Научно-техническое обоснование космического эксперимента «Исследование состояния ЛОР-органов, пародонта и твердых тканей зубов у космонавтов в условиях космического полета»
1.Сущность исследуемой проблемы. Краткая история и состояние вопроса
Известно, что под влиянием невесомости в космическом полете у космонавта происходит перераспределение циркулирующего объема крови в верхнюю половину туловища, что может создавать предпосылки для развития функциональных изменений в различных системах организма космонавта ( и соавт., 2001).
Индивидуальная реакция организма на перераспределение крови в краниальном направлении, особенно в раннем периоде адаптации к невесомости, может проявляться в различной степени кровенаполнения слизистой оболочки полости носа и ротоглотки, в повышенной «инъецированности» сосудов барабанной перепонки (,1986). Проведение динамического обследования состояния ЛОР-органов у космонавтов в полете, позволит объективно оценить индивидуальную реакцию членов экипажа в процессе их адаптации к невесомости.
Известно также, что в течение длительных космических полетов происходит активизация условно-патогенного компонента микрофлоры человека (Victorov A. N. et al. 1991), в том числе - микрофлоры ЛОР-органов, что создает предпосылки для развития в этих биотопах воспалительных процессов. Наблюдались случаи острой патологии ЛОР-органов (острый катаральный ринит, фарингит, отит) у космонавтов в условиях длительной экспедиции на борту, требующие консультативной и лечебной помощи со стороны специалистов группы медицинского сопровождения.
В этой связи, проведение видеоэндоскопического обследования ЛОР-органов у космонавтов в полете, позволит своевременно и эффективно диагностировать развитие острых воспалительных заболеваний слизистых оболочек верхних дыхательных путей у космонавта и эффективно осуществлять динамический контроль его состояния в процессе лечения.
Кроме того, видеоотоскопия барабанных перепонок перед осуществлением внекорабельной деятельности и после ее завершения, позволит оценить возможные осложнения, связанные с нарушением барофункции среднего уха.
В условиях длительного космического полета на фоне снижения показателей местного иммунитета, снижения колонизационной резистентности слизистых оболочек полости рта, могут развиваться изменения, предрасполагающие к развитию гингивопатогенной микрофлоры, вызывающей воспалительный процесс (Volozhin A. I. 1997). Активизация анаэробов и увеличение уровня их содержания повышает риск возникновения кариозного процесса и его осложнений (пульпита и периодонтита). Вышеуказанные обстоятельства диктуют необходимость динамического контроля за состоянием слизистых оболочек полости рта, десен, зубов. Этот контроль можно с успехом осуществлять с помощью видеоэндоскопического комплекта «ЛОР» и специализированного программного обеспечения.
Важным преимуществом использования подобной системы в полете является возможность передачи изображения в службу медицинского контроля и проведения профессиональных консультаций с соответствующими специалистами (A. I.Grigorev, O. I.Orlov., 2002; и соавт.,2008).
Первый опыт использования эндоскопических методов обследования ЛОР-органов у космонавтов был реализован на орбитальных станциях “Салют 6” и “Мир”. В этих целях использовался отечественный портативный ЛОР-набор с автономным осветителем и щелевая лампа для оценки состояния органа зрения (, 1981).
Использование видеоэндоскопических медицинских систем на борту МКС специалистами NASA, а также отработка (с 2007 г.) методов получения телемедицинской видеоинформации в экспериментах на РС МКС (Попова и соавт, 2011), показали перспективу их применения в медицинском обеспечении длительных космических полетов.
3. Необходимость проведения космического эксперимента в условиях космического пространства в составе РС МКС.
Проведение предлагаемого эксперимента позволит получить оперативные данные о состоянии ЛОР-органов и зубочелюстной системы космонавта в условиях многомесячного космического полета, провести своевременную диагностику и, при необходимости, контроль их состояния в случае заболеваний этих органов. Получение подобной информации в форме видеоизображения позволит оценить состояние ЛОР-органов и смежных областей (стоматология) в полете, а также получить данные о влиянии на ЛОР-органы таких факторов полета, как внекорабельная деятельность, перегрузки, воздействующие на членов экипажа на активных участках полета.
Данные, полученные в результате эксперимента, послужат основой для выработки эффективной системы по профилактике и лечению заболеваний ЛОР-органов и зубочелюстной системы в полете. Оценка кровенаполнения носовых раковин, инъецированности сосудов барабанной перепонки в период адаптации к невесомости, обеспечит получение дополнительной информации об индивидуальной реакции космонавтов на перемещение крови в краниальном направлении.
4. Описание космического эксперимента.
4.1 Порядок проведения КЭ
Эксперимент включает следующие операции экипажа:
- подготовка аппаратуры (подключение, настройка оптики) - 10 мин; ЛОР – осмотр 35-40 мин; заключительные операции, включая подготовку результатов для передачи в ЦУП-М и передачу файлов результатов – в совокупности 10 мин.;
ЛОР – осмотр включает в себя обследования:
- полости носа 8-10 мин,
- ротоглотки и зубочелюстной системы 13-15 мин;
- наружных слуховых проходов, состояния барабанных перепонок 14-15 мин;
Обработка полученной информации производится в лабораторных условиях.
Предусматривается динамическое наблюдение за состоянием ЛОР-органов и органов зубочелюстной системы космонавтов в космическом полете на МКС, осуществляемое с помощью видеоэндоскопической аппаратуры (смотровой видеоэндоскопический комплект «ЛОР»). Предполагается обследование полости носа, ротоглотки, наружных слуховых проходов, состояния барабанных перепонок и зубочелюстной системы у космонавтов в остром периоде адаптации к невесомости. Дальнейшее исследование состояния ЛОР-органов (дополненное обследованием зубо-челюстной системы), проводится с интервалом 1 раз в месяц (или по показаниям) до завершения космического полета.
В период подготовки членов экипажа к внекорабельной деятельности и после ее завершения проводится оценка состояния ЛОР-органов с акцентом на состояние барабанных перепонок.
Видеоизображения исследуемых областей архивируются и записываются на жесткий диск, с последующей передачей изображения по каналам связи в ЦУП-М и соответствующим анализом специалистами на Земле.
4.2. Принципиальные требования к условиям выполнения КЭ.
4.2.1 Обязательным требованием к условиям выполнения КЭ в космическом полете является соблюдение сроков проведения эксперимента:
- не более чем через 1 день после стыковки и перехода членов экипажа на МКС, не более чем за 1-2 дня до проведения ВКД, сразу после завершения ВКД, далее с интервалом 1 раз в месяц.
4.2.2 Необходимо освещение рабочего места при обследовании.
4.2.3 Специальных требований к орбите и точности знаний положения станции при проведении эксперимента не предъявляется.
4.3. Технические особенности научной аппаратуры
Для проведения эксперимента используется смотровой видеоэндоскопический комплект «ЛОР». Комплект обеспечивает при подключении к бортовому компьютеру съём и регистрацию в цифровом виде медицинских данных (высококачественных изображений полости носа, ротоглотки, наружных слуховых проходов и барабанных перепонок, состояние парадонта и зубов).
5. Новизна, оценка качественного уровня по сравнению с аналогичными отечественными и зарубежными исследованиями.
Реализация современного ЛОР-эндоскопического набора с возможностью видеозаписи результатов исследования и сохранения этих данных в компьютерной базе данных проводится впервые.
6. Ожидаемые результаты.
6.1. На основе полученных результатов будет создана база данных для разработки средств профилактики и лечения возможных заболеваний ЛОР - органов и зубо-челюстной системы у космонавтов на этапах предполетной подготовки, в полете и в раннем послеполетном периоде с использованием идентичного комплекта «ЛОР».
6.2. Результаты исследований предполагается использовать для дальнейшего совершенствования специализированной медицинской помощи космонавтам в длительном космическом полете на МКС и в перспективных пилотируемых космических объектах.
7. Обоснование технической возможности создания НА с заданными характеристиками.
Принципиальных препятствий для создания НА, учитывая современные технологии и имеющиеся аналоги, не существуют. Прототипами могут служить уже имеющиеся разработки телемедицинского комплекта, выполненные для проведения «КЭ БИМС» в 2011 году («ТБК-1»), а также «Смотровой видеоэндоскопический ЛОР-набор», использовавшийся в модельных экспериментах («МАРС-500» в 2010 г.).
8. Характеристики рисков и дискомфорта для экипажа, связанных с КЭ.
Риск и дискомфорт при проведении КЭ отсутствуют.
Список цитируемой литературы
, , «Клиническая телемедицина». Слово, 2001, стр.3-4. ,. Особенности телемедицинских консультаций в оториноларингологии // Вестник оториноларингологии. - 2008. - №5.-стр.26-27. Отоларингологическая экспертиза космонавтов и оказание ЛОР-помощи в космическом полете (клинико-экспериментальные исследования), Автореферат докторской диссертации. Москва., 1982. Влияние телемедицинских консультаций на качество поликлинической помощи пациентам с патологией уха, горла и носа // Кремлевская медицина. Клинический вестник.- 2010. -№3.-стр.41-43. , , и др. Отработка технологий телемедицинского обеспечения медицинского сопровождения пилотируемых полетов при реализации первого этапа эксперимента «БИМС» В книге Международная космическая станция. М.: ИМБП РАН, 2011, стр.219-228. A. I. Grigorev, O. I. Orlov, Telemedicine and Space Flight. Aviat Space Environ. Med. 2002; 73:688-693. Matsnev E. I. Otolaryngological problems of space flight proceeding. ХII ORL World Congress. Hungary. Budapest. 1981. p. 419-427 Victorov A. N., Ilyin V. K., Policarpov N. A. Peculiarities of interaction within the system “human-microorganisms” in different confined habitats.//Mat. 45 International Astronautical Federation Congress, Jerusalem, Israel, 1994. P.113 Volozhin A. I. et al. Identification of risk groups of periodontiun inflammation under extreme environment.// Mat. 48 International Astronautical Federation Congress, Turin, Italy, 1997. P. 48