Роль космической медицины в здравоохранении Земли

 
Проблемы и угрозы, встающие перед обществом в наступившем тысячелетии, требуют постоянного совершенствования, а иногда и принципиального пересмотра подходов к организации здравоохранения во всем мире.
Олег Игоревич Орлов, академик РАН, доктор медицинских наук, директор ГНЦ РФ – ИМБП РАН, Москва, Россия, orlov@imbp.ru
Анна Рейнгольдовна Куссмауль , кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ГНЦ РФ – ИМБП РАН, Москва, Россия, kussmaul@imbp.ru
Марк Самуилович Белаковский , кандидат медицинских наук, заведующий отделом ГНЦ РФ – ИМБП РАН, Москва, Россия, info@imbp.ru
 
 


English

THE ROLE OF SPACE MEDICINE IN PUBLIC HEALTH CARE ON THE EARTH

The problems and threats facing society in the new millennium require constant improvement, and sometimes a fundamental review of approaches to organizing healthcare around the world. One of the significant changes may be a shift in emphasis on prenosological diagnostics, prophylaxis, and the transition to healthy human medicine. As a practical science which studies healthy human and concentrates the efforts of the best experts in many branches of knowledge (not only physiologists, doctors, biologists, but also engineers, mathematicians, physicists and representatives of other specialities), space medicine contributes significantly to the search for answers to some urgent questions of modern healthcare.

Keywords: space medicine, healthy human medicine, telemedicine, analog research, oxygen helium therapy
Oleg I. ORLOV, Academician of the RAS, Dr. Sci. (Med.), Director of the IMBP RAS, Moscow, Russia, orlov@imbp.ru; Anna R. KUSSMAUL, Cand. Sci. (Biol.), Senior Researcher, IMBP RAS, Moscow, Russia, kussmaul@imbp.ru; Mark S. BELAKOVSKIY, Cand. Sci. (Med.), Head of Department, IMBP RAS, Moscow, Russia, info@imbp.ru
 

Одним из значимых изменений может быть смещение акцентов на донозологическую диагностику [ 1 ], профилактику и переход к медицине здорового человека. Космическая медицина как практическая наука, предметом изучения которой является здоровый человек, концентрирующая усилия лучших экспертов многих отраслей знаний – не только физиологов, врачей, биологов, но и инженеров, математиков, физиков и представителей других специальностей, вносит значимый вклад в поиск ответов на некоторые из актуальных вопросов современного здравоохранения.

«Здоровье считается одним из прав человека, непременной составляющей благополучия, глобальным общественным благом и вопросом социальной справедливости и равенства… Всё большее признание завоёвывает трактовка здоровья как одного из ключевых факторов экономического процветания общества знаний»
Стратегическое руководство в интересах здоровья в XXI веке Всемирной организации здравоохранения

1. Космическая медицина и медицина земная – взаимодействие и взаимосвязь

Для медико-биологического обеспечения космических полётов использовались и используются передовые достижения медицины. Но в ходе развития космическая медицина не только совершенствовала существующие медицинские технологии, но и разрабатывала свои собственные методы, подходы и концепции. Очевидно, что основной областью внедрения результатов исследований космической медицины является собственно обеспечение пилотируемых космических полётов.

Итогом этой работы стало создание совершенной системы профилактики неблагоприятных эффектов невесомости и других факторов космического полёта, что позволило обеспечить длительное пребывание и активную работу человека на орбите Земли. В то же время данные, полученные космической физиологией и медициной в ходе полётных и наземных модельных исследований, существенно расширили представления о физиологических возможностях организма и позволили создать новые методики и уникальную аппаратуру, обладающую автономностью, эргономичностью, компактностью и надёжностью для эксплуатации в экстремальных условиях. Эти достижения не могли не быть оценены и приняты практической медициной [2, 5, 6, 9, 13].

Донозологическая диагностика – ключ к снижению заболеваемости

Одной из важнейших задач космической медицины является прогнозирование изменения состояния физиологических систем организма участников полётов и выявление на ранней стадии предвестников его нарушений. Именно поэтому такое широкое развитие в космической медицине получили методы донозологической диагностики, которые продолжают развиваться и в настоящее время [ 4 ].

К таким методам, в первую очередь, относится группа аппаратуры для исследования вегетативной регуляции сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также их взаимодействия. В частности, прибор «Экосан», разработанный Институтом медико-биологических проблем (ИМБП), с успехом применялся в 10 регионах мира для донозологического мониторинга состояния здоровья профессиональных групп, подверженных повышенному стресс-воздействию (водители, пилоты гражданской авиации, испытатели и др.).

Прибор «Кардиосон», разработанный на базе космического комплекса «Сонокард», позволяет бесконтактно регистрировать физиологические параметры спящего человека, что может быть востребовано как в клинической, так и прикладной медицине. Перспективным представляется устройство «Кардиовектор», позволяющее оценивать состояние сердечно-сосудистой системы в профессиональном спорте, а также с целью контроля терапевтических и реабилитационных мероприятий в клинической медицине. Ряд примеров из этой области можно продолжить [ 16 ].

Работы ведутся и в других направлениях. В частности, перспективным являются биосенсорные технологии неинвазивной экспресс-диагностики наличия различных биомаркеров в выдыхаемом воздухе, а также оценка диагностической значимости изменений протеомного (2) статуса у клинически здорового человека.

Такие технологии диагностики предназначены главным образом для оценки адаптационных возможностей и надёжности операторской деятельности практически здоровых людей и могут использоваться при профилактических осмотрах спортсменов, лётчиков, водителей, операторов, лиц опасных профессий. Донозологический подход в дальнейшем может и должен быть распространён и на работу с более широкими слоями населения, поскольку будет способствовать снижению общей заболеваемости и существенному росту работоспособности и качества жизни [ 4 ].

Рис. 1. а) программно-аппаратный комплекс «Экосан», б) его бортовой прототип «Пневмокард» на лётчике-космонавте А. И. Борисенко (фото из архива ИМБП)
 

2. Космические технологии – от космоса к Земле

Методы борьбы с невесомостью в профилактике земных болезней

Во многих изменениях в организме в условиях космического полёта задействованы те же механизмы, которые приводят к развитию различных заболеваний у пациентов на Земле. А значит, средства профилактики, разработанные для предотвращения негативного влияния факторов космического полёта, могут применяться в терапии и профилактике подобных заболеваний в клинической медицине.

Критически значимым фактором космического полёта является глубокое снижение статической и динамической активности, приводящее к развитию так называемого гипокинетического двигательного синдрома, который проявляется в снижении мышечного тонуса и силы сокращений, а при длительном космическом полёте приводит к атрофии мышц и снижению их работоспособности. Длительное ограничение мышечной активности может привести к нарушениям в работе сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также оказать негативное воздействие на иммунитет человека [ 1 ]. Именно поэтому специалистами уделяется большое внимание разработке системы активной и пассивной профилактики.

Во время режима самоизоляции в Москве в условиях пандемии COVID-19 специалисты Института медико-биологических проблем РАН представили рекомендации по предотвращению воздействия пребывания в ограниченном пространстве на состояние опорно-двигательного аппарата человека.

Рекомендации по профилактике гипокинезии могут широко применяться на Земле для лиц, вынужденно сокративших двигательную активность. Во время режима самоизоляции в Москве в условиях пандемии COVID-19 специалисты института представили рекомендации по предотвращению воздействия пребывания в ограниченном пространстве на состояние опорно-двигательного аппарата человека [11, 23].

Рис. 2. а) программно-аппаратный комплекс «Кардиосон», б) его бортовой прототип «Сонокард» у лётчика-космонавта М. В. Сураева (фото из архива ИМБП)
 

К методам профилактики относится, например, широко известная электромиостимуляция, активно используемая космонавтами на станциях «Мир» и МКС. Этот метод обладает неограниченным потенциалом применения в клинике. В настоящий момент ИМБП совместно с Бернским университетом (Швейцария) разработал методику использования низкочастотной электромиостимуляции для помощи пациентам с хронической сердечной недостаточностью (с развившейся миопатией). В дальнейшем планируется применять методику и для других категорий пациентов [ 14 ].

На основе средств и методов профилактики негативного воздействия факторов космического полёта на опорно-двигательный аппарат был разработан способ лечения больных с патологическими неврологическими нарушениями мышечного тонуса и позной регуляции (3) при заболеваниях центральной системы, вестибулярного и опорно-двигательного аппарата с использованием специализированного костюма аксиального нагружения (4) «Регент» (аналога космического профилактического костюма «Пингвин»).

На сегодняшний день костюм «Регент» используется в медицинских учреждениях в России и за рубежом для реабилитации больных с двигательными расстройствами, вызванными очаговыми изменениями головного мозга – перенёсших инсульт или черепно-мозговую травму, больных с паркинсонизмом и рядом других нозологий, а его создатели удостоены премии «Призвание». Изделие продолжает совершенствоваться, в частности, создаётся система автоматического регулирования нагрузки используемых в костюме элементов, что откроет возможность его применения в домашних условиях [6, 9, 13].

Рис. 3. а) Кислородно-гелиевая терапия с использованием аппарата «Ингалит-B2–01» при лечении внебольничной пневмонии (фото с сайта pushkino.tv), б) тестирование аппарата «Ингалит-В» для терапии подогретыми газовыми смесями (фото из архива ИМБП), в) их прототип – спасательный аппарат «Ингалит-А» (фото из архива ИМБП)
 

Дыхательные смеси с добавлением гелия для лечения внебольничных пневмоний

Большое внимание в космической медицине уделяется изучению влияния на организм человека измененной газовой среды с целью оптимизации воздушной среды в космическом корабле и скафандре. Так, ещё в 70-е годы ХХ века прорабатывалась возможность заменить атмосферу космического корабля на кислородно-гелиевую смесь. Несмотря на то, что идея не была реализована, кислородно-гелиевые смеси нашли своё применение в водолазной, а в дальнейшем – спортивной и клинической медицине. За счёт меньшей плотности кислородно-гелиевая смесь снижает сопротивление дыханию, быстрее доставляется к альвеолам и проникает в них, в результате повышается содержание кислорода в крови и облегчается механика дыхания у пациентов, у которых сужен просвет бронхов (в результате спазма или отёка) [ 8 ].

То есть такие смеси не могут ликвидировать обструкцию лёгких, однако могут снизить дыхательную недостаточность, сопровождающуюся снижением содержания кислорода и повышением содержания углекислоты в крови. Кроме того, под воздействием тепла происходит расширение бронхов и сосудов, соответственно увеличивается количество кислорода, которое поступает к тканям, улучшается микроциркуляция крови в зоне поражения лёгкого, снижается плотность бронхиального секрета.

Ингаляции кислородно-гелиевыми смесями уже применялись в клинической практике как вспомогательное средство в комплексной терапии заболеваний дыхательной системы [15, 27], а в настоящий момент проходят исследования для оценки их эффективности в лечении внегоспитальной пневмонии, вызванной COVID-19. К настоящему моменту подогретые кислородно-гелиевые ингаляции для лечения вирусных пневмоний на базе прибора «Ингалит» уже с успехом использовали Московская областная больница имени профессора В. Н. Розанова (г. Пушкино Московской области), Республиканская клиническая больница Коми (г. Сыктывкар), Центральная клиническая больница РАН (г. Москва), городская клиническая больница №52 (г. Москва) [3, 18, 19, 20, 21].

Гелиокислородные смеси и смеси, содержащие аргон, оказываются эффективными средствами профилактики шумовых воздействий и реабилитации пациентов с определёнными нарушениями слухового аппарата. Кроме того, показано их позитивное влияние на физическую работоспособность. Работы в этом направлении будут продолжены.

От космической телеметрии к земной телемедицине

Главная особенность медицинского контроля состояния здоровья космонавта в полёте – удалённость обследуемого от врача. При этом врач должен оценить состояние здоровья и реакции физиологических систем космонавта, а в случае заболевания – поставить диагноз и назначить лечение. Поэтому именно развитие космической медицины считается во всём мире основой разработки эффективных дистанционных методов контроля основных систем организма – телемедицины.

Развитие космической медицины считается во всём мире основой разработки эффективных дистанционных методов контроля основных систем организма – телемедицины.

Ещё в 80-х годах прошлого века во время ликвидации последствий землетрясения в Армении и взрыва газопровода под Уфой под эгидой советско-американской группы по космической медицине проводились телемосты с привлечением специалистов ведущих клиник и медицинских центров Москвы и США для консультации пострадавших. Затем телемедицинские проекты получили развитие в ряде международных программ.

Рис. 4. Тестирование телемедицинских технологий в ходе эксперимента SIRIUS-1 (фото из архива ИМБП)
 

Космическим медикам удалось отработать технологии применения телемедицины в интересах практического здравоохранения и успешно апробировать на базе медицинских учреждений регионов страны. Была создана методологическая база для создания системы телемедицинских услуг в Российской Федерации, были заложены основы её правового обеспечения. Совместно с МГУ имени М. В. Ломоносова впервые в стране была создана система подготовки медицинских кадров по телемедицине [ 10 ].

В настоящее время телемедицинские технологии находят всё большее применение в различных областях здравоохранения, зарекомендовали себя в качестве востребованного инструмента обеспечения консультаций населения и клинических учреждений во время пандемии COVID-19. Мы же предполагаем двигаться дальше в плане развития более современных телемедицинских приложений, как в интересах земной медицины, так и для обеспечения перспективных межпланетных полётов.

3. От трансфера технологий – к трансферу знаний. Космическая медицина – медицина здорового человека

Начиная с середины 1960-х годов в ИМБП в рамках прикладных задач ведутся теоретические и практические исследования в области медицины здорового человека. Практически впервые объектом изучения врача стал здоровый человек [ 24 ].

Благодаря проведению регулярных, разносторонних и длительных обследований космонавтов на стадии отбора, в период предполётной подготовки, во время полётов, после возвращения на Землю и в условиях модельных наземных экспериментов накоплен большой объём уникальных данных о функциональных показателях и реакциях здорового человека в покое, при функциональных нагрузках и в экстремальных ситуациях.

Рис. 5. а) Использование костюма аксиального нагружения в терапии двигательных нарушений, б) его бортовой прототип на лётчиках-космонавтах С. А. Волкове и О. Д. Кононенко (фото с сайта nasa.gov)
 

Многостороннее систематическое изучение всех жизненных процессов, протекающих в здоровом организме человека, обогатили медицину знаниями о нормальных реакциях на различные воздействия окружающей среды. Проведённые исследования позволили подойти к научному решению вопроса о норме функциональных показателей организма и его реакций на определённые воздействия, который в традиционной медицине изучен недостаточно, поскольку последняя имеет объектом своего внимания преимущественно больных людей.

Особенностями методологического подхода космической медицины, в частности её клинической ветви, являются:

  • максимальный учёт резервных возможностей организма;
  • индивид