Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Пародонт
Направление НПИ: 3. Человек в космосе
Секция КНТС: 1. Космическая биология и физиология
Наименование эксперимента: Исследование влияния факторов КП на ткани пародонта у человека
Цель эксперимента:

Определение характера микрофлоры и концентрации иммуноглобулинов (белков, концентрация которых характеризует состояние иммунной системы) IgA, SigA, IgG, IgM в ротовой полости.

Описание эксперимента:

Вопросы изучения реакции человека в целом и в частности его сердечно-сосудистой системы в условиях микрогравитации остаются в центре внимания специалистов с начала эры пилотируемых космических полетов и до настоящего времени. Расширение углубление знаний, основанных на объективных данных, о функциональном состоянии системы кровообращения космонавтов в покое, ответных реакциях на нагрузочные пробы и их особенности в зависимости от исходного состояния имеют большое значение в двух аспектах. Практическое значение для врачей, занимающихся медицинским обеспечением пилотируемых космических полетов. Полученные результаты позволяют вовремя диагностировать, а в ряде случаев предупредить возможные изменения того или иного отдела сердечно-сосудистой системы. Они являются основополагающими для разработки необходимых рекомендаций по РТО, приему корректирующих медицинских препаратов, режиму проведения тренировок для профилактики неблагоприятного влияния невесомости и т. д. В совокупности все это необходимо для сохранения здоровья космонавтов в полетах различной продолжительности и успешного завершения их космических миссий. Теоретическое значение - совершенствование знаний о механизмах адаптации человека в различные сроки его пребывания в условиях микрогравитации с учетом особенностей конкретного полета.

КЭ состоит из двух основных частей и включает проведение функциональных тестов с физической нагрузкой на велоэргометре и воздействием ОДНТ. Для решения поставленных задач используется штатная аппаратура медицинского контроля Гамма -1” с коммутатором блока РПГ, которая обеспечит регистрацию ЭКГ в отведении “DS”, артериального давления (тахоосцилограммы и тонов Короткова), реограммы туловища (для определения ударного объема сердца и минутного объема кровообращения), предплечья, голени, правого легкого, печени и реоэнцефалограммы трех сосудистых бассейнов головы.

Предлагаемая для РС МКС модификация функциональных нагрузок по сравнению с используемыми на борту ОК “Мир” имеет две основные особенности. Прежде всего режимы и длительность их воздействия будут максимально приближены к клинико-физиологическим пробам.

ДФН выполняется до субмаксимального ее уровня по схеме, индивидуально подобранной для каждого космонавта в зависимости от его возраста и, что имеет большое практическое значение, от физической тренированности космонавта на различных этапах полета. Это позволит при необходимости оперативно менять уровень нагрузки и соответственно более точно оценить уровень физической тренированности космонавта. Кроме того к перспективным с точки зрения выявления ранних признаков снижения переносимости интенсивных нагрузок относятся показатели внутренней структуры сердечного ритма, гемодинамики и их соотношение.

Схема проведения пробы с воздействием ОДНТ полностью соответствует изложенной выше. Кроме того в данной пробе существенно расширен объем получаемой информации за счет регистрации регионарных реограмм (предплечья, голени, печени и правого легкого), что необходимо для изучения динамики показателей кровенаполнения и тонуса сосудов различного калибра под влиянием депонирования крови в сосудах нижних конечностей. Комплексная оценка различных уровней системы кровообращения при имитации ортостатического положения тела человека в условиях микрогравитации расширит диагностическую значимость пробы в плане изучения механизмов ответных реакций системы в целом в зависимости от исходного (перед пробой) ее функционального состояния и соответственно прогнозирования ортостатической устойчивости космонавтов при их возвращении на Землю. Качество получаемой информации определяется предполетной подготовкой космонавтов к проведению исследований, своевременной подготовкой к проведению исследований, точному выполнению методики, рекомендаций специалистов ЦУП и устойчивой ТМ-связью во время исследований в полете.

Задачи КЭ:

- изучение ответных реакций большого и малого кругов кровообращения при воздействии отрицательного давления на нижнюю часть тела (ОДНТ);

- изучение особенностей ответных реакций различных отделов системы кровообращения космонавтов на воздействие ОДНТ в зависимости от их исходного состояния;

- анализ функционального состояния и механизмов формирования адаптивных реакций различных уровней системы кровообращения космонавтов на этапах длительных космических полетов для оценки и прогнозирования ортостатической устойчивости.

Объекты исследования – российские космонавты МКС.

Методы исследования:

- электрокардиография;

- полиреография;

- тахоосциллография.

Во время эксперимента регистрировали:

- ЭКГ в отведении DS - непрерывно до, во время и после разрежения;

- ТО плечевой артерии;

- РГ туловища в отведении “рука-рука”;

- РГ предплечья, голени, правого легкого и печени;

- РЭГ в фронто-мастоидальных (справа и слева) и бимастоидальном отведениях для оценки кровообращения в трех сосудистых областях головы (соответственно внутренних сонных артерий справа и слева, вертебробазилярной системы).

Разрежение в ПВК «Чибис».

Эксперимент проводился в три этапа: до, во время и после полёта.

Эксперименты до полёта, необходимые для получения информации о функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы космонавтов до разрежения и индивидуальной реакции системы кровообращения на воздействие ОДНТ в условиях земной гравитации, проводились на базе РГНИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина с использованием аналогов бортовой аппаратуры и строгом соблюдении методики проведения эксперимента как по режимам и времени воздействия разрежения, так и по объему регистрируемых физиологических кривых. В обследовании принимали участие специалисты ГМО, которые в дальнейшем сопровождали проведение эксперимента космонавтами на борту МКС.

В каждом КЭ принимали участие два члена экипажа: обследуемый (российский космонавт) и помогающий (за исключением МКС-1 и МКС-17 это были американские астронавты). Соблюдение перечисленных выше условий проведения обследования космонавтами самостоятельно на борту позволило выполнить эксперименты в соответствии с «Научно-методической запиской». Ни в одном из обследований не было показаний к коррекции методики эксперимента или его прекращения.

Новизна эксперимента:

Исследования изменений пародонта у космонавтов в полете ранее не проводились.

Научная аппаратура:

При проведении эксперимента используется следующая аппаратура:

- штатная аппаратура медицинского контроля на СМ МКС ГАММА-1М с коммутатором блока РПГ и комплектом УСИ: ВАП-ККГ, АД, РПГ-1, РПГ-2, РПГ-3-01, РПГ-4, РПГ-5-01, ШКО РЭГ-1, предназначенная для регистрации физиологической информации;

- пневмовакуумный комплект (ПВК) «ЧИБИС», предназначенный для создания отрицательного давления вокруг нижней части тела.

- расходуемый материал: влажные салфетки СЛГ и увлажнитель

- ИВК ЦУП-М.

Аппаратура ГАММА-1М обеспечивает регистрацию ЭКГ - DS, АД методом тахоосциллографии, РГ и РЭГ различных сосудистых областей.

КЭ проводиться в зоне медицинской стойки СМ МКС, на которой смонтирована аппаратура ГАММА-1М и расположен ПВК «Чибис».

Ожидаемые результаты:

Научные результаты - полученная объективная информация расширит и позволит получить более углубленные знания о механизмах влияния условий микрогравитации на сосуды большого и малого кругов кровообращения и их ответных реакциях в зависимости от исходного перед пробой функционального состояния на различных этапах полета, позволит более детально изучать индивидуальные реакции организма человека.

Предполагаемое использование - совершенствование медицинского контроля с целью расширения его диагностических возможностей для обоснованного прогнозирования состояния здоровья космонавтов при увеличении длительности полета, разработки при необходимости рекомендаций и, следовательно, предупреждения возможных неблагоприятных изменений со стороны сердечно-сосудистой системы, в том числе после возвращения космонавтов на Землю.

Усовершенствованная программа медицинского контроля применительно к космическим полетам различной продолжительности с учетом индивидуальных особенностей космонавтов, в том числе резервных возможностей их сердечно - сосудистой системы в зависимости от условий и этапа полета. Методика оценки КЭ - своевременное выявление возможных изменений функционального состояния сердечно-сосудистой системы и, следовательно, сохранение здоровья космонавтов на всем протяжении длительных космических полетов.

Полученные результаты:

При проведении КЭ самочувствие космонавтов (в полёте по данным переговоров) до, во время и после воздействия ОДНТ было хорошим. Жалоб не предъявляли.

Анализ полученной информации выявил, что в полёте в условиях относительного покоя (перед разрежением):

- функциональное состояние центральной гемодинамики было типичным для длительного пребывания человека в условиях микрогравитации;

- временные и амплитудные показатели ЭКГ, величины артериального давления, ударного объёма сердца и минутного объёма кровообращения находились в пределах физиологической нормы;

- регионарное кровообращение характеризовалось неоднозначной для каждой сосудистой области динамикой одноимённых показателей. В частности:

- средняя для всей группы величина показателя пульсового кровенаполнения сосудов в бассейне левой внутренней сонной артерии имела тенденцию к увеличению, в правой - к уменьшению;

- показатель пульсового кровенаполнения сосудов вертебробазилярной системы практически не отличался от предполётного;

- тонус мелких сосудов всех исследуемых сосудистых областей головы в той или иной мере снижался по сравнению с предполётным периодом, более заметно в вертебробазилярной системе.

При этом величины показателей находились в основном в диапазоне, характерном для нормотонического состояния пре- и посткапиллярных сосудов, для вертебробазилярной системы – приближались к нижней его границе. Наряду с этим эпизодически отмечалась выраженная вазодилатация (преимущественно в вертебробазилярной системе), иногда с признаками венозного застоя, или вазоконстрикция, в основном в бассейнах внутренних сонных артерий.

Показатели пульсового кровенаполнения сосудов предплечья и голени снижались: в первом случае значительно и статистически значимо, во втором – умеренно и недостоверно. Тонус мелких сосудов снижался в обеих сосудистых областях, более заметно в предплечье, что приводило к практически выравниванию тонуса сосудов предплечья и голени в условиях микрогравитации.

Наиболее выраженными и закономерными были изменения гемодинамической ситуации в области правого лёгкого:

- показатель пульсового кровенаполнения, как правило, увеличивался;

- тонус крупных и мелких сосудов с разной степенью достоверности повышался;

- показатели скорости притока крови в сосуды правого лёгкого достоверно возрастали, наиболее статистически значимо для быстрого кровенаполнения (р<0,001).

Таким образом, в длительном космическом полете под влиянием микрогравитации прежде всего изменялось функциональное равновесие между сосудистыми областями большого и малого кругов кровообращения. Показательны также иные по сравнению с предполётным периодом соотношения между одноимёнными параметрами, характеризующими гемодинамический статус предплечья и голени как проявление изменённой в условиях гравитационной нагрузки на сосуды верхней и нижней половины туловища. Изменение соотношения между различными сосудистыми областями головы (правая и левая внутренние сонные артерии, вертебробазилярная система) отражало, вполне вероятно, изменения функциональной нагрузки, том числе и психоэмоциональной, на церебральную гемодинамику в условиях полета. Выявленный в полёте комплекс динамики показателей, характеризующих кровообращение в области правого лёгкого, свидетельствовал в целом о гиперволемии сосудов малого круга кровообращения, увеличении скорости быстрого кровенаполнения и компенсаторным повышением тонуса крупных сосудов лёгкого, препятствующего чрезмерной гиперволемии, и одновременно признаками гипертензии пре- и посткапиллярных сосудов, затрудняющей отток крови. Такую гемодинамическую ситуацию следует рассматривать как одно из проявлений перемещения вектора сердечного выброса в краниальном направлении, характерного для условий микрогравитации, и адаптивной перестройкой функционального взаимодействия сосудов всех калибров в малом круге кровообращения.

При воздействии ОДНТ до и во время полёта реакция центрального и регионарного кровообращения была характерной для депонирования части циркулирующей крови в зоне декомпрессии:

- ЧСС увеличивалась, конечное систолическое давления и объёмы гемоциркуляции снижались (в большей степени ударный объём сердца);

- амплитудные и временные характеристики ЭКГ изменялись адекватно нагрузке, что не отличалось от результатов многочисленных штатных проб, проведённых до полёта и на разных его этапах;

- показатели пульсового кровенаполнения сосудов всех областей в разной степени снижались;

- сосудистые реакции также определялись конкретной областью и были направлены на обеспечение ортостатической устойчивости.

В полёте при воздействии ОДНТ на фоне иного по сравнению с Землёй гемодинамического статуса:

- изменения показателей центральной гемодинамики и ЭКГ были характерны для условий полёта;

- ППК сосудов практически всех исследуемых сосудистых областей снижался более заметно, чем до полёта, и степень этих снижений, как и до полёта, была неоднозначной для каждой из исследуемых областей;

- сосудистые реакции были, как и до полёта, неоднозначными в каждой из исследуемых областей;

- итогом перечисленных реакций явилось практическое отсутствие разницы между величинами аналогичных гемодинамических показателей, зарегистрированных при воздействии ОДНТ на Земле и в условиях микрогравитации;

- для области правого лёгкого отличия по сравнению в предполётным периодом сохранялись. А именно, признаки гиперволемии и гипертензии сосудов малого круга кровообращения, выявленные до разрежения, при воздействии ОДНТ становились заметно менее выраженными и для большинства показателей статистически не достоверными, однако полностью не исчезали.

Иными словами, при имитации с помощью воздействия ОДНТ вертикального положения тела во время полёта гемодинамическая ситуация в большинстве сосудистых областях приближалась к таковой при проведении аналогичных исследований до полёта. Для правого лёгкого прослеживалась только тенденция к возвращению показателей кровообращения в малом круге кровообращения к предполётному уровню в таких же условиях.

Результаты эксперимента в полной мере отвечают на вопросы, поставленные перед КЭ «Кардио-ОДНТ».

Впервые получена объективная информация, позволяющая комплексно оценить функциональное состояние различных областей большого и, что очень важно с практической и теоретической точки зрения, малого круга кровообращения при воздействии ОДНТ в условиях микрогравитации. Уточнены механизмы ответных реакций сосудов большого и малого кругов кровообращения. Выявлены особенности адаптивных реакций каждой из исследуемых областей и их взаимодействие при имитации вертикального положения с помощью воздействия ОДНТ в зависимости от исходного гемодинамического статуса организма, который, как показали результаты эксперимента, существенно отличаются до и во время полёта. Чрезвычайно значимы объективные данные о положительном влиянии декомпрессии нижней части тела во время полёта на гемодинамическую ситуацию в организме в целом, особенно на кровообращение малого круга, которое, как следует из результатов КЭ, наиболее подвержены влиянию микрогравитации. Получены объективные факты, убедительно подтверждающие эффективность тренировок с воздействием ОДНТ на систему кровообращения при подготовке космонавтов к возвращению на Землю. В теоретическом аспекте результаты эксперимента значительно дополнили объективную информацию о феноменологии влияния микрогравитации на функциональном состоянии различных отделов сердечнососудистой системы космонавтов в длительных космических полётах.

Ранее исследования регионарной гемодинамики с использованием метода полиреографии в таком объёме проводились во время полёта в условиях покоя у членов экипажей ЭО-3 - ЭО-10 ОС «МИР», у космонавтов ОС «Салют-6» изучалось кровообращение в бассейнах внутренних сонных артерий, в области предплечья и голени.

Полученные в настоящем эксперименте сведения об особенностях регионарного кровообращения в покое в основном сопоставимы с результатами предыдущих обследований во время полёта. Выявленные отличия (в основном в количественных характеристиках) можно объяснить, с большой долей вероятности, иными по сравнению с предыдущими станциями условиями жизнедеятельности космонавтов, применением более совершенных средств и методик профилактики неблагоприятного влияния условий микрогравитации и, что очень важно, отношением самих космонавтов к тренировочному процессу.

Состояние регионарной гемодинамики с применением полиреографии при воздействии ОДНТ исследовалось только в экспериментах, моделирующих влияние некоторых факторов полёта на Земле, а также при обследовании космонавтов на этапе их отбора и включения в программу подготовки к полёту.

Исследования с воздействием ОДНТ во время полёта проводились в двух направлениях. Первое – в объёме штатного медицинского контроля для оценки функционального состояния центрального кровообращения (ударного объёма сердца и минутного объёма кровообращения) и церебральной гемодинамики. Второе направление – это научные эксперименты с использованием ультразвуковых методов, направленные на изучение кровотока в противоположно расположенных магистральных артериях (средняя мозговая и бедренная) и выявление наиболее информативных показателей для оценки ортостатической устойчивости. Научное значение результатов КЭ

Результаты эксперимента «Кардио-ОДНТ» позволили существенно дополнить объективную информацию о функциональном состоянии различных отделов сердечнососудистой системы космонавтов в длительных космических полётах. Определены области, наиболее подверженные длительному влиянию микрогравитации, уточнены механизмы ответных реакций сосудов большого и малого кругов кровообращения и их взаимодействие при имитации вертикального положения с помощью воздействия ОДНТ в зависимости от исходного гемодинамического статуса организма.

Предложения по направлению дальнейших исследований и их обоснование

Для продолжения углублённого изучения функционального состояния сердечнососудистой системы космонавтов во время полётов необходимо провести более детальные исследования биоэлектрической активности сердца с регистрацией ЭКГ в общепринятых клинической практике 12-ти отведениях при воздействии отрицательного давления на нижнюю часть тела. Такие исследования предоставят возможность оценить изменения в условиях микрогравитации показателей ЭКГ позиционного характера, что позволит дополнить и расширить информацию о функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы космонавтов в длительных космических полётов.

Необходимость проведения КЭ - получение дополнительной объективной информации о состоянии биоэлектрических процессов миокарда с целью уточнения механизмов ответных реакций левых и, что очень важно с практической и научной точки зрения, правых отделов сердца на депонирование части крови в зоне декомпрессии, о чём убедительно свидетельствуют результаты эксперимента «Кардио-ОДНТ» о наиболее выраженных и значимых изменениях в области правого лёгкого по сравнению с другими сосудистыми областями системы кровообращения в целом.

Возможность проведения КЭ с регистрацией ЭКГ в 12–и отведениях обеспечивается использованием аппаратуры «Гамма-1М» и ПВК «Чибис», предназначенных для штатного медицинского контроля. Для проведения эксперимента не требуется изготовления и поставки на борт МКС дополнительной аппаратуры, длительного времени для обучения экипажа, поскольку предусмотренные экспериментом методики являются составляющей медицинского контроля. Новизна и уровень исследований КЭ

Исследования, направленные на изучение биоэлектрической активности различных отделов сердца при пробе с воздействием ОДНТ в условиях полёта не проводились и в настоящее время не проводятся. Впервые появится возможность получить дополнительные сведения о характере электрофизиологических свойств миокарда и особенностях перестройки работы различных отделов сердца космонавтов при имитации вертикального положения в условиях длительного влияния микрогравитации, что позволит прогнозировать функциональные возможности сердца при возвращении на Землю.

Пути использования полученных научных результатов

Во время полёта получаемая при проведении эксперимента информация использовалась:

- для оперативной оценки реакции системы кровообращения космонавтов непосредственно во время эксперимента, что обеспечивало безопасность эксперимента для космонавтов и выполнения обследования в запланированном объёме.

- с целью медицинского контроля для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы космонавта, уровня её функциональных резервов, обеспечивающих ортостатическую устойчивость конкретного космонавта на данном этапе полёта. В тех случаях, когда эксперимент проводился непосредственно перед началом тренировок с воздействием ОДНТ на заключительном этапе полёта, на основании результатов КЭ формулировались индивидуальные рекомендации по схеме проведения тренировок в изделии “ЧИБИС”.

Научные результаты КЭ предназначены для врачей, занимающихся медицинским обеспечением пилотируемых космических полетов:

- для оценки риска и обеспечения безопасности тестов с воздействием ОДНТ, выполняемых в рамках медицинского контроля и научных исследований во время полетов на МКС;

- для оценки и прогнозирования изменений ортостатической устойчивости во время космических полетов;

- для разработки индивидуальных схем тренировок с ОДНТ по результатам проведенных проб на заключительном этапе полета;

- для прогнозирования послеполетной ортостатической устойчивости.

Сроки проведения: 2001 - 2004 гг.
Состояние эксперимента: Завершен
Организация постановщик: ГНЦ РФ ИМБП РАН
Организации участники: ФГУП ЦНИИмаш; РКК "Энергия" им. СП. Королёва; РГНИИ ЦПК им. Ю.А.Гагарина.
Научный руководитель: Воложин А. И., ИМБП РАН, д.м.н.
Публикации по эксперименту:

Список публикаций в процессе редактирования.

Последнее обновление: 16.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения