День космонавтики: Как космические технологии используются в медицине
Как в невесомости
Одной из самых больших проблем, которая становится актуальной для космонавтов после приземления – это возвращение организма к условиям гравитации. Дело в том, что кости, связки, мышцы, и все органы, не имея привычной нагрузки, меняют свою физиологию и биохимию. Обратный переход – непростая задача, его нужно провести максимально постепенно и с соблюдением некоторых правил, космонавту приходится буквально заново учиться ходить. В 1960 году российские специалисты из ИМБП РАН разработали костюм «Пингвин», который помогал улучшить состояние опорно-двигательной системы у космонавтов. Первые испытания «Пингвина» в космосе прошли в 1971 году. В начале 1990-х ученые модифицировали его и создали прототип «Адель» для лечения детей с ДЦП. Позже был разработан костюм аксиального нагружения «Регент» для реабилитации после инсульта. Методика оказалась эффективна так же для лечения спастических состояний, отеков при болезнях сердца и почек и даже для поддержания недоношенных детей, такая ванна показана людям с нервными и психическими расстройствами, например, при депрессии.
Одним из открытий, позволившим создать такие костюмы, стал метод «сухой иммерсии». Суть ее заключается в том, что космонавтов по возвращении с орбиты погружают в среду, которая имитирует невесомость. Так они быстрее и легче привыкают к земному притяжению. Основное устройство в этой методике — сухая иммерсионная ванна. Это большая емкость, наполненная жидкостью и сверху накрытая непромокаемым и очень эластичным материалом. Человек ложится на это «покрывало» и буквально погружается в воду, при этом оставаясь сухим. По ощущениям это похоже на невесомость.
Исследования в области искусственной невесомости крайне пригодились и комбустиологам (врачам, лечащим ожоги). Работа современных флюидизирующих кроватей основана на эффекте псевдожидкости: пациент «плывет» в «сухой жидкости», которая образуется микросферами из натрий-кальциевого стекла с силиконовым покрытием, парящими в восходящем воздушном потоке и создающими таким образом псевдожидкостную среду. Слой микросфер покрыт фильтрующей простыней из полиэстера, проницаемой как для воздуха, так и для выделений пациента. При этом контактное давление обеспечивается на уровне, гораздо меньшем уровня закрытия капилляров, что позволяет обеспечить свободную циркуляцию крови. Более того, флюидизация оказывает осушающее действие на кожу и обеспечивает свободное испарение выделений пациента, приводя таким образом к ликвидации среды для роста бактерий и защищая здоровые ткани.
Электричеством – по ослабленным мышцам
Еще одна интересная технология, которая прежде использовалась исключительно в космической медицине и так же была направлена на восстановление нормального функционирования мышц — низкочастотная электростимуляция. Для решения соответствующей проблемы ученые разработали полноценный костюм, с вмонтированным в него электростимулятором. 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. А в течении последних лет в крупных городах появились спортивные студии, проводящие ЕМС-тренировки в похожем на космический прообраз костюме, для быстрого развития силы и выносливости мышц.
Живительный кислород
Российские ученые при поддержке Роскосмоса разработали 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. Особенно актуальным это изобретение стало в период пандемии Covid-19, когда все нуждающиеся в кислороде пациенты не могли быть помещены в стационары, оборудованные централизованной подачей газа.
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. Приведенные примеры – в числе сотен направлений космических исследований, которые уже обогатили мировую медицину и обогатят ее в будущем.