Budowa Systemu Ochrony Medycznej na potrzeby misji załogowej na Marsa

Odwieczne pytania filozofów „skąd pochodzimy?” i „dokąd zmierzamy?” motywują ludzkość do niwelowania białych plam na mapie wiedzy. Ponad 40 lat temu człowiek stanął na księżycu, co sprawiło, że wyznaczono nowy, bardziej odległy cel – przeprowadzenie misji załogowej na Marsa. Wraz z rozwojem technologii misja ta staje się coraz bardziej realna. Naukowcy różnych dziedzin i niemalże wszystkich krajów świata pracują nad niezliczonymi zagadnieniami związanymi z tak ambitnym zadaniem.

 

Ostatnio Kozicki i wsp. opublikowali propozycję łatwej w konstrukcji Bazy Marsjańskiej, co pokazało, że w Polsce również istnieje zainteresowanie tym tematem (1,2). Jednak poza technicznymi problemami, które muszą zostać pokonane na drodze do lądowania na Marsie, istnieje jeszcze większy problem do rozwiązania – stworzenie systemu ochrony zdrowia, który zabezpieczy załogę i zwiększy prawdopodobieństwo powodzenia całej misji. Systemy ochrony zdrowia, związane z podróżami kosmicznymi, zostały opracowane głównie dzięki ekspedycjom organizowanym przez NASA. Istotny wpływ na rozwój badań miało wielotygodniowe przebywanie grup kosmonautów w bazach orbitalnych MIR i w na międzynarodowej stacji kosmicznej ISS.

 

Ochrona zdrowia podczas przebywania w okołoziemskiej stacji orbitalnej lub w przyszłości – w bazie na Księżycu, skupia się głównie na podtrzymaniu podstawowych i zaawansowanych funkcji życiowych chorego członka załogi (Basic Life Support oraz Advanced Life Support), co ma umożliwić jego jak najszybszy transport na Ziemię. Dopiero na Ziemi zostanie udzielona ostateczna pomoc lekarska (4). Jednakże podróż na Marsa oraz przebywanie w Habitacie na Czerwonej Planecie niesie za sobą zupełnie inny sposób spojrzenia na ochronę zdrowia członków załogi. Transport do ośrodka leczenia na Ziemi nie będzie możliwy, tak więc system ochrony zdrowia w trakcie misji marsjańskiej musi zawierać nie tylko elementy gwarantujące podtrzymanie podstawowych funkcji życiowych chorego członka załogi, ale także elementy pozwalające na postawienie diagnozy i wdrożenie odpowiedniej terapii. Oczywiście konieczność zmieszczenia całego sprzętu w jednym statku kosmicznym, znacznie utrudnia możliwości stworzenia Marsjańskiego Systemu Ochrony Medycznej (MarSOMed). Istnieje potrzeba stworzenia MarSOMed-u w jak najmniejszej objętości. Uważa się, że w trakcie trwania misji priorytety położone są na: przetrwanie statku, zdrowie i bezpieczeństwo załogi, sukces misji i opłacalność przedsięwzięcia.

 

Ponieważ rządy krajów wysokorozwiniętych, a wraz z nimi ośrodki naukowe przeznaczają duże nakłady naukowo-finansowe na projekty kosmiczne, coraz bardziej ukierunkowane na załogową misję marsjańską, nieodzowne wydaje się rozwijanie podobnych badań w Polsce. Jest to o tyle istotne, że może umożliwić polskim naukowcom (1,2) pozostanie w kraju. Skala przewidywanego projektu – budowa w pełni funkcjonalnego modelu marsjańskiej stacji badawczej w skali 1:1, daje olbrzymie możliwości badań naukowo-rozwojowych. Dotyczą one technologii materiałowej, systemów podtrzymywania życia, zintegrowanych systemów łączności z ośrodkiem kontroli misji, stanowisk badawczych, oraz oceny możliwości diagnostyki i leczenia człowieka na odległej planecie.

 

Warunki środowiskowe panujące na Marsie, a także w trakcie podróży są zgoła odmienne niż te panujące na ziemi i co za tym idzie, będą mieć decydujący wpływ na zdrowie załogi i powodzenie całej misji.

 

Warunki mające wpływ na członków załogi to: niska temperatura (-100 do -30’C), niskie ciśnienie atmosferyczne (5hPa), trująca atmosfera (95% CO2), warunki niskiej grawitacji (30% wartości ziemskiej – mikrograwitacja), potencjalnie promieniowanie kosmiczne (Galactic Cosmic Radiation, Solar Partical Events oraz High Energy Heavy Ion Particles) znacznie słabiej absorbowane przez rzadką atmosferę oraz brak ochronnego pola magnetycznego takiego jak na Ziemi, aktywny chemicznie kurz na powierzchni Marsa, wpływ rozbłysków słonecznych, mutacje mikroorganizmów ziemskich w strefie mikrograwitacji i promieniowania kosmicznego oraz inna estetyka wynikająca z budowy powierzchni Marsa (brak roślinności, inny kolor nieba).

 

Takie warunki mają wpływ na wiele elementów ludzkiego organizmu i mogą prowadzić między innymi do:

 

• osłabienia układu odporności człowieka w strefie mikrograwitacji (5)
• zmniejszenia masy krwinek czerwonych
• osłabienia struktury kostnej przez jej zwiększoną demineralizację, co może prowadzić do zwiększonego ryzyka wystąpienia kamicy nerkowej, ciężkiej do wyleczenia osteoporozy i licznych złamań kości
• zaników mięśniowych z osłabieniem ich siły
• zaburzeń centralnego układu nerwowego (6)
• zaburzeń układu sercowo – naczyniowego
• zwiększonego ryzyka rozwoju nowotworów – w szczególności nowotworów układu limfatycznego – chłoniaków i białaczek, nowotworów gonadalnych i raka piersi, nowotworów skóry, nowotworów przewodu pokarmowego
• zaburzeń termoregulacji
• szybkiej wymiany flory bakteryjnej w zamkniętym otoczeniu pomiędzy członkami misji (7)
• zaburzeń snu, co dodatkowo może wzmagać i tak już wysoki poziom stresu w obcym środowisku
• nasilenia stresu związanego z izolacją, monotonią posiłków i problemami w komunikacji interpersonalnej

 

Planując system ochrony zdrowia należy brać pod uwagę parę ważnych zagadnień:

• System powinien działać także w trakcie podróży na i z Marsa (około 120 – 180 dni)
• Korzystanie z pomocy naziemnej będzie znacznie utrudnione ze względu na opóźnienie w łączności wahające się od 7 do nawet 40 minut.
• Możliwy brak łączności przez około 30 dni ze względu na ruch planet
• Czas pobytu na Marsie od około 500 do 600 dni
• Zaplanowanie odpowiedniego procesu kwarantanny dla załogi powracającej z misji w celu zapobieżenia ewentualnego przedostania się zmutowanych mikroorganizmów do środowiska ziemskiego

 

System MarSOMed będzie skupiał się głównie na prewencji zdarzeń, jego działanie zacznie się jeszcze w trakcie planowania misji na Ziemi i będzie podzielony na trzy ważne składowe:

 

1.Profilaktykę pierwotną – jeszcze przed misją odpowiedni wybór członków załogi, który do minimum ograniczy ryzyko wystąpienia w załodze chorób populacyjnych takich jak ostre epizody wieńcowe i choroby nowotworowe.
2. Profilaktykę wtórną – polegającą na stałym prowadzeniu badań w trakcie trwania misji wśród członków załogi. Umożliwi to wczesne wykrywanie problemów, które jeszcze nie doprowadziły do prezentacji klinicznej problemu. Ponadto wprowadzenie odpowiednich ćwiczeń i stosowanie algorytmów bezpieczeństwa zmniejszy ryzyko urazów czy napromienienia promieniowaniem kosmicznym.
3. Leczenie – w pierwszej kolejności zabezpieczenie podstawowych funkcji życiowych członka załogi, następnie wdrożenie postępowania diagnostycznego umożliwiającego zastosowanie odpowiednich procedur leczniczych – początkowo w charakterze zamkniętym w obrębie MZM, a następnie opieki ambulatoryjno – rehabilitacyjnej umożliwiającącej powrót członka załogi do wykonywania jego zadań w trakcie trwania misji marsjańskiej.

 

Przy takim podziale zadań MarSOMed kwalifikuje się w piątym, najwyższym stopniu ochrony zdrowia stworzonym przez NASA. Sprzęt zabrany na misję musi umożliwić następujące zadania: prowadzenie okresowej kontroli laboratoryjnej wszystkich członków załogi, podstawowe i zaawansowane podtrzymywanie funkcji życiowych pacjenta, zaawansowane podtrzymywanie funkcji układu krążenia, zaawansowane podtrzymywanie funkcji życiowych po urazie, umożliwienie przeprowadzenia diagnostyki mikrobiologicznej, mykologicznej, wirologicznej, podstawowej diagnostyki biochemicznej oraz diagnostyki obrazowej, diagnostyki endoskopowej, zaawansowany system telemedyczny umożliwiający, w miarę możliwości, stały kontakt z bazą medyczną na Ziemi oraz możliwość korzystania ze wszystkich baz medycznych zgromadzonych w Internecie takich jak www.medtube.net czy www.pubmed.com, przeprowadzanie prostych i wyspecjalizowanych, chirurgicznych procedur leczniczych, prowadzenie terapii podtrzymującej, terapia ambulatoryjno – rehabilitacyjna. Zdarzenia w trakcie misji można podzielić na różne stopnie zagrożenia.

 

Tabela 1 przedstawia podział na stopnie zagrożenia, przykładowe sytuacje i możliwe sposoby rozwiązania problemu medycznego.

 

Tak widziany system pozwala na zaplanowanie niezbędnego sprzętu składającego się na MarSOMed:

 

1.Meble
a.Łóżko
b.Szafki na sprzęt medyczny
2.Aparatura do podstawowego oraz zaawansowanego podtrzymywania życia
a.Zestaw reanimacyjny
b.Respirator
c.Monitor prowadzący zapis EKG, RR, saturacji, częstości oddechów, kapnografii
d.Defibrylator
e.Butla ze sprężonym tlenem, powietrzem
3.Aparatura do diagnostyki laboratoryjnej, mikrobiologicznej, mykologicznej, virologicznej
a.Zestaw laboratoryjny typu Combo
b.Mikroskop – połączony ze sprzętem telemedycznym
4.Aparatura do diagnostyki radiologicznej
a.Przenośny aparat do Rtg
b.Przenośny aparat do USG
c.Kontrastowe płyny infuzyjne
5.Aparatura do diagnostyki endoskopowej
a.Gastroskop, kolonoskop, bronchoskop
b.Szczypce endoskopowe, igły, pętle, elektrokoagulacja i argon (z butlą z argonem)
6.Aparatura do konsultacji telemedycznych i kontaktu z ziemskimi bazami medycznymi
a.Komputer sprzężony ze wszystkimi systemami diagnostycznymi, monitorującymi połączony z bazą na Ziemi
7.Sprzęt do operacji chirurgicznych
a.Elektrokoagulacja i nóż harmoniczny
b.Laparoskop + butla z CO2
c.Podwiązki, nici chirurgiczne
d.Skalpele, nożyczki, peany, pensety, kochery, satyńskie
e.Gaziki, gąbki hemostatyczne
f.Ssak, dreny do opłucnej i otrzewnej
g.Protezy naczyniowe
h.Protezy ortopedyczne – kołnierz Schantza, stabilizacja kręgosłupa piersiowego, opatrunek Dessaulta, zabezpieczenia i stabilizatory stawów kolanowych, łokciowych, skokowych i nadgarstków
8.Aparaturę i cewniki do dializy otrzewnowej
9.Sprzęt umożliwiający sterylizację – autoklaw gazowy – butla z gazami do autoklawu
10.Komora, skafander lub sala dekompresyjna do leczenia urazu ciśnieniowego
11.Sprzęt medyczny i leki

a.Płyny infuzyjne + żywienie pozajelitowe, krew, osocze
b.Cewniki do pęcherza, wkłucia centralne, aparaty do toczenia płynów, aparaty do pobierania i przetaczania krwi
c.Igły i sprzęt do pobierania próbek krwi, moczu, posiewów
d.Strzykawki
e.Bandaże, opatrunki
f.Płyny dezynfekcyjne – spirytus, woda utleniona, octenisept
g.Leki (antybiotyki, leki przeciwgrzybiczne, przeciwwirusowe, leki przeciwzapalne – NLPZ i sterydy, leki przeciwbólowe i anestetyczne, aminy presyjne i atropina, leki antyarytmiczne, leki gastroenterologiczne, leki laryngologiczno – okulistyczne, HDCZ i leki z diosminą, leki przeciwnadciśnieniowe, leki i opatrunki do leczenia oparzeń)
12.Ochronny sprzęt jedno- i wielorazowy
a.Maski, rękawiczki jałowe i niejałowe, sprzęt ochronny
13.Sala gimnastyczno – rehabilitacyjna
a.Rowerek
b.Bieżnia
c.Hantle

 

Wiele zagadnień związanych z działaniem MarSOMed-u pozostaje ciągle niewyjaśnionych. Problemem stanowi kwestia dotycząca konieczności używania tomografu komputerowego. Niewyjaśnioną pozostaje to, czy badania USG i RTG są w stanie w wystarczający sposób zastąpić sprzęt do diagnostyki tomograficznej. Tomograf wymaga specjalnej ochrony radiologicznej. Ponadto nie jest wiadome jak dokładnie będzie działał w środowisku, które jest poddane działaniu silniejszego promieniowania kosmicznego. Czy misja marsjańska powinna mieć 1 wykształconego lekarza i oficera medycznego stanowiącego pomoc, czy też 2 równorzędnych wyspecjalizowanych lekarzy? To drugie rozwiązanie daje równe zabezpieczenie medyczne dla wszystkich członków załogi. Brak drugiego lekarza nie daje pełnego zabezpieczenia samemu lekarzowi, a więc też całej misji na wypadek zdarzenia, w którym weźmie udział sam lekarz. Nie jest jasne na jak długi horyzont czasowy powinien być przygotowany sprzęt – ilość zabranych leków i płynów infuzyjnych. Nie jest jasny algorytm postępowania z członkiem załogi, którego uraz/choroba w sposób nie budzący wątpliwości przekroczy możliwości leczenia w ramach systemu – czy należy narażać pozostały zespół na możliwość utraty zapasów medycznych?

 

Podróż na Marsa jest na pewno fascynującym krokiem, jaki podejmie człowiek w drodze do eksploracji kosmosu. Równie fascynująca jest myśl, że Polskie badania, przeprowadzone w habitacie Polskiego projektu, mogą przyczynić się do rozwiązania wielu problemów Misji Marsjańskiej. Kryzys gospodarczy nie powinien stać się usprawiedliwieniem do zamykania się na nowe możliwości. Może w tym pomóc silna woli polityczna, gdyż jak wiadomo, jedną z metod ograniczania wpływu kryzysu na społeczeństwa są inwestycje w badania i nowe technologie.

 

Autorzy: Michał Wszoła (1,2), Maurycy Jonas (1,2)
1.Katedra i Klinika Chirurgii Ogólnej i Transplantacyjnej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego,
2.Mars Society Polska

 

Bibliografia:
1.J. Kozicka: Low-cost solutions for Martian base”, Advances in Space Research, Volume 41, Issue 1, 2008, Pages 129-137
2.J. Kozicki, J. Kozicka: Human Friendly Architectural Design for a small Martian Base” Advances in Space Research, Volume 48, Issue 12, 15 December 2011, Pages 1997-2004
3.Douglas Hamilton, Kieran Smart, Shannon Melton, James D. Polk and Kathy Johnson-Throop: Autonomous Medical Care for Exploration Class Space Missions. J Trauma. 2008;64:S354–S363
4.Bruce A. Houtchens: Medical-Care Systems for Long-Duration Space Missions CLIN. CHEM.39/1, 13-21 (1993)
5.Nathan Gueguinou, Cecile Huin-Schohn, Matthieu Bascove et al.: Could spaceflight-associated immune system weakening preclude the expansion of human presence beyond Earth’s orbit? Volume 86, November 2009 Journal of Leukocyte Biology 1027-1038
6.Robert Kalb, David Solomon: Space Exploration, Mars, and the Nervous System Arch Neurol. 2007;64:485-490
7.Peter W. Taylor, Andrei P. Sommer: Towards rational treatment of bacterial infections during extended space travel International Journal of Antimicrobial Agents 26 (2005) 183–187

Brak komentarzy.

Odpowiedz

(required)

(required)

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.