CC BY
169
Космическая медицина - билет в будущее
В.А. Рогожников, доктор медицинских наук, профессор, заместитель руководителя ФМБА России
Геополитическое положение России во все эпохи вызывало у окружающего мира желание изменить его в свою пользу. Огромные территории и неистощимые природные ресурсы даже в наш просвещенный век остаются привлекательными для государств, не обладающих таким потенциалом, но имеющих политические амбиции. Никому и никогда не удавалось победить нашу страну в открытом противостоянии. Однако в последние годы прошлого столетия подобным амбициям почти удалось реализоваться: могущественные отрасли, в том числе космическая, утратили бесспорное лидерство, снизив темп развития. Проблема заключалась и в экономической ситуации, сложившейся после распада СССР, и в нездоровой тенденции подстраиваться под интересы Европы и США.
В настоящее время ситуация корен -ным образом изменилась, и перед руководителями служб и ведомств, прямо или косвенно отвечающих за безопасность государства, стоят четкие задачи, направленные на восстановление традиционных преимуществ России. В свое время американский президент Джон Кеннеди сказал, что величие державы определяется количеством золотых олимпийских медалей и ядерных боеголовок. По первому пункту наша страна уже вышла в мировые лидеры. Не менее важно в настоящий момент быть на несколько шагов впереди в деле освоения космического пространства. Первый шаг мы уже сделали — самая мощная и экологически чистая ракета «Ангара» успешно стартовала с космодрома в Плесецке.
Дальнейшие шаги в этом направлении позволят нашему государству восстановить былые позиции мирового лидера космонавтики, в том числе пилотируемой. Это ставит новые задачи перед космической медициной (КМ) и перед Федеральным медико-биологическим агентством, которое отвечает за медицинское обеспечение и санитарно-
эпидемиологическое благополучие космонавтов.
Несколько лет назад возникла объективная необходимость в создании научно -исследовательского института, который возьмет на себя координацию деятельности учреждений, занимающихся медико-санитарным обеспечением работающих в особо опасных условиях и государственным санитарно-эпидемиологическим надзором на этапах проектирования, создания и эксплуатации пилотируемых космических аппаратов. Кроме того, в сферу компетенций этого НИИ должны были входить проведение фундаментальных и прикладных исследований по изучению влияния космических факторов на состояние здоровья космонавтов и разработка рекомендаций, направленных на повышение их работоспособности, а также формулировка задач в интересах практического здравоохранения и внедрение достижения КМ и биологии в практику.
В соответствии с поставленными задачами руководитель ФМБА России В.В. Уйба принял решение о создании НИИ космической медицины ФГБУ ФНКЦ ФМБА России, директором которого стал доктор медицинских наук, профессор, академик РАН В.М. Баранов. Виктор Михайлович более 40 лет работает над вопросами обеспечения жизнедеятельности человека, находящегося в экстремальных условиях, в том числе во время космического полета. Областью его научных интересов являются исследование механизмов влияния неблагоприятных факторов окружающей среды на организм человека, в частности на сердечно-сосудистую и дыхательную системы, и разработка средств и методов, повышающих устойчивость человека к действию этих факторов и его работоспособность.
В настоящий момент НИИ космической медицины занимается рядом исследований, имеющих большое научное и практическое значение, в лучших традициях отече-
ственной КМ, зародившейся задолго до первых космических полетов.
В преддверии Дня космонавтики — 12 апреля и 60-летия космодрома «Байконур» хочется обратиться к истории развития КМ.
Космическая медицина — это современный высокотехнологичный раздел медицины, который занимается изучением влияния факторов космического полета на организм человека и животных, механизмов их воздействия и разработкой методик профилактики и лечения заболеваний в полете и после полета, разработкой методов медико-биологического отбора, подготовки и реабилитации космонавтов.
История развития КМ началась задолго до космических полетов. Фундаментальной основой для нее послужили авиационная и морская медицина, полярная и высокогорная физиология. Еще в 1934 г. в нашей стране начались первые исследования по влиянию на живые организмы нахождения в верхних слоях атмосферы, а в 1949 г. В.И. Яздов-ский провел медико-биологические исследования на высотных (геофизических) ракетах. На мышах, кроликах и собаках изучалось не только влияние условий верхней атмосферы, но и принципиальная возможность перемещения животных на ракете.
В 1951 г. Научно-исследовательский институт авиационной медицины ВВС Минобороны СССР (НИИИАМ) начал первую работу по теме «Физиолого-гигиеническое обоснование возможностей полета в особых условиях». На подопытных животных — собаках — были исследованы основные физиологические эффекты действия ускорений и невесомости при последовательном возрастании высоты полета от 100 до 500 км, опробованы системы жизнеобеспечения и средства спасения на случай возникновения аварийных ситуаций.
В 1957 г. уровень развития ракетно-космической техники позволил запустить первый искусственный спутник Земли (ИСЗ), и уже на втором ИСЗ в космос отправилась собака Лайка. Углубленные исследования в области влияния факторов космического полета на живой организм дали возможность начать подготовку пилотируемых полетов, и в 1959 г. Владимир
Иваиович Яздовский возглавил специальные исследования, позволившие СССР 12 апреля 1961 г. осуществить орбитальный полет Юрия Гагарина.
Постоянно усложнявшиеся задачи, быстрый темп развития космонавтики и перспективы увеличения продолжительности космических полетов требовали расширения и углубления медико-биологических исследований, разработки новой медицинской техники, систем жизнеобеспечения космических летательных аппаратов. В 1963 г. по инициативе М.В. Келдыша и С.П. Королева при активном участии заместителя министра здравоохранения СССР
A.И. Бурназяна в системе 3-го Главного управления при Минздраве СССР, правопреемником которого в настоящий момент является Федеральное медико-биологическое агентство, был создан Институт медико-биологических проблем (ИМБП). За 50 лет работы в его стенах было проведено множество фундаментальных исследований, имеющих колоссальное научное и практическое значение. Многие из исследований стали основой для развития медико-санитарного обеспечения пилотируемой космонавтики и заслужили достойное признание. Так, в 1978 г. группа ученых из различных организаций под руководством Олега Георгиевича Газенко получила Государственную премию СССР — за цикл работ по медицинскому обоснованию и внедрению комплекса методов и средств профилактики неблагоприятного влияния невесомости на организм человека, обеспечивших возможность осуществления длительных пилотируемых полетов.
В решении поставленных перед КМ задач принимали участие видные ученые и специалисты различных областей науки и техники. Нельзя не упомянуть имена таких видных деятелей отечественной науки, как
B.А. Энгельгардт, Н.М. Сисакян, А.В. Лебединский, В.В. Парин, В.Н. Черниговский, Н.Н. Блохин, В.Д. Тимаков, А.М. Генин, Л.И. Какурин, А.В. Еремин, И.И. Брянов, В.И. Степанцов, А.С. Барер, Ю.Г. Нефедов, П.М. Граменицкий, Т.Н. Крупина, Р.М. Ба-евский и многие другие. Под их руководством и при непосредственном участии проводились фундаментальные и прикладные
исследования и эксперименты в области космической биологии, физиологии и других разделов. Глубина и точность теоретических прогнозов подтвердились практикой космических полетов.
Полет Лайки подтвердил возможность нахождения живого существа в космическом пространстве без вреда для жизни. Полет Юрия Гагарина показал, что нахождение в космосе не влияет отрицательно на эмоционально-психическую сферу человека, и он может мыслить и работать на космическом корабле так же, как и на Земле. Выход в открытый космос Алексея Леонова продемонстрировал возможность человека уверенно ориентироваться в пространстве и работать вне корабля. Высадка американских астронавтов на Луну подтвердила теоретически установленный характер движения человека по ее поверхности, обусловленный гипогравитацией, а также безопасность быстрого пролета через радиационные пояса, окружающие нашу планету.
В настоящий момент КМ продолжает развиваться в соответствии с новыми задачами.
Основная задача КМ — обеспечение космических полетов, сохранение здоровья и поддержание работоспособности космонавтов. Полет человека в космос не проходит бесследно для организма. На него оказывают влияние факторы, которые можно разделить на три основные группы:
• факторы космического пространства — ионизирующее излучение, вакуум, гипо-магнитная среда, метеоритная опасность. Эти факторы несовместимы с жизнью. Изучение их влияния привело к выводу о необходимости полной герметичности космических летательных аппаратов;
• динамика полета — ускорение, вибрация, шум, невесомость;
• длительное пребывание в искусственной среде герметичных кабин малого объема — искусственная атмосфера, изоляция, адинамия, эмоциональное напряжение, особенности суточной периодики, режим работы и отдыха.
Адаптационные возможности организма человека велики и пластичны, но не без-
граничны. Влияние описанных факторов может вызывать различные негативные изменения, поэтому необходимо изучение этих процессов — как на земле в лабораторных условиях, так и в космосе.
Космическая медицина занимается обоснованием и разработкой мер и средств профилактики, медицинских требований к системам жизнеобеспечения космических кораблей и орбитальных станций и к средствам спасения экипажей при возникновении аварийных ситуаций, к системам управления космического корабля и его оборудования. Кроме того, в сферу компетенций КМ входят разработка системы отбора и подготовки космонавтов, профилактика и лечение заболеваний, реабилитация в послеполетном периоде.
В настоящее время, в преддверии начала освоения дальнего космоса, особо важным является создание системы медицин -ского обеспечения этого проекта: изучение рисков развития тех или иных заболеваний во время полета, разработка методик диагностики и лечения заболеваний в условиях невесомости. Предстоит решить ряд задач, таких как создание новых систем жизнеобеспечения для многомесячного полета, организация специализированной медицинской помощи в условиях отсутствия стабильной связи с Землей и невозможности экстренной посадки, разработка системы тренировок, которая позволит после длительного пребывания в невесомости сохранить работоспособность и, выйдя на поверхность планеты или астероида, эффективно выполнять поставленные задачи.
Очень важно также использовать возможности космических программ для исследований, выполняемых в интересах практического здравоохранения. НИИ космической медицины имеет значительное преимущество перед другими институтами, занимающимися похожими вопросами, так как базируется непосредственно в клиническом центре, что позволяет практически полностью устранить разрыв между теорией и практикой и минимизировать период внедрения научных разработок в жизнь. Не так важно, где будет точка применения разработки — на МКС, на Луне или в реабили-
тационном центре на Земле, главная задача — сохранение, восстановление и поддержание здоровья каждого человека.
За два года с момента создания НИИ космической медицины его сотрудниками подготовлено четыре значимых в научно-практическом отношении космических эксперимента («Феникс», «ДАН», «Эндотелий», «Форсированный выдох»). Эти космические эксперименты (КЭ) успешно прошли предварительную экспертизу и включены в Долгосрочную программу научно-прикладных исследований и экспериментов на борту Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС). В ноябре 2014 г. на борту РС МКС началась реализации первой фазы КЭ «Феникс», целью которого является получение новых данных о воздействии факторов космического пространства на состояние генетического аппарата и выживаемость высушенных лимфоцитов человека и клеток костного мозга мыши. В развитии этого направления исследований на основе новейшей технологии, базирующейся на принципах микрофлюидики, в НИИ космической медицины планируется проведение и проводится подготовка к выполнению на космических аппаратах в реальных условиях космического полета молекулярно-генетических исследований в целях изучения особенностей межклеточных взаимодействий нормальных и патологически измененных клеток.
В научную программу годового пилотируемого космического полета на МКС, начало которого запланировано на последнюю декаду марта 2015 г., включен КЭ «ДАН», предназначенный для изучения активно -сти центрального дыхательного механизма в условиях длительного воздействия на организм человека невесомости.
В интересах практического здравоохранения специалистами НИИ космической медицины проводится подготовка к проведению на борту РС МКС КЭ «Эндотелий». Основное назначение этого КЭ — оценка значимости изменений магнитного поля Земли (геомагнитосферы) как фактора риска развития сердечно-сосудистой патологии не только у больных, но и у практиче-
ски здоровых людей. В рамках подготовки к КЭ «Форсированный выдох» проводятся модельные исследования, разрабатывается научная аппаратура, предназначенная для оценки вентиляторной функции легких на основе анализа акустических характеристик трахеальных шумов форсированного выдоха в качестве метода контроля за функциональным состоянием дыхательной системы в длительном космическом полете и ранней диагностики нарушений легочной вентиляции.
Совместно с рядом других учреждений ФМБА России специалистами НИИ космической медицины выполняются работы по созданию аппаратно-программного комплекса для медицинского сопровождения экипажей МКС на месте приземления спускаемого аппарата космического корабля «Союз». Использование этого аппаратно-программного комплекса позволяет в режиме реального времени получать видео-, аудио- и телеметрическую информацию о состоянии здоровья космонавтов непосредственно после приземления и производить экспресс-анализ полученных данных. Разрабатываемый тип устройства уже прошел лабораторные и полевые испытания и с места приземления космических экипажей позволяет регистрировать и передавать в специализированный медицинский центр данные о характере ЭКГ, частоте сердечных сокращений, уровнях артериального давления и насыщения крови кислородом. Помимо нужд космической медицины подобные аппаратно-программные комплексы могут найти применение и в практическом здравоохранении при оказании медицинской помощи пострадавшим в чрезвычайных ситуациях, а также пациентам, находящим -ся в отдаленных и труднодоступных районах Российской Федерации.
С января 2013 г. коллектив НИИ космической медицины проводит научно-исследовательскую работу по изучению состояния здоровья космонавтов, завершивших летную деятельность. Суть этого важного для теории и практики КМ научного проекта заключается в выполнении исследований по сбору сведений о состоянии здоровья космонавтов, завершивших летную де-
ятельность, путем проведения периодических углубленных медицинских обследований по специально разработанной программе в целях оценки отдаленных последствий космических полетов для организма человека, разработки рекомендаций по совершенствованию системы медицинского обеспечения космических полетов в части, касающейся принципов и методов отбора космонавтов, методов профилактики неблагоприятных воздействий факторов космического полета, а также методов медицинской послеполетной реабилитации космонавтов.
Весьма актуальным направлением научных исследований, проводимых коллективом НИИ космической медицины, является постановка наземных экспериментов с участием испытателей-добровольцев с прицелом на подготовку к полетам в дальний космос, в частности к лунным пилотируемым экспедициям. При этом следует пояснить, что создание системы медицинского обеспечения пилотируемых полетов в дальний космос требует проведения большого числа опережающих исследований, прежде всего в наземных условиях, моделирующих условия межпланетных экспедиций и физиологическое состояние космонавтов на поверхности небесных тел. Полет на Луну связан с чередованием воздействия на организм человека условий с различными значениями силы тяжести, что необходимо учитывать при разработке оптимальных способов поддержания высокой работоспособности космонавтов в такого типа космических экспедициях. По результатам проведенных теоретических и экспериментальных разработок специалистами НИИ космической медицины в 2014 г. получен патент РФ на изобретение № 2529813 «Способ моделирования физиологических эффектов пребы-
вания на поверхности небесных тел с пониженным уровнем гравитации» и на основе разработанной модели начаты исследования по изучению функционального состояния основных физиологических систем организма человека при моделировании условий пилотируемого полета на Луну и работы космонавтов на лунной поверхности. Подготовлены Предложения по созданию научного медико-биологического кластера в регионе космодрома «Восточный».
Вы ознакомились только с малой частью работы НИИ космической медицины, но и этого достаточно для того, чтобы оценить важность и своевременность проведения данных исследований. В настоящий момент закладываются основы дальнейшего продвижения человека в космос, но интересы КМ лежат не только на орбите и ждущих своей колонизации планетах, многие исследования имеют практическое применение на Земле. Существует множество взаимных интересов с такими разделами медицины, как неврология, кардиология, травматология и ортопедия, гематология, офтальмология и т.д. Все большее количество специалистов из разных, порою неожиданных областей принимают участие в проведении медико-биологических экспериментов. Можно смело сказать, что из очень узконаправленной, закрытой области медицины КМ превращается в самую современную науку, открывающую перед человечеством большие перспективы и дающую надежды на прорыв в будущее, которое еще недавно казалось фантастикой.
Совместные усилия всех организаций, принимающих участие в освоении космического пространства, позволят России в ближайшее время выйти на традиционную для нее орбиту мирового лидерства.
