Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
В условиях невесомости отсутствуют силы трения и демпфирования от связи с опорой, которые искажают пульсовые микроперемещения тела. Они возникают в результате систолического сокращения сердца, вызваны отдачей тела от удара сердца о грудную клетку и позволяют количественно измерить силу и энергию сердечного сокращения. Происходящие при сердечном сокращении перемещения самого сердца и масс крови в сосудах в итоге вызывают перемещения центра масс тела. Именно эти перемещения отражают сократительную функцию сердца. Впервые баллистокардиограмма (БКГ) в космосе была зарегистрирована в 1977 г. Единичные исследования на орбитальных станциях «Салют» и «Мир» [1], а у американских коллег во время 7-суточного полета на многоразовом транспортном корабле «Колумбия» [2], не позволяли получить статистически достоверные сведения об изменениях энергетических характеристик сердечного сокращения и прогнозировать их на условия длительных космических полетов. Это стало возможным благодаря современной аппаратуре, многократно повторяющимся измерениям в течение длительного времени и использованию многокомпонентных датчиков, позволяющим записывать БКГ по трем взаимоперпендикулярным осям и осям вращения.
Проанализированы данные 18 российских космонавтов (мужчины, средний возраст 46,6 ± 4,9 года; рост 177,2 ± 5,2 см; масса тела 81,4 ± 8,5 кг), совершивших длительные космические полеты на МКС. Исследования проводились дважды до полета (для сбора фоновых данных и обучения самостоятельному проведению эксперимента на борту МКС); первое измерение в полете проходило в период острой адаптации (в первую неделю пребывания на станции) и далее ежемесячно, а также дважды в послеполетный период (на 3–4-е и 7–8-е сутки после посадки).
Все космонавты подписывали добровольное информированное согласие на участие в исследованиях, одобренных Комиссией по биоэтике ГНЦ РФ – ИМБП РАН и многосторонним экспертным советом по исследованиям на человеке.
Датчик БКГ в составе укладки «Кардиовектор» прошел все приемо-сдаточные испытания и поставлен на борт МКС для реализации медико-биологического космического эксперимента.
Для анализа данных выбирался отрезок записи во время 5 минут покоя, свободный от артефактов и двигательной активности. Все параметры анализировались в рамках систолы (от R до окончания T-зубца на ЭКГ).
Согласно номенклатуре баллистокардиографических сил, принятой Международной ассоциацией по баллистокардиографии с привязкой к электрокардиографическому сигналу [3] и общепринятым для расчета физическим формулам [4], возможен расчет модульной величины силы сердечного сокращения (в Ньютонах) и кинетической энергии сердечного сокращения (в Джоулях). В данной работе проведен анализ линейных записей без учета ротационных составляющих.
При анализе изменений, произошедших в течение 6 месяцев космического полета, выявлено, что сила сердечного сокращения меняется незначительно, а энергия, затрачиваемая при этом сердцем, достоверно падает. Уже во время 1-го измерения, выполненного в условиях невесомости, этот показатель снижается почти в 2 раза по сравнению с фоновыми данными.
Выявленные закономерности подтверждают гипотезу о более экономичной работе сердечной (как и скелетных) мышц в условиях невесомости, которая была высказана и подтверждена многочисленными исследованиями российских и иностранных специалистов. Однако помимо расчета и статистического анализа данных по всем, участвующим в исследовании космонавтам, совершивших полугодовые космические полеты, необходимо было проверить наличие взаимосвязи снижения энергии сердечного сокращения со временем более длительного пребывания человека в космическом пространстве. Впервые была получена подобная информация о работе сердца в полетах продолжительностью более полугода, и в результате анализа 11 последовательных ежемесячных записей БКГ, не была обнаружена тенденция к дальнейшему снижению энергии сердечного сокращения. Это позволяет предположить отсутствие зависимости снижения энергетических трат от продолжительности космического полета, что могло бы вызвать опасения при перелетах в дальний космос.
Наши данные подтверждают более ранние выводы о том, что используемые в настоящее время меры противодействия сердечно-сосудистым и ортостатическим нарушениям эффективны для предотвращения серьезных изменений сердечной функции во время длительного космического полета, которые можно отслеживать с помощью 3D-BCG с точки зрения механической силы, передаваемой на датчик, размещенный на теле человека. Несоответствие между увеличением механической силы и уменьшением кинетической энергии по сравнению с измерениями под действием силы тяжести может просто отражать физические изменения передачи силы и энергии от сердца к поверхности тела в невесомости. Другим объяснением может быть то, что движения вокруг трех осей вращения тела имеют значимое влияние в условиях невесомости и должны быть включены в дальнейший анализ. Тем не менее, обнаруженный факт вызывает интерес к дальнейшим исследованиям и нуждается в обсуждении и более детальном изучении с возможностью сопоставления баллистокардиографических данных с МРТ-сканированием сердца до и после космического полета.
Конечная цель проводимых на борту орбитальных станций баллистокардиографических исследований состоит в обеспечении контроля за энергетикой сердечной деятельности и в прогнозировании возможных гемодинамических нарушений на разных этапах длительного космического полета.
