Исследование вегетативной регуляции кардиореспираторной системы в условиях невесомости (Пульс)




Скачать 92.21 Kb.
Дата25.07.2016
Размер92.21 Kb.
Исследование вегетативной регуляции кардиореспираторной системы

в условиях невесомости (Пульс)
Постановщик(-и): Баевский Р.М., д.м.н., Фунтова И.И., к.б.н., Учреждение Российской академии наук Государственный научный центр Российской Федерации - Институт медико-биологических проблем РАН (ГНЦ РФ – ИМБП РАН)
Экспедиции 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 завершён


  • Пульс, экспедиции 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13

  • Пульс перфекшн, экспедиции 7, 8, 9, 10, 11, 12


Область исследования Космическая физиология
Сердечно-сосудистая система и дыхание занимают центральное место в обеспечении жизнедеятельности организма при изменении условий окружающей среды. Установление оптимального уровня гомеостаза в кардиореспираторной системе зависит от способности регуляторных механизмов обеспечить эффективное взаимодействие между деятельностью сердца, сосудистой системой и аппаратом дыхания. Целью КЭ являлось получение новой научной информации для углубления представлений о механизмах адаптации кардиореспираторной системы к условиям длительного космического полета. Отличительной особенностью эксперимента "Пульс" является его направленность на изучение состояния механизмов вегетативной регуляции. Основным методом исследования был анализ вариабельности сердечного ритма по данным электрокардиографии. В эксперименте проводилась регистрация двух характеристик пульса человека (колебаний сосудистой стенки и изменчивости сердечного ритма) совместно с параметрами внешнего дыхания. Для проведения эксперимента использовался комплект "Пульс" (Рисунок 1), позволяющий регистрировать физиологические сигналы, бортовой компьютер, управляющий ходом эксперимента, и сфигмоманометр "ТЕНЗО ПЛЮС" (из состава штатных средств МКС). Для обеспечения эксперимента расходными материалами служила специальная укладка "Пульс", содержащая электроды, салфетки, элементы питания и магнитные носители информации.



Рисунок 1 – Аппаратура «Пульс».

Исследования проводились до и после полета (по два раза), а во время полета - ежемесячно. Сигналы записывались в состоянии покоя и при функциональных пробах с фиксированным темпом дыхания и с задержкой дыхания (Рисунок 2).






Рисунок 2 - Космонавт во время проведения сеанса эксперимента «Пульс» на МКС.

При исследовании в состоянии покоя контролировались средняя частота пульса, расчетные значения минутного и ударного объема, фазовая структура сердечного цикла, эффективность сердечного сокращения, эластичность сосудистой стенки, средняя частота дыхания, объемно скоростные характеристики выдыхаемого воздуха. При заданном темпе дыхания космонавта контролировались активность подкоркового сердечно - сосудистого центра, состояние системы регуляции артериального давления, степень синхронизации ритма сердца и дыхания. В тестах с задержкой дыхания на вдохе и выдохе на максимально возможное время изучались активность и чувствительность дыхательного центра, а также степень участия высших вегетативных центров в регуляции кровообращения и дыхания. Космонавтами осуществлялся визуальный контроль хода обследования по информации, выводимой на экран компьютера (Рисунок 3).






Рисунок 3 - Образец экрана бортового компьютера при записи физиологических

сигналов с помощью аппаратуры "Пульс".


Одним из критериев полноты выполнения эксперимента являлось наличие на экране трех физиологических кривых, хорошо различимых по амплитуде и не имеющих артефактов. Результаты летных сеансов эксперимента доставлялись на Землю на компьютерных носителях информации и анализировались с помощью специальной компьютерной программы наземной обработки данных.



Использование результатов эксперимента на Земле

В процессе обследования проводилась регистрация элетрокардиограммы, фотоплетизмограммы, пневмотахограммы, как в состоянии покоя, так и во время функциональных нагрузок. С использованием современных математических моделей регуляции сердечно-сосудистой системы оценивались: текущее функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, состояние симпатического и парасимпатического звена регуляции сердечно-сосудистой системы, резервные возможности сердечно-сосудистой и дыхательной систем.






Опыт, полученный при использовании комплекта «Пульс» на борту РС МКС, позволяет использовать прибор в медицинских целях на Земле. На основе полученных результатов разработан аппаратно-программный комплекс «Пульс» для обследования вегетативной регуляции сердечно-сосудистой и дыхательной систем населения (Рисунок 4).

Рисунок 4 - Аппаратно-программный комплекс «Пульс».


Использование результатов эксперимента для освоения космоса

Для космической медицины и для практики медицинского контроля за членами экипажей является актуальным установление закономерностей кардиореспираторного взаимодействия при различных функциональных состояниях организма, поскольку, как известно, нарушения регуляции физиологических функций обычно предшествуют развитию опасных нарушений гомеостаза. Полученные научные результаты могут быть использованы для совершенствования системы медицинского контроля за космонавтами. Кроме того, полученные материалы имеют важное значение для лучшего понимания индивидуальных особенностей процесса адаптации человека к условиям длительной невесомости и открывают путь к созданию системы прогнозирования риска развития патологических отклонений в ходе полета.



Результаты

В эксперименте "Пульс" приняли участие 10 российских космонавтов из составов основных экипажей на МКС. Результаты этого научного эксперимента показали, что важным критерием оценки функционального состояния организма космонавта является степень напряжения регуляторных механизмов на разных этапах полета. При этом показано, что длительное напряжение систем регуляции ведет к снижению функциональных резервов организма. Установлена высокая информативность проводимых в полете тестов с фиксированным темпом дыхания и задержкой дыхания на вдохе и выдохе. Одним из важнейших результатов проведенных исследований является выявление непосредственной связи характера адаптации к условиям невесомости с индивидуальным типом вегетативной регуляции.

Результаты этих исследований имеют не только теоретическое, но и важное практическое значение. Во-первых, знание индивидуального типа вегетативной регуляции позволяет прогнозировать характер адаптационных реакций космонавта в полете. Во-вторых, оценка состояния вегетативной регуляции дает важную информацию для системы медицинского контроля, поскольку нарушения сложившегося в полете вегетативного баланса, которые проявляются, прежде всего, в изменениях показателей вариабельности сердечного ритма, значительно опережают по времени метаболические и структурные нарушения в исполнительных органах. При уже имеющемся ухудшении регуляции организм в состоянии еще в течение некоторого времени поддерживать высокую работоспособность (на фоне нарастающего напряжения регуляторных систем), но затем может наступить срыв адаптации в виде различных нарушений, в том числе со стороны сердечно-сосудистой системы. В-третьих, рост напряжения регуляторных систем в ходе полета требует серьезного внимания со стороны службы медицинского контроля как фактор риска развития патологических изменений.

Полученные данные показали перспективность дальнейшего развития предложенных методов применительно к задаче совершенствования системы медицинского контроля за здоровьем членов экипажа в условиях длительного космического полета.



Публикации

  1. Баевский Р.М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. М., Медицина, 1979, с. 225.

  2. J. Tank, R.M. Baevsky, A.P. Berseneva et al. Рrospects for development of novel research apparatuses for the international space station based on the experience of clinical and physiological investigations of the circulation regulating mechanisms. Симпозиум “Достижения космической медицины в практику здравоохранения и промышленности (Берлин, март 2001), Берлин, 2001, С.164-176.

  3. Баевский Р.М, Никулина Г.А, Фунтова И.И., Черникова А.Г. Вегетативная регуляция кровообращения. В кн. Орбитальная станция «Мир», т. 2, 2000, с. 36-68.

  4. Баевский Р.М. Система оценки и прогнозирования состояния здоровья космонавтов и перспективы ее развития. Авиакосмическая и экологическая медицина, 2001,2, с.36-45.

  5. Баевский Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма в космической медицине. Физиология человека, 2002, 2, с.32.

  6. Баевский Р.М. Черникова А.Г. К проблеме физиологической нормы: математическая модель функциональных состояний на основе анализа вариабельности сердечного ритма. Авиакосмическая и экологическая медицина, 2002, №5, с.34-37.

  7. Баевский Р.М. Берсенев Е.Ю., Дрешер Ю., и др. Компьютерные системы для исследования кровообращения и дыхания на борту международной космической станции. Материалы 12-й конференции по космической биологии и авиакосмической медицине. М., 2002, с.38-39.

  8. Baranov V.M., Baevsky R.M., Drescher J., Tank J. Investigations of the cardiovascular and respiratory systems on board the international space station: Experiments “Puls” and “Pneumocard”.5 3rd Congress IAF, Houston, Oct.2002.

  9. Tank J., Baevsky R.M., Drescher J., Funtova I.I. Impact of cardiovascular research on board the international space station on the design of new medical devices, 2nd European Medical & Biological Engineering Conference EMBEC'02, Vienna, Dec. 04-08, 2002.

  10. Baevsky R.M., Baranov V.M., Bogomolov V.V. et al. Prospects of development of the medical control automated systems at the ISS on the basis of onboard equipment “Puls” and “Pneumocard”using. Bremen, 54 IAC, 2003.

  11. Baevsky R.M., Chernikova A.G. Heart rate variability analysis in evaluation of functional state in humans during long-term space flight. 14 Man in Space Symposium, Banff, Alberta, Canada, May 2003.

  12. Баевский Р.М. Теоретические и прикладные аспекты управления адаптационными процессами в условиях длительного космического полета. Организм и окружающая среда: адаптация к экстремальным условиям (материалы конференции). М., 2003, с.24-26.

  13. Черникова А.Г., Баевский Р.М. Математическое моделирование пространства функциональных состояний по данным анализа вариабельности сердечного ритма. Организм и окружающая среда: адаптация к экстремальным условиям (материалы конференции). М., 2003, с.374 -376.

  14. Баевский Р.М., Фунтова И.И. Анализ вариабельности сердечного ритма в исследованиях на борту Международной космической станции. Всероссийский симпозиум «Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и практическое применение», Ижевск, ноябрь 2003.

  15. Черникова А.Г., Баевский Р.М Математические модели функционального состояния на основе анализа вариабельности сердечного ритма. Всероссийский симпозиум «Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и практическое применение», Ижевск, ноябрь 2003.

  16. Черникова А.Г., Баевский Р.М., Никулина Г.А., Фунтова И.И. Анализ вариабельности сердечного ритма в оценке функционального состояния человека в условиях космического полета. 19-й съезд Физиологического общества им. И.П. Павлова, Екатеринбург, сентябрь 2004 г.

  17. R.M. Baevsky, I.I. Funtova, A. Diedrich, A.V. Pashenko, A.G. Chernikova, J. Drescher , V.M. Baranov, J. Tank Autonomic function testing on board the ISS – update on «Pneumocard». 58-th IAC, 15-20 Oktober 2005, Fokuoka, Japan.

  18. Баевский Р.М., Пащенко А.В., Фунтова И.И., Черникова А.Г. Исследование вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы в длительных космических полётах на международ-ной космической станции. Научно-практическая конференция “Компьютерная медицина”. 23-25 июня 2005, Харьков, Украина.

  19. Baevsky R.M., Baranov V.M., Chernikova A.G., Funtova I.I., Pashenko A.V., Tank J. “Results of cardiorespiratory system autonomic regulation investigations during long term international space station missions: experiment “Pulse” 26-th Annual International Gravitational Physiology Meeting. Abstracts. 26 June-1 July 2005. Cologne, Germany, p.14-15.

  20. Chernikova A.G. Heart rate variability in evaluation of functional state and types of autonomic regulation under conditions of space flight/26-th Annual International Gravitational Physiology Meeting. Abstracts. 26 June-1 July 2005. Cologne, Germany, p. 60.

  21. Pashchenko A.V. Astronauts autonomic regulation reserves evaluation during pre- and postflight examinations/ 26-th Annual International Gravitational Physiology Meeting. Abstracts. 26 June-1 July 2005. Cologne, Germany, p.66.

  22. Baevsky R.M., Pashchenko A.V., Funtova I.I., Chernikova A.G. Evaluation of autonomous regulation control of cardiorespiratory system. Experiment results of space medicine at possibility it applying in practical medicine. The 3 –rd European Congress “Achievements in Space medicine into Healthcare Practice and Industry. September 28-30, 2005, Berlin, Germany, p.24-25.

  23. Баевский Р.М., Черникова А.Г., Фунтова И.И. Оценка функционального состояния и типа регуляции системы кровообращения в условиях космического полета по данным анализа вариабельности сердечного ритма. . 7-ая Научно-практическая конференция «Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно - сосудистой системы», 23 марта 2005 г. М., с.310-318.

  24. Baevsky R.M., Baranov V.M., Chernikova A.G., Funtova I.I., Pashchenko A.V., Tank J. Heart rate variability as indicator of cardioregulatory system. Experiment result of ISS // Proceedings of European Study Group on Cardiovascular Oscillations 2006, May 15-17, Jena, Germany.- 273 p. - P. 74-77.

  25. Pashchenko A.V., Baevsky R.M. New method for orthostatic test evaluation based on heart rate variability // Proceedings of European Study Group on Cardiovascular Oscillations 2006, May 15-17, Jena, Germany.- 273 p. - P. 78-81.

  26. Баевский Р.М. Баранов В.М., Пащенко А.В., Фунтова И.И., Черникова А.Г. Исследование вегетативной регуляции кардиореспираторной системы в длительных космических полетах на международной космической станции//Космическая биология и авиакосмическая медицина. М.: Государственный научный центр РФ - Институт медико-биологических проблем Российской академии наук, - 2006, 396 с.- стр.30-31.

  27. Баевский Р.М., Баранов В.М., Пащенко А.В., Фунтова И.И., Черникова А.Г., Танк Е. Вегетативная регуляция кардиореспираторной системы в условиях длительной невесомости // Пятый Международный Аэрокосмический Конгресс, 27-31 августа 2006 года, Тезисы докладов - стр. 213.

  28. Черникова А.Г. Метод дискриминантного анализа в оценке функционального состояния космонавтов в условиях длительного космического полета.//VII международная научно-техническая конференция "Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии - ФРЭМЭ 2006". Доклады. Книга II. - Владимир, Собор, 2006; 254 с. стр. 226-229.

  29. Пащенко А.В., Фунтова И.И., Черникова А.Г., Баевский Р.М. Проблемы развития системы оценки и прогнозирования функционального состояния организма применительно к задачам медицинского обеспечения длительных космических полетов //Космическая биология и авиакосмическая медицина. М.: Государственный научный центр РФ - Институт медико-биологических проблем Российской академии наук, - 2006, 396 с.- стр.234-235.

  30. Baranov V.M,.Baevsky R.M, Pashchenko A.V., Funtova I.I, Chernikova A.G., Dresher J., Tank J. Autonomous regulation of cardiovascular system in cosmonauts and prospects of researches on ISS. . 57 th IAC Congress, Valencia, Spain, 02-06 October 2006.

  31. Tank J., Chernikova A.G., Baevsky R.M. Types of regulation and adaptation reactions in space flights. 5-th Symposium of Autonomic Regulation. Lissabonm Portugal, May 25-29 2006.

  32. Baevsky RM, Baranov VM, Funtova II, Diedrich A, Pashenko AV, Chernikova AG, Drescher J, Jordan J, Tank J. Autonomic Cardiovascular and Respiratory Control during Prolonged Space Flights aboard the International Space Station (ISS),J Appl. Physiol. 2007 Jul;103(1):156-161.

  33. Баевский Р.М., Охрицкий А.А., Пащенко А.В., Прилуцкий Д.А., Фунтова И.И.. Программное обеспечение полиграфа для научных исследований. Медицинская техника,2007,1, с.19-24.

  34. Baevsky R.M., Pashenko A.V., Funtova I.I., Tank. J.. Нeart rate variability onboard international space station. 12th Congress of the International Society for Holter and Noninvasive Electrocardiology. Athens, Greece, June 7-9, 2007.

  35. Баевский Р.М., Фунтова И.И, Черникова А.Г. Принципы построения медицинской экспертной системы для оценки донозологических состояний в длительных космических полетах. Международная конференция «Компьютерная медицина», Харьков, 14-15 сентября 2007 г.

  36. Баевский Р.М, Черникова А.Г, Фунтова И.И. Анализ вариабельности сердечного ритма и оценка донозологических состояний в длительных космических полетах 5-й Всероссийский симпозиум «Медленные колебательные процессы в организме человека», Новокузнецк. 15-18 мая 2007 г.

  37. Баевский Р.М., Черникова А.Г., Фунтова И.И. Вариабельность сердечного ритма в оценке степени напряжения регуляторных систем и риска развития патологии у космонавтов. Шестой Всероссийский симпозиум с международным участием. «Боевой стресс. Механизмы стресса в экстремальных условиях деятельности» Москва, 25-28 октября 2007 г.





База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница