Космическая медицина реферат по астрономии

Обновлено: 02.07.2024

Содержание работы

Файлы: 1 файл

реферат космические технологии в медицине.docx

Типичным примером служит появление криохирургии — способа глубокого охлаждения и замораживания костной и мышечной тканей вместо удаления их скальпелем. Первые эксперименты такого рода начались в 60-х годах и с успехом продолжаются.

Благодаря использованию в космических исследованиях многие из криогенных газов становятся коммерчески доступными и для других отраслей промышленности. По мере расширения рынка для таких газов расширяется и ассортимент установок для их производства, транспортировки и хранения. Таким образом, с ростом доступности этих газов и публикаций об их использовании и физических характеристиках увеличивается объем проводимых с их помощью исследований в других отраслях промышленности и в других областях науки.

Так, в настоящее время для лечения или смягчения симптомов различных болезней, в частности болезни Паркинсона, врачи используют жидкий азот. В нужную точку зрительного бугра головного мозга при рентгеноскопическом контроле вводят полую иглу с жидким азотом, чем в течение нескольких минут понижают температуру этой точки мозга до — 65° С. Операция производится очень быстро, после чего дрожание головы, конечностей и туловища пациента сразу же прекращается.

Кроме лечения болезни Паркинсона применение методов криохирургии перспективно также при операциях по удалению предстательной железы и определенных форм раковых опухолей, при удалении катаракты, а также при лечении местных воспалительных процессов роговицы, которые могут привести к слепоте.

Рис. 1. Рентгеновские снимки сосудов, до обработки и после.

Далее ввели градацию яркости изображений на снимках, которой соответствовали сигналы разной силы от 0 (что соответствует уровню белого фона) до 63 (черный фон). Каждый снимок развертывался в 600 строк с 600 точками, и каждую точку нумеровали и хранили в системе памяти цифрового вычислительного устройства. Было установлено, что снимки можно сделать более ясными, изменяя контрастность каждой точки и приписывая ей новую величину. Специальное устройство преобразовывало эти величины в новые сигналы напряжения, и в результате печатания строки за строкой получались более четкие фотографии поверхности Марса и Луны.

Использовав этот метод при обработке рентгеновских снимков, получили поразительные результаты. На снимках четко проявились ранее неясные кровеносные сосуды (Рис. 1). Благодаря этому врачи могут теперь более точно определять начало ракового заболевания, начало развития болезни сердца и других болезней. Так космическая техника вооружила медицину новым средством диагностики.

Много новых приборов врачи получили в результате развития электроники, предусмотренного программами космических исследований. Как уже говорилось, микроминиатюризация позволила создать малогабаритные, прочные, легкие и надежные узлы радиооборудования для использования в условиях космического полета. Интегральные схемы размером не больше булавочной головки позволяют в настоящее время создавать слуховые аппараты с автономным питанием, которые помещаются в ушной раковине. Отпала необходимость в больших неуклюжих и тяжелых устройствах с проводами, батарейками, микрофонами и динамиками, которые человек вынужден был носить. Слуховой аппарат космического века весит около 3 г, по размеру он чуть больше таблетки аспирина.

Электронные приборы больших размеров также применяются в медицине. Так, в процессе изыскания способов, пользуясь которыми космонавты могли бы осуществлять маневрирование космическим кораблем, подавая команды голосом, была создана изображенная выше установка. Ее с успехом используют при обучении речи умственно отсталых детей и глухонемых, а также для устранения дефектов речи у заик. Эта установка анализирует звуки речи и на экране осциллографа воспроизводит сигналы, соответствующие отдельным гласным звукам. Глухой человек видит на этом экране отметку, соответствующую произносимому им звуку, и если она находится не в том месте экрана, где ей полагается быть, то он делает необходимую поправку в своем произношении и добивается его правильности.

Рис. 2. Глухая девочка учится говорить.

Девятилетняя девочка, глухая от рождения, говоря в микрофон, наблюдает, в каком месте на экране осциллографа появляется соответствующий электрический сигнал(Рис. 2). Этот прибор очень ценен для обучения хорошей дикции глухих людей, которые с его помощью могут визуально определять качество произносимых ими звуков. Прибор создан учеными в результате исследований, связанных с подачей голосом команд электронно-вычислительному устройству, находящемуся на борту космического корабля

От датчиков для измерения давления на модели летательных аппаратов при испытании их в аэродинамической трубе произошел миниатюрный приборчик — крошечный манометр для измерения давления в сердце по размеру меньше булавочной головки (диаметр меньше 1,3 мм); его можно ввести в левый желудочек сердца через вену в паху. Благодаря своей миниатюрности и высокой чувствительности он особенно полезен для обследования детей. Таким образом, врачи могут теперь измерять кровяное давление даже внутри сердца грудного ребенка, что раньше было совершенно невозможно. Поскольку этот зонд очень мал, он при движении к сердцу не причиняет пациенту боли или неудобства. Величина давления крови в сердце в форме электрических сигналов передается по очень тонким проводникам и воспроизводится на экране осциллографа или записывается на бумаге. С помощью этого датчика, достаточно миниатюрного, чтобы проходить через иглу для подкожных инъекций, можно обнаруживать изменения в величине кровяного давления, лежащие в диапазоне 0—200 мм рт. ст., с точностью до 1 мм рт. ст. Пластмассовая оболочка датчика совместима с кровью и во время прохождения по вене не вызывает повреждений.

Рис.3. Сверхчувствительный точный кардиограф для регистрации движений сердца, смонтированный на медицинском столе с воздушными подшипниками.

Принцип воздушного подшипника, долгое время используемый в акселерометрах и гироскопах систем наведения и управления космических кораблей для уменьшения трения, тоже был использован инженерами авиационно-космической промышленности для применения в медицине. Созданный на его основе баллистокардиограф, например, позволяет производить очень точные исследования динамики сердца. Он представляет собой по существу платформу на воздушной подушке (Рис.3). Воздушная подушка изолирует эту платформу от всех источников вибрации и перемещений, кроме ударов сердца. На высокочувствительные датчики, воспринимающие движение платформы под влиянием работы сердца, не влияют на проходящий транспорт, ни перевозки тяжелого оборудования в коридорах клиники, ни даже шаги персонала в помещении, где установлен баллистокардиограф.

Космические технологии на борьбу с вирусом птичьего гриппа.

Российские космические технологии намерена использовать французская компания "Эр ин спейс" для защиты иммунодефицитных больных и для борьбы с вирусом птичьего гриппа.

Внимание французских медицинских специалистов привлекли российские методики плазменной очистки воздуха от биологического загрязнения на космических станциях. Они были разработаны еще в 90-е годы минувшего века и с успехом использовались на орбитальном комплексе "Мир". С апреля 2001 года такие устройства применяются и для очистки воздуха в российском сегменте Международной космической станции.

Французская компания "Эр ин спейс" адаптировала их к наземным госпитальным условиям с помощью Европейского космического агентства, осуществляющего масштабную программу передачи космических технологий. Сертификация оборудования проводилась в Лаборатории вирусологии в Лионе. По словам специалистов российское изобретение позволяет, в частности, полностью уничтожать в воздухе вирусы птичьего гриппа даже при сильной их концентрации.

По мнению французских экспертов, в случае пандемии птичьего гриппа с помощью таких технологий можно быстро переоборудовать под госпиталя, к примеру, помещения школ. Разработка также может с успехом использоваться для стерилизации операционных и лабораторных помещений, подчеркивают специалисты.

Космическая биология и медицина — комплексная наука, изучающая особенности жизнедеятельности человека и других организмов в условиях космического полета. Основной задачей исследований в области космической биологии и медицины является разработка средств и методов жизнеобеспечения, сохранения здоровья и работоспособности членов экипажей космических кораблей и станций в полетах различной продолжительности и степени сложности. Космическая биология и медицина неразрывно связана с космонавтикой, астрономией, астрофизикой, геофизикой, биологией, авиационной медициной и многими другими науками.

Отправными в становлении космической биологии и медицины считаются следующие вехи: 1949 г. — впервые появилась возможность проведения биологических исследований при полетах ракет; 1957 г. — впервые живое существо (собаку Лайку) отправили в околоземный орбитальный полет на втором искусственном спутнике Земли; 1961 г. — первый пилотируемый полет в космос, совершенный Ю.А. Гагариным. С целью научного обоснования возможности безопасного в медицинском отношении полета человека в космос исследовалась переносимость воздействий, характерных для старта, орбитального полета, спуска и посадки на Землю космических летательных аппаратов (КЛА), а также испытывалась работа биотелеметрической аппаратуры и систем обеспечения жизнедеятельности космонавтов. Основное внимание уделялось изучению влияния на организм невесомости и космического излучения.

Результаты, полученные при проведении биологических экспериментов на ракетах, втором искусственном спутнике (1957) и возвращаемых космических кораблях-спутниках (1960—1961), в совокупности с данными наземных клинических, физиологических, психологических, гигиенических и других исследований фактически открыли путь человеку в космос. Кроме этого, биологические эксперименты в космосе на этапе подготовки первого космического полета человека позволили выявить ряд функциональных изменений, возникающих в организме при действии факторов полета, что явилось основанием для планирования последующих экспериментов на животных и растительных организмах в полетах пилотируемых космических кораблей, орбитальных станций и биоспутников.

В успешном развитии космической биологии и медицины большую роль играет участие в космических полетах врачей-исследователей. Они проводят сложные медико-биологические исследования, строго контролируют состояние здоровья космонавтов и своевременно принимают меры по профилактике и лечению заболеваний, что приобретает особое значение в длительных космических полетах. В связи с созданием орбитальных медико-биологических лабораторий планируется расширить участие врачей в космических полетах и привлечь биологов различных специальностей для проведения в космосе экспериментов на животных и растительных организмах.

В космическом полете на организм человека воздействует комплекс факторов, связанных с динамикой полета (ускорения, вибрация, шум, невесомость), пребыванием в герметичном помещении ограниченного объема (измененная газовая среда, гипокинезия, нервно-эмоциональное напряжение и т.д.), а также факторы космического пространствакак среды обитания (космическое излучение, ультрафиолетовое излучение и др.).

В начале и конце космического полета на организм оказывают влияние линейные ускорения (см. Авиационная медицина ). Их величины, градиент нарастания, время и направление действия в период запуска и выведения КЛА на околоземную орбиту зависят от особенностей ракетно-космического комплекса, а в период возвращения на Землю — от баллистических характеристик полета и типа КЛА. Выполнение маневров на орбите также сопровождается воздействием ускорений на организм, однако их величины при полетах современных КЛА незначительны.

Основные сведения о влиянии ускорений на организм человека и способах защиты от их неблагоприятного действия были получены при исследованиях в области авиационной медицины, космическая биология и медицина лишь дополнили эти сведения. Было установлено, что пребывание в условиях невесомости, особенно длительное время, приводит к снижению устойчивости организма к действию ускорений. В связи с этим за несколько суток до спуска с орбиты космонавты переходят на специальный режим физических тренировок, а непосредственно перед спуском получают водно-солевые добавки для увеличения степени гидратации организма и объема циркулирующей крови. Разработаны специальные кресла — ложементы и противоперегрузочные костюмы, что обеспечивает повышение переносимости ускорений при возвращении космонавтов на Землю.

Среди всех факторов космического полета постоянным и практически невоспроизводимым в лабораторных условиях является невесомость. Влияние ее на организм многообразно. Возникают как неспецифические адаптационные реакции, характерные для хронического стресса, так и разнообразные специфические изменения, обусловленные нарушением взаимодействия сенсорных систем организма, перераспределением крови в верхнюю половину тела, уменьшением динамических и практически полным снятием статических нагрузок на опорно-двигательный аппарат.

В начальный период адаптации к невесомости (занимает в среднем около 7 суток) примерно у каждого второго космонавта возникают головокружение, тошнота, дискоординация движений, нарушение восприятия положения тела в пространстве, ощущение прилива крови к голове, затруднение носового дыхания, ухудшение аппетита. В ряде случаев это приводит к снижению общей работоспособности, что затрудняет выполнение профессиональных обязанностей. Уже на начальном этапе полета появляются начальные признаки изменений в мышцах и костях конечностей.

По мере увеличения продолжительности пребывания в условиях невесомости многие неприятные ощущения исчезают или сглаживаются. Одновременно с этим практически у всех космонавтов, если не принять должных мер, прогрессируют изменения состояния сердечно-сосудистой системы, обмена веществ, мышечной и костной ткани. Для предупреждения неблагоприятных сдвигов используется широкий комплекс профилактических мер и средств: вакуумная емкость, велоэргометр, бегущая дорожка, тренировочно-нагрузочные костюмы, электромиостимулятор, тренировочные эспандеры, прием солевых добавок и т.д. Это позволяет поддерживать хорошее состояние здоровья и высокий уровень работоспособности членов экипажей в длительных космических полетах.

Неизбежным сопутствующим фактором любого космического полета является гипокинезия — ограничение двигательной активности, которая, несмотря на интенсивные физические тренировки во время полета, приводит в условиях невесомости к общей детренированности и астенизации организма. Многочисленные исследования показали, что длительная гипокинезия, создаваемая пребыванием в постели с наклоном головного конца (—6°), оказывает на организм человека практически такое же влияние, как и длительная невесомость. Этот способ моделирования в лабораторных условиях некоторых физиологических эффектов невесомости широко используется в СССР и США. Максимальная длительность такого модельного эксперимента, проведенного в Институте медико-биологических проблем МЗ СССР, составила один год.

Специфической проблемой является исследование воздействия на организм космических излучений. Дозиметрические и радиобиологические эксперименты позволили создать и внедрить в практику систему обеспечения радиационной безопасности космических полетов, которая включает средства дозиметрического контроля и локальной защиты, радиозащитные препараты (радиопротекторы).

В задачи космической биологии и медицины входит изучение биологических принципов и методов создания искусственной среды обитания на космических кораблях и станциях. Для этого отбирают живые организмы, перспективные для включения их в качестве звеньев в замкнутую экологическую систему, исследуют продуктивность и устойчивость популяций этих организмов, моделируют экспериментальные единые системы живых и неживых компонентов — биогеоценозы, определяют их функциональные характеристики и возможности практического использования в космических полетах.

Успешно развивается и такое направление космической биологии и медицины, как экзобиология, изучающая наличие, распространение, особенности и эволюцию живой материи во Вселенной. На основании наземных модельных экспериментов и исследований в космосе получены данные, свидетельствующие о теоретической возможности существования органической материи за пределами биосферы. Проводится также программа поиска внеземных цивилизаций путем регистрации и анализа радиосигналов, идущих из космоса.

Достижения в области космической биологии и медицины внесли существенный вклад в решение проблем общей биологии и медицины. Расширились представления о границах жизни в пределах биосферы, а созданные экспериментальные модели искусственных биогеоценозов — относительно замкнутым круговоротом веществ позволили дать определенную количественную оценку антропогенных воздействий на биосферу. Большое влияние космическая биология оказала на экологию, в первую очередь экологию человека и изучение взаимосвязи процессов жизнедеятельности с абиотическими факторами окружающей среды. Проведенные исследования позволили лучше познать биологию человека и животных, механизмы регуляции и функционирования многих систем организма.

Библиогр.: Газенко О.Г., Григорьев А.И. и Наточин Ю.В. Водно-солевой гомеостаз и космический полет, М., 1986; Основы космической биологии и медицины, под ред. О.Г. Газенко и М. Кальвина, т. 2, М., 1975; Тигранян Р.А. Метаболические аспекты проблемы стресса в космическом полете, М., 1985.

Косм и ческая биол о гия и медиц и на — комплексная наука, изучающая особенности жизнедеятельности человека и других организмов в условиях космического полета. Основной задачей исследований в области космической биологии и медицины является разработка средств и методов жизнеобеспечения, сохранения здоровья и работоспособности членов экипажей космических кораблей и станций в полетах различной продолжительности и степени сложности. Космическая биология и медицина неразрывно связана с космонавтикой, астрономией, астрофизикой, геофизикой, биологией, авиационной медициной и многими другими науками.

В космическом полете на организм человека воздействует комплекс факторов, связанных с динамикой полета (ускорения, вибрация, шум, невесомость), пребыванием в герметичном помещении ограниченного объема (измененная газовая среда, гипокинезия, нервно-эмоциональное напряжение и т.д.), а также факторы космического пространства как среды обитания (космическое излучение, ультрафиолетовое излучение и др.).

В начале и конце космического полета на организм оказывают влияние линейные ускорения (см. Авиационная медицина ) . Их величины, градиент нарастания, время и направление действия в период запуска и выведения КЛА на околоземную орбиту зависят от особенностей ракетно-космического комплекса, а в период возвращения на Землю — от баллистических характеристик полета и типа КЛА. Выполнение маневров на орбите также сопровождается воздействием ускорений на организм, однако их величины при полетах современных КЛА незначительны.

Библиогр.: Газенко О.Г., Григорьев А.И. и Наточин Ю.В. Водно-солевой гомеостаз и космический полет, М., 1986; Основы космической биологии и медицины, под ред. О.Г. Газенко и М. Кальвина, т. 2, М., 1975; Тигранян Р.А. Метаболические аспекты проблемы стресса в космическом полете, М., 1985.

Проблемы космической медицины

. числе новой отрасли знаний — космической медицины. Основными задачами космической медицины являются следующие: обеспечение жизнедеятельности . событие имело принципиальное значение для космической медицины, поскольку впервые позволяло высокоорганизованному .

Принцип сотрудничества в международном космическом праве

. . ВОЗ способствует сотрудничеству государств в области космической медицины и использования результатов медико-биологических экспериментов . природных ресурсов Земли с помощью спутников, космических биологии и медицины. И на I конференции, и особенно на .

Достижения медицины

. посвящена общему изучению достижений медицины. 1. История открытий в медицине с античных времен до начала . и кохлеарного аппаратов способствовали развитию авиационной и космической медицины. Основными направлениями медицинских исследований в 1970 .

История медицины

. в разных странах. Наряду с лечебной медициной развивается медицина профилактическая. Поиски не только эффективного . привели к возникновению космич. М. (см. Авиационная и космическая медицина). Быстрое развитие М. было обусловлено не .

Роль информатики в медицине

. годов, и конечно были неразрывно связаны с космической медициной, имеющей опыт в разработке и применении биотелеметрических . автоматизированных систем научных исследований (АСНИ) в медицине. Сформировалась тенденция проведения автоматизированной диагностики .

Отрасль медицины, которая призвана обеспечить здоровье космонавтов, может улучшить благосостояние людей и на Земле.

Космическая медицина как отдельная дисциплина берет начало в 50-х годах прошлого века. Когда люди только начали покорять космос - среду, не предназначенную для жизни человека, она была призвана справляться с непосредственным воздействием микрогравитации на физиологию человека. Постепенно космическая медицина столкнулась и с отдаленными последствиями влияния почти полной невесомости, радиации и длительной изоляции участников экспедиций от остального мира.

NASA подключила врачей к разработке космических программ и оборудования (в том числе систем жизнеобеспечения, скафандров, шлюзов и т.д) в 1967 году. Первым из них стал Стори Масгрейв, который позже сам принял участие в шести полетах по программе “Спейс Шаттл”.

Хотя космическая медицина с тех пор значительно шагнула вперед, она по-прежнему в большой мере опирается на возможность вернуть космонавта на Землю в том случае, если ему требуется серьезная врачебная помощь. Однако в свете планируемых долгосрочных миссий в космос (в частности, полет на Марс), разрабатываются новые способы диагностики и лечения в условиях невесомости.

Диагностика, операции и восстановление в космосе

При возникновении той или иной медицинской ситуации на борту космического корабля или станции, для постановки диагноза может потребоваться специальное оборудование. Рентген и КТ отпадают, поскольку используют излучение, недопустимое в условиях космической среды. Самым оптимальным вариантом становится УЗИ, поскольку позволяет делать снимки различных органов и тканей и не требует тяжелой габаритной аппаратуры. Небольшие, размером с лэптоп, аппараты УЗИ уже используются NASA для проверки состояния глаз и зрительного нерва у астронавтов, которые проводят длительное время на орбите.

Сканер МРТ дает большие, чем УЗИ, возможности для диагностики, но он очень тяжел и дорог. Однако недавно сотрудники Университета Саскачевана (Канада) разработали компактный аппарат МРТ, который весит менее тонны (вес среднестатистического сканера - 11 тонн), стоит около 200 тысяч долларов и не влияет на работу электронного оборудования на борту.

Для проведения абдоминальных лапароскопических телеопераций в космосе американская компания Virtual Incision совместно с NASA разработала хирургический робот размером с кулак человека. Управлять им будет врач на Земле. Чтобы в условиях микрогравитации биологические жидкости при проведении оперативного вмешательства не распространялись по всему модулю, исследователи из Университета Карнеги-Меллона и Луисвиллского университета создали специальную хирургическую систему, AISS (Aqueous Immersion Surgical System). Она представляет собой прозрачную коробку, которая накладывается на рану и заполняется стерильным физиологическим раствором - он не позволяет крови вытекать наружу. Система позволяет хирургам работать с раной, а также, при изменении давления в ней, проводить забор крови, чтобы потом, при необходимости, ее можно было вернуть в систему кровообращения.

Космос воздействует на вирусы и бактерии так же, как на людей. Согласно проведенным исследованиям, условия микрогравитации увеличивают вирулентность таких организмов; они начинают активнее размножаться, быстрее мутируют, лучше сопротивляются антибиотикам. В качестве альтернативы последним для уничтожения вирусов и бактерий может использоваться холодная плазма. В лабораторных условиях было установлено, что она убивает большинство микроорганизмов и увеличивает скорость затягивания раны.

Общие проблемы здоровья в космосе

Врачам и космонавтам приходится столкнуться с целым рядом разнообразных проблем. Среди них - “космическая болезнь” (головокружения и потеря равновесия при выходе из земной гравитации и возвращении в нее), “космическая остеопения” (потеря костной массы во время пребывания в условиях микрогравитации, в среднем 1% в месяц), потеря мышечной массы, поскольку мускулам не требуется преодолевать гравитацию, ухудшение зрения из-за повышенного внутричерепного давления и многие другие.

Из зафиксированных на данный момент заболеваний и состояний, от которых страдали участники различных космических экспедиций, - инфекции верхних дыхательных путей, вирусный гастроэнтерит, дерматит, бессонница, “морская болезнь”, аритмия, почечная колика, однако очевидно, что во время продолжительных миссий на далекие расстояния людям придется столкнуться и с другими проблемами медицинского характера.

Каждая из них, в особенности серьезное заболевание или травма, может потенциально негативно повлиять на ход экспедиции, привести к ее провалу и потере членов экипажа. Возвращение на Землю будет либо невозможным, либо очень сложным, в зависимости от уже пройденного пути, поэтому оказание врачебной помощи (включая неотложную и психологическую) должно быть полностью или максимально автономным.

Медицина земная и космическая

Разработки, сделанные для космических экспедиций, могут пригодиться и для Земли. Некоторые из них уже стали реальностью. Например, технологии цифровой обработки изображений, которые разрабатывались в NASA для получения более качественных снимков Луны, нашли применение в аппаратах МРТ и КТ. Пеноматериал с эффектом памяти, который сегодня применяется в ортопедических матрасах и подушках, также был изначально создан для обеспечения удобства и безопасности пилотов.

И это - лишь малая часть подобных “ответвлений” космических исследований. Космическая медицина, развиваясь, может не только привести человека к звездам, но и сделать лучше его жизнь дома - на Земле.

Читайте также: