Oberschenkelmanschetten, um die Dekonditionierung zu verhindern, die durch 5 Tage trockenes Eintauchen verursacht wird (DI-Cuff)

Raumflüge haben die Möglichkeiten und Grenzen der menschlichen Anpassung an den Weltraum aufgezeigt. Die Ergebnisse der letzten 50 Jahre zeigten, dass die Weltraumumgebung und insbesondere die Mikrogravitation Veränderungen verursachen, die die Leistung von Astronauten beeinträchtigen können. Diese physiologischen Veränderungen sind heute besser bekannt: Längerer Aufenthalt in einer Umgebung der Schwerelosigkeit kann zu einem erheblichen Verlust an Knochenmasse, Muskelmasse, Kraft, kardiovaskulärer und sensomotorischer Dekonditionierung sowie Veränderungen des Immunsystems, des Hormonhaushalts und des Stoffwechsels führen. Dennoch haben neuere Missionen eine Reihe neuer physiologischer Anpassungen und Folgen der Raumfahrt offenbart. Tatsächlich erfahren Astronauten, die längerer Schwerelosigkeit ausgesetzt sind, hyperopische Verschiebungen und strukturelle Veränderungen im Auge (z. B. Aderhautfalten und Ödeme der Sehnervenscheibe). Dieser Zustand wurde von der NASA als Spaceflight-Associated Neuro-ocular Syndrome (SANS) definiert. Einige dieser Sehstörungen bleiben jahrelang nach dem Flug ungelöst. Dieses Phänomen existiert höchstwahrscheinlich seit Beginn der bemannten Raumfahrt, wird aber erst seit kurzem als eine wichtige Folge der Anpassung an die Mikrogravitation erkannt. Es wird angenommen, dass Veränderungen des Sehvermögens und der Augenstruktur das Ergebnis einer längeren Exposition gegenüber raumfluginduzierten Flüssigkeitsverschiebungen und erhöhtem Hirndruck sind. Der Verlust des hydrostatischen Druckgradienten während des Weltraumflugs führt zu dieser Umverteilung von Körperflüssigkeiten zum Kopf hin. Zur Vorbereitung zukünftiger bemannter Missionen jenseits des erdnahen Orbits müssen die dem SANS-Syndrom zugrunde liegenden Mechanismen untersucht und Gegenmaßnahmen zur Umkehrung oder Verhinderung von SANS benötigt werden. Venokonstriktive Oberschenkelmanschetten (VTCs) stellen eine mögliche Gegenmaßnahme dar, um eine kopfwärts gerichtete Flüssigkeitsverschiebung zu mildern. Die russische Weltraumbehörde verwendet VTCs (Armbänder), um Flüssigkeit in den unteren Gliedmaßen zu binden und das subjektive Gefühl einer Kopfverstopfung während eines Weltraumflugs zu lindern. Darüber hinaus zeigten Experimente bei 6-monatigen Mir-Missionen, dass Armbänder die Querschnittsfläche der Jugularvene bei Kosmonauten um 12 % bis 20 % reduzierten. Es ist jedoch nicht bekannt, wie VTCs (einschließlich Armbänder) die physiologischen Merkmale des Auges beeinflussen. Die Raumfahrtagenturen sind aktiv an der Untersuchung der Entstehung und des Fortschreitens des SANS-Syndroms durch Studien auf der Internationalen Raumstation und am Boden beteiligt. In Anbetracht der begrenzten Anzahl von Flugmöglichkeiten, der Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Durchführung von Experimenten während des Fluges (Betriebseinschränkungen für Astronauten, begrenzte Fähigkeiten von biomedizinischen Geräten während des Fluges) werden bodengestützte Experimente, die die Auswirkungen der Schwerelosigkeit simulieren, besser genutzt die Mechanismen der physiologischen Anpassung verstehen, Gegenmaßnahmen entwerfen und validieren. Um die Mikrogravitation auf der Erde zu simulieren, kommen verschiedene Methoden zum Einsatz. Zwei getrennte Ansätze, -6° Kopf-unten-Bettruhe (HDBR) und trockene Immersion (DI), haben jedoch Möglichkeiten für Langzeitexpositionen geschaffen, deren Ergebnisse denen im schwerelosen Zustand am nächsten kommen. Sie erzeugen Veränderungen in der Körperzusammensetzung (einschließlich der Umverteilung von Körperflüssigkeiten), Herz-Kreislauf- und Skelettmuskeleigenschaften, die den Auswirkungen der Mikrogravitation ähneln. Der gemeinsame physiologische Nenner ist die Kombination aus einer kopfwärts gerichteten Verschiebung von Körperflüssigkeiten und reduzierter körperlicher Aktivität. Im Gegensatz zur Bettruhe bietet das Trockentauchen eine einzigartige Gelegenheit, die physiologischen Auswirkungen des Fehlens einer Stützstruktur für den Körper zu untersuchen. Trockenes Eintauchen bedeutet das Eintauchen in das thermoneutrale Wasser, das mit einem speziellen elastischen, frei schwimmenden, wasserdichten Stoff bedeckt ist. Das von Folie umgebene und in der Wassermasse "frei schwebende" Motiv bleibt trocken. Beim horizontalen Eintauchen verteilen sich die Druckkräfte nahezu gleichmäßig über die gesamte Körperoberfläche (nur Kopf und Hals werden nicht vollständig vom Wasser gestützt). Das Fehlen einer mechanischen Unterstützung bestimmter Zonen während des Eintauchens erzeugt einen der Schwerelosigkeit ähnlichen Zustand, der als "Supportlessness" bezeichnet wird. Physiologische Veränderungen unter DI entwickeln sich schneller und sind tiefgreifender als unter HDBR. Dieses fortschrittliche bodengestützte Modell eignet sich hervorragend zum Testen von Gegenmaßnahmen für durch Mikrogravitation verursachte Dekonditionierung und durch körperliche Inaktivität bedingte Pathologien.

Die vorliegende Studie wird in diesem Zusammenhang von der französischen Weltraumbehörde (CNES) organisiert, um an zwanzig gesunden männlichen Freiwilligen die Auswirkungen von Oberschenkelmanschetten zu bewerten, um die durch 5 Tage trockenes Eintauchen verursachte Dekonditionierung und insbesondere die Flüssigkeitsverschiebung und die damit verbundenen ophthalmologischen Störungen zu verhindern . Unter Verwendung eines integrierten Ansatzes hat das CNES zehn wissenschaftliche Protokolle ausgewählt, um die Veränderungen in den verschiedenen physiologischen Bereichen und die potenziellen positiven Auswirkungen der Gegenmaßnahme zur Verhinderung und/oder Reduzierung dieser Veränderungen zu bewerten.