ПЕРСПЕКТИВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОПЫТА КОСМИЧЕСКОЙ ВЕСТИБУЛОЛОГИИ В ПРАКТИКЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ

© Э.И.Мацнев, Е.Э.Сигалева
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космической медицины и биологии"
2016 г.

Актуальность проблемы «космической болезни движения» (КБД) у отдельных космонавтов в раннем периоде их адаптации к микрогравитации в условиях космического полета, а также симптомокомплекс вестибуло-вегетативных нарушений у отдельных космонавтов на этапе послеполетной реадаптации к земной гравитации, обусловили необходимость разработки экспериментальных физиологических моделей для изучения феноменологии и механизмов этих нарушений.

Известно, что болезнь движения (БД) развивается при необычных движениях тела человека, способных вызывать рассогласование между возникающими сенсомоторными реакциями («сенсорный конфликт»). При этом сигналы от различных сенсорных модальностей (зрительных, вестибулярных, проприоцептивных), могут входить в противоречие и не совпадать с другими сигналами или с внутренними представлениями ожидаемого движения (Reason, Brand, 1975; Bos, Bles, 1998, 2002; Guedry et al., 1998; Yates et al.,1998; Wentre-Dominey et al.,2008;Dai M., et al.,2010). Полукружные каналы и отолитовые органы тесно взаимодействуют в стабилизации взора при движениях головы. ЦНС интегрирует информацию от полукружных каналов (угловых скоростей движения головы), от отолитовых органов (линейных ускорений и гравитации), от органа зрения, тактильных ощущений. Зрительно-вестибулярные пути «согласуются» с внутренней нейронной сетью, обозначенной как “velocity storage mechanism” (VSM) – (Robinson 1975, 1977; Raphan et al., 1977; Dai M., et al.,2010).

Во время вращения вокруг вертикально расположенной оси вращения с постоянной скоростью, ориентация головы относительно вектора гравитации непрерывно изменяется, включая гравито-зависимую макулу отолитового рецептора (Ventre-Dominey et al.,2008). Наклоны головы при подобном вращении могут приводить к развитию выраженных симптомов БД.

Вместе с тем, по современным представлениям вращение человека вокруг горизонтально расположенной продольной оси тела [ось Z], обозначенное в зарубежной литературе как “barbecue rotation”, является более эффективной наземной экспериментальной моделью для изучения физиологических эффектов КБД. Функциональное состояние лабиринта при продолжительном вращении в этой позиции изменяет свойства периферической вестибулярной системы, приводя к изменению ее чувствительности.

Как известно, стимуляция лабиринта угловыми ускорениями, возникающими при подобном вращении, вызывает ток эндолимфы в обоих горизонтальных полукружных каналах лабиринта человека, приводя к «изгибу» волосковых клеток в ампуле и соответствующей возбудимости нервных волокон вестибулярного нерва (Hain et al. 2000). Высокая вязкость эндолимфы механически преобразует сигнал от ускорения в сигнал, первоначально приблизительно пропорциональный скорости движения головы. Однако при продолжительном вращении механическая эластичность купулы начинает восстанавливаться, и она возвращается к первоначальной позиции (Wilson and Melvill-Jones 1979; Bockisch C.J,. Straumann D., 2005; Haslwanter T., Lackner J.R., DiZio P.,2006; Thornton and Uri, 1991; Putcha et al. 1999; Dai M., et al.,2010). При продолжающейся постоянной скорости вращения сигналы от полукружных каналов, воспринимаются только в пределах 30–60 секунд, после чего человек перестает ощущать вращение. Между тем, отолитовая макула постоянно стимулируется в связи с «ре-ориентацией» ее относительно вектора гравитации и это противоречит сигналам от горизонтальных полукружных каналов. Таким образом, создаются условия для формирования «отолит-каналового» конфликта, который может завершиться развитием симптомокомплекса БД, более приближенного к механизму реальной КБД.

На основе вышеизложенных теоретических представлений о развитии КБД в космическом полете в Институте медико-биологических проблем РАН в конце 90-х годов был спроектирован и изготовлен (в рамках совместного научного проекта со специалистами СКТБ АН Грузии), вестибулометрический стенд, получивший условное название «Вега». Техническое решение конструкции стенда «Вега» было защищено 2 патентами Российской Федерации: №2072955. «Устройство для моделирования условий невесомости» (от 10.02.97г.) и №2114772 «Устройство для исследования вестибулярного анализатора в условиях моделируемой невесомости» (от 10.07.1998г.).

Проведенные в дальнейшем серии экспериментальных исследований на стенде «Вега» (в том числе с участием космонавтов имевших предыдущий опыт переносимости реальных космических полетов), подтвердили их важное значение в целях прогнозирования КБД и работоспособности кандидатов в космонавты в будущих космических полетах. Кроме того, была описана перспектива использования данного стенда для прогнозирования КБД и работоспособности космонавта в измененных гравитоинерциальных условиях на других планетах, например, на поверхности Луны (Э.И. Мацнев, Е.Э. Сигалева, 2012).

Конструктивные особенности стенда «Вега», обеспечивающие возможность вращение человека «на ложементе» вокруг горизонтально расположенной продольной оси тела [ось Z], с заданной (ступенчато-возрастающей) скоростью вращения до 24 об/минуту (или 144 град.сек), и возможностью остановки стенда в 4 фиксированных позициях («на спине», «на правом боку», «на левом боку», «на животе») открывают перспективу использования принципа “barbecue rotation” в практике здравоохранения для обследования и лечения больных с «доброкачественным пароксизмальным позиционным головокружением» (ДППГ).

Данный вид головокружения, описанный в зарубежной литературе как “Benign paroxysmal positional vertigo” (BPPV), на сегодня является одним из наиболее распространенных типов головокружения в клинической практике у больных в возрастной группе 50–70 лет (Hornibrook J.,2011). Кардинальным симптомом при этом заболевании является головокружение, вызванное внезапным изменением положения головы в пространстве при быстром запрокидывании головы, при изменении позиции туловища в кровати, после длительного вынужденного положения туловища, (например, после продолжительной операции, после «хлыстовой» травмы шеи во время автомобильной травмы и т.п.). Симптомы головокружения при этом могут повторяться в течение дня, периодически возникать в дальнейшем (иногда в течение многих лет), резко ухудшая качество жизни больного.

Механизм развития ДППГ чаще связан с «отрывом» фрагментов отоконий от утрикулюса, с последующим «оседанием» их на купуле заднего полукружного канала (Saleh A.,2006). Одним из эффективных методов лечения данной формы ДППГ у больных, является “barbecue” — маневр, описанный Lempert T., Tiel-Wilck K. (1996);. Casani AP, Vannucchi G,(2002), как эффективный способ лечения больных с ДППГ.

Используя базовый принцип «barbecue” — «поворота тела, с использованием вестибулометрического стенда «ВЕГА», предлагается изготовление «упрощенной» конструкции ложемента и привода для возможности широкого использования подобного стенда в отечественной клинической практике, для проведения лечебных “barbecue — маневров» у больных с ДППГ. Серийное изготовление подобной конструкции стенда возможно на одном из предприятий отечественного военно-промышленного комплекса в рамках проекта «Предприятия военно-промышленного комплекса России — для практики отечественного здравоохранения».