Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Спрут-МБИ
Направление НПИ: 3. Человек в космосе
Секция КНТС: 1. Космическая биология и физиология
Наименование эксперимента: Исследование состояния жидких сред организма человека в условиях длительного космического полета
Цель эксперимента:

Получение данных о состоянии жидкостных сред организма человека в условиях длительного космического полета для оценки состояния адаптационных механизмов и совершенствования мер профилактики неблагоприятного влияния невесомости применительно к условиям полета на борту Международной космической станции (МКС).

Описание эксперимента:

Водно-солевой гомеостаз играет важную роль в процессах общей адаптации организма человека к новым условиям жизнедеятельности и к условиям невесомости в частности. Космический полет вызывает перестройку водно-солевого гомеостаза, т.е. отсутствие гравитации и другие факторы полета оказывают специфическое влияние на жидкие сектора организма. В свою очередь, эти изменения оказывают прямое и опосредованное влияние на физиологические и метаболические функции организма. Изучение динамики перестройки водно-солевого обмена в условиях космического полета и раннем послеполетном периоде имеет большое практическое значение, поскольку изменения водно-электролитного баланса играют не последнюю роль в развитии послеполетной ортостатической неустойчивости и других неблагоприятных изменений сердечно-сосудистой системы.

Преимущества биоимпедансного анализа (БИА) по сравнению с другими методами определения объемов жидкостных секторов организма человека обусловливаются безопасностью и атравматичностью исследования. Сущность биоимпедансного метода состоит в том, что поскольку все ткани организма являются проводниками второго рода (ионная проводимость) с неоднородной электропроводимостью, то переменный ток разной частоты распространяется в них по-разному. Переменный ток сравнительно низкой частоты (20-40 кГц) распространяется в теле человека преимущественно по сосудам и межтканевым пространствам, т.к. не может преодолеть сопротивление клеточных мембран. При более высоких частотах тока (500-1000 кГц) емкостное сопротивление клеточных мембран уже не является препятствием, и ток пронизывает внутриклеточное пространство. Амплитуда тока при этом составляет 10 мА. Поэтому импеданс тела (или его сегментов) на низкой частоте отражает количество внутрисосудистой жидкости, а импеданс на высокой частоте - общей жидкости тела, т.е. внутриклеточное и интерстициальное пространства.

Был создан двухчастотный (19 и 500 кГц) тетраполярный портативный биоимпедансометр СПРУТ-К, предназначенный для исследования состояния жидкостных объемов у космонавтов во время космического полета. Импедансометр осуществляет непрерывное преобразование электрического сопротивления исследуемых тканей тела человека в электрические сигналы, оцифровку этих сигналов и передачу данных в компьютер, где производится их расшифровка и расчет параметров жидких сред организма.

Задачи КЭ:

1. Получение с помощью биоимпедансометрии данных о динамике жидкостных сред организма человека в условиях длительного космического полета.

2. Изучение соотношения внутриклеточного и внеклеточного объемов жидкости в условиях длительного космического полета.

3. Оценка возможности получения данных для целенаправленной коррекции уровня гидратации на различных этапах полета с целью повышения работоспособности и послеполетной ортоустойчивости космонавтов.

Новизна эксперимента:

Использование неинвазивного и совместимого с условиями полета метода биоимпедансометрии впервые в мировой космонавтике дало возможность оценить гидратационный статус организма человека непосредственно в условиях длительного космического полета. С помощью бортового импедансометра СПРУТ-К впервые проведено многократное измерение основных жидкостных секторов у 12-ти космонавтов во время полугодовых орбитальных полетов в реальном масштабе времени и диагностировано развитие гипогидратации организма. В настоящем исследовании показаны преимущества биоимпедансного анализа (БИА) для космической медицины по сравнению с другими методами из-за его безопасности и атравматичности. Использование БИА целесообразно во время длительных межпланетных экспедиций потому, что исследование гидратационного статуса человека может быть проведено многократно и в любой момент.

Научная аппаратура:

1. Комплект СПРУТ-К (импедансометр и принадлежности);

2. Комплект ГЕМАТОКРИТ (миницентрифугa М1100);

3. Измеритель массы тела бортовой ИМ-1 или медицинские весы;

4. Бортовой компьютер и специальное программное обеспечение.

Ожидаемые результаты:

При помощи метода биоимпедансометрии будет исследовано распределение жидкости в организме в условиях КП.

Полученные результаты:

По результатам КЭ можно сделать вывод о том, что, несмотря на индивидуальные различия в величинах и направленности изменений, у большинства из обследованных космонавтов выявлено отчетливое снижение уровня гидратации организма в условиях длительного космического полета. Водные сектора организма, как внеклеточный, так и внутриклеточной во время полета планомерно снижались. При этом динамика изменений отдельных водных пространств организма во время длительного космического полета была одинакова. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что во время длительного пребывания в условиях невесомости наблюдается адаптивное снижение уровня гидратации организма при одновременной потере мышечной массы. После окончания полета в течение первой недели после приземления прослеживалась тенденция к восстановлению исходного гидратационного статуса и массы тела.

Таким образом, в космическом эксперименте «Спрут» с помощью БИА впервые удалось отследить динамику гидратационного статуса человека непосредственно в условиях длительного орбитального полета. Использование метода биоимпедансометрии дало возможность определить основные жидкостные пространства организма человека многократно за время длительного космического полета на борту МКС и получить прямые доказательства развития гипогидратации организма в условиях длительного пребывания человека на орбите. Величины потерь жидкости из разных водных секторов организма вполне соотносятся с данными, полученными другими методами ранее в модельных экспериментах с гипокинезией и при эпизодических исследованиях в условиях невесомости. Причем, состояние пониженной гидратации организма сохраняется в течение всего времени пребывания человека в длительном космическом полете, отражая стабилизацию водно-электролитного гомеостаза на новом уровне, что, безусловно, играет большую роль в развитии послеполетной ортостатической неустойчивости.

С целью совершенствования методики и научной аппаратуры для регистрации динамики состава тела в условиях космического полета предполагается разработать новый импедансометр, способный проводить одновременное измерение тощей и жировой массы тела, а также объемов жидкостных секторов организма и регистрацию их распределения вдоль оси тела человека. Новый бортовой импедансометр «Спрут-2», который в настоящее время разрабатывается в АО НТЦ МЕДАСС совместно с ГНЦ РФ ИМБП РАН, сможет дать количественную оценку не только содержания жидкости в отдельных регионах тела, но и значительно точнее охарактеризовать динамику состава тела (количество тощей и жировой составляющих массы тела). Имея такую оперативную информацию на различных этапах полета и при использовании средств профилактики (физо, ОДНТ, манжеты, ДОД, ППК и др.), можно будет судить о состоянии гидратационного статуса космонавтов, что позволит повысить качество медицинского контроля и осознанно регламентировать профилактические мероприятия для каждого космонавта и вырабатывать индивидуальные рекомендации.

Сроки проведения: 2001 - 2008 гг.
Состояние эксперимента: Завершен
Организация постановщик: ГНЦ РФ-ИМБП РАН
Организации участники: ФГУП ЦНИИмаш, РКК «Энергия» им. С.П. Королёва, ФГБУ «НИИ ЦПК им.Ю.А. Гагарина»
Научный руководитель: Носков В. Б., действительный член Международной Академии Астронавтики, в.н.с., д.м.н., с.н.с.
Публикации по эксперименту:

1. Носков В.Б., Ничипорук И.А. Динамика объемов жидкостных пространств организма у космонавта при длительном полете // Рос. физиол. журн. им И.М. Сеченова - 2004. Т. 90, № 8, С. 76.

2. Николаев Д.В., Смирнов А.В., Носков В.Б. Методические вопросы биоимпедансного анализа состава тела и баланса водных секторов // В кн. Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы, М-2004, С. 105-114.

3. Носков В.Б., Ничипорук И.А., Моруков Б.В., Маленченко Ю.И. Исследование состояния жидких сред организма человека в условиях длительного космического полета // Авиакосмич. и экологич. медицина - 2005, Т. 39, № 1, С. 27 - 31.

4. Носков В.Б., Котов А.Н. Импедансометрическое исследование гидратационного статуса и состава тела при антиортостатической гипокинезии // Авиакосмич. и экологич. медицина, 2005, Т. 39, № 4, С. 41-45.

5. Носков В.Б., Котов А.Н., Моруков Б.В., Ничипорук И.А., Шаргин Ю.Г. Биоимпедансный анализ жидких сред и состава тела в условиях непродолжительного космического полета и гипокинезии. // Физиология человека, 2006, Т. 32, № 5, с. 136-139.

6. Носков В.Б., Ничипорук И.А., Котов А.Н. Биоимпедансометрия состава тела и водных секторов в условиях невесомости и при её имитации. // Тезисы Х111 Конфер. по космич. биологии и авиакосмич. медицине, М - 2006, С. 223-224.

7. Носков В.Б., Николаев Д.В., Туйкин С.А., Кожаринов В.И., Грачев В.А. Портативный импедансометр для оценки жидкостных пространств организма в условиях космического полета // Медицинская техника, 2007, № 2, С. 45-47.

8. Носков В.Б., Ничипорук И.А., Григорьев А.И. Динамика жидкостных сред и состава тела в условиях длительного космического полета (биоимпедансный анализ) // Авиакосмич. и экологич. медицина - 2007, Т. 41, № 3, С. 3-7.

9. Носков В.Б., Ничипорук И.А Неинвазивное определение жидкостных секторов организма человека в условиях космического полета (эксперимент «Спрут») (В печати, в книге по МКС)

10. Noskov V.B., Kotov A.N., Morukov B.V. et al. Bioimpedance analysis of liquids and body composition under the conditions of short-term space flight or hypokinezia. // Human Physiol., 2006, Vol. 32, № 5, pp. 622-625.

11. Noskov V.B., Nikolaev D.V., Tuikin S.A. et al. A portable impedancemeter for monitoring liquid compartments of human body under space flight conditions. // Biomedical Engineering, 2007, Vol. 41, № 2, рр. 94-96.

12. Grigoriev A.I., Noskov V.B., Nichiporuk I.A. Influence of long-term space missions on hydrational status of humans (investigations aboard the International Space station) // Acta Astronautica, (В печати).

Последнее обновление: 17.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения