Sydän- ja verisuonijärjestelmien vasteet jalkaharjoituksiin mikropainovoiman kaltaisissa olosuhteissa (STAMAS)

Yksi avaruustutkimuksen suurimmista ongelmista on pitkäaikaisen erittäin alhaiselle painovoimalle (eli tilalle, jota usein kutsutaan mikrogravitaatioksi tai painottomuudelle) kielteinen vaikutus astronautien terveyteen. Tässä epätavallisessa tilassa ihmiskeho käy läpi sopeutumisprosessin, jota usein kutsutaan "deconditioningiksi", joka johtaa merkittävään luu- ja lihasmassan menettämiseen, hormonaalisiin muutoksiin sekä tärkeiden sydän- ja verisuoniparametrien muutoksiin. Vaikka uusi fysiologinen tila on riittävä mikrogravitaatioympäristöön, se on sopimaton palatessaan maan päälle. Tästä syystä astronautit kohtaavat tehtävän jälkeen erilaisia ​​terveyteen liittyviä ongelmia ja heidän on suoritettava intensiivinen kuntoutusohjelma. Sydän- ja verisuonijärjestelmän kuntouttaminen johtuu pääasiassa painovoiman puuttumisesta johtuvasta veren siirtymisestä alaraajoista kehon yläosaan. Pitkällä aikavälillä (esim. päivää) tämä aiheuttaa veren ja kehon nesteen menetyksen. Lyhyellä aikavälillä (esim. minuuttia) se saa aikaan muutoksia valtimoverenpaineessa ja sykkeessä.

Tässä Euroopan unionin STAMAS-projektin kautta rahoittamassa tutkimuksessa aiomme arvioida, voivatko jalkojen fyysiset harjoitukset johtaa veren siirtymiseen alaraajoihin, mikä lievittää painottomuuden aiheuttamaa nesteen siirtymistä ylöspäin. Yleisemmin pyrimme tutkimaan sydän- ja verisuonijärjestelmän lyhytaikaista vastetta jalkaharjoituksiin mikrogravitaation kaltaisissa olosuhteissa. Kun olemme ymmärtäneet nämä ilmiöt selkeästi, kehitämme ohjaimen, joka tarkkailemalla potilaan fysiologista katsetta laskee sopivan harjoitusohjelman vakauttaakseen hänen sydän- ja verisuoniparametrinsa haluttuihin turvallisiin arvoihin. Panoksemme tarjoaa paremman ymmärryksen sydän- ja verisuonijärjestelmästä ja hahmottelee fysiologisen pohjan uusien vastatoimilaitteiden kehittämiselle avaruuslennon aikana tapahtuvaa sydän- ja verisuonijärjestelmän kunnostamista vastaan ​​jatkuvaan jalkaharjoitteluun perustuen.

Tässä asiakirjassa ehdottamamme protokolla sisältää minimaaliset riskit mahdollisille koehenkilöillemme, mutta sillä on potentiaalia tuottaa merkittävää panosta. Kardiovaskulaariset parametrit, joita aiomme analysoida, ovat: verenpaine, syke ja jalkojen veren tilavuus. Nämä signaalit hankitaan ei-invasiivisesti ja pienin riskein. Jalkaharjoituksia tehdään laboratoriossamme aiemmin kehitetyn stepping-laitteen (MARCOS) avulla. MARCOS mahdollistaa polven ojennusliikkeitä vastaan ​​suunnatun vastuksen vaihtelun ja mahdollistaa siten erilaisten harjoitusten intensiteettien systemaattisen arvioinnin. Lopuksi mikrogravitaatioolosuhteita voidaan helposti jäljitellä antamalla kohteiden makaamaan kallistetulla alustalla pää alaspäin (ts. pää alaspäin laskettava vuodetuki - HDBR tai pää alas kallistus - HDT) harjoitusten aikana, mikä saa aikaan kehon nesteen siirtymisen rintakehää kohti. Tehokkain kaltevuuskulma on osoittautunut niinkin pieneksi kuin -6°, mikä muodostaa vain minimaalisen riskin koehenkilöille. Käytännössä koehenkilöt makaavat mukavasti negatiivisesti kallistetulla alustalla ja suorittavat askeleita eri intensiteetillä samalla, kun heidän sydän- ja verisuoniparametrejaan seurataan ja tallennetaan salatussa muodossa myöhempää analyysiä varten.