КЭ Профилактика

Механизмы действия и эффективность различных методов
профилактики, направленных на предотвращение нарушений
двигательного аппарата в невесомости (Профилактика)
Постановщик(-и): Козловская И.Б., д.м.н., профессор, член-корреспондент РАН,
Учреждение Российской академии наук Государственный научный центр Российской
Федерации - Институт медико-биологических проблем РАН (ГНЦ РФ – ИМБП РАН)
Экспедиции 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 17 завершён
Область исследования Медицинское обеспечение
Целью эксперимента являлось получение новых данных о механизмах действия и
эффективности различных режимов физической профилактики в условиях космического
полета. Эксперимент "Профилактика" направлен на оценку эффективности разных
режимов физических упражнений, сохраняющих приспособительные возможности
организма в условиях невесомости, с помощью тестов, основанных на применении
современных измерительных технологий. Каждый сеанс эксперимента состоял из
нескольких тестов: локомоторного (на бегущей дорожке), велоэргометрического (на
велоэргометре) и силового (с силовым нагружателем).

Локомоторный тест включал следующие ступени: разминочная ходьба, медленный
бег, средний бег, быстрый бег и заключительная ходьба.

Велоэргометрический тест включал три ступени нагрузки: 125, 150 и 175 Вт, по 3
мин на каждой ступени.

Силовой тест состоял из четырех упражнений: сгибания и разгибания шеи,
одновременное сгибание предплечий, разгибания туловища, сгибания туловища.
В ходе каждого теста проводился газоанализ, анализ крови и регистрация
электрокардиограммы.
Для проведения КЭ использовалось оборудование (Рисунок 1):
•
бегущая дорожка УКТФ (пред- и послеполетный период), TVIS (в полете);
•
велоэргометр ВБ-3;
•
анализатор лактата крови АККУСПОРТ;
•
анализатор крови РЕФЛОТРОН;
•
газоанализатор ТЕЕМ-100М;
•
кардиокассета КК-2000.
1
В
ходе
эксперимента
регистрировались следующие
показатели:
• частота
сердечных
сокращений (ЧСС);
• данные газоанализа (VEлегочная вентиляция, VO2,потребление кислорода);
• концентрация
лактата
капиллярной крови (La);
• концентрация
креатинфосфокиназы
капиллярной крови;
• субъективная
оценка
тяжести работы (СОТР).
Рисунок 1 - Укладка "Профилактика".
Основной целью проведения профилактических упражнений является повышение
сниженного под влиянием микрогравитации уровня работоспособности экипажа в полете
и облегчение функционирования организма в условиях земной гравитации после его
завершения. Хотя наиболее желательным результатом является полный возврат всех
физиологических систем к предполетным характеристикам, профилактические
мероприятия, как правило, рассчитаны на поддержание работоспособности космонавтов
на уровне, необходимом и достаточном для выполнения основных оперативных задач.
Использование результатов эксперимента на Земле
Результаты эксперимента могут использоваться для спортивной медицины, подготовки
летчиков гражданской авиации, для подготовки человека к работе в экстремальных
условиях.
Использование результатов эксперимента для освоения космоса
Система профилактики в кратковременных экспедициях предупреждает развитие
дегидратации, ортостатической неустойчивости, физической детренированности,
снижения мышечного и сосудистого тонуса. В случае, когда продолжительность полета
возрастает до нескольких месяцев и
года, профилактическая программа
направлена на минимизацию эффектов
невесомости и других неблагоприятных
факторов, снижение медицинского
риска в полете и облегчение процесса
реадаптации к земной гравитации после
возвращения на Землю. Несмотря на
применение профилактических средств,
во время и после завершения
длительных космических полетов в
различных
системах
организма
Рисунок 2 - Выполнение теста на беговой
закономерно
выявляется
ряд
дорожке.
2
изменений, являющиеся остаточными проявлениями влияния невесомости. На основании
полученных экспериментальных данных проводится корректировка программы
подготовки космонавтов к длительным космическим полетам.
Результаты
Результаты эксперимента «Профилактика» показали, что состояние физических кондиций
космонавтов имеет четко выраженные фазы. На первом этапе полета их
работоспособность существенно снижается с последующим восстановлением до
предполетного или близкого к нему уровня. Эта закономерность четко отражается в
результатах всех тестов. Необходимо также отметить, что стоимость локомоторной
нагрузки оказывается существенно выше велоэргометрической. Это может быть связано с
тем, что при выполнении бегового теста с нагрузкой, равной примерно 70% от веса тела и
отсутствующей при выполнении велоэргометрии, физиологическая стоимость
определяется деятельностью не только динамической, но и тонической мышечной
систем, требующей больших затрат на обеспечение ее деятельности. На рисунках 3-5
приведены некоторые данные сеансов КЭ «Профилактика» в экспедиции МКС-17 для
командира экипажа и бортинженера-1.
Командир экипажа
Бортинженер-1
Рисунок 3 – Динамика максимальной скорости бега в локомоторном тесте.
3
Командир экипажа
Бортинженер-1
Рисунок 4 - Динамика коэффициента отношения максимальной частоты сердечных сокращений к
скорости быстрого бега в локомоторном тесте.
4
Командир экипажа
Бортинженер-1
Рисунок 5 - Динамика субъективной оценки тяжести выполняемой работы по Боргу на ступени
быстрого бега в локомоторном тесте.
Сравнительный анализ различных режимов локомоторных тренировок, применяемых на
борту
МКС,
показал
высокую
эффективность
интенсивных
тренировок,
характеризующихся чередованием интенсивной ходьбы и высокоскоростного бега (так
называемые интервальные тренировки) и существенно меньшую - с тренировок
умеренной зоны мощности с аэробным механизмом энергообеспечения. Интервальные
тренировки
обеспечивают высокий уровень физической работоспособности и
нивелируют обусловленные действием гипогравитации негативные изменения в
функционировании кислородтранспортной системы. Механизмы энергообеспечения
мышечной деятельности в группе космонавтов, выполнявших интервальные тренировки в
течение всего полета, оставались на уровне предполетных показателей, в то время как в
группе космонавтов, выполнявших тренировки меньшей интенсивности, имело место
значительное увеличение физиологической и энергетической стоимости нагрузки. Анализ
информативности
тестов,
применяемых
для
оценки
уровня
физической
работоспособности космонавтов, показал существенно более высокий уровень
локомоторного теста, позволяющий оценить не только уровень физической
работоспособности, но и физиологическую нагрузку, обусловленную необходимостью
5
поддержания позы, что нашло свое отражение в величине сдвигов вегетативных функций
и в механизмах энергообеспечения.
Всего было проведено 46 сессий тестирования состояния 14 российских космонавтов в
период 2002-2008 гг. (в ходе 12 экспедиций).
Публикации
1.
Popov D.V., Khusnutdinova D.R., Vinogradova O.L., Shenkman B.S., Kozlovskaya I.B.
Dynamics of physical performance during long duration space flight (first results of
“Countermeasure” experiment)/Journal of Gravitation of Physiology, 11(1): June, 2004.
6