Космические технологии – медицине

Изучение невесомости даёт весомые клинические результаты

Созданный в 1963 г. Институт медико-биологический проблем (ИМБП) является головным учреждением страны по проблемам космической биологии и медицины.  По словам его директора, академика РАН Олега Орлова, прошедший год был богат на знаменательные даты – 60-летие института, 50-летие   программы биологических спутников «БИОН», 25-летие медико-биологических исследований на международной космической станции (МКС).

В настоящее время в ИМБП проходит годовой изоляционный эксперимент SIRIUS-23 по моделированию основных характеристик межпланетной экспедиции.  В условиях изоляции находится команда из шести добровольцев (двоих мужчин и четверых женщин). Главный менеджер международного научного проекта SIRIUS кандидат медицинских наук Марк Белаковский рассказал корр. «МГ» Болеславу Лихтерману об Асгардии, целью которой является рождение ребёнка в космосе «для обеспечения бесконечности продолжения человеческого рода во Вселенной». Для этого необходимо изучить влияние различных факторов космического полёта (прежде всего – невесомости и радиации) на организм женщины.

Три технологии

Для внедрения и коммерциализации разработок Института ГНЦ РФ ИМБП РАН учредил «Центр авиакосмической медицины и технологий», руководимый кандидатом медицинских наук Ириной Саенко.  Она закончила второй Московский мединститут (ныне РНИМУ) им. Н.И.Пирогова по специальности «лечебное дело», затем аспирантуру по специальности космическая физиология и медицина  в ИМБП, и с тех пор здесь работает, являясь в настоящее время старшим научным сотрудником. В штате центра около 10 человек. Это космические физиологи и инженеры, причем половина работает в ИМБП по совместительству.

- В институте уже с конца 1990-х годов была идея о том, что некоторые средства реабилитации и профилактики, которые достаточно хорошо работают на борту космической станции, могут быть полезны и для земного применения в условиях клиники, потому что патогенез очень многих расстройств и нарушений, которые мы изучали в космосе, схож с нарушениями у наших пациентов на земле, - сказала Ирина Валерьевна. - Но любое новое направление, требует, во-первых, специалистов, которые готовы этим заниматься, и, во-вторых, финансирования. Мы долго думали над тем, как назвать это направление. Вначале оно развивалось как гравитационная физиология, а потом трансформировалось во «внедрение космических медицинских технологий в практику земного здравоохранения». В 2005 году, на наше счастье, в рамках программы Президиума РАН была сформирована отдельная грантовая программа «Поддержка инноваций». И вот один из таких грантов выиграл наш институт.  Это было достаточно серьёзное финансирование (45 миллионов рублей на три года), но самое интересное, что мы должны были предоставить в качестве отчета регистрационное удостоверение на технологию, другими словами, разрешение на применение данной технологии в практическом здравоохранении и запуск производства. Наша задача была как-то продержаться, а потом еще выйти на тот уровень, где мы можем продолжать решать задачи, которые  перед нами  ставит  Институт. Так возникло ООО «Центр авиакосмической медицины и технологий».  Мы берем разработку института и внедряем её в лечебно-профилактические учреждения, в реабилитационные, социальные центры, проводим клинические испытания, кооперируемся с производителями, которые имеют производственные базы, соответствующие лицензии и могут наладить серийное производство. И дальше уже ведем планомерную работу по внедрению. Что это значит? Недостаточно какую-то технологию просто серийно выпустить. В клинике постоянно проходит адаптация метода к тем или иным видам патологии. Например, в неврологии это может быть одно применение, в травматологии и ортопедии - другое применение, в спортивной медицине -  третье. То есть мы должны определить показания и противопоказания, дать научную обоснованность применения при той или иной патологии, убедиться в безопасности использования, и вот тогда считается, что  технология внедрена в клиническую практику.

 За прошедшие 17 лет удалось внедрить три технологии.  Первой был лечебный костюм «Регент». Прототипом являлся нагрузочный костюм «Пингвин», который использовался на борту космонавтами. А потом подключилась известный врач-педиатр профессор Ксения Александровна Семенова, и были проведены клинические исследования, которые показали, что костюм может быть чрезвычайно эффективен для реабилитации детского церебрального паралича.

По словам Ирины Валерьевны, лечебные учреждения закупили около 1000 костюмов.  Сейчас стоимость одного костюма составляет 85 тыс. руб. Курс реабилитации длится две недели. Если больной работает   40-60 минут, то   в день на одном костюме реабилитируется от 8-9 человек. Потом исследовали возможности его использования при инсультах, черепно-мозговых травмах и в начальных стадиях болезни Паркинсона.

Второй внедрённой технологией стал подошвенный имитатор опорных нагрузок «Корвит», который пациентами ласково называется «космический башмачок».

- Это самая востребованная технология, - комментирует И. Саенко.  – Говорят, что, если «Корвит» не применяется, значит реабилитация проходит не в полной мере. Речь идёт о больных с двигательными нарушениями, прежде всего детским церебральным параличом, у которых на фоне спастических явлений нарушается биомеханика ходьбы. Потом мы начали изучать возможность применения данной технологии у пациентов после инсульта и черепно-мозговых травм и тоже получили прекрасные результаты. Совместно с НИИ неотложной детской хирургии и травматологии изучили   применение «Корвита» у детей при переломах костей голени с использованием металлоостеосинтеза. На эту тему была защищена кандидатская диссертация. А потом мы решили, что называется, разделиться. Нам было интересно понять, как работает механизм стимуляции опорных рецепторов, что делает подошвенный имитатор опорных нагрузок, и каким образом у нас происходят процессы перестройки в центральной нервной системе. Мы провели эту работу совместно с  Научным центром неврологии РАН в рамках фундаментального гранта. С помощью функциональной МРТ удалось выяснить, что «Корвит» действительно запускает процессы нейропластичности в центральной нервной системе.  Наша задача была так видоизменить наш прибор, чтобы мы могли его использовать в камере магнитно-резонансного томографа. Пришлось нашим инженерам поработать, чтобы заменить железные детали на пластиковые.

В общем, была поставлена очень интересная инженерная задача, и она была с блеском выполнена. А наши клинические коллеги, тем временем придумали для этого исследования уникальный фМРТ -протокол.  Мы, что называется, вживую увидели, что в то время, когда у нас идет стимуляция опорных зон стоп, кора головного мозга реагирует включением всех зон, которые отвечают за нашу с вами ходьбу. То есть она стимуляцию этих опорных рецепторов воспринимает как команду для включения правильной локомоторной задачи.

Параллельно изучалось применение нашего имитатора опорной нагрузки в условиях реанимации. И там тоже были получены просто потрясающие результаты. Во-первых, доказали, что это безопасно для пациентов. Во-вторых, больные на 2−4 дня раньше вертикализовались. Что такое вертикализация? Это более раннее начало активной реабилитации. Значит, прогностический исход реабилитационных действий более благоприятен. Поскольку мы уже имели опыт работы с функциональным МРТ, чётко было доказано, что у больных, которым в реанимации применяли «Корвит», идёт нейропластическая реорганизация коры, а у больных, которые были в контрольной группе, на 21-е сутки от момента начала инсульта никакой реорганизации коры нет. Эта работа была также выполнена в Научном центром неврологии РАН

Таким образом, мы внедрили эту технологию на самых ранних стадиях очаговых поражений головного мозга.  Кроме того, имитатор опорной нагрузки используется при полинейропатиях, синдроме Гийена-Барре, и т.д.  Совместно с  детской городской клинической больницей имени Н.Ф. Филатова проведено большое исследование, показавшее, что «Корвит» достаточно успешно может использоваться в случаях плоскостопия у детей разного возраста (по 15-20мин. в день в течение двух недель). Сейчас следующее направление пытаемся охватить. Это возможность применения подошвенного имитатора опорной нагрузки после операций по удалению опухоли головного мозга, - говорит И. Саенко.

Третьей технологией стала «сухая» иммерсия. Она   была придумана в 1972 г. сотрудниками ИМБП К.Ф. Шульженко и И.Ф.Виль-Вильямс, чтобы имитировать некоторые эффекты невесомости в земных условиях. Оказалось, что невесомость отрицательно действует на организм человека спустя   3−4 часа от начала погружения в сухую ванну. А вот первые два часа по всем органам и системам отмечаются достаточно положительные эффекты. Расслабление мышц, разгрузка сердечной мышцы, снижение артериального давления, снижение частоты сердечных сокращений, повышение диуреза, и так далее. При этом нужно соблюсти три основных фактора. Во-первых, это степень погружения. Величина столба воды должна быть не менее 70−75 сантиметров, чтобы вызвать так называемую гидрокомпрессию (гидростатическую компрессию).

Во-вторых, сухое погружение. Это очень удобно, гигиенично, и позволяет работать с пациентом столько, сколько нужно. Потому что  любом контакте с  водой быстро возникает мацерация кожных покровов , и это не очень приятно. Чтобы мы спокойно лежали в воде и все мышцы были расслаблены, нам нужно изменить состав водной среды, чтобы она сама нас держала. Сделать это мы можем только одним способом.  Это гипертонический солевой раствор, как в Мёртвом море. Но тут же возникает проблема. Если на теле есть хоть какие-то маленькие ранки, вы просто выпрыгнете из этой ванны. Методика сухого погружения лишена всех этих отрицательных качеств.

В-третьих, это температура. Для комфортного погружения и релаксации вода должна быть теплой (33-35 С)

- Мы стали задумываться о том, можем ли мы как-то каким-то образом адаптировать эту технологию к клиническому применению, - рассказывает Ирина Валерьевна. - Получили в 2014 г. регистрационное удостоверение и стали заниматься активным внедрением. И опять первая патология, на которую мы обратили внимание, это детский церебральный паралич. Почему? Мы предположили, что у детей со спастическими синдромами получим снижение мышечного тонуса, который мешает проводить дальше любые реабилитационные мероприятия. Наша гипотеза при первых же исследованиях абсолютно подтвердилась. Действительно, у детей со спастическими синдромами иммерсионные ванны стали спасением. Спастика резко уменьшается, ребёнок становится, по словам врачей, «пластилиновый». То есть , после 30−35 минут в иммерсионной ванне он становится настолько пластичный, что  применение других реабилитационные мероприятие становиться для них более эффективными . Дальнейшие исследования выявили, что, помимо снижения спастичности, у этих детишек отмечается улучшение вегетативного статуса. То есть родители уже сами стали отмечать, что дети стали лучше спать ночью, у многих возвращается аппетит и нормализуется чувствительность, проходят запоры.  Затем мы стали исследовать возможность применения «сухой» иммерсии в комплексном лечении у больных с артериальной гипертонией, с другими сосудистыми проблемами. Было показано, что очень хорошо и эффективно работает эта система в комплексной реабилитации больных после  инсультов. Они лежат в ванне 30-40 мин. в день в течение двух недель.

Профессор Петрозаводского государственного университета Александр Юрьевич Мейгал заинтересовался этой технологией и предложил нам совместную научно-исследовательскую работу о возможности применения «сухой» иммерсии у больных с болезнью Паркинсона. Гипотеза его основывалась на том, что у таких больных   возникает синдром мышечной ригидности, а поскольку мы уже доказали значительный релаксационный эффект в условиях «сухой» иммерсии, то возможно ожидать снижение той самой ригидности. Это было очень большое исследование, которое длилось почти три года и включало около 300 человек. И что мы обнаружили? Да, частично снижается ригидность. Да, уходят вегетативные симптомы. Но самый существенный показатель, который улучшился при курсовом применении иммерсионной ванны у таких пациентов, - это снижение уровня депрессии. Причем такой результат был пролонгированным  , мы наблюдали его еще в течение двух месяцев после окончания курсового применения «сухой» иммерсии.

Сейчас планируем запустить исследования в области спортивной медицины, для восстановления спортсменов после спортивных соревнований или при подготовке   к ним. Будем исследовать возможность применения «сухой» иммерсии у онкологических больных после операций и химиотерапии.

Новый электромиостимулятор

На вопрос корр. «МГ», почему за последние 10 лет не было внедрено ни одной новой технологии, Ирина Валерьевна ответила: «Мы внедряем то, что передаёт нам институт. Сейчас он готовится передать нам низкочастотный электромиостимулятор. Он будет существенно отличаться от всех миостимуляторов, которые предлагаются сегодня на рынке. Вплоть до того, что мы будем предлагать его для тяжелых больных с хронической сердечно-сосудистой недостаточностью. Таким больным вообще противопоказаны какие-либо физические нагрузки. У нас есть определенная этапность работ. Институт изобретает, проверяет, передаёт нам, а мы технологию адаптируем, проводим клинические исследования. Мы как специалисты, работающие и в институте, и в клинике, прямо говорим: «Ой, ребята, знаете, врачам это будет интересно». И мы даже примерно понимаем, в каких областях интересно. Дальше мы смотрим на новый прибор, и понимаем, как его адаптировать для клиники. И это уже наша задача. Готовим опытные образцы, с которыми мы потом приходим уже в наши любимые клинические подразделения. Говорим: «Ребята, у нас готова некая технология, мы сейчас ее вам продемонстрируем и обоснуем, почему мы считаем, что в клинике она может работать».

Наши коллеги-клиницисты либо соглашаются с нами, либо не соглашаются. Если соглашаются, мы совместно начинаем работать по системе доказательной медицины. Выходим на этическую комиссию, рассказываем какой будет дизайн исследования , в рамках какого протокола будем работать, доказываем безопасность прибора».

Клинические исследования финансируются либо «Центром авиакосмической медицины и технологий», либо за счёт грантов.  Это может быть грант Российского научного фонда или Президиума РАН.  Все заработанные деньги инвестируются в новые   разработки. «Наши изделия всё время модернизируются, кроме нас никто не будет заинтересован их улучшать, встраивать новые функции и так далее», - отмечает И. Саенко.

Для реабилитации космонавтов членом-корр. РАН Инесой Бенедиктовной Козловской (1927-2020) в 1986 г. был создан отдел сенсомоторной физиологии и профилактики. В настоящее время  его возглавляет ученица Козловской  кандидат биологических наук Елена Томиловская.

Корр. «МГ» попросил ее рассказать об электромиостимуляторе, который скоро буден передан для внедрения в клиническую практику.

- На борту у нас используются два вида электромиостимуляторов, - говорит Елена Сергеевна. - Мы их хотим объединить в один прибор, потому что они имеют несколько разные цели, то есть один вид стимуляций больше тренирует выносливость и медленные (позные) мышцы, а второй больше тренирует мышечную силу и крупные мышцы. Но поскольку людям на Земле надо тренировать оба типа мышц, то было бы удобно иметь один прибор. Сейчас есть либо высокочастотные спортивные стимуляторы, которые больше направлены на то, чтобы увеличивать силу мышечную, тренировать, наращивать мышечный объем и так далее, либо низкочастотные стимуляторы для тренировки позной мускулатуры. Но конечно, лучше разработать грамотные протоколы для различных целей. И мы в идеале, конечно, хотим сделать такой прибор, который бы люди могли использовать сами, а не в медицинских учреждениях, потому что его можно тогда применять и у пожилых людей, которые очень мало двигаются, и у людей, которые сидят на офисной работе, и у лежачих больных.  Есть специальные спортивные стимуляторы, но мы этим не занимаемся, потому что у нас всё-таки задачей является профилактика мышечной слабости и саркопении, чтобы мышечную массу не потерять, а в спорте – чтобы её нарастить. Создан научный центр мирового уровня (Павловский центр), в рамках которого мы как раз разрабатываем этот электромиостимулятор. Там мы сейчас делаем только макет, опытный образец, потому что оказалось, что технически совместить эти два типа стимуляции не так просто.