Medicina spațială

Informațiile prezentate nu sunt sfaturi medicale și este posibil să nu fie corecte. Conținutul are doar scop ilustrativ și nu înlocuiește sfatul medicului: citiți avertismentele .

Efectele microgravitației asupra distribuției sângelui în corpul uman

Medicina aerospațială este o ramură a medicinei născută în anii cincizeci, odată cu primele lansări de ființe vii în spațiu . Omul a ajuns pe orbita Pământului pe 12 aprilie 1961 cu zborul cosmonautului sovietic Yuri Gagarin . De atunci, misiunile umane au devenit mai frecvente și durabile, ajungând chiar la suprafața lunară în 1969 . Începând cu anii 1970 , s-au făcut zboruri mai lungi și s- au dezvoltat stații spațiale în care astronauții rămân pe orbită săptămâni sau luni.

Trăirea și munca în spațiu implică unele probleme: imponderabilitate, radiații ^[1] , ^[2] și radiații solare , dificultăți în satisfacerea nevoilor fiziologice și în îngrijirea igienei personale, hrănirea sunt câteva exemple de contexte în care medicina aerospațială este dedicată.

Istorie

Laika

Domnișoară Sam

În 1951 au început primele lansări de rachete cu animale, în special câini, de către sovietici , urmate mai târziu de americani . Cursa spațială începuse. Scopul principal al acestor prime experimente a fost de a cunoaște:

• dacă radiațiile din spațiu ar fi atât de intense încât să fie mortale pentru om
• modul în care corpul ar putea rezista la vibrațiile puternice și la accelerațiile și decelerările puternice ale lansării și reintrării.
• cum a reacționat inima la solicitări
• adaptarea sistemului circulator, adică cunoașterea tensiunii arteriale în absența gravitației.

Neil Armstrong la bordul Apollo 11 .

În 1958 , administrația Eisenhower a decis să înființeze Administrația Națională pentru Aeronautică și Spațiu sau NASA , agenția spațială americană, din care Wernher von Braun a fost primul director.

În 1961, un pilot sovietic de avioane experimentale, Gagarin , s-a întors viu de la prima misiune umană pe orbita Pământului, demonstrând că era posibil ca oamenii să supraviețuiască în spațiu.

Programul Mercury , în 1962, a finalizat primul zbor uman american în spațiu cu misiunea Mercury-Atlas 6 .

În 1969 , pe 21 iulie, Neil Armstrong a fost primul om care a pus piciorul pe Lună, cu misiunea Apollo 11 .

Programul Saljut a început era stațiilor spațiale .

Fiziologia microgravitației

Deoarece funcțiile corpului uman nu sunt normale în spațiu, este impropriu să vorbim despre fiziologie: în astfel de cazuri este mai corect să vorbim despre adaptare.

Patologia spațială

Pe Lună și în nava spațială, în condițiile absenței unei atmosfere de protecție și / sau în condiții de microgravitație, se produc modificări ale funcțiilor corpului care sunt încă în studiu. Accidentalele cunoscute sunt:

Alterări ale sistemului cardiovascular

În navele spațiale și pe stația spațială orbitantă există o modificare a poziției corpului față de centrul de greutate, care nu mai există și, prin urmare, masa lichidului din sânge este redistribuită într-un mod diferit decât pe Pământ . În timp ce pe Pământ gravitația deține cea mai mare parte a lichidului în membrele inferioare, în spațiu, deoarece nu mai există gravitație, lichidul se acumulează în cercul pulmonar mic și la nivelul capului.

Când astronauții se întorc pe Pământ, apar probleme când trec de la microgravitație la gravitație. Această tranziție are loc în timpul minutelor în care nava spațială reintră în atmosferă. Sângele din cap se scurge rapid în membrele inferioare, iar această golire bruscă a sângelui din creier provoacă o scădere scurtă și temporară a funcției creierului, numită intoleranță ortostatică. ^[3] Cu toate acestea, revenirea definitivă la normal are loc în câteva zile. Pe Pământ această afecțiune se numește hipotensiune ortostatică .

Alterări ale aparatului locomotor

Astronautul Frank De Winne se antrenează pe banda de alergare TVIS

În spațiul microgravitației, există pierderea masei musculare și pierderea matricei osoase ^[4] . Această pierdere este cauzată de lipsa statismului corpului, care este un reflex automat care ține omul în picioare pe Pământ. Principalii senzori ai acestui reflex se află în tălpile picioarelor și în picioare, prin urmare, în absența gravitației, mușchii nu mai au stimulul de contracție pentru a menține echilibrul; fiind inactivi, se atrofiază.

Un mecanism de acțiune similar cu cel care acționează asupra mușchilor are loc și pentru oase și în microgravitație, este implementat un mecanism hormonal controlat de calcitonină , prin care osul devine mai subțire, suferind osteoporoză .

Pentru a contracara resorbția musculară, astronauților li se recomandă să exercite mult. Osul este o structură complexă formată din celule care produc os, osteoblaste și celule care îl distrug, osteoclaste. Aceste celule se sprijină pe o structură trabeculară pe bază de calciu, care este matricea osoasă.

Osteoporoza spațială afectează toți astronauții, disipând 30 până la 70% din os, în funcție de durata petrecută în spațiu, cu o rată medie de reducere de aproximativ 1,2% masă pe lună. ^[5] Este un fenomen masiv și îngrijorător care a afectat toți astronauții care au rămas în spațiu pentru perioade mai lungi de trei luni.

Aceasta este una dintre limitările majore actuale ale călătoriilor spațiale pe Marte .

Administrarea de medicamente hormonale, cum ar fi calcitonina , pentru a reduce gradul acestei patologii este în prezent ( 2005 ), dar se crede că dă rezultate slabe. ^[6]

Alterări ale sistemului respirator

Pe lângă congestia pulmonară, care în primele zile de ședere provoacă o tulburare respiratorie, cu senzație de sufocare la unii astronauți (care se rezolvă spontan datorită mecanismelor de adaptare), creșterea lichidului din cap determină congestie nazală, cu obstrucție și coriză (o răceală, în acest caz fără infecție bacteriană sau virală). Această congestie este enervantă și foarte pronunțată pentru unii, aproape inexistentă pentru alții. Se vindecă la întoarcere, aproape instantaneu la reintrarea la gravitație normală.

Alterări ale sistemului eritropoietic

Charles "Pete" Conrad pe Lună, în timpul unei erupții solare

Cercetătorii studiază ce părți ale corpului unui astronaut sunt cele mai sensibile la radiațiile solare. Astronauții din interiorul unei structuri spațiale par a fi destul de protejați de radiațiile emise de Soare, în special în timpul erupțiilor solare, dar astronauții protejați doar de costumul spațial sunt foarte expuși radiațiilor de la Soare în timpul unei erupții solare.

Protecția gonadelor poate fi cheia supraviețuirii speciei în spațiu. Spermatozoizii sunt cele mai sensibile celule la radiațiile solare ale vântului și pe Lună sau în spațiul adânc, deoarece nu există atmosferă, nu există protecție ca pe Pământ, deci, în cazul unei furtuni solare, s-a temut de posibilitatea de a rămâne sterile sau cel puțin pentru a suferi cu ușurință mutații genetice în timp, la descendenți. Celălalt organ foarte sensibil este tiroida , în timp ce celelalte organe sunt mai rezistente la deteriorarea electronii radiați de Soare, de exemplu unghiile nu sunt absolut sensibile și, prin urmare, este mai puțin necesar să le protejăm.

Eritropoieza și rachete solare

Pe lângă șolduri, alte zone sensibile sunt omoplații, coloana vertebrală, femurul, sternul și craniul. Aceste oase conțin măduva osoasă eritropoietică , adică „fabrica de sânge” a corpului uman. Celulele delicate ale măduvei osoase sunt deosebit de vulnerabile la furtunile solare; o doză mare de protoni solari care curge prin corp poate distruge toate celulele eritropoietice . Fără aceste celule care creează sânge nou, sau mai bine zis noi globule roșii: trombocite și globule roșii (acestea din urmă numite și eritrocite ), o persoană ar deveni anemică într-o săptămână și ar putea avea un risc crescut de sângerare. Distrugerea celulelor măduvei osoase responsabile de producerea de monocite, macrofage și limfocite, ar putea crește riscul de a contracta infecții (în special din ciuperci și bacterii care trăiesc în mod obișnuit pe membranele mucoase și pe piele). Prin urmare, protejarea măduvei osoase eritropoietice trebuie să fie cea mai mare prioritate pentru a supraviețui radiațiilor unei furtuni solare. Supraviețuirea emisiilor de radiații în timpul furtunilor solare este mai importantă ca niciodată, mai ales în anticiparea viitoarelor misiuni de lungă durată.

În afara protecției câmpului magnetic al Pământului și fără atmosferă de protecție a mediului, un astronaut care merge pe suprafața lunară sau lucrează în spațiu în afara stației de orbită, este expus masiv fluxului principal de furtuni solare.

Cea mai bună soluție este să vă adăpostiți în structurile adecvate, dar, dacă adăpostul este prea departe pentru a putea ajunge la timp, este necesar să aduceți un costum spațial cu protecție radiațională suplimentară care să protejeze zonele bogate în țesut hematopoietic precum umerii, de asemenea, coloana; acest lucru poate face diferența între a trăi și a muri.

Cu toate acestea, este posibil să nu fie practic să aplicați o protecție suplimentară în interiorul costumului spațial, deoarece costumul spațial ar deveni prea voluminos. Astronauții trebuie să fie capabili să meargă, să sară, să se aplece, să întindă mâna pentru a apuca obiecte și instrumente. O protecție prea mare ar face imposibile aceste mișcări simple, așa că s-a decis utilizarea unei protecții selective: un strat de polimer plastic, cum ar fi polietilena, gros de doar 1 centimetru, plasat în punctele cheie, poate preveni boala acută de radiații.

Pentru toate erupțiile solare aceste măsuri sunt suficiente pentru a menține sistemul hematopoietic al astronautului aproape intact. Dacă doar 5% din celulele din măduva osoasă supraviețuiesc, măduva osoasă se va putea regenera și persoana va supraviețui, fără a fi nevoie de niciun transplant. Un astronaut, atât de protejat, ar putea dezvolta doar probleme de sănătate pe termen lung, cum ar fi cancerul , cataracta și alte boli cu debut tardiv. Niciun costum spațial nu poate opri toți protonii solari, cu toate acestea, dacă o cantitate suficientă de măduvă rămâne intactă, astronautul poate supraviețui chiar și suficient pentru a face față potențialelor daune pe termen lung.

Modificări ale sistemului imunitar

Modificarea sistemului imunitar constă într-o scădere a apărării imune. Inițial s-a presupus că anomalia a fost cauzată exclusiv de radiații, dar s-a verificat ulterior că este cauzată de diverse tipuri de stres, stres de confinare, stres de suspendare, numit generic stres de zbor spațial. ^[7]

Modificări ale sistemului reproductiv

Același subiect în detaliu: actul sexual în spațiu .

Modificările sistemului reproductiv au fost studiate in vitro. S-a văzut că spermatozoizii și ovulul , atunci când încep să se înmulțească, sunt incapabili să formeze o structură de subdiviziune ordonată, care se numește fus, astfel încât distribuția materiei celulare și a cromozomilor are loc într-un mod haotic, comparabil din punct de vedere conceptual cu producții.tumori.

Alterări ale sistemului nervos

Lee Morin , la o altitudine de 386 de kilometri și în cădere liberă la o viteză de 7 km / secundă, aproximativ 25.200 km / oră

Modificările sistemului nervos nu sunt la fel de impresionante ca risipa musculară și osteoporoza, dar sunt cauza problemelor care afectează atât munca, cât și relațiile cu colegii.

Modificări în ritmul circadian zilnic

Naveta orbitează Pământul cu o viteză atât de mare, de aproximativ 27.700 km / oră la o altitudine de 354 kilometri, încât Soarele poate fi văzut răsărind și apunând de cel puțin 15 ori în decurs de 24 de ore. ^[8] Acest fenomen, care poate fi fascinant, se transformă rapid într-o „tortură”, ^[9] deoarece soarele poate răsări când stai culcat sau în timp ce dormi, soarele poate răsări de cel puțin două sau trei ori în zi.în câteva ore. ^[10] Tulburările de somn duc la probleme grave, cum ar fi neatenția și tulburările de dispoziție . ^[11]

Mai mult, trebuie considerat că pielea umană, bogată în melatonină , este sensibilă la lumină și aceasta reglează ritmul circadian ^[12], iar în zori lumina dă semnalul trezirii ^[13] , prin urmare somnul poate fi foarte deranjat. , când ritmul circadian întunecat nu este mai mare de 24 de ore. Cealaltă problemă legată de somn este că corpul este folosit, când este culcat și mușchii se relaxează, pentru a adormi, în timp ce în microgravitate această senzație este absentă și, mai mult, astronauții sunt obligați să se lege de pat cu curele. (un factor care poate fi insuportabil pentru unii astronauți) să poată dormi fără riscul de a pluti în aer.

Toleranța umană la accelerație

În timpul decolării și în timpul călătoriei exterioare, corpul uman atinge treptat, în aproximativ 10 minute, prin intermediul unei accelerații puternice, o viteză finală de aproximativ 25.000-27.000 km / oră. Această accelerație enormă nu are nicio influență asupra astronauților, ^[14] deoarece se produce treptat. Același lucru se aplică întoarcerii în timpul fazei de decelerare.

Sistemul de echilibru

Interacțiuni între membrii echipajului de pe Stația Spațială Internațională

Organul echilibrului este situat în urechea internă lângă organul auditiv. În această structură osoasă există două tipuri de formațiuni care oferă informații despre echilibrul corpului. Unul este reprezentat de canalele semicirculare care sunt responsabile pentru a oferi informații despre rotația capului în cele trei dimensiuni ale spațiului. Cealaltă este reprezentată de utriculă și sacculul care conțin otolitii și sunt responsabili pentru furnizarea informațiilor de accelerație și decelerare liniară orizontal și respectiv vertical. În spațiu, aceste sisteme, care sunt ancorate de gravitație, se adaptează funcționării în alt mod. Adaptarea este subiectivă și unii astronauți se amețesc la întoarcere.

Modificări ale vieții relaționale

Din cauza dificultăților de somn, unii astronauți suferă de probleme de somn, cum ar fi insomnia. Insomnia poate determina astronautul să fie iritabil sau chiar coleric, iar atunci când insomnia devine cronică, pot apărea tulburări severe ale dispoziției, de la euforie până la depresie.

Cercetări din 2015 privind efectele șederii în spațiu

Pentru un studiu privind efectele șederii în spațiu asupra organismului uman (în special a radiațiilor la nivel genetic), astronautul american Scott Joseph Kelly ( Misiunea de un an ) și cosmonautul rus Michail Kornienko au petrecut un an pe Stația Spațială Internațională , din martie 27, 2015 - 2 martie 2016. În studiu, cercetătorii au folosit faptul că Scott Kelly avea un geamăn monozigotic , Mark Kelly , de asemenea astronaut, care a servit ca campion al controlului.

Notă

Bibliografie

Elemente conexe

linkuri externe

• Medicină spațială / Medicină spațială (altă versiune) , în Enciclopedia italiană , Institutul enciclopediei italiene .
• (EN) Zbor spațial NASA , pe spaceflight.nasa.gov. Adus la 19 februarie 2010 (arhivat din original la 23 aprilie 2006) .
• (EN) Divizia Adaptare și contramăsuri umane NASA pe hacd.jsc.nasa.gov. Adus la 19 februarie 2010 (arhivat din original la 24 februarie 2010) .
• ( EN ) National Space Biomedical Research Institute , pe nsbri.org . Accesat la 21 februarie 2010 (arhivat din original la 24 iulie 2019) .

Portalul de astronautică

Portalul Medicinii