Лауреаты Государственной премии

Шагая в космос, возвращаемся к Земле

Государственная премия в области науки и техники присуждена группе ученых под руководством ректора МГУ им. М.В.Ломоносова академика РАН Виктора Садовничего. Среди лауреатов два университетских математика - профессор Владимир Александров и ведущий научный сотрудник Степан Лемак, ученые из Института медико-биологических проблем РАН - директор, академик РАН и РАМН Анатолий Григорьев, член-корреспондент РАН Инесса Козловская и профессор Людмила Корнилова, а также из Центра подготовки космонавтов им.Ю.А.Гагарина - доктор медицинских наук Леонид Воронин и начальник центра, доктор технических наук, генерал Петр Климук. Область их научных работ - управление движениями при сенсорных нарушениях в условиях микрогравитации и информационное обеспечение максимального контроля качества визуальной стабилизации космических объектов. Речь идет о решении задач, связанных с адаптацией человека к космическим полетам, обеспечением их безопасности. Об этом и о перспективах внедрения технологий космической медицины в клиническую реабилитационную практику беседа с академиком Анатолием ГРИГОРЬЕВЫМ.

Открывая неизвестное

- Анатолий Иванович, давайте вспомним, с чего начиналась космическая медицина.
- Институт медико-биологических проблем (ИМБП) был создан в октябре 1963 г. по инициативе выдающихся ученых - Сергея Королева и Мстислава Келдыша. К его созданию были привлечены выдающиеся ученые - действительные члены АМН СССР Василий Ларин и Андрей Владимирович Лебединс-кий, действительный член АН РФ Олег Газенко. Лебединский стал первым директором института. Стояла задача - создать систему медицинского обеспечения космических полетов.
В научный центр пришли работать клиницисты и биологи, гигиенисты и токсикологи, физики и химики, конструкторы и инженеры, специалисты по экологии и охране труда - специалисты более 70 профессий. И коллектив единомышленников успешно решал многие проблемы новой науки. Для реализации их разработок был создан завод с опытно-конструкторским бюро. На нем изготовлялись тренажеры, бортовые аптечки и многое другое. Есть целый ряд промышленных предприятий (около 100), no-прежнему работающих по нашим техническим заданиям. Сложилась хорошая международная кооперация. Более 30 лет назад была создана межправительственная российско-американская рабочая группа, занимающаяся вопросами космической биологии и медицины. В нашем активе очень много новых технологий, которые стали предметом патентования. В институте был создан совет, дававший добро наиболее эффективным экспериментальным разработкам. В то время работа в космосе и на земле была очень важна для страны, и мы не жалели сил для достижения поставленных целей. Многие разработки позволяют нашему институту до сих пор лидировать в космической отрасли мира.
- Но прежде чем в космос полетел подготовленный человек, со всех сторон обследованный, пионерами космонавтики были животные?
- Да, первый орбитальный полет (но без возвращения) совершила собака Лайка, а потом уже собаки Белка и Стрелка благополучно вернулись на Землю. Непосредственно перед Юрием Гагариным слетали собаки Чернушка и Звездочка. Всего было произведено около 30 вертикальных стартов с собаками. Они тоже проходили предполетную подготовку, учились нормально переносить шумы, перегрузки, вибрации. В значительной мере собаки подготовили полет человека. Летали еще мыши, крысы, кролики, морские свинки, черепахи. Идея состояла в том, чтобы с помощью разных животных определить возможные вредные влияния космоса на живые организмы и по их реакции понять, какие могут быть последствия. Интересен такой факт: первый облет Луны совершили не люди, а черепахи на корабле "Зонд", которые после полета благополучно приводнились в Индийском океане.
Так что шаг в новое, неизвестное был сделан на основе накопления - необходимых предварительных данных. Раньше человек поднимался на высокие горы, покорял Северный полюс, открывал новые континенты, не задумываясь о возможных последствиях этих экспедиций для здоровья. А вот прорыв в космос осуществлялся на иной основе. Прежде было обобщено все, что было известно в науке о действии различных неблагоприятных факторов космического полета. Потом составили прогноз того, что может ожидать живые существа в результате их воздействия. Провели возрастающие по степени сложности биологические эксперименты. Результаты экспериментальных исследований, суммированные с накопленным в медицине и биологии опытом, дали основание для вынесения положительного заключения о возможности полета человека в космос. Были даны рекомендации, что нужно сделать, чтобы это не принесло какого-либо ущерба здоровью человека, отработаны системы контроля различных функций, обеспечены необходимые условия жизнедеятельности и аварийные системы спасения.

Следом за животными

- Когда стало ясно, что космическая среда враждебна к живому существу, какие были предприняты шаги, чтобы облегчить работу в космосе?
- Надо сказать, что в космонавты попадают люди, чрезвычайно здоровые физически, психически выдержанные, способные переносить сверхнагрузки и экстремальные ситуации. За два-три года предполетной подготовки они успевают получить необходимые медицинские знания об особенностях деятельности человеческого организма в условиях полета (главным образом, в невесомости и при перегрузках) и приобретают умение мобилизовать в случае необходимости свои резервные возможности. Очень важное место занимает психологическая подготовка к длительному полету. В космосе человек испытывает более значительные эмоциональные нагрузки, чем на Земле, поэтому его надо готовить к принятию решений в необычных условиях. Космический экипаж, как семья, и, как в любой семье, здесь могут быть эмоциональные всплески, например кто-то с кем-то не разговаривает, не все дружат после завершения полета. Надо учитывать и то обстоятельство, что жизнь и работа космонавтов всегда контролируются с Земли: телевидение, непрерывное радионаблюдение, предельно регламентированное расписание... Фактически они находятся в состоянии постоянного "психологического стриптиза"; так жить очень нелегко, это даже не семья получается, а коммунальная квартира. Учитывая все это, космонавты все время нуждаются в положительной эмоциональной подпитке. Для этого существует специальная служба психологической поддержка В ее задачи входят сглаживание острых ситуаций и повышение настроения космонавтов. Что только для этого не идет в ход: им передают последние известия, жены и дети рассказывают о семейных радостях, для них прокручивают записи с голосами любимых артистов, кваканьем земных лягушек...
В условиях космического полета могут возникнуть те же болезни, что и на Земле, - ушибы, простуды, иногда воспалительные заболевания. Поэтому на борту необходимо иметь средства для оказания медицинской помощи, специальные аптечки, "укладки". При этом сами космонавты хорошо обучены умению пользоваться этими средствами. С Земли, естественно, в этих случаях дают рекомендации и оказывают помощь в диагностике болезненных состояний. Именно в космической практике родилась новая технология, которая получила название "телемедицина" и сегодня активно используется на Земле. Регулярно проводится контроль не только состояния здоровья космонавтов, но и среды обитания. Кстати, за всю историю орбитальных полетов микробиологический
мониторинг не обнаружил принципиально новых, отличных от земных, микроорганизмов, которые вызывали бы необычные, неизвестные ранее инфекционные или иные заболевания.
Один из самых интересных аспектов космической медицины - совершенствование системы реабилитации. Важно, чтобы человек был работоспособен и находился в полном здравии не только непосредственно после завершения космического полета, но и в межполетный период. Наука ведет накопление данных об изменениях в состоянии здоровья человека, испытавшего на себе воздействие неблагоприятных факторов космического полета, в том числе космической радиации. Сегодня делать выводы о каких-то "долгоиграющих" последствиях такого воздействия преждевременно, поскольку пилотируемой космонавтике всего 40 лет а история длительных космических полетов еще короче, да и людей, побывавших в космосе, для серьезной статистики маловато - всего около 500 человек на всю планету. Тем не менее российские и американские ученые утверждают, что на сегодняшний день не выявлено каких-либо профессиональных заболеваний космонавтов, а также не отмечены изменения (включая онкологические и генетические), являющиеся отдаленными последствиями космического полета.

Помощь больным, поддержка здоровым

- Ну а для человека, природы, общества что дает космическая медицина?
- Прежде всего отметим, что своим становлением космическая медицина обязана земной. А потому
существует обратная связь. На Земле сегодня востребованы не только технологии космической медицины, но и ее философия. Хочу напомнить, что всю многовековую историю врачи имели дело с нездоровым человеком, в сфере их внимания всегда был больной. Космическая медицина имеет дело со здоровым человеком, и оказалось, что до полета в космос он был изучен очень плохо. Появилась необходимость разобраться, что же это такое - здоровье, каковы его основные критерии и как оценить его уровень, философия здорового человека легла в основу превентивной, или профилактической медицины. Легче не вылечить болезнь, а предотвратить ее. Это хорошее правило, но для его реализации у земной медицины не было соответствующего инструмента. И только теперь в клинику широко внедряется принцип космической медицины - функциональные нагрузочные пробы для оценки резервных возможностей человека. Именно резервы организма определяют различные градации здоровья, высший уровень которого Авиценна определял как "тело, здоровое до предела..."
Широкую известность институту принесли исследования жизнедеятельности человека в экстремальных условиях существования в различных климатогеографических зонах - в высокогорье, пустынях, Антарктиде. Наши сотрудники принимали участие в медико-биологическом обеспечении и проведении многих отечественных и зарубежных экспедиций, как, например, первой советской и болгарской экспедиции альпинистов на Эверест, ряда путешествий на Северный полюс, высокоширотной трансполярной экспедиции "СССР - Канада", зимовок на антарктических научных станциях, экспедиций "Человек и пустыня" в Каракумах, женских -"Метелица" в Арктике и Антарктике, экспедиций Тура Хейердала на папирусных суднах "Ра" и "Тигрис" и многих других. Наши специалисты принимали непосредственное участие в медицинском обеспечении подготовки спортсменов высшей квалификации к ответственным соревнованиям на Олимпийских играх, в чемпионатах мира, Европы и т.п. Многие наши технологии используются не только в экстремальной, но и в клинической медицине. Например, широкое применение находит нагрузочный костюм "Пингвин", который сейчас служит для реабилитации больных детским церебральным параличом. Оказалось, что он может существенно облегчить состояние и при других заболеваниях. В клинике Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова, руководимой Александром Вейном, была показана высокая эффективность этого костюма при реабилитации больных, перенесших инсульт, и при паркинсонизме. Заинтересовался "Пингвином" и нейрохирург академик РАН и РАМН Александр Коновалов. Пользуются популярностью иммерсионные ванны, в которых человек может длительное время находиться в безопорном состоянии, что очень важно для послеоперационных и неврологических больных. Этот метод сухой иммерсии (погружение человека в бассейн с водой,застеленный специальной водонепроницаемой тканью, исключающей непосредственный контакт жидкости с телом человека) широко применялся для исследований эффектов невесомости. Совместно с австрийскими клиницистами разработаны принципы его использования в качестве средства ранней диагностики скрытых, компенсированных неврологических дефектов. Другим весьма перспективным направлением использования этого метода оказалась борьба с массивными отеками в кардиологической практике. При этом не требуется применения никаких фармакологических средств.
Помогаем решать и другую проблему, создав массу приспособлений для людей, надолго прикованных к постели. Когда человек, пролежавший месяцы, поднимается, то он нередко теряет сознание - происходит ортостатический коллапс. Принцип действия наших специальных приспособлений - каркасов, браслетов - состоит в том, что они позволяют крови депонироваться в определенной части тела. Например, чтобы предотвратить ортостатический коллапс, накладываем изделие на нижнюю часть тела - ноги, живот. При этом около 1,5 л крови депонируется в верхней части - грудной клетке, голове. Этими приспособлениями сейчас начали пользоваться в клиниках.
Придуманы для лежачих больных и другие виды помощи. Ведь у них возникает не только атрофия мышц и костей, но и вестибулярные, сенсорные нарушения. Мы предлагаем так называемую медицинскую обувь, специальные ботинки, которые используем в космосе, ведь у космонавтов тоже нет чувства опоры, а человек должен поддерживать схему своего тела. Так вот, в эти ботинки надувается воздух, создается давление, и у больного появляется ощущение, будто он ходит. При этом чувствительные зоны стопы создают ощущение опоры. С помощью компьютера и специальных программ можно избирательно воспроизводить давление на определенные точки стогны, при этом больной может выбрать программу ходьбы или бега. Вот так, лежа можно бегать и заставлять работать мышцы.
В институте проводится много интересных работ по электромио-стимуляции. Кстати, это совместная разработка с австрийскими пластическими хирургами. Задача хирурга заключается не только в том, чтобы пересадить ту или иную мышцу, нужно еще "обучить" ее функции, которую она должна выполнять. Это осуществляется с помощью электромиостимуляторов.
Изучая проблемы, связанные с водолазными работами, мы установили, что такие инертные газы, как гелий,неон,криптон,инертны только с точки зрения химии, в то время как в биологическом отношении они активны и оказывают существенное влияние на протекание обменных процессов. Это позволило активно их использовать, немного меняя физические свойства (например, гелий подогревают до 80-90°С), при лечении заболеваний легких. Сейчас эта процедура осуществляется в клинике академика РАМН Александра Чучалина при лечении хронических бронхитов.

Предупредить опасность

- Выходит, что богатый исследовательский материал, накопленный космической медициной, значительно шире по своему содержанию, чем потребности собственно медицины. Например, для отбора кад-ров что-нибудь можете порекомендовать?
- Подходы к этой проблеме разработаны для задач космонавтики, но основные принципы применимы в любой, области, в том число и в решении кадровых вопросов государственных органов власти и управления. То же самое можно сказать о мониторинге психологического климата в коллективе. Здоровая обстановка делает коллектив более эффективным и целенаправленным. Методики для достижения психологической стабильности в группе людей давно работают в космонавтике, но, к сожалению, пока еще не востребованы государственными и комерческими структурами. Не используются методы продления творческого долголетия как коллектива, так и отдельного человека, независимо от возрастных изменений. Рабочий день ответственного работника, как правило, очень напряжен, человек выбивается из сил, но все равно не успевает сделать намеченное. Важно узнать динамику состояния его здоровья на протяжении рабочего дня и, главное, - оказать помощь не тогда, когда человек уже заболел, а предупредить опасное заболевание, избежать последствий воздействия перегрузок на организм. Это мы тоже умеем делать.
-А что вы можете пред пожить из разработок института для здорового образа жизни?
- Мы представили программу по этой теме в Российскую академию наук, сейчас готовим свои предложения для председателя Госкомспорта России Вячеслава Фетисова по мониторированию состояния здоровья больших групп населения. Желательно мониторинг начать со школьников и охватить людей трудоспособного возраста, оценить уровень здоровья тех и других и рекомендовать, как его сохранить. А если оно далеко от нормы, попытаться помочь его восстановить. Этой проблемой мы занимались серьезно и пытаемся ответить на вопросы: какой уровень активности должен быть для лиц определенных профессий, возраста; какой режим питания и труда необходим; сколько времени нужно спать и бодрствовать;
как преодолевать стрессовые ситуации и т.д. На рабочем месте человек не должен затрачивать лишних психологической, эмоциональной энергии и физических усилий на непроизводительные операции. Необходимо поднять общую культуру населения по поддержанию уровня здоровья. Нужно научить человека не только адаптироваться в определенной обстановке, но и чувствовать свой организм, знать его резервы, заложенные природой. Следует научить наших граждан вести здоровый образ жизни и уметь не только - управлять собой психологически, но и владеть своими физиологическими возможностями. Так мы подходим к работе космонавтов и летчиков. Поэтому, когда встал вопрос о здоровье здоровых, оказалось, что самый большой объем материалов накоплен у нас в институте. Теперь мы являемся главными идеологами в Российской академии наук по этой проблеме.

Курс - на Марс

- Откройте карты, Анатолий Иванович, готовится ли первая экспедиция землян на Марс и какая роль при этом отводится космической медицине?
- Исследования по "марсианскому" проекту в институте ведутся. Проблема эта очень сложная, так как успешная реализация марсианской экспедиции будет во многом определяться надежным и эффективным комплексом ме-дикобиологического обеспечения. Почему и проводится широкий аспект медико-биологических исследований на Земле и в космосе.
Большая продолжительность экспедиции на Марс и ее автономный характер вызывают необходимость создания на борту межпланетного корабля специального медицинского центра и включения в состав экипажа высококвалифицированного врача, способного оказывать при необходимости разнообразную медицинскую помощь. В своей деятельности врач - космонавт будет опираться на автоматизированную лабораторную и диагностическую аппаратуру, использовать методы компьютерной диагностики и телемедицины. Также важная задача врача - космонавта - проведение с членами экипажа профилактических мероприятий различного характера.
Экспедиция будет проходить в условиях измененной гравитации, при этом в основном космонавт станет работать в невесомости. Поэтому сохраняют актуальность дальнейшее, исследование механизмов ее влияния на организм и разработка профилактических мероприятий для предотвращения или снижения неблагоприятных воздействий невесомости. Наибольшее внимание будет уделяться предотвращению детренированности сердечно-сосудистой системы и скелетной мускулатуры, сенсорной депривации, изменений в костной ткани и снижения иммунитета.
Принципиально возможны два подхода к борьбе с последствиями воздействия невесомости. Первый, разработанный для полетов на орбитальных станциях "Салют", "Мир" и МКС, состоит в применении ком-плекса профилактических мероприятий. Другой - в применении искусственной силы тяжести, создаваемой с помощью центрифуги короткого радиуса.
При посадке на Марс космонавтам предстоит столкнуться с гравитацией величиной 0,38 д, воздействие которой на организм человека практически не изучено. После посадки на поверхность планеты космонавты должны быть готовы к активной деятельности. В этой связи представляется целесообразным экспериментально обосновать целесообразность предварительной адаптации космонавтов к марсианской гравитации во время перелета от Земли к Марсу, используя центрифугу короткого радиуса.
Пилотируемая экспедиция на Марс по своей продолжительности, автономности и большому числу ответственных операций в полете и на поверхности планеты создаст значительные психологические нагрузки. Это существенно повышает требования к психологическому обеспечению экспедиции с тем, чтобы поддержать оптимальный психологический статус, высокую профессиональную надежность членов экипажа в условиях этой беспрецедентной миссии.
Очень серьезная проблема заключается в формировании полноценных условий для обеспечения жизнедеятельности человека в межпланетном полете. Предпочтение отдается системам жизнеобеспечения на основе регенерационных физико-химических процессов, так как они характеризуются большей степенью разработанности, возможностью контроля и автоматизации, меньшим энергопотреблением, меньшей массой и размерами. Может использоваться также овощная оранжерея, которая добавит в рацион экипажа зелень и витамины, так как к настоящему времени накоплен достаточно большой опыт функционирования, на орбитальной станции "Мир" бортовых оранжерей и доказана принципиальная возможность осуществления в космосе полного цикла развития растений.
В число необходимых мероприятий при проведении полета на Марс входит также обеспечение карантинных мер с целью предотвращения взаимного загрязнения планет. По существующим международным правилам недопустимы заражение Марса земными микроорганизмами и, наоборот, перенос на Землю марсианских форм жизни, если они там имеются.
Исключительно важной является также проблема обеспечения радиационной безопасности экипажа экспедиции в периоды межпланетных перелетов и во время пребывания на Марсе. Это очень сложная задача, которая должна решаться объединенными усилиями физиков, радиобиологов, врачей и инженеров. Она включает вопросы дозиметрии в космическом пространстве, прогноза радиационной ситуации, защиты космонавтов с помощью радиационного убежища в периоды солнечных вспышек, профилактики и лечения при облучении.
Таким образом, предстоит решить много вопросов, но тем не менее накопленный к настоящему времени опыт, в том числе и в космической медицине, является достаточно солидной основой для подготовки пилотируемого полета на Марс, который может состояться уже в третьем десятилетии XXI века. Конечно, мы работаем не только над вопросами медицинского обеспечения такого полета, нас интересует и возможность проведения биологических экспериментов, в том числе по исследованию признаков жизни на этой планете, Как видите, научных задач и проблем очень много, есть над чем работать.

НАША СПРАВКА. Анатолий Иванович Григорьев окончил 2-й Московский государственный медицинский институт в 1966 г. В 2002 г. исполняется 36 лет с тех пор, как он работает в Институте медико-биологических проблем РАН. Прошел путь от аспиранта до директора института, пост которого занял после выборов в 1988 г. А.Григорьев является автором и соавтором более 300 научных работ. Широкое признание получила его деятельность в реализации крупных научных программ в космичес ких полетах, международного сотрудничества в области освоения космоса. Лауреа т государственных премий (1989 г., 2002 г.), премии Правительства России (1996 г.) и ряда научных премий и правительственных наград.
Беседу вела Галина ПАПЫРИНА.

Медицинская газета", 2002, № 73, 20 сентября, С. 10-11
http://www.imbp.ru/webpages/win1251/Articles/2002/returntoearth.htm