Ценные познания из области космической медицины. История становления и развития авиационной и космической медицины

Космическая медицина - это область медицины, изучающая влияние факторов космического полета на состояние здоровья и работоспособность человека. Кроме того, космическая медицина обосновывает медицинские требования к системам жизнеобеспечения и управления космических аппаратов; разрабатывает методы отбора, подготовки космонавтов и мероприятия по профилактике и лечению заболеваний, обусловленных полетом, а также средства спасения космонавтов.

Космическая медицина тесно связана с космической биологией (см.), авиационной медициной, физиологией, психологией, кибернетикой и другими дисциплинами.

Исследования в области космической медицины проводятся в наземных условиях, во время полетов самолетов и космических кораблей. Важнейшим вкладом в космическую медицину являются медико-биологические данные, полученные при выполнении программ космических исследований в Советском Союзе и США. Следует подчеркнуть особую важность первого орбитального полета (Ю. А. Гагарин), полета женщины-космонавта (В. В. Терешкова), первого выхода в космос (А. А. Леонов) и на лунную поверхность (Н. Армстронг, Э. Олдрин), полета орбитальной станции «Салют» (Г. Т. Добровольский, В. Н. Волков, В. И. Пацаев).

На космонавта во время космического полета действует ряд факторов: космическое излучение, ускорение, невесомость, шумы, вибрация, искусственная атмосфера, особенности питания и водоснабжения, изоляция, гиподинамия, психо-эмоциональные факторы и т. д.

В настоящее время получены данные о степени их влияния на организм человека и разработаны практические рекомендации по профилактике отрицательных последствий. Создание герметической кабины оградило космонавта от влияния факторов внешней среды. Ведется активная борьба с шумами и вибрацией. С помощью оптимального режима дня, системы физических тренировок и совершенствования питания достигнуты успехи в уменьшении неблагоприятного влияния отдельных факторов, связанных с длительным пребыванием человека в замкнутом пространстве космического корабля. Определенные достижения имеются и в предотвращении вредного влияния ускорений, которые наблюдаются при выведении космического корабля на орбиту и его спуске. Разработан ряд профилактических и защитных мер (рациональная поза, моделирование спинки кресла, противоперегрузочные костюмы, использование некоторых фармакологических препаратов, тренировки). Однако необходимы дальнейшие исследования, особенно по вопросу реадаптации организма космонавта к земным условиям после длительного пребывания в невесомости - наиболее важного фактора космического полета, при котором снижается (частичная невесомость) или полностью исчезает механическое напряжение тканей тела человека.

Исследования с воздействием невесомости длительностью до 24 суток показали, что люди переносят ее удовлетворительно. У некоторых наблюдаются сенсорные, двигательные и вегетативные нарушения, имеющие обратимый характер (иллюзорные ощущения полета в перевернутом положении, снижение точности тонко координированных движений и мышечной силы, колебания частоты пульса, снижение кровяного давления и т. д.). В ряде случаев отмечалось развитие космической формы , по клинической картине аналогичной обычному. Кроме того, доказано, что в условиях невесомости происходит вымывание из костного аппарата солей, особенно , а также общее обезвоживание организма.

Определенное место в космической медицине отводится проблеме радиационных воздействий, которые имеют место в полете (космические лучи, Солнца, радиационные пояса и т. д.). Для обеспечения радиационной безопасности космических полетов с учетом радиационной обстановки на трассе полета, в том числе солнечной активности, применяют фармакологические и другие средства защиты.

Профилактика неблагоприятного влияния комплекса факторов, действующих в космическом полете, и прежде всего невесомости, осуществляется по четырем направлениям: совершенствование космических кораблей; тщательный отбор и подготовка членов экипажей; организация режима питания, труда и отдыха; применение медикаментозных средств.

Санкт-Петербургский государственный университет

медицинский факультет

Реферат по курсу "История медицины" на тему:

«История становления и развития авиационной и космической медицины»

Выполнила: студентка 1 курса 101 гр. А. Д. Жарук

Введение………………………………………………………………...3

1. Авиационная медицина…………………………………………4-8
2. Космическая медицина…………………………………………9-14
3. Заключение………………………………………………………...15
4. Список литературы……………………………………………….16

Введение

Каждый из нас практически каждый день слышит о совершаемых полетах на самолетах и космических кораблях, но не каждый из нас представляет себе какой колоссальный труд ученых и врачей стоит за этими полётами. Авиационная медицина и космическая медицина – это настоящие, самостоятельные науки, которые развивались с течением времени и имеют каждая свою собственную, интересную историю становления и развития. В нашем, быстро развивающемся обществе, когда полетами в космос, на луну, на другие планеты уже ни кого не удивишь, вопрос истории развития данных наук является более чем актуальным, и не раз поднимался на крупных международных конференциях. Так, например, на V Международном научно-практическом конгрессе «Человек в экстремальных условиях: здоровье, надёжность и реабилитация» который проходил в 2006 году. Именно на этом конгрессе оценили всё важность данных наук и тот бесценный вклад, который они вносят в развитие современной медицины, биологии, физики и других наук.

Так что же всё-таки изучает авиационная и космическая медицина!?

Авиационная медицина – это специальная отрасль медицины, основной задачей которой является разработка медицинских мероприятий по обеспечению безопасности полетов на самолетах, здоровья лётного состава и «лётного долголетия». По отношению к пассажирам авиационная медицина содействует обеспечению безопасности полётов, комфорта, хорошего состояния организма после полёта.

Космическая медицина – это комплекс наук, охватывающий медицинские, биологические, инженерные и другие научные исследования и мероприятия, направленные на обеспечение безопасности и создания оптимальных условий жизнедеятельности человека в космическом полёте и при выходе в космическое пространство. Также космическая медицина занимается реабилитацией космонавтов после полёта.

1. Авиационная медицина

Авиационная медицина сыграла огромную роль в возможности овладения человеком полетами на больших высотах. Основной фундамент для авиационной медицины был заложен И.М. Сеченовым и Д.И. Менделеевым. В 1875 году Д.И. Менделеев, на основе анализа причины гибели экипажа воздушного шара «Зенит», впервые выдвинул идею создания герметической кабины для полетов в высоких слоях атмосферы. И.М. Сеченов на основе физиологического анализа причины гибели экипажа воздушного шара «Зенит», на 11-м съезде естествоиспытателей и врачей сделал доклад о легочном газообмене при падении барометрического давления. Основными знаниями по вопросам регуляции кровообращения, необходимыми для анализа действий ускорений в полете, наука обязана классическим исследованиям великого русского физиолога, академика И.П. Павлова, начатым еще в 1877 году. А 14 июля 1909года на заседании Всероссийского аэроклуба был поставлен вопрос о необходимости медицинского освидетельствования летчиков, именно этот день и признали днём зарождения авиационной медицины в России. Уже в следующем году Военное ведомство России издало приказ № 481 с «Расписаниями болезней и физических недостатков, препятствующих службе офицеров, нижних чинов и вольнонаемных механиков в воздухоплавательных частях на аэростатах и аэропланах» и создало первую врачебно-летную комиссию.

Но это были всего лишь первые толчки к тому, чтобы сформировался такой раздел медицины как авиационная медицина. Всё же основными поводами для появления этой науки послужили Первая и Вторая мировые войны. Уже в Первую мировую войну в военных действиях остро встала проблема привлечения в авиацию людей пригодных по состоянию здоровья к службе в ней. Именно в этот период началось углублённое изучение вестибулярного аппарата и сердечно-сосудистой системы. Также немаловажное значение имело и психическое состояние людей, поступающих в авиационные школы.

Поводом для разработки кислородных приборов стали полёты М.Н. Шалимо и Супруна (в полете у них развивалась гипоксия), также это событие привело к тому, что врачами были разработаны схемы тренировок летного состава, обеспечивающие приспособление организма к необычным условиям.

Достижением авиационной медицины в послевоенные годы было создание совместно с инженерами герметических кабин вентиляционного типа, которые установлены почти на всех современных гражданских и военных самолетах.

Герметические кабины всех типов предупреждали не только гипоксию, но и декомпрессионную болезнь. В нашей стране впервые изучил и описал механизм этой болезни профессор B.B. Стрельцов. Также профессор Стрельцов во многих своих выступлениях убеждал: «Для авиации необходимы специально подготовленные кадры врачей; для того, чтобы осуществлять медицинское обеспечение высотных, скоростных, ночных полётов, недостаточно общемедицинского образование врача. Такой врач должен обладать широким кругом специальных знаний и умений». И именно отсутствие врачей, о которых говорил Стрельцов, и являлось тормозом для научных достижений в этой области медицины. Может быть, если бы не отсутствие врачей, с профессиональной, профильной для авиации подготовкой, гораздо быстрее шёл бы процесс развития авиации. В результате последовательной работы В.В. Стрельцова в это время было принято два важных решения: 1) при Центральном мединституте усовершенствования врачей была организована специальная кафедра авиационной медицины и 2) при Втором московском медицинском институте на военном факультете для подготовки авиационных врачей была создана ведущая кафедра авиационной медицины. Обе кафедры поручалось возглавить профессору В.В. Стрельцову. Эти два учебных центра сыграли ключевую роль в деле создания системы подготовки авиационных врачей, в развитии авиакосмической медицины.

Завоевание высот более 13000 м связано с разработкой скафандров. До второй мировой войны в нашей стране были созданы: скафандр ГВФ; скафандры Ч-1 и Ч-3 Института авиационной медицины, которые прошли испытания как в барокамере до высоты 16000 м, так и в полете; скафандр ЦАГИ. В дальнейшем скафандры были усовершенствованы. Они стали «плавающими», согревающими пилота при многочасовом пребывании в воде, облегчающими переносимость аэродинамического удара в момент катапультирования летчика из самолета. Кроме того, улучшились их эргономические характеристики, они стали более

удобные для выполнения летчиком рабочих движений. Хотелось бы обратить внимание на то, что создание скафандров принесло большой вклад в развитие и космической медицины тоже.

Исследования П.И. Егорова в 1937 году показали, что влияние пониженного парциального давления кислорода осуществляется тремя путями: 1) рефлекторно, 2) непосредственно на ЦНС, в том числе на центры регуляции дыхания и сердечно-сосудистой системы, 3) на периферические органы и ткани. Организм человека начинает реагировать на более низкое напряжение кислорода в крови уже на высоте 1000 м. В последующем обнаружилось, что акклиматизация, может достигать высокой степени и обеспечивать возможность пребывания человека на высоте 10000 м.

Проблема влияния на организм такого механического воздействия, как изменение атмосферного давления также исследовалась авиационной медициной. Сюда относится изучение баротравм среднего уха, придаточных пазух носа, легких, высотного метеоризма, декомпрессионной болезни, парообразования в организме (на высотах более 19500 м). Над этими вопросами много работали сотрудники профессора В.И.Воячека и профессора М.П. Бресткина, а также А.Г. Кузнецов, И.Я. Борщевский, М.Д. Чиркин.

Следующая не менее важная проблема авиационной медицины - ускорение. Наиболее существенной в этой области явилась разработка метода спасения летчика в случае аварии самолета на большой скорости полета. Эта работа выполнена группой сотрудников ВМА в 1945-1948 гг. под руководством основателя физиологической школы отечественной авиационной медицины академика Леона Абгаровича Орбели. Им было предложено выстреливание летчика вместе с креслом из терпящего аварию самолета. При этом достигалась 20-кратная перегрузка, действующая в течение 0,2 секунд. Система катапультирования летчика со временем модернизировалась, пока не пришла к наиболее безопасному и удобному способу.

Также довольно большой проблемой, с которой пришлось столкнуться авиационной медицине, была проблема воздушной болезни тесно связанная с ускорениями. В.И. Воячек ещё в 1909 году разработал теорию укачивания, которая позднее легла в основу исследований, проведённых на кафедре авиационной медицины Центрального института усовершенствования врачей. На основании этой теории разработан ряд профилактических мероприятий.

Значительная работа проведена отечественными учеными по борьбе с неблагоприятным воздействием самолетного шума на организм летного и инженерно-технического состава. Этот фактор рассматривался с точки зрения его помехи при осуществлении внутрисамолетной и радиосвязи в качестве дополнительного обстоятельства, которое усиливает общий процесс утомления у летного состава. Нельзя не заметить, что все исследования, которые проводили в области авиационной медицины, повлияли и на традиционную медицину, ведь всё равно в основном авиационная медицина основана на особенностях человеческого организма, в том смысле что на организм летчика, как и на другого простого человека, влияют внешние раздражители, но в случае с летчиками раздражители связаны с авиацией.

Позднее в 1963 году был образован Институт медико-биологических проблем в настоящее время - ГНЦ РФ ИМБП РАН, где развивалось множество новых направлений: моделирование профессиональных условий посредством различных установок (барокамеры, центрифуги и др.); моделирование лётной деятельности на тренажёрах, использование фотомакетов приборных досок; использование самолёта в качестве медицинской лаборатории; получение информации о тех или иных функциях организма в короткие промежутки времени с помощью специальной регистрирующей аппаратуры (малогабаритной, автономной или дистанционно управляемой); повышение общей неспецифической устойчивости организма посредством высотной акклиматизации. Открытие этого института привело к тому, что ещё более усиленно начались исследования в области авиации. За всё время своего существования в институте смогли найти решения многих проблем связанных с акклиматизацией летчика в воздухе. В последние годы сформировалось также такое актуальное научно-практическое направление, как авиационная медицина катастроф (Е.С. Бережнов, Г.П. Ступаков, И.Б. Ушаков, В.А. Пономаренко и др.). Необходимо отметить, что предметом изучений авиационной медицины являются также и летные происшествия, глубокий анализ которых с позиций авиационной психологии и изучения техники пилотирования в различных условиях полетов дает в руки авиационных врачей реальные средства борьбы с теми летными происшествиями, которые являются результатом неправильного поведения летчика.

2. Космическая медицина

С момента запуска в космос первого спутника перед наукой стал вопрос: а как будет себя вне земли чувствовать человек, ведь атмосфера Земли существенно отличается от среды космического пространство. Там отсутствуют силы тяготения, в условиях которой на Земле сформировался и существует организм человека. И как же тогда повлияет на кости, мышцы, кровообращение долгое пребывание в невесомости? Но это не единственный вопрос, который волновал медицину. Атмосфера нашей планеты хорошо защищает нас от воздействия солнечной радиации, которая губительна для всего живого. В космосе человек лишён такой защиты. И насколько же сильно повлияет солнечная радиация на человека? Поиском ответов на подобные вопросы занимается космическая медицина.

Несмотря на долголетнюю работу врачей, до сих пор не найдены ответы на многие вопросы. А при подготовке космонавтов к полёту очень много времени выделяется именно на медико-биологическую подготовку. Но не только в этом заключаются задачи космической медицины, также одной из важнейших задач этой науки является и реабилитация космонавта после полёта. В общей сложности, задачи космической медицины можно сформулировать так:

Обеспечение жизнедеятельности и безопасности космонавта на всех этапах полёта;
Сохранение состояния его здоровья и высокой работоспособности;
Исследование влияний условий космического полёта на организм человека;
Разработка способов профилактики и оказания лечебной помощи космонавту при возникновении неблагоприятных явлений, связанных с воздействием условий полёта на организм человека;
Разработка методов отбора и полготовки космонавтов;
Разработка рекомендаций по поддержанию высокой работоспособности космонавта при выполнении космического полёта, при выходе в открытое космическое пространство и на поверхность других планет.

В становлении и развитие космической биологии и медицины в СССР, важное значение имели труды основоположников космонавтики К.Э. Циолковского, Ф.А. Цандера. Также большое значение в развитие космической медицины имеют работы связанные с исследованиями в области авиационной медицины. Профессор П.К. Исаков отмечал, что между авиационной и космической медициной практически невозможно провести чёткую границу. А ведь у них и вправду общие цели исследований – изучение деятельности человека в необычных условиях полёта, разрабатывание оптимальных методов защиты человека от неблагоприятных факторов полёта.

Главным толчком для развития космической медицины стал полёт в космос первого человека, Ю. Гагарина, который был совершён 12 апреля 1961г. Исследования, проведенные до этого полёта смогли обеспечить нормальные условия обитания в кабине космического корабля, было проведено много опытов на животных, которых отправляли на кораблях в космос, но всё таки был вопрос на который ни один учёный не мог с уверенностью ответить, например как условия невесомости влияют на чисто человеческие функции: мышление, память, координацию движений, восприятие окружающего мира. И только полёт первого человека показал, что в невесомости эти функции не претерпевают существенных изменений.

К сожалению, нет точных данных о том кто же первый начал исследования в области космической медицины, хотя и считается что первоначально вопросы космической медицины изучались специалистами Института авиационной медицины, а в 1960г к ним подключились специалисты Центра подготовки космонавтов, Военно-медицинской академии, Центрального военного научно-исследовательского авиационного госпиталя, НПО «Звезда», а с 1963г ещё и специалисты Института медико-биологических проблем. Работа сотрудников Военно-медицинской академии проводилась по четырем основным направлениям:

проведение экспериментальных исследований по актуальным вопросам космической физиологии и медицины;
осуществление научного руководства исследованиями (проводимыми врачами Центра подготовки космонавтов);
подготовка усовершенствование специалистов по авиакосмической медицине;
осуществление клинико-диагностической и врачебно-экспертной работы.

Естественно эти исследования внесли огромный вклад в развитие авиакосмической медицины, но остались ещё вопросы, на мой взгляд, очень важные, на которые нужно было найти ответы. Даже после полёта первого человека в космос нерешёнными остались такие проблемы как проблемы кислородного голодания, проблемы ускорений и перегрузок, проблемы укачивания и проблемы декомпрессионных расстройств. Именно в решении этих вопросов мы можем увидеть связь авиационной и космической медицины т.к. данные проблемы были присущи и авиационной медицине. Данные проблемы решались методом долгих и усиленных тренировок космонавтов. Было построено много различных тренажеров, которые могли бы имитировать условия полёта. Также очень много усилий исследователи потратили на то чтобы понять как можно поддерживать работоспособность космонавтов в течение полёта. Очень интересен тот факт, что приспособление космонавтов к обычным условиям земного существования после космических полётов протекает намного дольше и труднее чем приспособление к невесомости. Таким образом, при дальнейшем увеличении времени полета требовалось создать системы соответствующих профилактических средств, усовершенствовать системы медицинского контроля и разработать методики прогноза состояния членов экипажей в полете и после его завершения.

За период с 1960 г. по 1995 г. академия принимает участие в разработке 12 актуальных для космической медицины проблем:

Разработка оптимального газового состава воздуха в кабинах космических летательных аппаратов.
Изучение влияния ударных ускорений приземления космических кораблей на организм человека.
Изучение физиологических механизмов укачивания космонавтов в полете и разработка перспективных форм и методов вестибулярного профессионального отбора и вестибулярных тренировок космонавтов.
Изучение влияния длительной гипокинезии (гиподинамии) на организм человека и разработка перспективных методов сокращения сроков реадаптации космонавтов к земным условиям.
Разработка оптимальных режимов давления воздуха в кабинах космических кораблей и давления кислорода в космических скафандрах.
Обоснование перечня средств оказания медицинской помощи, личной гигиены и предметов быта для комплектования бортовых укладок космических кораблей и станций.
Разработка средств и методов повышения эффективности визуально-инструментального наблюдения из космоса.
Разработка методических принципов оптимизации профессиональной деятельности космонавтов при несении вахтенных дежурств.
Обоснование квалификационных требований, предъявляемых к космонавту-врачу.
Изучение влияния гипогеомагнитных полей на живой организм.
Исследование возможности восстановления функционального состояния и работоспособности космонавтов после приземления в крайних климатогеографических зонах фармакологическими средствами.
Изучение эффективности применения пептидных биорегуляторов и гипобарической гипоксии как средства коррекции функционального состояния и профессиональной работоспособности космонавтов в полете и в послеполетном периоде.

В результате проведённых исследований были выявлены различные неблагоприятные факторы, которым может подвергаться человеческий организм во время космических полётов. Первая группа факторов это - факторы, характеризующие космическое пространство как своеобразную физическую среду (крайне низкое барометрическое давление, отсутствие кислорода, солнечная радиация и т.д.) преодолеваются они соответствующими техническими средствами. Так, герметическая кабина вполне защищает космонавтов от температурных влияний и вакуума космического пространства, а система жизнеобеспечения создает необходимые условия для жизни и работы в пространстве кабины. Исключением является космическая радиация: при некоторых солнечных вспышках уровень космической радиации может настолько увеличиться, что стенки кабины не смогут защитить космонавта от действия космических лучей.

В этом направлении проводятся различные исследования по созданию электростатической защиты космического корабля, т. е. делаются попытки создать вокруг космического корабля электромагнитное поле, которое будет отклонять заряженные частицы, не пропуская их к кабине. Большой объем работ осуществляется и в области разработки фармакохимических средств профилактики и лечения лучевых поражений. И на данный момент, решение именно этой проблемы, проблемы воздействия солнечной радиации, имеет наибольшее значение, потому что от солнечной активности (потока космических частиц летящих к Земле) зависит наше самочувствие, радиационный фон земли и работа всех электронных приборов. Далее факторы, обусловленные динамикой летательного аппарата (ускорение, вибрация, невесомость). Они моделируется в условиях земли и изучается уже давно (вибрация, шумы, перегрузки). Их действие на человеческий организм вполне понятно, а, следовательно, ясны и меры профилактики возможных расстройств.

И последние две группы факторов связанные с пребыванием космонавтов в герметической кабине космического корабля (искусственная атмосфера, особенности питания; гипокинезия и т.д.) и психологические особенности космического полета (эмоциональная напряженность, изоляция и т.д.). Решение проблем этих факторов для космической медицины являются довольно затруднительными, так как они связаны с индивидуальными особенностями каждого человека и представляют собой сложную проблему для медицины. Но в настоящий момент есть способы решить и эти проблемы. Например, на орбитальных станциях бытовые условия жизни насколько это возможно приближены к земным условиям. Ну а то, что касается психологических особенностей, то требования к психическим качествам и особенностям космонавтов стоят наряду с медицинскими требованиями. И ещё в 60х годах для психологического отбора космонавтов был положен разработанный Ф.Д. Горбовым принцип воспроизведения модели реальной деятельности с имитацией в экспериментальной модели основных экстремальных факторов полёта.

В наше время, учёные готовят космонавтов к более долгим полетом, которые возможно будут длиться не менее двух лет. Конечно же, это ставит перед космической медициной новые задачи, связанные с физическим здоровьем космонавтов, которые ей нужно решать. Но медицина продолжает развиваться и на данный момент космонавты, которые находятся на орбите, фактически могут пройти полное обследование и не менее точное, чем на Земле. В настоящее время существуют специальные методы и соответствующая аппаратура, которые позволяют с помощью телеметрических систем дистанционно регистрировать и передавать с борта космического корабля на Землю такие физиологические показатели как электрокардиограмма, кровяное давление, биотоки мозга (энцефалограмма), мышц (электромиограмма), кровенаполнение сосудов (реограмма) и т.д. Таким образом, на данном этапе своего развития космическая медицина ничуть не уступает другим областям медицины и успешно способствует развитию космонавтики.

Заключение

На сегодняшний день как авиационная, так и космическая медицина располагают большими возможностями в изучении различных физиологических систем человеческого организма и немалое количество специалистов с профессиональной, профильной подготовкой только способствуют этому.

Но даже, несмотря на то, что за последние годы научный прогресс сделал большой рывок ещё остаётся много открытых вопросов, которые и авиационной и космической медицине следует решить. Наиболее перспективной является космическая медицина, так как ещё столько не освоенного, и не изученного в космическом пространстве. И врачи должны очень много трудиться, чтобы быть уверенными в успехе каждого космического полета. Тем более готовятся ещё более трудные полёты и исследования, а рисковать здоровьем и жизнью космонавтов мы не можем, они и так вносят огромный вклад в развитие современной науки.

Список литературы

www.vbega.ru/book/e3e152ed.html http://epizodsspace.narod.ru/bibl/spacemed/19.htm

www.astronaut.ru/…/books/spacemed/text/21.htm

www.avia.ru/…/articles/art-issue01-06.shtml

www.astronaut.ru/…/books/spacebio/text/02.htm

МЕДИЦИНА КОСМИЧЕСКАЯ - область медицины, изучающая особенности жизнедеятельности организма человека при действии факторов космического полета и космического пространства с целью разработки средств и методов сохранения здоровья и работоспособности членов экипажей космических кораблей и станций. Основными проблемами М. к. являются: исследование влияния на организм человека факторов космического полета (см.), разработка соответствующих профилактических мер и способов защиты от вредных влияний таких факторов; физиол, и гиг. обоснование требований к системам жизнеобеспечения (см.), управления и к оборудованию космических летательных аппаратов (см. Кабины летательных аппаратов), а также средствам спасения экипажей при возникновении каких-либо аварийных ситуаций; разработка клин, и психофизиол, методов и критериев отбора и подготовки космонавтов к полету; разработка методов и средств мед. контроля за экипажами в полете, исследование вопросов профилактики и лечения заболеваний в полете. В связи с этим М. к. является единым комплексом различных разделов теоретической и клин, медицины, таких, как космическая физиология и психофизиология, космическая гигиена, космическая радиобиология, врачебная экспертиза.

Развитие М. к. тесно связано с достижениями теоретической и практической космонавтики как в нашей стране (К. Э. Циолковский, Ф. А. Цандер, С. П. Королев и др.), так и за рубежом [Оберт (Н. Oberth), Годдард (R. Goddard), Эно-Пельтри (R. Esnault-Pelterie) и др.]. Так, создание ракетно-космических летательных аппаратов позволило провести ряд важных исследований на животных в условиях космического полета (см. Космическая биология). Результаты этих исследований в совокупности с результатами наземных исследований в области М. к. позволили обосновать возможность безопасного полета человека в космическое пространство. Первым полетом, оказавшим в свою очередь большое влияние на развитие М. к., явился полет Ю. А. Гагарина на космическом корабле «Восток» 12 апреля 1961 г. Важными этапами в освоении космоса, представляющими собой и практические достижения М. к., явились: первый выход человека в открытый космос (А. А. Леонов, полет на космическом корабле «Восход-2» 18-19 марта 1965 г.); высадка американских астронавтов на поверхность Луны [Армстронг (N. Armstrong), Олдрин (E. Aldrin), полет на космическом корабле «Аполлон-II 20-24 июля 1969 г.]; космические полеты с длительным пребыванием на орбитальных станциях [В. А. Ляхов, В. В. Рюмин, орбитальная станция «Салют-6», 25 февраля - 19 августа 1979 г.; Л. И. Попов и В. В. Рюмин, «Союз-35» и орбитальная станция «Салют-6», 9 апреля 1980 г. - 11 октября 1980 г.; Ю. В. Романенко, Г. М. Гречко, орбитальная станция «Салют-6», 10 декабря 1977 г. -16 марта 1978 г.; В. В. Коваленок, А. С. Иванченков, орбитальная станция «Салют-6», 15 июня 1978 г. - 2 ноября 1978 г.; Поуг (W. Pogue), Гибсон (E. Gibson), Карр (J. Carr), орбитальная станция «Скайлэб», 16 ноября 1973 г. - 8 февраля 1974 г.].

В космическом полете на организм человека могут оказывать влияние три основные группы факторов. Первая группа таких факторов характеризует космическое пространство как среду обитания: это высокая степень разрежения газовой среды (см. Высота), ионизирующее космическое излучение (см.), особенности теплопроводности, наличие метеорного вещества и т. д.

Вторая группа объединяет факторы, связанные с динамикой полета летательных аппаратов: ускорение (см.), вибрация (см.), шум (см.), невесомость (см.) и др. Наконец, третью группу составляют факторы, связанные с пребыванием в герметическом помещении малого объема с искусственной средой обитания: своеобразный газовый состав и температурный режим в помещении, гипокинезия (см.), изоляция, эмоциональное напряжение (см. Стресс), изменение биологических ритмов (см.) и т. п. Перечисленные факторы оказывают комплексное влияние на организм человека, в связи с чем несомненный теоретический и практический интерес представляет изучение модифицирующего влияния каждого из указанных факторов на переносимость остальных факторов космического полета.

Среди всех факторов космического полета уникальным и практически не воспроизводимым в лабораторных экспериментах является невесомость. Значение проблемы невесомости возросло в связи с увеличением продолжительности полетов. Экспериментальные исследования при моделировании некоторых физиол, эффектов невесомости в земных условиях (гипокинезия, водная иммерсия), опыт длительных космических полетов позволили разработать общебиол. представления о генезе изменений в организме, обусловленных влиянием невесомости, и пути их преодоления. Т. о., было доказано, что человек может существовать и активно функционировать в условиях невесомости. Однако, вследствие длительного пребывания в условиях невесомости у человека развивается нек-рая детренированность сердечно-сосудистой системы. Установленные при этом фазовые изменения частоты пульса, уменьшение показателей ударного объема, сдвиги в ЭКГ носят функциональный, приспособительный характер. Длительная невесомость обусловливает нек-рую потерю организмом солей кальция, фосфора, азота, натрия, калия и магния. Эти потери относят за счет уменьшения массы некоторых тканей вследствие их атрофии от бездействия и частичной дегидратации организма. Обусловленные невесомостью биофизические и биохим, сдвиги в организме (изменения гемодинамики, водно-солевого обмена, опорно-двигательного аппарата и др.)» включая изменения на молекулярном уровне, направлены на приспособление организма к новым экологическим условиям. Мед. последствия таких сдвигов изучены еще недостаточно. Поэтому исследования, направленные на выяснение корреляционных зависимостей между наблюдаемыми сдвигами, с одной стороны, и здоровьем и работоспособностью космонавтов - с другой, имеют большое значение. В частности, важно установить взаимосвязь между характером и степенью функциональной перестройки организма в невесомости, направленностью и выраженностью процессов реадаптации после возвращения на Землю.

Для предупреждения неблагоприятных реакций организма человека в период невесомости и реадаптации применяется широкий комплекс профилактических мероприятий и средств (вакуумная емкость, велоэргометр, бегущая дорожка, тренировочно-нагрузочные костюмы и т. д.). Эффективность их использования убедительно продемонстрировал, в частности, 140-суточный полет космонавтов В. В. Коваленка и А. С. Иванченкова на орбитальной станции «Салют-6», 175-суточный полет космонавтов В. А. Ляхова и В. В. Рюмина, а также самый длительный в истории космонавтики орбитальный пилотируемый полет (185-суточный) космонавтов Л. И. Попова и В. В. Рюмина.

За разработку эффективных средств и методов профилактики последствий неблагоприятного влияния невесомости и их внедрение в практику космонавтики группе специалистов в области М. к. присуждена Государственная премия СССР.

Высокая биол, активность различных видов космического излучения определяет опасность их поражающего действия. С учетом этого проводятся исследования по определению допустимых доз лучевого воздействия, разрабатываются средства и методы профилактики и защиты космонавтов от космической радиации (см. Противолучевая защита).

Важным является также определение радиочувствительности организма при длительном пребывании в условиях космического полета (см. Критический орган), оценка реакции облученного организма на действие других факторов космического полета. Перспектива использования ядерных источников энергии на космических кораблях и орбитальных станциях определяет необходимость создания надежной защиты человека посредством создания радиационных убежищ, средств электромагнитной и электростатической защиты, экранирования наиболее чувствительных органов и систем организма и т. д. Предметом специальных исследований является определение биол, эффекта воздействия радиоизлучений, магнитных и электрических полей, возникающих в среде обитания в результате функционирования бортовой аппаратуры. Обеспечение радиационной безопасности приобретает особое значение с увеличением дальности и продолжительности полетов. Очевидно, что в длительных полетах обеспечение безопасности экипажа с помощью лишь пассивной защиты обитаемых отсеков корабля невозможно. Поэтому изыскание биол, методов защиты человека от проникающих излучений является важным направлением исследований в этой области. Исследования, связанные с разработкой искусственной газовой атмосферы применительно к обитаемым кабинам летательных аппаратов, направлены на изучение физиол. эффектов длительного пребывания в атмосфере с различным газовым составом, как эквивалентным земной атмосфере, так и при замене азота гелием или в условиях моногазовой искусственной атмосферы (см. Атмосфера искусственная).

М. к. изучает также влияние таких факторов, как перепады барометрического давления (см. Высотная болезнь , Декомпрессионная болезнь) и изменения парциального давления кислорода в атмосфере (см. Гипероксия , Гипоксия). Представляют интерес исследования, направленные на использование искусственной газовой атмосферы в качестве средства, стимулирующего формирование адаптивных реакций организма к различным неблагоприятным условиям полета. Такая атмосфера получила название активной.

Формирование газовой среды кабин летательных аппаратов в процессе полета непосредственно связано с проблемой ее загрязнения. Источниками загрязнения могут быть конструкционные материалы, технол. процессы, а также продукты жизнедеятельности человека. В этой связи изучение биол. действия загрязнений атмосферы космического корабля представляет важную проблему в общем комплексе физиол.-гиг. исследований. Практическим воплощением этих работ является установление предельно допустимых концентраций широкого круга загрязняющих (токсических) веществ, изыскание технических решений очистки от них атмосферы летательного аппарата.

Решение вопросов обеспечения пилотируемых полетов базируется на результатах предварительных исследований в наземных условиях (стендовые и модельные исследования на животных, эксперименты с участием человека в макетах космических объектов). Решающее значение имеют исследования непосредственно на космических летательных аппаратах. Обеспечение жизнедеятельности человека на пилотируемых космических кораблях и орбитальных станциях создается комплексом оборудования и бортовых запасов, предназначаемых для поддержания постоянного состава газовой среды, снабжения человека питьевой водой, продуктами питания, сан.-техн, средствами. Так, система регенерации и кондиционирования воздуха на кораблях типа «Союз» осуществляется путем создания на борту запасов химически связанного кислорода в виде надперекиси щелочных металлов и сорбентов, поглощающих водяные пары и углекислый газ.

Для обеспечения жизнедеятельности экипажа в случае аварийного приземления спускаемого аппарата в безлюдную местность в состав носимого аварийного запаса (НАЗ) включается рацион питания, обладающий максимальной энергетической и биол, ценностью при минимальном весе и объеме.

Увеличение продолжительности пилотируемых космических полетов требует изыскания новых надежных путей обеспечения сан.-гиг. условий в кабине корабля, личной гигиены космонавта и тщательного контроля за состоянием кожных покровов, их микрофлорой, загрязнением, а также совершенствования способов и средств полной и локальной обработки покровов тела. Особое внимание уделяется одежде космонавтов (полетный костюм, нательное белье, теплозащитный костюм, головной убор, обувь). Специальное значение имеют вопросы сбора, хранения и удаления отбросов, образующихся в процессе жизнедеятельности человека (экскременты, остатки пищи, упаковочная тара), а также в процессе функционирования бортового оборудования и аппаратуры.

Особое место занимают исследования, направленные на выяснение условий и характера взаимообмена микробами между членами экипажа, путей возможных аутоинфекций и инфекций, что особенно важно в условиях герметических кабин ограниченного объема в сочетании со снижением иммунорезистентности в результате воздействия факторов космического полета.

Важное значение для разработки перспективных систем жизнеобеспечения имел медико-технический эксперимент, который был проведен в Советском Союзе в 1967- 1968 гг. с участием трех испытателей. В нем решалась возможность длительного (до 1 года) поддержания нормальной работоспособности человека в условиях изоляции в герметической камере ограниченного объема с использованием воды и кислорода, регенерируемых из отходов, и практически полностью обезвоженных продуктов питания. Изучались особенности взаимодействия человека и окружающей среды в этих условиях, методы мед. контроля, технол, режимы конструкций отдельных блоков и другие вопросы. Во время эксперимента испытатели жили в гермокабине, состоящей из соединенных между собой жилого отсека и экспериментальной оранжереи. Испытание перспективной системы жизнеобеспечения в этом эксперименте показало возможность длительного существования и работы экипажа в системах с замкнутыми циклами, необходимыми для поддержания жизнедеятельности человека.

Для обеспечения возможности выполнения работ вне корабля в открытом космосе или на поверхности планет, а также для сохранения жизни в случае разгерметизации кабины космического корабля предназначены космические скафандры (см.), являющиеся индивидуальными средствами обеспечения жизнедеятельности космонавтов.

Деятельность космонавта при подготовке и осуществлении полета сопровождается выраженным нервно-эмоциональным напряжением. Считают, что космические полеты практически всегда будут содержать в себе элементы риска и вероятность непредвиденных ситуаций. В связи с этим осуществление динамического контроля за состоянием человека, разработка мер профилактики и устранения неблагоприятных влияний являются предметом исследований космической психофизиологии. Исследования в этой области охватывают изучение характера влияния факторов космического полета на нервно-эмоциональную сферу космонавтов, выяснение психофизиол, механизмов эмоционального напряжения и его влияния на профессиональную деятельность, исследование вопросов психологической совместимости членов экипажа, особенно в длительных космических полетах.

Увеличение продолжительности полетов связано со смещением времени и его влиянием на биол, ритмы. Наряду с исследованием процессов адаптации к этому неблагоприятному воздействию осуществляется научно обоснованная разработка режимов труда и отдыха в космических полетах. При этом исходят из представления, что изменения суточных режимов могут привести к десинхронизации физиол, процессов.

Специальным вопросом мед. обеспечения полетов человека в космос является отбор и подготовка космонавтов. Опыт космических полетов свидетельствует о том, что система отбора космонавтов, основанная на практике врачебной экспертизы летного состава, полностью себя оправдывает (см. Экспертиза, врачебно-летная). Наиболее высокие требования к физическому состоянию и здоровью предъявляются к кандидатам, отбираемым для длительных космических полетов, что обусловлено большой продолжительностью действия факторов полета на организм, расширением круга обязанностей членов экипажа и необходимостью взаимозаменяемости в полете. В ходе становления системы отбора космонавтов произошло нек-рое снижение требований к состоянию здоровья космонавтов-исследователей. Более широкое привлечение специалистов различных профессий (геофизиков, астрономов, врачей, биологов и др.) к космическим полетам требует разработки новых мед. и психол, критериев отбора. Отбор членов экипажа в соответствии с результатами мед. контроля продолжается во время тренировок и подготовки к полету. При формировании специальных программ подготовки принимаются во внимание цели и задачи космических экспериментов, а также исходное состояние членов экипажа.

Цель мед.-биол, подготовки космонавтов - ознакомить их с факторами космического полета и повысить устойчивость их организма к ним. Помимо этого, космонавтов обучают методикам проведения мед.-биол, исследований в полете и оказанию доврачебной медпомощи.

В СССР координация работ в области М. к. осуществляется АН СССР и М3 СССР. В составе Всесоюзного общества физиологов им. И. П. Павлова при АН СССР функционирует секция авиационной и космической медицины. Проводятся всесоюзные конференции по космической биологии и медицине, ежегодные чтения, посвященные разработке научного наследия и развитию идей К. Э. Циолковского, а также чтения, посвященные всемирному Дню космонавтики (Гагаринские чтения). Широкое участие в разработке вопросов М. к. принимают научные учреждения АН и АМН СССР. Ведущую позицию в изучении проблем космической медицины занимает Институт медико-биологических проблем М3 СССР. Все более важную роль играет международная интеграция в организации сотрудничества СССР с другими странами по космическим исследованиям - «Интеркосмос».

В США координацией работ по проблемам космической медицины занимается Национальное управление но аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Ведущими учреждениями по этим проблемам являются Космический центр им. Л. Джонсона (г. Хьюстон) и Эймсский исследовательский центр (г. Моффит Филд).

Библиография: Газенко O.Г. Космическая биология и медицина, в кн.: Успехи СССР в исслед. космич. пространства, под ред. А. А. Благонравова и др., с. 321, М., 1968; Ковалев E. Е. Радиационный риск на Земле и в космосе, М., 1976; Космические полеты на кораблях «Союз», Биомедицинские исследования, под ред. О. Г. Газенко и др., М., 1976; Лавников А. А. Основы авиационной и космической медицины, М., 1975; Основы космической биологии и медицины, под ред. О. Г. Газенко и М. Кальвина, т. 1 - 3, М., 1975; 60 лет советского здравоохранения, главн. ред. Б. В. Петровский, с. 279, М., 1977; Bioastronautics data book, ed. by J. F. Parker, Washington, 1973.

Вся космическая отрасль и РОСКОСМОС работают над внедрением в медицину космических технологий. Какие изобретения и наработки из космоса помогают спасать жизни и поправлять здоровье после тяжелейших недугов, разбиралась «Лента.ру».

Быстрый результат

Входящие в состав РОСКОСМОСА предприятия решают в том числе и медицинские задачи. Так, например, в Научно-исследовательском институте космического приборостроения создали уникальный анализатор «БИОФОТ-311»: с его помощью можно в кратчайшие сроки проводить экспресс-тесты крови как в космосе, так и на земле. В целом, он предназначен для оперативного проведения биохимических исследований сыворотки и плазмы крови, мочи, а также других биохимических жидкостей и ориентирован на широкое применение.

Кроме того, в НИИ КП разработали внешне похожее на пистолет биопсийное устройство, которое предназначено для диагностики (биопсии) внутренних органов путем забора образца ткани для ее гистологического анализа и, в частности, выявления причин патологических образований в структуре органа, оценки эффективности лечебных мероприятий. Раньше такие технологии использовались исключительно в космической медицине, однако сейчас успешно и эффективно интегрируются в медицину земную.

Орбитальная печать

Передовые технологии, в том числе медицинские, зачастую апробируются именно в космосе. Так, недавно входящая в РОСКОСМОС Объединенная ракетно-космическая корпорация, подписала соглашение с компанией «3Д Биопринтинг Солюшенс» (резидентом Сколково) о создании уникального биопринтера для магнитной биофабрикации тканей и органных конструктов в условиях невесомости на Международной космической станции (МКС).

Создание магнитного биопринтера позволит печатать в космосе тканевые и органные конструкты, сверхчувствительные к воздействию космической радиации - сентинел-органы (например, щитовидную железу) для биомониторинга отрицательного действия космической радиации в условиях длительного пребывания в космосе и разработки профилактических контрмер. В перспективе технология трехмерной магнитной биопечати может быть использована для коррекции повреждений тканей и органов космонавтов при длительных космических полетах. На Земле такая технология может быть применена для более быстрой биопечати человеческих тканей и органов. Планируется, что биопринтер для отправки на борт Международной космической станции будет готов к 2018 году. Все работы по подготовке и проведению эксперимента будут проводиться в тесном сотрудничестве с ПАО «РКК «Энергия» и ГНЦ ИМПБ РАН.

Не просто экзоскелет

Еще до запуска в космос Юрия Гагарина было очевидно, что во время полета человек испытывает колоссальные нагрузки. А по возвращении на Землю космонавту будет необходима реабилитация с привлечением специальных разработок. Дело в том, что из-за нахождения в условиях невесомости у космонавтов более всего подвергается деградации двигательная функция. Причина - отсутствие гравитации, ведь именно она и является тем фактором, благодаря которому у нас с вами появился мощный скелет, развитая мышечная система и опорно-двигательный аппарат.

Более того, так как внеземные экспедиции становились все более продолжительными, период восстановления надо было продумывать все более тщательно. Все началось с технологий, использовать которые экипаж мог бы в условиях невесомости и ограниченного пространства. Одной из первых подобных разработок стал костюм «Пингвин», который предназначался для создания осевой нагрузки на скелетно-мышечный аппарат и компенсации недостатка опорной и проприоцептивной функций космонавтов. Специалисты ИМБП РАН создали костюм еще в конце 1960-х годов, а впервые испытали его в условиях космоса уже в 1971 году.

В начале 1990-х годов российские исследователи решили модифицировать «Пингвин» для лечения и реабилитации больных с двигательными нарушениями, например с ДЦП. Первый созданный прототип получил название «Адель» и использовался для лечения детей с церебральным параличом. Костюм до сих пор позволяет выработать навыки правильной ходьбы и закрепить новый моторный стереотип, восстанавливая функциональные связи и повышая трофику соответствующих тканей.

Помимо этого довольно быстро встал вопрос о создании костюма, который помогал бы восстанавливать двигательные функции людям, перенесшим инсульт или черепно-мозговую травму и страдающим в результате этого от параличей и пареза. Для этого на основе предыдущих наработок и с привлечением нового ноу-хау был создан лечебный костюм аксиального нагружения «Регент».

Система работает так: костюм создает или увеличивает продольную нагрузку на структуры скелета и повышает мышечную нагрузку при выполнении движений, что, в свою очередь, способствует улучшению регуляции обменных процессов. Кроме того, «Регент» компенсирует недостаток проприоцептивной функций, тем самым способствуя полной или частичной реабилитации больных.

Костюм прошел масштабные испытания на сотнях пациентов в подведомственных РАН и Минздраву учреждениях. В результате этого исследователи выяснили, что «Регент» положительно влияет не только на двигательные, но и на высшие психические функции! Так, у многих пациентов после его регулярного применения гораздо быстрее восстанавливались речь и концентрация.

Фото: Управление делами Президента РФ ФГБУ «Клиническая больница №1»

Но на этом в Центре космической медицины не остановились - там же для реабилитации космонавтов был создан аппарат «Корвит», который имитирует опорную реакцию стоп человека. Уникальность прибора в том, что он позволяет имитировать показатели физического воздействия на стопу при ходьбе: величину давления, временные характеристики. Метод опорной стимуляции, на основе которого создан «Корвит», оказался полезен не только космонавтам, но и целым группам пациентов. В частности, его используют для комплексной реабилитации больных с ДЦП, поскольку «Корвит» позволяет максимально нормализовать стояние и ходьбу, улучшить координацию и восстановить баланс мышц-сгибателей и разгибателей.

Также в распоряжении врачей и их пациентов множество тренажеров и других устройств, способствующих их реабилитацию и возвращению к нормальной жизни.

Полная стимуляция

Еще одна интересная технология, которая прежде использовалась исключительно в космической медицине, - низкочастотная электростимуляция. Первоначально этот способ был разработан, чтобы проводить профилактику негативного воздействия нахождения в космосе на организм человека. В частности, речь идет о восстановлении и сохранении функциональных возможностей мышц человека в условиях гипокинезии и микрогравитации.

Для решения соответствующей проблемы ученые разработали полноценный костюм и портативный электростимулятор. Самые первые испытания прошли еще на станции «Мир», впоследствии метод себя полностью зарекомендовал и соответствующие устройства до сих пор применяются РОСКОСМОСОМ на МКС.

Кроме того, низкочастотная электростимуляция успешно применяется на Земле для лечения больных с травматическими заболеваниями, а также тех, кто страдает от различных проблем с опорно-двигательной системой. Особенно актуальна в свете этого возможность посредством метода сохранять и восстанавливать свойства мышц у частично или полностью иммобилизованных пациентов. Эти технологии активно применяются и в спортивной медицине.

Полетаем!

Еще при подготовке первых космонавтов исследователи столкнулись с необходимостью имитировать невесомость на Земле. Одним из плодов этой деятельности стала разработка метода сухой иммерсии, который активно используется для подготовки и последующей реабилитации космонавтов. В частности особо популярно применение так называемых иммерсионных ванн.

Их применение способствует расслаблению мышц, помогает избавиться от спазмов и восстановить мышечный тонус. Кроме того, иммерсионные ванны полезны для избавления от депрессивного, отечного и болевого синдрома, а также оказывают эффект на разгрузку сердца и снижение кровяного давления.

В последнее время подобные комплексы используют для реабилитации и сохранения недоношенных детей. Но еще раньше иммерсионные ванны начали применять для восстановительного лечения в рамках психоневрологии, травматологии, ортопедии и других сферах.

Опасности и не только

Российские ученые при поддержке РОСКОСМОСА разрабатывали медицинский адсорбционный концентратор кислорода для того, чтобы создавать обогащенную кислородом атмосферу непосредственно из окружающего воздуха, например в помещении. Сегодня этот аппарат часто применяют спасатели и сотрудники других экстренных служб при анестезии и реанимации.

Также в распоряжении представителей экстремальной медицины теперь есть термохимические генераторы кислорода, которые изначально создавались как резервный источник кислорода на пилотируемых миссиях в случае отказа основных систем его получения. Сейчас этими генераторами пользуются Министерство обороны, МЧС и МВД России.

Для резервного обеспечения кислородом космических станций был разработан и комплекс «Курьер», который сейчас активно применяется в медицине катастроф для получения кислорода из окружающего воздуха. При этом комплекс способен производить кислород непосредственно на месте потребления и не требует запасов расходуемых материалов.

Наконец, российские исследователи создали аппарат «Малыш» для спасения человека в обитаемом герметичном объекте, например в кабине космического корабля. В основе аппарата - концепция формирования искусственной газовой среды, а теперь он внедряется и для применения экстремальными службами.

Так что космос гораздо ближе, чем кажется: он помогает лечить людей и спасать их жизни. А РОСКОСМОС и его союзники в этой благородной миссии не останавливаются на достигнутом и шагают вперед.