Исследование вегетативной регуляции кардиореспираторной системы в длительных космических полетах на Международной Космической Станции

Новый этап изучения вегетативной регуляции кровообращения начался с вводом в эксплуатацию Международной космической станции (МКС). Поскольку в процессе развертывания МКС предстоят обширные, трудоемкие монтажные работы на орбите, медико - физиологические исследования характеризуется направленностью на решение практических задач, связанных с оценкой и прогнозированием функционального состояния членов экипажа. Здесь индивидуальная оценка степени напряжения регуляторных систем и функционального резерва приобретает особенно важное значение. Российские исследователи, обладающие неоспоримым приоритетом в этой области, взяли на себя задачу создания бортовой автоматизированной системы медицинского мониторинга, основанной на исследовании вегетативной регуляции кровообращения и дыхания (V.M. Baranov et al., 2002; Р.М.Баевский, и соавт., 2003). Речь идет о практической реализации концепции о системе кровообращения как индикаторе адаптационных реакций целостного организма. В качестве первого шага к решению этой важной задачи на борту МКС проводится научный эксперимент “Пульс” (см. рис. 9) с регистрацией элктрокардиограммы, сфигмограммы и пневмотахограмы в покое и при функциональных тестах с нагрузкой на систему дыхания.

Исследования проводятся дважды до полета, ежемесячно в полете и два раза после полета. Протокол эксперимента включает 10 минут записи в покое, тесты с фиксированным темпом дыхания, тесты с задержкой дыхания на вдохе и на выдохе. Записи на магнитном носителе доставляются на Землю после окончания полета и анализируются в лаборатории. К настоящему времени в полетах на МКС проведено обследование 9 российских космонавтов.

При анализе данных важное значение придавалось оценке вариабельности сердечного ритма (ВСР). Сравнение исходных предполетных данных с полетными (см. табл. 3) показывает, что в ходе полета формируется новый тип вегетативного гомеостаза, который отличается более высоким уровнем активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и более высокой активностью регуляторных механизмов в целом. Обращает на себя внимание рост сосудистого тонуса (увеличение скорости распространения пульсовой волны- Ra). Частота дыхания (Resp-T - длительность дыхательного цикла) уряжается за счет удлинения вдоха .

Таблица 3

Средние значения некоторых показателей кардиореспираторной системы до, во время и после космического полета на МКС

В ходе полета наблюдается снижение частоты пульса и рост активности парасимпатического звена регуляции (RMSSD). На 1-м и 3- 4-м месяцах полета растет активность сосудистого звена регуляции (LF), которая чередуется с ростом активности энерго - метаболического звена регуляции (VLF) – на 2-м и 5-6-м месяцах полета. Создается впечатление, что процесс адаптационной перенастройки регуляторных механизмов, во-первых, является волнообразным с длительностью периодов равной 1-3-месяцам, и, во-вторых, протекает путем активации все более высоких уровней регуляции.

Весьма выражены индивидуальные особенности вегетативной регуляции в полете. Так, при обследовании двух членов одного экипажа на 159-е сутки полета были выявлены существенные различия в их функциональном статусе (см. рис 10). У КЭ на фоне значительного урежения частоты пульса отмечалось увеличение СКО. У БИ снижение частоты пульса было незначительным, а величина СКО уменьшилась, что можно рассматривать как признак увеличения тонуса симпатической нервной системы. Соответственно у КЭ индекс напраяжения снизился, а у БИ увеличился. В послеполетном периоде у космонавта с более высоким напряжением регуляторных механизмов была отмечена более низкая ортостатическая устойчивость.

Рис.10. Результаты исследования двух членов экипажа МКС

Материалы проведенных исследований показывают, что в процессе адаптации организма к длительному действию невесомости растет активность регуляторных систем, вегетативный баланс постепенно смещается в сторону усиления тонуса симпатической системы. Особенности адаптационной реакции существенно зависят от индивидуального типа регуляции. В качестве примера на рис. 11 представлены результаты исследований в эксперименте “Пульс”, проведенных во время одной из последних экспедиций на МКС. При анализе данных использовалась описанная выше разработанная нами математическая модель функциональных состояний. Математическая модель позволяет определять наиболее важные компоненты системы вегетативной регуляции - степень напряжения регуляторных систем (СН) и функциональные резервы (ФР) регуляторного механизма. Как видно из рис. 11 в ходе полета имеются значимые изменения СН без существенных изменений ФР. В начале полета на 24 – е сутки СН значительно возрастает, что указывает на развитие процессов адаптации организма к условиям невесомости. В последующий период полета вегетативный баланс устанавливается на новом уровне с некоторым преобладанием парасимпатического звена регуляции и существенным снижением СН. В конце полета вновь наблюдается рост СН, что, вероятно обусловлено подготовкой к спуску и явлениями утомления. При этом в течение всего полета ФР сохраняются на уровне близком к исходному.

Рис. 11 . Изменения СН и ФР во время и после полета у одного из членов экипажа МКС

Системы кровообращения и дыхания играют ведущую роль в обеспечении адаптации организма к условиям окружающей среды. В новых необычных условиях невесомости сохранение необходимого уровня функционирования этих систем во многом зависит от работы регуляторных механизмов. Поэтому исследованию механизмов вегетативной регуляции кардиореспираторной системы в последние годы уделяют все больше внимания. Эксперимент “Пульс” явился стимулом к дальнейшему развитию подобных исследований в космосе. Так, аналогичные исследования начало проводить на МКС Европейское космическое агентство (эксперимент “Кардиоког”). Мы также готовимся расширить проводимый эксперимент “Пульс” с целью получения более обширной информации о состоянии различных звеньев системы управления физиологическими функциями. С этой целью в течение последних 5 лет совместно с Немецким авиакосмическим центром и Клиникой Шарите Университета им. Гумбольдта в Берлине готовится новый прибор “Пневмокард”. С его помощью дополнительно можно исследовать регуляцию гемодинамики и сократительной функции сердца. Многочисленные клинические и физиологические исследования с этим прибором позволили получить обширные материалы, позволяющие уточнить критерии перехода из состояния физиологической нормы в донозологические и преморбидные состояния, что очень важно для оценки данных, получаемых в условиях космического полета. Бортовой образец нового прибора будет более миниатюрным, более удобным в эксплуатации, фиксация датчиков будет более простой и надежной . Важно отметить и то, что прибор “Пневмокард” будет работать в той же информационной среде, что и прибор “Пульс”. Это значит, что у них будут совместимые базы данных и программные средства. Это позволит сопоставлять данные, полученные ранее в эксперименте “Пульс”, с более поздними исследованиями, проводимыми с помощью “Пневмокарда”.

Следующий шаг в развитии исследований экипажей МКС планируется сделать в отношении пред- и послеполетных исследований космонавтов. Предполетные исследования необходимо рассматривать не только как получение исходных фоновых данных для оценки результатов полетных и послеполетных исследований. Это важный материал для прогнозирования вероятных в полете патологических отклонений. Речь должна идти не столько о традиционном клиническом подходе к прогнозу, сколько о прогнозировании возможных изменений уровня здоровья, адаптационных возможностей организма. Здесь ведущую роль играет определение изменений на информационно-временном уровне живой системы, которые предшествуют развитию отклонений на энергетическом и метаболическом уровнях. Основываясь на параметрах вегетативной регуляции кардиореспираторной системы, оцениваемых с помощью бортовых комплексов “Пульс” и “Пневмокард”, для пред- и послеполетных обследований космонавтов разрабатывается новая система под названием “Резерв”. Она будет иметь значительно более обширный набор измеряемых параметров (до 25), которые можно регистрировать в любой комбинации по 8 каналам. Регистрация сигналов будет проводится в процессе выполнения разнообразных клинико - физиологических, психо - физиологических и психологических тестов.

При создании комплекса “Резерв” была разработана новая концепция построения аппаратуры для пред- и послеполетного обследования космонавтов. Сущность этой концепции заключается в сочетании бортовых и наземных требований к сбору, обработке, анализу и хранению данных. Предлагаются следующие три ключевых положения:

1) Создание единой программы регистрации данных, в которой бортовые методики органически дополнялись бы более обширным набором клинических методов и тестов;

2) Формирование единой базы данных по результатам исследований, проводимых в полете и в наземных пред- и послеполетных обследованиях;

3) Разработка программного обеспечения, позволяющего обрабатывать и анализировать как полетные, так и наземные записи.

Новый комплекс разрабатывается на базе существующих приборов и методик. В качестве бортового аналога нами был принят прибор “Пневмокард”, создаваемый для МКС. В качестве клинического аналога, используемого в практической медицине, были взяты серийно выпускаемые компанией “Нейрософт” (г. Иваново, Россия) современные стационарные клинические приборы для исследований сердечно-сосудистой и дыхательной систем и для психофизиологического тестирования. Кроме того, в комплексе “Резерв” используется система сканирования для считывания данных анкетного опроса и психологического тестирования с использованием бумажных форм с последующим автоматическим вводом данных.

Таким образом, комплекс “Резерв” разрабатывается на основе синтеза методических подходов космической физиологии и клинической медицины. В данном комплексе реализованы как классические кардиологические методики (ЭКГ, ИПГ, ФКГ и др.), так и методы, традиционно применяющиеся в космической медицине. Наряду с этим используются и новые методы для прогнозирования развития аритмий и ишемических нарушений (ЭКГ высокого разрешения и дисперсионное картирование ЭКГ). Комплекс “Резерв” позволит проводить оценку текущего функционального состояния и прогнозирование возможного перенапряжения и истощения механизмов адаптации, ведущего к развитию патологических изменений кардиореспираторной системы и механизмов ее регуляции. Разрабатываемые новые программные средства позволят в полной мере реализовать все те идеи и научные концепции оценки и прогнозирования функциональных состояний, которые были изложены выше.

Следующим шагом в развитии аппаратурно-программных средств для МКС будет установка на борт нового комплекса “Сонокард”. Этот комплекс разрабатывается на основе опыта, полученного при проведении исследований на ОС “Мир”. Речь идет о принципиально новом методе оценки состояния здоровья, созданном в космической медицине и связанном с бесконтактной регистрацией физиологических показателей во время сна. В 90-е годы в космической медицине был разработан бесконтактный метод оценки функционального состояния, основанный на регистрации баллистокардиограммы с помощью датчика, закрепленного на спальном мешке космонавта (Р.М. Баевский, В.В. Поляков, М. Мозер и др., 1997). На рис.12 представлен образец бесконтактной регистрации баллистокардиограммы на борту орбительной станции “Мир”. Метод с успехом прошел испытания в ходе нескольких длительных экспедиций и, в частности, во время рекордно длительного полета врача-космонавта В.В. Полякова. Исследования, проведенные в ходе космических полетов, позволили установить корреляции между функциональным состоянием космонавтов и показателями, регистрируемыми с помощью метода бесконтактной баллистокардиографии. В связи с этим были начаты работы по реализации этой методологии на Земле. В последние два года эти исследования и разработки проводятся при поддержке Международного научно-технического центра

Исследования во время сна с помощью датчика, размещенного на спальном месте, представляют особый интерес в виду возможности получения информации о функциональном состоянии во время сна. Преимущества такой методологии очевидны: а) Условия исследования по своей комфортности не отличаются от условий обычного (привычного) сна; б) Возможность непрерывного длительного мониторирования параметров кардиореспираторной системы и двигательной активности; в) Возможность контроля и диагностики нарушений вегетативной регуляции, возникающих во время сна; г) Возможность оперативного выявления отклонений, угрожающих жизни (например, апноэ, аритмия или нарушения коронарного кровообращения); д) Возможность динамической оценки качества сна.

При создании прибора для бесконтактной регистрации физиологических сигналов во время сна первостепенное значение имеет выбор типа датчика. Сейсмические датчики-акселерометры, использовавшиеся в космическом полете, мало пригодны для исследований в наземных условиях в виду высокой чувствительности по отношению к внешним вибрациям. Поэтому нами был использован торсионный тип датчика, чувствительный только к угловым ускорениям и не воспринимающий линейные колебания. Используя трехмерный торсионный датчик, расположенный на спальном месте (на кровати, кушетке, диване), можно получить трехмерную баллистокардиограмму. При этом датчик нечувствителен к внешним линейным вибрациям. Для оценки надежности выделения и измерения сигналов, получаемых при бесконтактном исследовании были проведены параллельные записи с использованием электрокардиографического монитора. Полученные результаты подтвердили высокую надежность получаемых бесконтактным способом записей и корректность алгоритма их обработки. Возможно, что торсионные датчики в будущем будут использоваться и в космичеком полете.

Таким образом, открываются новые возможности проведения медицинского контроля за состоянием здоровья космонавтов на основе бесконтактной регистрации физиологических функций в ночной период суток.

6. 
   Проблемы оценки и прогнозирования функционального состояния организма в длительных космических полетах
   

Однако сохранение сердечно-сосудистого гомеостаза, как мы знаем, имеет свою “физиологическую цену” и обеспечивается активной деятельностью соответствующих регуляторных механизмов. Деятельность регуляторных механизмов хорошо иллюстрирует представленная на рис. 13 динамика показателей мощности спектра вариабельности сердечного ритма в различных частотных диапазонах, характеризующих активность подкоркового вазомоторного центра (LF), состояние энерго -метаболического (VLF) и парасимпатического (HF) звеньев регуляции

На рисунке видно, что к началу 7-го месяца полета (189-е сутки) увеличивается тонус обоих отделов вегетативной нервной системы, что, возможно, является ответом на снижение активности вазомоторного центра и направлено на сохранение нормального артериального давления (хотя и сниженного по сравнению с предполетным уровнем. Однако в дальнейшем, на 8-9-й месяц полета, наблюдается резкий рост активности вазомоторного центра на фоне снижения тонуса обоих отделов вегетативной нервной системы. Наконец, новое существенное повышение активности симпатического звена вегетативной регуляции отмечается на 11-12-й месяц полета в ответ на снижение активности вазомоторного центра. Ключ к объяснению этих особенностей адаптационного процесса может быть получен при рассмотрении данных об изменениях сократительной функции сердца, связанных с метаболическими и энергетическими процессами в миокарде и данных об ультрадианных ритмах физиологических функций, которые могут быть исследованы в полете на основании анализа длительных ночных записей сердечного ритма.

Известно, что для поддержания сердечно-сосудистого гомеостаза, т.е. сохранения нормального уровня минутного объема кровообращения и нормального артериального давления, должны регулироваться работа сердечного насоса и тонус сосудистой системы. Поэтому насосная функция сердца, требующая расходования энергетических и метаболических ресурсов, является одним из важнейших объектов управления со стороны механизмов вегетативной регуляции. Для оценки насосной функции сердца в космическом полете использовались две методики: сейсмокардиография (СКГ) для оценки общей суммарной работы сердца и баллистокардиография (БКГ) для оценки внешней работы сердца. Как показали результаты исследований, уже со 2-го месяца полета амплитуда БКГ увеличилась почти вдвое. Это может быть связано с тремя обстоятельствами: 1) уменьшением объема циркулирующей крови, 2) ростом давления в малом круге кровообращения, 3) исчезновением гравитационного компонента кровообращения. Все эти причины ведут к увеличению скорости (и ускорения) изгнания крови желудочками (росту кинетической энергии сердечного выброса. Резкий рост внешней работы сердца наблюдался на 250-е сутки полета, что совпадает с максимумом активности симпатического отдела вегетативной нервной системы (ростом индекса напряжения регуляторных систем) и максимумом активности вазомоторного центра. Вполне резонно поэтому считать рост внешней работы сердца инотропным эффектом увеличения симпатического тонуса. При этом можно говорить и о повышении эффективности сердечных сокращений (рост кпд сердца). Иную картину демонстрирует динамика амплитуды СКГ. Во время полета изменения амплитуды СКГ выражены очень незначительно. Только начиная с 11-го месяца амплитуда СКГ растет, и к концу полета она вдвое превышает предполетный уровень. Однако максимальной величины амплитуда СКГ достигает после приземления. На 3-и сутки после возвращения на Землю амплитуда СКГ в 70 раз превышает исходные значения. Поскольку при этом амплитуда БКГ не только не растет, но и падает, можно говорить о резком снижении эффективности (кпд) работы сердца.

Итак, если обобщить изложенные выше данные о вегетативной регуляции кровообращения и сократительной функции сердца в длительном космическом полете, то можно выявить важные и интересные закономерности. Для сохранения сердечно-сосудистого гомеостаза при длительном пребывании в космосе регуляторные механизмы должны постоянно “искать” наиболее оптимальные соотношения между работой сердечного насоса и сосудистым тонусом. При этом, несмотря на регулярные физические тренировки космонавтов и систематическое выполнение ими всего комплекса профилактических мероприятий, в условиях длительной невесомости продолжают действовать такие факторы, как сниженная афферентация и как следствие этого уменьшение барорефлекторной чувствительности, перераспределение крови в верхнюю часть тела, сниженный объем циркулирующей крови. Поэтому в процесс адаптации включаются все новые дополнительные механизмы регуляции, которые действуют в направлении сохранения сложившегося сердечно-сосудистого гомеостаза.

Результаты 14-месячного полета во многом расширили наше представление о регуляции физиологических функций в условиях длительной невесомости. Считалось, что сложившийся к 5-6-му месяцу полета сердечно-сосудистый и вегетативный гомеостаз, водно-солевой и гормональный баланс и новые уровни функционирования других систем организма сохраняются в течение длительного времени. Однако, как мы видели на примере сердечно-сосудистого гомеостаза, его сохранение при увеличении длительности полета свыше 6 месяцев требует определенной “физиологической цены”, определенного напряжения регуляторных систем. В ходе 14-месячного полета удалось также выяснить некоторые новые важные особенности работы регуляторного механизма. Для этого были использованы данные эксперимента “Ночь”, который регулярно проводился в полете. Эксперимент “Ночь” имел своей основной целью изучение сердечной деятельности и дыхания в ночной период суток с помощью специальных бесконтактных датчиков, вмонтированных в спальный мешок космонавта. Об этом уже говорилось выше. Важной практической задачей этого эксперимента была отработка метода постоянного бесконтактного контроля за состоянием здоровья космонавтов. Такой метод имеет большие перспективы в будущем при организации орбитальных станций с большим числом членов экипажа и в межпланетных полетах. Здесь важно отметить, что бесконтактная регистрация физиологических функций в ночной период суток была впервые апробирована в длительном 14-месячном полете при участии врача-космонавта Валерия Полякова.

Используя бесконтактный метод регистрации во время сна, мы имели возможность проанализировать длительные многочасовые записи частоты пульса и исследовать так называемые сверхмедленные ритмы физиологических функций. К таким ритмам, в частности, относятся 90-минутные волны, связанные с циклами сна. По мнению многих исследователей, сверхмедленные колебания физиологических параметров с периодами, равными десяткам минут и часам, отражают состояние высших уровней управления вегетативными функциями, таких как гипоталамус, гипофиз, кора головного мозга Рассмотрим динамику только одного показателя активности высших вегетативных центров – коэффициента К, который представляет собой отношение мощности спектра волн часового диапазона (60–120 мин) к мощности спектра волн минутного диапазона (3–30 мин). На рис. 14 представлена динамика коэффициента К в 14-месячном полете. Следует отметить, что аналогичные исследования, проведенные в 4-х длительных 5-6-месячных полетах показали, что на 2-4-м месяцах пребывания в космосе наблюдается рост коэффициента К, связанный с активацией высших вегетативных центров. Но в 14-месячном полете мы наблюдали с 5-го до 9-го месяца дополнительную последовательную активацию высших вегетативных центров с постепенным ростом величины коэффициента К. Изучение длительности периодов часовых волн показало, что одновременно с ростом амплитуды часовых волн рос и их период; это указывает на активацию уровней регуляции все более высокого порядка .

Полученные данные хорошо коррелируют с результатами исследования содержания гормонов в крови, которые проводились в 14-месячном полете ( Григорьев А.И., Носков В.Б., Поляков В.В. и др., 1998). На 170-е сутки полета концентрация адреналина и норадреналина
превышала предполетный уровень более, чем в 4 раза, а на 287-е сутки – более, чем в 3 раза. Таким образом, предположение о том, что рост сверхмедленноволновой периодики сердечного ритма отражает рост активности регуляторных звеньев гипоталамо-гипофизарного уровня подтверждается данными гормональных исследований. Следовательно, это дает основание утверждать, что сохранение сердечно-сосудистого гомеостаза при длительном действии на организм разнообразных стрессорных факторов связано с последовательным включением в процесс адаптации все более высоких уровней управления физиологическими функциями. Этот вывод имеет фундаментальное значение не только для космической медицины, но для прикладной физиологии и профилактической медицины. Следует указать, что положение о передаче управления от нижележащих уровней к вышележащим в случаях перенапряжения или истощения соответствующих механизмов регуляции было впервые обосновано в монографии В.В.Парина и Р.М.Баевского “Введение в медицинскую кибернетику” (1966). Затем это представление получило развитие как один из важных прогностических критериев и в ряде других наших работ (Р.М.Баевский, 1979; (А.А.Айдаралиев и др., 1987; А.И. Григорьев, Р.М. Баевский, 2001).


Рис. 14. Степень активации высших вегетативных центров (по значениям коэффициента К) в 14 месячном космическом полете.

В последние годы интенсивно разрабатываются проекты, связанные с возможностью пилотируемого полета на Марс. При этом большое внимание уделяется вопросам обеспечения безопасности полета и надежности работы экипажа. Важной предпосылкой успешного осуществления марсианской экспедиции является способность организма человека адаптироваться к условиям длительного космического полета без существенных изменений земного уровня функционирования основных жизненно важных систем. Анализ состояния организма космонавтов во время и после продолжительного пребывания в невесомости не выявил каких-либо патологических отклонений, препятствующих постепенному увеличению длительности пилотируемых полетов. Однако, исследованиями на ОС “Мир” и на МКС у членов экипажей были выявлены функциональные изменения нейрогормональной регуляции, указывающие на то, что сохранение гомеостаза основных жизненно важных систем организма обеспечивается благодаря активной деятельности регуляторных систем (А.И. Григорьев. и соавт., 1998; А.И. Григорьев, Р.М. Баевский, 2001). Это означает, что медицинский контроль при пилотируемых полетах к Марсу наряду с традиционным подходом, должен быть направлен и на оценку состояния регуляторных систем, поскольку именно перенапряжение механизмов регуляции и связанное с ним снижение функциональных резервов является одним из главных факторов риска развития заболеваний.

Экипаж марсианской экспедиции будет длительное время находиться в условиях хронического стресса, что обусловлено не только удаленностью от Земли, изоляцией и полной автономностью существования корабля. Здесь будут действовать и социально-бытовые причины (групповое психологическое взаимодействие), и условия труда (монотонность и напряженность), и физические факторы (длительная невесомость и
возможные “всплески” космической радиации). В этих условиях нельзя исключить обострение “дремлющих” в любом организме очагов инфекции, хронических заболеваний или начальных бессимптомных форм патологии.

Все эти факторы риска должны учитываться при реализации столь сложного и беспрецедентного проекта, как полет к Марсу. Выход из строя хотя бы одного члена экипажа может поставить экспедицию на грань срыва. Поэтому прогнозирование возможных нарушений здоровья должно лежать в основе системы медицинского контроля. Каждый член экипажа должен рассматриваться как самостоятельный и автономный объект прогноза. Математические модели его возможных функциональных состояний должны строиться исходя из типа регуляции и индивидуальных особенностей реагирования с учетом возрастно-половых характеристик и всего массива предполетных данных. Формируемые прогнозы должны исходить как из вероятных в будущем неблагоприятных состояний и заболеваний (нормативное прогнозирование), так и из своевременной оценки неблагоприятных тенденций развития текущего состояния в сторону роста напряжения регуляторных систем и снижения функциональных резервов (исследовательское прогнозирование).

Поскольку одной их главных особенностей полета к Марсу будет полная автономность корабля, невозможность незапланированного возвращения и ограниченность запасов пищи, воды, кислорода, оборудования и снаряжения, то весьма жесткие требования предъявляются и к системе медицинского контроля и прогнозирования состояния здоровья членов экипажа. Поэтому вычислительный комплекс марсианского корабля должен быть оснащен мощной медицинской информационной системой с блоками автоматизированной экспертной оценки данных и с подсистемой телемедицинской связи с наземными консультативными группами. Можно предполагать, что в ходе длительного полета к Марсу медицинская информационная система должна формировать три типа заключений: 1) о текущем функциональном состоянии членов экипажа (по возможности ежедневно); 2) итоговое заключение о состоянии здоровья за определенный интервал времени, например за неделю; 3) клинико-прогностическое заключение по результатам углубленного диспансерного обследования не реже, чем 1 раз за 1-1,5 месяца. Естественно, что методология и конкретные методы указанных видов обследований будут существенно различаться. Рассмотрим более подробно каждый из трех упомянутых видов обследований.

Текущее функциональное состояние членов экипажей во время полетов ОС “Мир” и Международной космической станции ежедневно контролировалось и контролируется медицинской группой Центра управления полетами. Этот контроль осуществляется по радиопереговорам экипажа с Землей, по анализу выполняемых экипажем операций, по объективным показателям систем жизнеобеспечения (состав атмосферы, температура и т.п.). В марсианском полете такой контроль будет невозможен. Вместе с тем необходимость ежедневного контроля в сверхдлительном полете многократно возрастает в связи с повышением степени риска возникновения нарушений здоровья. Кроме того, этот контроль должен быть еще более информативным и в интересах прогнозирования возможных отклонений. В качестве средства ежедневного контроля в марсианском полете может быть предложена бесконтактная регистрация физиологических функций во время ночного сна. Основные преимущества этой методики очевидны: а) она не требует специального времени, так как исследование проходит во время сна; б) она позволяет получить большой объем разнообразной информации о состоянии сердечно-сосудистой, дыхательной, мышечной системы; в) она позволяет определять длительность и стадии сна и, таким образом, судить о качестве сна; г) она дает возможность оценить деятельность механизмов вегетативной регуляции на разных стадиях сна, а также в периоды засыпания и пробуждения.

Для еженедельных исследований (второй уровень системы оценки и прогнозирования состояния здоровья) должна быть разработана методология, которая позволяла бы определять все три компоненты функционального состояния (УФ, СН и ФР) в рамках достаточно простой и короткой схемы измерений для того, чтобы она могла проводиться самостоятельно каждым членом экипажа. Это должна быть стандартная процедура в программе полета с выдачей обследуемому краткого заключения о состоянии здоровья с необходимыми рекомендациями по режиму труда и отдыха и оздоровительно-профилактическим мероприятиям. Создание соответствующей методологии, аппаратуры и программных средств представляет сложную задачу, и над ее решением следует начать работу как можно быстрее. В качестве начального варианта системы еженедельных обследований может быть предложен разработанный для установки на МКС прибор “Пневмокард”, дополненный специализированным опросником (автоинтервьюером). Рассматривая систему кровообращения как индикатор адаптационных реакций всего организма, мы можем использовать данные, получаемые с помощью “Пневмокарда”, как ключ к пониманию процессов адаптации организма к условиям невесомости. Здесь важную роль играет анализ вариабельности физиологических показателей, в колебаниях которых заключена информация о состоянии различных звеньев регуляторного механизма.

Третий уровень системы оценки и прогнозирования состояния здоровья членов марсианского экипажа, по нашему представлению, должен являться многоцелевым клинико-диагностическим комплексом с мощной системой экспертных оценок. В таком комплексе, по нашему мнению, должны быть блоки анкетного опроса, психологического тестирования, оценки умственной и физической работоспособности, исследования состояния всех основных жизненно важных систем и органов, биохимических исследований.

Пожалуй, главным элементом системы оценки и прогнозирования состояния здоровья членов марсианского экипажа будет информационно-аналитический комплекс - вычислительная система, содержащая все программы анализа информации, банк данных, системы искусственного интеллекта, участвующие в экспертной оценке данных, базу знаний, справочную систему. В этом комплексе будут формироваться заключения о состоянии здоровья и прогнозы. С информационно-аналитическим комплексом будет соединен телемедицинский блок, обеспечивающий связь с медицинскими консультационными группами на Земле. В задачи этого блока будет входить и передача на Землю основной информации о здоровье членов экипажа, получаемой на всех трех уровнях исследования. Естественно, потребуется отбор информации, подлежащей обязательной передаче и разработка методов сжатия (кодирования) данных.