самым оптимальным вариантом становится УЗИ, поскольку позволяет делать снимки различных органов и тканей и не требует тяжелой габаритной аппаратуры. Небольшие, размером с лэптоп, аппараты УЗИ уже используются NASA для проверки состояния глаз и зрительного нерва у астронавтов, которые проводят длительное время на орбите.

Сканер МРТ дает большие, чем УЗИ, возможности для диагностики, но он очень тяжел и дорог. Однако недавно сотрудники Университета Саскачевана (Канада) разработали компактный аппарат МРТ, который весит менее тонны (вес среднестатистического сканера – 11 тонн), стоит около 200 тысяч долларов и не влияет на работу электронного оборудования на борту.

Для проведения абдоминальных лапароскопических телеопераций в космосе американская компания Virtual Incision совместно с NASA разработала хирургический робот размером с кулак человека. Управлять им будет врач на Земле. Чтобы в условиях микрогравитации биологические жидкости при проведении оперативного вмешательства не распространялись по всему модулю, исследователи из Университета Карнеги-Меллона и Луисвиллского университета создали специальную хирургическую систему, AISS (Aqueous Immersion Surgical System). Она представляет собой прозрачную коробку, которая накладывается на рану и заполняется стерильным физиологическим раствором – он не позволяет крови вытекать наружу. Система позволяет хирургам работать с раной, а также, при изменении давления в ней, проводить забор крови, чтобы потом, при необходимости, ее можно было вернуть в систему кровообращения.

Космос воздействует на вирусы и бактерии так же, как на людей. Согласно проведенным исследованиям, условия микрогравитации увеличивают вирулентность таких организмов; они начинают активнее размножаться, быстрее мутируют, лучше сопротивляются антибиотикам. В качестве альтернативы последним для уничтожения вирусов и бактерий может использоваться холодная плазма. В лабораторных условиях было установлено, что она убивает большинство микроорганизмов и увеличивает скорость затягивания раны.

Общие проблемы здоровья в космосе

Врачам и космонавтам приходится столкнуться с целым рядом разнообразных проблем. Среди них – “космическая болезнь” (головокружения и потеря равновесия при выходе из земной гравитации и возвращении в нее), “космическая остеопения” (потеря костной массы во время пребывания в условиях микрогравитации, в среднем 1% в месяц), потеря мышечной массы, поскольку мускулам не требуется преодолевать гравитацию, ухудшение зрения из-за повышенного внутричерепного давления и многие другие.

Из зафиксированных на данный момент заболеваний и состояний, от которых страдали участники различных космических экспедиций, – инфекции верхних дыхательных путей, вирусный гастроэнтерит, дерматит, бессонница, “морская болезнь”, аритмия, почечная колика, однако очевидно, что во время продолжительных миссий на далекие расстояния людям придется столкнуться и с другими проблемами медицинского характера.

Каждая из них, в особенности серьезное заболевание или травма, может потенциально негативно повлиять на ход экспедиции, привести к ее провалу и потере членов экипажа. Возвращение на Землю будет либо невозможным, либо очень сложным, в зависимости от уже пройденного пути, поэтому оказание врачебной помощи (включая неотложную и психологическую) должно быть полностью или максимально автономным.

Медицина земная и космическая

Разработки, сделанные для космических экспедиций, могут пригодиться и для Земли. Некоторые из них уже стали реальностью. Например, технологии цифровой обработки изображений, которые разрабатывались в NASA для получения более качественных снимков Луны, нашли применение в аппаратах МРТ и КТ. Пеноматериал с эффектом памяти, который сегодня применяется в ортопедических матрасах и подушках, также был изначально создан для обеспечения удобства и безопасности пилотов. 

И это – лишь малая часть подобных “ответвлений” космических исследований. Космическая медицина, развиваясь, может не только привести человека к звездам, но и сделать лучше его жизнь дома – на Земле.

Космос-лекарь: как космическая медицина лечит земные заболевания

Костюм, восстанавливающий после инсульта, ванна, снижающая давление, – это лишь пара примеров того, чем космическая медицина помогает земной.
В июне 1970 г. корабль «Союз-9» совершил рекордный на то время полёт – более 17 суток на орбите. После посадки космонавты Николаев и Севастьянов были едва живы: гравитация оказалась для них сродни пытке, они разучились ходить, и в течение 6 дней врачи в буквальном смысле ставили их на ноги. Так выяснилось, что длительное пребывание в невесомости не проходит бесследно. Мышцы атрофируются, тело становится неуправляемым. А это влечёт сбой в обменных процессах и работе сердечно-сосудистой системы и прочие неприятности.

«Пришлось срочно разрабатывать методики, создающие космонавтам нагрузку на мышцы. С тех пор они регулярно пользуются на орбите различными тренажёрами для профилактики, – рассказывает Ирина Саенко, старший научный сотрудник Института медико-биологических проблем (ИМБП), зам. гендиректора Центра авиакосмической медицины. – Но оказалось, что предложенные нами методы способны помочь и на Земле. Скажем, человек из-за болезни вынужден долго находиться на постельном режиме. Рецепторы, расположенные на стопах ног, перестают посылать сигналы центральной нервной системе, и мышцы, отвечающие за вертикальную позу, начинают атрофироваться. Мы придумали средство, которое назвали «космическими ботинками», – оно имитирует опорную нагрузку при ходьбе. В области пяток и передней зоны стопы расположены пневмокамеры. Компрессор по очереди надувает их, оказывая давление на рецепторы. Так в положении лёжа можно «ходить» и даже «бегать» – всё зависит от заданного режима».

«Космическая обувь» в первую очередь нужна тем, кто перенёс инсульт или черепно-мозговую травму. Человек может ещё лежать в коме, а мозг уже будет получать сигнал: «Мы ходим!» И нервная система сама начнёт процесс восстановления. Испытания показали: возвращаются не только двигательные способности, но и речь!

Похожий эффект даёт и лечебный костюм «Регент». Его разработали на основе «Пингвина», которым космонавты пользовались на орбите более 20 лет. «Регент» – это система из резиновых тяг, действующих наподобие эспандеров. Чтобы сделать движение, надо преодолеть определённую силу. А ведь в нагрузках на опорно-двигательный аппарат нуждается целый ряд пациентов. Кроме перенёсших инсульт и травму мозга это ещё люди, страдающие ДЦП. Облачившись в «Регент», больной, ещё недавно прикованный к постели, учится ходить и ориентироваться в пространстве.

Другая деталь «космической одежды» – брюки «Чибис». Изготовленные из спецматериала, они позволяют создавать разное давление на кровеносные сосуды ног. Такие штаны пригодятся пациентам, страдающим варикозом и другими болезнями вен. «Врач-космонавт В. В. Поляков, которому принадлежит рекорд самого длительного полёта (почти 438 суток), испытывал в невесомости изделие «Браслет», – говорит Георгий САМАРИН, зав. лабораторией ИМБП. – Это устройство снижает артериальное давление и улучшает кровообращение. А под руководством профессора Р. М. Баевского был разработан метод диагностики предболезненных состояний. У пациента регистрируют ряд параметров и по ним определяют, грозят ли человеку заболевания сердечно-сосудистой и дыхательной систем».

Наконец, от самого состояния невесомости может быть не только вред, но и польза. Более того, ею можно лечить! «Чтобы изучать влияние невесомости, был придуман метод «сухой» иммерсии. Попросту, это большая ванна с водой, накрытая тонкой плёнкой, – поясняет Ирина Саенко. – Человек в такой ванне оказывается взвешенным в воде, как в невесомости, а сам остаётся сухим. Со временем стало ясно, что это хорошее лечебное средство. Например, у пациента гипертонус или спазм мышц. Его кладут в такую ванну, и через пару часов тонус понижается, тело становится «пластилиновым». Другой пример – отёчность, характерная для гипертонии или заболеваний почек. Иммерсионная ванна снижает давление без всяких таблеток, жидкость в организме перераспределяется, её излишки интенсивно выводятся. Наконец, это отличный способ снять стресс».

Любопытно, что о некоторых особенностях нашего организма медики никогда бы и не узнали, если бы не космос. Не зря некоторые из них считают: главное, что нашёл человек в космосе, – это знания о самом себе.

О профессии Врача космической медицины

Как правило, в космическую медицину приходят уже состоявшиеся врачи: физиологи, хирурги, травматологи, ортопеды и т. д. Работают специалисты по космической медицине в ФМБА России и в Центре подготовки космонавтов. Им приходится решать довольно широкий круг задач — заниматься отбором космонавтов в отряд, их предполетной подготовкой, адаптацией после возвращения на Землю.

Как правило, в космическую медицину приходят уже состоявшиеся врачи: физиологи, хирурги, травматологи, ортопеды и т. д. Работают специалисты по космической медицине в ФМБА России и в Центре подготовки космонавтов. Им приходится решать довольно широкий круг задач — заниматься отбором космонавтов в отряд, их предполетной подготовкой, адаптацией после возвращения на Землю.

Кроме того, среди специалистов космической медицины есть и те, кто входит в отряд космонавтов и отправляется в экспедиции. Врачам-космонавтам необходимо отменное физическое здоровье, умение оперативно реагировать на возникающие трудности.

Авиационная и космическая медицина обучение

Стать авиационным доктором или специалистом в сфере космонавтики можно, пройдя ординатуру по профилю. К ней допускаются выпускники высших учебных заведений по специалитету «Педиатрия» или «Лечебное дело». Отбор проводится на конкурсной основе.

Люди, которым подойдет данная профессия, обычно интересуются физикой, химией, математикой, биологией. Прекрасным дополнением является знание английского языка.

Во время двух или трехлетнего обучения (военные доктора получают образование дольше) будущий врач познакомится с такими направлениями, как:

  • физиология в авиации;
  • токсикология в авиации;
  • биохимия в авиации;
  • психология в авиации;
  • гигиена в авиации;
  • летная аварийность;
  • врачебно-летная экспертиза.

Трудоустроиться дипломированный специалист может в компанию, специализирующуюся на авиаперевозках, организацию космической отрасли, НИИ либо научный центр, занимающийся исследованиями в летной/космической сфере.

Авиационная и космическая медицина обучение снимок

Что касается личностных качеств, то медику, задействованному в авиации, не обойтись без:

  • высокой обучаемости;
  • хладнокровия;
  • стрессоустойчивости;
  • способности к анализу;
  • повышенного чувства ответственности;
  • внимательности;
  • высокой работоспособности.

Цена полета в космос

Flight in spaceСовременный этап характерен более тщательным и тонким изучением глубинных, фундаментальных биологических, биофизических, биохимических процессов, идущих в живом организме в условиях космического полета. И не просто изучением, но и попытками управлять этими процессами.

Чем это объяснить?

Полет человека в космос на ракетном аппарате небезразличен для состояния организма. Конечно, его приспособительные возможности необычайно велики и пластичны, но не беспредельны.

Притом за всякое приспособление всегда надо чем-то платить. Скажем, самочувствие в полете стабилизируется, но эффективность работы снизится.

Приспособишься в невесомости к «легкости необыкновенной», но потеряешь силу мышц и крепость костей… Эти примеры лежат на поверхности. Но, очевидно, и глубинные жизненные процессы подчиняются этому закону (и тому есть подтверждения). Их приспособление не столь заметно, в кратковременных полетах может вообще не проявиться, но ведь полеты становятся все длительнее.

Какова же плата за такое приспособление? Можно с ней согласиться или она нежелательна? Известно, например, что в крови космонавтов во время полета уменьшается число эритроцитов — красных кровяных телец, переносящих кислород. Уменьшение незначительное, неопасное, но это в недолгом полете. А как этот процесс пойдет в полете длительном?

Все это необходимо знать, чтобы построить профилактическую защитную систему и тем расширить возможности человека жить и работать в космосе. И не только для космонавтов — специально отобранных и подготовленных людей, но и для ученых, инженеров, рабочих, может быть, деятелей искусств.

Происходит углубление самого понятия «космическая медицина и биология». По замыслу, это прикладная наука, вырабатывающая на основе данных общей биологии свои рекомендации, свои методы и приемы поведения человека в космосе. Поначалу так оно и было. Но теперь стало ясно, что космическая биология и космическая медицина не производное от общей биологии, а вся биология в целом, только изучающая организмы в особых условиях существования.

Источники

  • https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%B0
  • https://xroniki-nauki.ru/fakty-nauki/kosmicheskaya-medicina
  • https://professiya-vrach.ru/article/kosmicheskaya-meditsina/
  • https://www.roscosmos.ru/14866/
  • https://postupi.online/professiya/vrach-kosmicheskoj-mediciny/
  • https://www.snta.ru/press-center/osobennosti-obucheniya-po-napravleniyu-aviatsionnaya-i-kosmicheskaya-meditsina/
[свернуть]
Оцените статью
Понравилась статья?
Комментарии (0)
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Комментарии закрыты.