Изображение предоставлено: Pixabay от Pexels
Исследование космоса всегда захватывало наше воображение. Оно открывает перспективу открытия новых миров и расширения пределов человеческих возможностей. Поскольку коммерческие космические путешествия становятся все более доступными, люди с различными заболеваниями, включая сердечную недостаточность, вскоре могут оказаться за пределами атмосферы Земли.
Это поднимает критические вопросы о влиянии космических путешествий на людей с возможными проблемами со здоровьем. Текущее исследование «Вычислительное моделирование сердечной недостаточности во время переходов в условиях микрогравитации» углубляется в эту тему и предлагает идеи, которые могут определить будущее космических путешествий.
Зачем изучать сердечную недостаточность в космосе?
Демографический состав коммерческих космических путешественников меняется: среди путешественников становится все больше и больше пожилых, богатых людей, у которых может быть не оптимальное здоровье. В отличие от профессиональных космонавтов, эти космические туристы обычно не проходят строгие медицинские осмотры или физическую подготовку. Этот сдвиг требует более пристального внимания к таким проблемам здравоохранения, как сердечная недостаточность, диабет и другие хронические заболевания, при планировании космических полетов.
Только от сердечной недостаточности страдают более 100 миллионов человек во всем мире. Традиционно космическая медицина фокусируется на влиянии микрогравитации на здоровых космонавтов. Однако включение непрофессиональных космонавтов с уже существующими заболеваниями требует более глубокого понимания воздействия микрогравитации на этих людей. Уникальные сердечно-сосудистые проблемы, связанные с космическими полетами, могут существенно повлиять на пациентов с сердечной недостаточностью, что делает эту область важной областью исследований.
Кроме того, сердечная недостаточность не является однородным заболеванием, ее можно разделить на два типа. При одном типе сердце ослаблено и больше не может эффективно перекачивать кровь, тогда как при другом типе сердце не может расслабиться и должным образом наполниться кровью. Эти различия означают, что каждый тип сердечной недостаточности представляет собой уникальные проблемы и должен изучаться отдельно, чтобы понять конкретные риски и контрмеры, необходимые в условиях микрогравитации.
Проблемы микрогравитации
В условиях микрогравитации космоса организм человека претерпевает значительные изменения. Одним из наиболее заметных эффектов является перераспределение жидкости в организме, вызывающее так называемый синдром «отечной птичьей ноги». Представьте себе человека с опухшим, одутловатым лицом и тонкими, почти комично тонкими ногами – как у птицы, что означает название.
Этот сдвиг жидкости приводит к уменьшению венозного застоя в ногах и повышению венозного давления в верхней части тела. У здоровых людей сердечно-сосудистая система может адаптироваться к этим изменениям, но у пациентов с сердечной недостаточностью риски значительно выше.
Использование компьютерных моделей для моделирования космических условий
Поскольку реальных данных о пациентах с сердечной недостаточностью в космосе нет, исследователи обратились к компьютерным моделям, чтобы имитировать эффекты микрогравитации. Они использовали ранее опубликованную математическую модель сердечно-сосудистой системы с 21 отделением. Путем точной настройки параметров этой модели они смогли с высокой точностью предсказать, как пациенты с сердечной недостаточностью могут реагировать во время космических путешествий.
Моделирование показало, что попадание в микрогравитацию увеличивает сердечный выброс у всех людей. Однако у пациентов с сердечной недостаточностью такое увеличение сердечного выброса сопровождается опасным повышением давления в левом предсердии, что может привести к отеку легких – состоянию, при котором жидкость накапливается в легких, затрудняя дыхание. Работа была опубликована в журнале Frontiers in Physiology.
Путь вперед
Это исследование подчеркивает необходимость комплексных медицинских обследований и индивидуальных медицинских планов для космических туристов с уже существующими заболеваниями. Поскольку коммерческие космические полеты становятся все более доступными, первостепенное значение приобретает обеспечение безопасности всех пассажиров, особенно тех, кто страдает хроническими заболеваниями, такими как сердечная недостаточность.
Кроме того, результаты подчеркивают важность дальнейших исследований долгосрочного воздействия космических путешествий на здоровье сердечно-сосудистой системы. Будущие исследования должны быть сосредоточены на длительном воздействии микрогравитации и кумулятивных эффектах сопутствующих заболеваний у пациентов с сердечной недостаточностью.
Роль цифровых двойников человека
Многообещающим подходом к будущим исследованиям и обеспечению безопасности космических путешествий является разработка цифровых двойников. Цифровой двойник — это высокодетализированная виртуальная модель физиологических систем человека. Создавая эти цифровые копии, исследователи могут моделировать различные сценарии и предсказывать, как различные условия, такие как микрогравитация, могут повлиять на здоровье человека. Такой подход позволяет проводить персонализированную оценку рисков и принимать индивидуальные контрмеры.
Для пациентов с сердечной недостаточностью цифровой двойник может моделировать, как их конкретное сердечное заболевание будет реагировать на стрессы космического путешествия. Эта персонализированная модель может помочь определить наиболее эффективные предполетные приготовления и вмешательства во время полета, тем самым улучшая безопасность и благополучие космических туристов с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Мечта о космических путешествиях близка как никогда, но вместе с ней приходит и ответственность понять и смягчить риски для здоровья, связанные с этой неизведанной территорией.
Компьютерное моделирование является важным шагом в обеспечении безопасности космических путешествий для всех, включая людей с сердечной недостаточностью. Поскольку люди продолжают расширять границы исследований, интеграция передовых технологий, таких как цифровые двойники человека, будет иметь решающее значение для защиты здоровья и благополучия всех, кто рискует достичь последнего рубежа.
