Научно-техническое обоснование эксперимента «Биокард» 1

Научно-техническое обоснование эксперимента «Биокард»
1. Сущность исследуемой проблемы.
Исследованию сердечно-сосудистой системы космонавтов во время полётов
традиционно отводится одно из первых мест в большом объёме программы по изучению
влияния условий микрогравитации на организм человека. Одним из основных
направлений ЭПlх исследований является изучение биоэлектрической активносПl сердца.
для оценки функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы
космонавтов во время полёта, а также при подготовке космонавтов к посадке на Землю
после длительных космических полётов в практике космической медицины используются
функциональные пробы, в частности, воздействие отрицательного давления на нижнюю
часть тела (1-5). При этом основное внимание уделялось и уделяется центральному и
регионарному кровообращению (преимущественно сосудам головы) (4,5,13). Проводимый
в настоящее время эксперимент «Кардио-ОДНТ» предусматривает комплексную оценку
функционального состояния центрального и различных отделов регионарного
кровообращения при воздействии ОДНТ в условиях микрогравитации с целью выявление
взаимосвязи регуляции большого и малого кругов кровообращения. Биоэлектрическая
активность сердца, в том числе и в эксперименте «Кардио-ОДНТ», оценивается по ЭКГ,
зарегистрированной в отведении DS, как наиболее распространённому в праКПlке
космической медицины, и её анализ был направлен преимущественно на выявление
нарушений сердечного ритма и проводимости, а также изменений лишь некоторых ЭКГ
показателей(3,11).
Известно, что в условиях космического полёта воздействие ОДНТ с помощью
пневмовакуумного костюма «Чибис» моделирует в определённой мере такое
распределение крови в организме человека, которое характерно для его вертикального
положения на Земле. В силу возникающего при ОДНТ градиента давления между верхней
и нижней частями тела происходит механическое смещение диафрагмы и сердца с
соответствующим отклонением электрической оси сердца, предсердий, конечной части
желудочкового комплекса экг, что может повлечь за собой в некоторых случаях
позиционные изменения параметров электрокардиограммы.
Используемое до настоящего времени отведение DS не предусматривает возможность
оценки положения сердца в грудной клетке Н, соответственно, определения изменений
параметров экг позиционного характера. Предлагаемая методика регистрации ЭКГ в 12ти отведениях при воздействии ОДНТ позволит выявить подобные отклонения и уточнить
некоторые механизмы в изменениях биоэлектрической активности сердца при проведении
пробы во время космическом полёте.
Сведений оприменении экг - контроля в таком объёме при ОДНТ в
практике космической медицины и, в частности космическом полёте, в доступной
литературе не имеется.
До настоящего времени неизвестно, как изменяются параметры экг в 12-ти
отведениях, в том числе такие основополагающие, как суммарная электродвижущая сила
(ЭДС) сердца, в том числе предсердий, процессов реполяризации желудочков при
воздействии ОДНТ в полёте, какая их информативность, какова распространённость и
топика изменений биоэлектрических потенциалов в различных отделах сердца, как
изменяются временные, амплитудные характеристики ЭКГ, какой удельный вес
изменений желудочкового комплекса (и, в частности, начальной и конечной его частей)
позиционного характера и др. Дифференциально-диагностическое значение имеет не
только изменение конфигурации ЭКГ-кривой, но и угол расхождения электрических осей,
так называемый, осевой дифференциальный угол (7). Считается, что в норме этот угол
расхождения не превьппает 45-60 градусов и, если он увеличивается и становится больше
90 градусов, свидетельствует об изменениях непозиционного характера (8).
В практике клинико-физиологических исследований при анализе ЭКГ чаще всего
вызывает затруднение оценка таких параметров, как амплитуда и форма зубцов Р, Q, R, S,
интервалы и сегменты PQ и ST, амплитуда и конфигурация зубца Т и др., причины
изменений которых могут бьпь самыми различными. В том числе изменения ЭКГ могут
быть обусловлены механическим смещением диафрагмы и сердца под влиянием ОДНТ.
Полученная информация о состоянии биоэлектрической активности сердца при
воздействии ОДНТ в условиях микрогравитации позволит расширить и углубить
представление по данной проблеме, что является, само по себе, новым в теории и
практике космической медицины. ЭКГ в 12-ти отведениях имеют несомненное
преимущество перед отведением DS, поскольку позволяет оценить не только наличие и
степень выраженности изменений, но и их распространённость, о чём можно судить по
количеству реагирующих отведений, а изучение биоэлектрических потенциалов с
отведений от правых и левых отделов сердца представляет особый интерес с точки зрения
комплексной оценки компенсаторно-приспособительных реакций сердечно-сосудистой
системы на воздействие ОДНТ в условиях невесом ости.
Многолетние наблюдения за динамикой ЭКГ в 12-ти отведениях,
зарегистрированных во время полёта в покое, выявили, что наиболее характерной
особенностью ЭКГ в условиях микрогравитации является неустойчивость элементов
желудочковой реполяризации (10). Использование методики регистрации ЭКГ в 12-ти
отведениих при воздействии ОДНТ в длительном космическом полёте позволит
существенно расширить и углубить наши представления о подобных отклонениях ЭКГ.
2. Необходимость проведения КЭ.
Получение дополнительной объективной информации о функциональном
состоянии сердечно-сосудистой системы при имитации вертикального положения в
условиях микрогравитации, необходимой для оценки ортостатической устойчивости
космонавтов во время полёта и её прогнозирования в реабилитационном периоде.
3. Возможность проведения КЭ.
Эксперимент проводится с использованием аппаратуры «Гамма-lМ» 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.
4. Описание КЭ.
Эксперимент проводится в три этапа: до, во время и после полёта.
Во время полёта эксперимент проводится в течение одного ТМ-сеанса,
длительность которого должна быть не менее 20-25 минут. Каждая проба
предусматривает непрерьmную регистрацию ЭКГ в 12-ти клинических отведениях и
дискретные измерения артериального давления:
• до разрежения (фон);
• при разрежении;
• после разрежения (восстановительный период).
Предлагаемая схема воздействия ОДНТ (-25 мм рт. ст. - 2 мин, -35 мм рт. ст. - 3
мин, -40 и -50 мм рт. ст. по 5 мин каждого режима) наиболее достоверно имитирует
вертикальное положение тела человека в условиях микрогравитации, что было
подтверждено ранее проведёнными многочисленными исследованиями.
5. Новизна и уровень исследований.
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 данные о характере электрофизиологических свойств миокарда и
особенностях перестройки работы сердца космонавтов в условиях длительного влияния
микрогравитации.
6. Ожидаемые научные и практические результаты.
Научные результатыI - использование методики регистрации ЭКГ в 12-ти
отведениях при воздействии ОДНТ в длительном космическом полёте позволит
существенно расширить и углубить представления об отклонениях ЭКГ, наблюдаемых во
время полетах в условиях микрогравитации.
Практические результаты - полученные результаты позволят дополнить и
расширить информацию о функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы
космонавтов на разных этапах длительных космических полётов в целом, уточнить
механизмы ответных реакций левых и, что очень важно в диагностическом плане, правых
отделов сердца на депонирование части крови в зоне декомпрессии.
7. Ожидаемый эффект от выполнения КЭ, методика его оценки.
Эффект от выполнения предлагаемого КЭ связан с получением новой информации,
позволяющей расширить диагностические возможности медицинского контроля для
оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы в условиях
микрогравитации и разработать рекомендации по рациональному его планированию на
различных этапах полета.
Научный руководитель КЭ
И.В.Алфёрова