Para condiciones de salud encontradas durante el vuelo espacial
La medicina espacial es una subespecialidad de la medicina de urgencias (vía de formación de becarios) que evolucionó a partir de la especialidad de medicina aeroespacial . La medicina espacial se dedica a la prevención y el tratamiento de afecciones médicas que limitarían el éxito de las operaciones espaciales. La medicina espacial se centra específicamente en la prevención, la atención aguda, la medicina de urgencias, la medicina en la naturaleza y la medicina hiperbárica/hipobárica para brindar atención médica a los astronautas y a los participantes de los vuelos espaciales . El entorno de los vuelos espaciales plantea muchos factores de estrés únicos para el cuerpo humano, incluidas las fuerzas G , la microgravedad , las atmósferas inusuales como la baja presión o el alto nivel de dióxido de carbono y la radiación espacial . La medicina espacial aplica la fisiología espacial, la medicina preventiva, la atención primaria, la medicina de urgencias, la medicina de cuidados agudos, la medicina austera, la salud pública y la toxicología para prevenir y tratar problemas médicos en el espacio. Esta experiencia se utiliza además para informar el diseño de los sistemas de los vehículos para minimizar el riesgo para la salud y el rendimiento humanos al tiempo que se cumplen los objetivos de la misión.
La higiene astronáutica es la aplicación de la ciencia y la tecnología a la prevención o control de la exposición a los peligros que pueden causar problemas de salud a los astronautas. Ambas ciencias trabajan juntas para garantizar que los astronautas trabajen en un entorno seguro. Las consecuencias médicas, como la posible discapacidad visual y la pérdida ósea, se han asociado con los vuelos espaciales tripulados . [2] [3]
La investigación soviética en el campo de la medicina espacial se centró en el Instituto de Investigación Científica y de Pruebas de Medicina Aeronáutica (NIIAM). En 1949, A. M. Vasilevsky, Ministro de Defensa de la URSS, dio instrucciones, por iniciativa de Sergei Korolev, al NIIAM para que realizara investigaciones biológicas y médicas. En 1951, el NIIAM comenzó a trabajar en el primer trabajo de investigación titulado "Justificación fisiológica e higiénica de las capacidades de vuelo en condiciones especiales", en el que se formularon las principales tareas de investigación, los requisitos necesarios para las cabinas presurizadas, los sistemas de soporte vital, el rescate y el equipo de control y registro. En la oficina de diseño de Korolev, crearon cohetes para elevar animales a una distancia de 200-250 km y 500-600 km, y luego comenzaron a hablar sobre el desarrollo de satélites artificiales y el lanzamiento de un hombre al espacio. [8] Luego, en 1963, se fundó el Instituto de Problemas Biomédicos (IMBP) para emprender el estudio de la medicina espacial. [9]
Experimentación con animales
Antes de enviar humanos, las agencias espaciales utilizaban animales para estudiar los efectos de los viajes espaciales en el cuerpo. [10] Después de varios años de recuperaciones fallidas de animales, un lanzamiento de cohete Aerobee en septiembre de 1951 fue el primer regreso seguro de un mono y un grupo de ratones desde altitudes cercanas al espacio. [11] El 3 de noviembre de 1957, Sputnik 2 se convirtió en la primera misión en llevar un animal vivo al espacio, un perro llamado Laika . Este vuelo y otros sugirieron la posibilidad de volar de forma segura en el espacio dentro de un entorno controlado y proporcionaron datos sobre cómo reaccionan los seres vivos a los vuelos espaciales. [10] Los vuelos posteriores con cámaras para observar a los sujetos animales mostrarían condiciones de vuelo como alta gravedad y gravedad cero. [11] Las pruebas rusas arrojaron datos fisiológicos más valiosos de las pruebas con animales. [11]
El 31 de enero de 1961, un chimpancé llamado Ham fue lanzado en un vuelo suborbital a bordo de un vehículo de lanzamiento Mercury-Redstone . El vuelo estaba destinado a modelar la misión planificada del astronauta Alan Shepard . La misión planeaba alcanzar una altitud de 115 millas y velocidades de hasta 4400 millas por hora. [12] Sin embargo, el vuelo real alcanzó las 157 millas y una velocidad máxima de 5857 millas por hora. [12] Durante el vuelo, Ham experimentó 6,6 minutos de ingravidez . Después de amerizar en el océano Atlántico, Ham fue recuperado por el USS Donner. [13] Sufrió solo lesiones limitadas durante el vuelo, solo recibió un hematoma en la nariz. [14] Los signos vitales de Ham fueron monitoreados y recopilados durante el vuelo de 16 minutos, y se utilizaron para desarrollar sistemas de soporte vital para astronautas humanos posteriores. [14]
Actualmente, las pruebas con animales en el espacio continúan, y se envían ratones, hormigas y otros animales con regularidad a la Estación Espacial Internacional . [15] En 2014, se enviaron ocho colonias de hormigas a la ISS para investigar el comportamiento grupal de las hormigas en microgravedad. La ISS permite la investigación del comportamiento animal sin enviarlos en cápsulas especialmente diseñadas. [15]
X-15 de América del Norte
El avión propulsado por cohete North American X-15 brindó una oportunidad temprana para estudiar los efectos de un entorno de espacio cercano en la fisiología humana. [16] En su velocidad y altitud operativas más altas, el X-15 proporcionó aproximadamente cinco minutos de ingravidez. Esta oportunidad permitió el desarrollo de dispositivos para facilitar el trabajo en entornos de baja presión y alta aceleración, como trajes presurizados, y sistemas de telemetría para recopilar datos fisiológicos. [17] Estos datos y tecnologías permitieron una mejor planificación de misiones para futuras misiones espaciales. [17]
Proyecto Mercurio
La medicina espacial fue un factor crítico en el programa espacial humano de los Estados Unidos, comenzando con el Proyecto Mercury . [18] La principal precaución que tomaron los astronautas del Mercury para defenderse de entornos de alta G como el lanzamiento y el reingreso fue un sofá con cinturones de seguridad para asegurarse de que los astronautas no fueran movidos a la fuerza de su posición. Además, los pilotos experimentados demostraron ser más capaces de lidiar con escenarios de alta G. [11] Una de las preocupaciones apremiantes con el entorno de la misión del Proyecto Mercury fue la naturaleza aislada de la cabina. Había preocupaciones más profundas sobre los problemas psicológicos que sobre los efectos fisiológicos sobre la salud. Las pruebas sustanciales con animales demostraron más allá de toda duda razonable a los ingenieros de la NASA que el vuelo espacial podía realizarse de manera segura siempre que se tratara de un entorno con clima controlado. [11]
Proyecto Géminis
El programa Gemini abordó principalmente los problemas psicológicos derivados del aislamiento en el espacio con dos miembros de la tripulación. Al regresar del espacio, se registró que los miembros de la tripulación experimentaron una pérdida de equilibrio y una disminución de la capacidad anaeróbica. [19]
Proyecto Apolo
El programa Apolo comenzó con una base sustancial de conocimientos médicos y precauciones tanto de Mercury como de Gemini . La comprensión de los entornos de alta y baja gravedad estaba bien documentada y los efectos del aislamiento se habían abordado con Gemini y Apollo con múltiples ocupantes en una cápsula. La investigación principal del Programa Apolo se centró en el seguimiento previo y posterior al vuelo. [19] Algunos planes de la misión Apolo se pospusieron o modificaron debido a que algunos o todos los miembros de la tripulación contrajeron una enfermedad contagiosa. El Apolo 14 instituyó una forma de cuarentena para los miembros de la tripulación con el fin de frenar la transmisión de enfermedades típicas. [19] Si bien la eficacia del Programa de Estabilización de la Salud de la Tripulación de Vuelo era cuestionable ya que algunos miembros de la tripulación aún contraían enfermedades, [19] el programa mostró suficientes resultados para mantener la implementación con los programas espaciales actuales. [20]
En noviembre de 2019, los investigadores informaron que los astronautas experimentaron graves problemas de flujo sanguíneo y coágulos mientras estaban a bordo de la Estación Espacial Internacional, según un estudio de seis meses de 11 astronautas sanos. Los resultados pueden influir en los vuelos espaciales de largo plazo , incluida una misión al planeta Marte , según los investigadores. [22] [23]
Coágulos de sangre
La trombosis venosa profunda de la vena yugular interna del cuello se descubrió por primera vez en 2020 en un astronauta que realizaba una estadía prolongada en la Estación Espacial Internacional (ISS), lo que requirió tratamiento con anticoagulantes. [24] Un estudio posterior de once astronautas encontró un flujo sanguíneo más lento en las venas del cuello e incluso una inversión del flujo sanguíneo en dos de los astronautas. [25] Actualmente, la NASA está realizando más investigaciones para estudiar si estas anomalías podrían predisponer a los astronautas a sufrir coágulos sanguíneos.
Ritmos cardíacos
Se han observado alteraciones del ritmo cardíaco entre los astronautas. [26] La mayoría de estos se han relacionado con enfermedades cardiovasculares , pero no está claro si esto se debió a condiciones preexistentes o efectos del vuelo espacial . Se espera que la detección avanzada de enfermedades coronarias haya mitigado en gran medida este riesgo. Otros problemas del ritmo cardíaco, como la fibrilación auricular , pueden desarrollarse con el tiempo, lo que requiere una detección periódica del ritmo cardíaco de los miembros de la tripulación. Más allá de estos riesgos cardíacos terrestres, existe cierta preocupación de que la exposición prolongada a la microgravedad pueda provocar alteraciones del ritmo cardíaco. Aunque esto no se ha observado hasta la fecha, se justifica una mayor vigilancia.
Enfermedad por descompresión en los vuelos espaciales
En el espacio, los astronautas utilizan un traje espacial , que es básicamente una nave espacial individual autónoma, para realizar caminatas espaciales o actividades extravehiculares (EVA). Los trajes espaciales generalmente se inflan con oxígeno al 100 % a una presión total que es menor a un tercio de la presión atmosférica normal . La eliminación de componentes atmosféricos inertes, como el nitrógeno, permite al astronauta respirar cómodamente, pero también tener la movilidad para usar sus manos, brazos y piernas para completar el trabajo requerido, lo que sería más difícil en un traje de mayor presión.
Después de que el astronauta se pone el traje espacial, el aire se reemplaza por oxígeno al 100% en un proceso llamado "purga de nitrógeno". Para reducir el riesgo de enfermedad por descompresión , el astronauta debe pasar varias horas "respirando previamente" a una presión parcial de nitrógeno intermedia , para permitir que los tejidos de su cuerpo liberen nitrógeno lo suficientemente lentamente como para que no se formen burbujas. Cuando el astronauta regresa al entorno de "mangas de camisa" de la nave espacial después de una EVA, la presión se restablece a la presión operativa de esa nave espacial, generalmente la presión atmosférica normal. La enfermedad por descompresión en los vuelos espaciales consiste en la enfermedad por descompresión (EDC) y otras lesiones debidas a cambios no compensados en la presión, o barotrauma .
Enfermedad por descompresión
La enfermedad por descompresión es la lesión de los tejidos del cuerpo que resulta de la presencia de burbujas de nitrógeno en los tejidos y la sangre. Esto ocurre debido a una rápida reducción de la presión ambiental que hace que el nitrógeno disuelto salga de la solución en forma de burbujas de gas dentro del cuerpo. [27] En el espacio, el riesgo de DCS se reduce significativamente utilizando una técnica para lavar el nitrógeno en los tejidos del cuerpo. Esto se logra respirando oxígeno al 100% durante un período de tiempo específico antes de ponerse el traje espacial, y se continúa después de una purga de nitrógeno. [28] [29] La DCS puede ser resultado de un tiempo de preoxigenación inadecuado o interrumpido, u otros factores que incluyen el nivel de hidratación del astronauta, el estado físico, lesiones previas y la edad. Otros riesgos de DCS incluyen una purga de nitrógeno inadecuada en la unidad de masaje, una EVA extenuante o excesivamente prolongada, o una pérdida de presión del traje. Los miembros de la tripulación que no realizan EVA también pueden correr riesgo de DCS si hay una pérdida de presión en la cabina de la nave espacial.
Los síntomas de DCS en el espacio pueden incluir dolor en el pecho, dificultad para respirar, tos o dolor al respirar profundamente, fatiga inusual, aturdimiento, mareos, dolor de cabeza, dolor musculoesquelético inexplicable, hormigueo o entumecimiento, debilidad en las extremidades o anomalías visuales. [30]
Los principios del tratamiento primario consisten en la represurización dentro del traje para redisolver las burbujas de nitrógeno, [31] oxígeno al 100% para reoxigenar los tejidos, [32] e hidratación para mejorar la circulación a los tejidos lesionados. [33]
Barotrauma
El barotrauma es la lesión de los tejidos de los espacios llenos de aire del cuerpo como resultado de las diferencias de presión entre los espacios corporales y la presión atmosférica ambiental. Los espacios llenos de aire incluyen el oído medio, los senos paranasales, los pulmones y el tracto gastrointestinal. [34] [35] Una persona podría estar predispuesta por una infección preexistente de las vías respiratorias superiores, alergias nasales, cambios recurrentes de presión, deshidratación o una técnica de ecualización deficiente.
La presión positiva en los espacios llenos de aire resulta de la presión barométrica reducida durante la fase de despresurización de un EVA. [36] [37] Puede causar distensión abdominal, dolor de oído o sinusitis, disminución de la audición y dolor dental o de mandíbula. [35] [38] La distensión abdominal se puede tratar con la extensión del abdomen, masajes suaves y estimulando la expulsión de flatos . La presión en los oídos y los senos nasales se puede aliviar con la liberación pasiva de presión positiva. [39] El tratamiento previo para individuos susceptibles puede incluir descongestionantes orales y nasales, o esteroides orales y nasales . [40]
La presión negativa en los espacios llenos de aire es resultado del aumento de la presión barométrica durante la represurización después de una EVA o después de una restauración planificada de una presión reducida en la cabina. Los síntomas comunes incluyen dolor de oído o de los senos nasales, disminución de la audición y dolor de dientes o mandíbula. [41]
El tratamiento puede incluir ecualización activa de presión positiva de oídos y senos nasales, [42] [39] descongestionantes orales y nasales o esteroides orales y nasales y analgésicos adecuados si es necesario. [40]
Disminución del funcionamiento del sistema inmunológico
Los astronautas en el espacio tienen sistemas inmunológicos debilitados, lo que significa que además de una mayor vulnerabilidad a nuevas exposiciones, los virus ya presentes en el cuerpo, que normalmente estarían suprimidos, se vuelven activos. [43] En el espacio, las células T no se reproducen adecuadamente y las células que existen son menos capaces de combatir las infecciones. [44] La investigación de la NASA está midiendo el cambio en los sistemas inmunológicos de sus astronautas, así como realizando experimentos con células T en el espacio.
En marzo de 2019, la NASA informó que los virus latentes en humanos podrían activarse durante las misiones espaciales , lo que posiblemente agregue más riesgo a los astronautas en futuras misiones al espacio profundo. [46]
Los vuelos espaciales tripulados suelen exigir a las tripulaciones de astronautas que soporten largos periodos sin descansar. Los estudios han demostrado que la falta de sueño puede provocar fatiga que conduce a errores al realizar tareas críticas. [53] [54] [55] Además, las personas fatigadas a menudo no pueden determinar el grado de su deterioro. [56]
Los astronautas y las tripulaciones de tierra sufren con frecuencia los efectos de la falta de sueño y la alteración del ritmo circadiano . La fatiga debida a la pérdida de sueño, los cambios de sueño y la sobrecarga de trabajo podrían provocar errores de rendimiento que pongan a los participantes del vuelo espacial en riesgo de comprometer los objetivos de la misión, así como la salud y la seguridad de las personas a bordo.
Pérdida de equilibrio
Salir y volver de la gravedad de la Tierra provoca “enfermedad espacial”, mareos y pérdida del equilibrio en los astronautas. Al estudiar cómo los cambios pueden afectar el equilibrio en el cuerpo humano (que involucran los sentidos, el cerebro, el oído interno y la presión arterial), la NASA espera desarrollar tratamientos que puedan usarse en la Tierra y en el espacio para corregir los trastornos del equilibrio. Hasta entonces, los astronautas de la NASA deben depender de un medicamento llamado Midodrine (una pastilla “antimareos” que aumenta temporalmente la presión arterial) y/o prometazina para ayudar a realizar las tareas que necesitan hacer para regresar a casa sanos y salvos. [57]
Pérdida de densidad ósea
La osteopenia de los vuelos espaciales es la pérdida ósea asociada a los vuelos espaciales tripulados . [3] El metabolismo del calcio está limitado en microgravedad y provocará que el calcio se escape de los huesos. [10] Después de un viaje de 3 a 4 meses al espacio, se necesitan aproximadamente de 2 a 3 años para recuperar la densidad ósea perdida. [58] [59] Se están desarrollando nuevas técnicas para ayudar a los astronautas a recuperarse más rápido. La investigación en las siguientes áreas tiene el potencial de ayudar al proceso de crecimiento de hueso nuevo:
Los cambios en la dieta y el ejercicio pueden reducir la osteoporosis.
La terapia de vibración puede estimular el crecimiento óseo. [60]
Los medicamentos podrían hacer que el cuerpo produzca más proteína, responsable del crecimiento y la formación de los huesos.
Pérdida de masa muscular
En el espacio, los músculos de las piernas, la espalda, la columna y el corazón se debilitan y se desgastan porque ya no son necesarios para vencer la gravedad, de la misma manera que las personas pierden masa muscular cuando envejecen debido a la reducción de la actividad física. [3] Los astronautas dependen de la investigación en las siguientes áreas para desarrollar músculo y mantener la masa corporal:
El ejercicio puede desarrollar los músculos si se dedican al menos dos horas al día a realizar rutinas de entrenamiento de resistencia.
Estimulación Eléctrica Neuromuscular como método para prevenir la atrofia muscular. [17]
Deterioro de la visión
Durante las misiones de vuelo espacial prolongadas , los astronautas pueden desarrollar cambios oculares y deterioro visual, conocidos colectivamente como el síndrome neuroocular asociado al espacio (SANS). [2] [3] [61] [62] [63] [64 ] [65] [66] Estos problemas de visión pueden ser una preocupación importante para futuras misiones de vuelo espacial profundo, incluida una misión humana a Marte . [61] [62] [63] [64] [67]
Pérdida de capacidades mentales y riesgo de enfermedad de Alzheimer
El 2 de noviembre de 2017, los científicos informaron que se habían encontrado cambios significativos en la posición y la estructura del cerebro en los astronautas que habían realizado viajes espaciales , según estudios de resonancia magnética . Los astronautas que realizaron viajes espaciales más largos se asociaron con mayores cambios cerebrales. [71] [72]
Intolerancia ortostática
Bajo la influencia de la gravedad de la Tierra , la sangre y otros fluidos corporales son atraídos hacia la parte inferior del cuerpo cuando se está de pie. Cuando se elimina la gravedad durante la exploración espacial, se eliminan las presiones hidrostáticas en todo el cuerpo y el cambio resultante en la distribución de la sangre puede ser similar al estar acostado en la Tierra, donde las diferencias hidrostáticas se minimizan. Al regresar a la Tierra, el volumen sanguíneo reducido por el vuelo espacial da como resultado hipotensión ortostática . [74] La tolerancia ortostática después del vuelo espacial ha mejorado en gran medida gracias a las contramedidas de carga de fluidos tomadas por los astronautas antes del aterrizaje. [75]
Efectos de la radiación
El cosmonauta soviético Valentin Lebedev , que pasó 211 días en órbita durante 1982 (un récord absoluto de permanencia en la órbita de la Tierra), perdió la vista por una catarata progresiva . Lebedev declaró: “Sufrí mucha radiación en el espacio. Todo estaba oculto en aquel entonces, durante los años soviéticos, pero ahora puedo decir que causé daños a mi salud debido a ese vuelo”. [3] [80] El 31 de mayo de 2013, los científicos de la NASA informaron que una posible misión humana a Marte puede implicar un gran riesgo de radiación en función de la cantidad de radiación de partículas energéticas detectada por el RAD en el Laboratorio Científico de Marte durante el viaje de la Tierra a Marte en 2011-2012. [67] [76] [77] [78] [79]
Pérdida de la función renal
El 11 de junio de 2024, los investigadores del Departamento de Medicina Renal del University College de Londres informaron que "los riesgos graves para la salud surgen (con respecto a los riñones) cuanto más tiempo esté expuesta una persona a la radiación galáctica y la microgravedad". [81] [82] [83] [84] De hecho, basándose en su investigación actual con ratones, los investigadores predijeron que los astronautas que han estado expuestos a la microgravedad, la gravedad reducida y la radiación galáctica durante aproximadamente 3 años en una misión a Marte podrían tener que regresar a la Tierra conectados a máquinas de diálisis. [85]
Trastornos del sueño
Se ha observado que los vuelos espaciales alteran los procesos fisiológicos que influyen en los patrones de sueño de los seres humanos. [86] Los astronautas muestran una ritmicidad de cortisol asincrónica, fluctuaciones diurnas atenuadas en la temperatura corporal y una calidad de sueño reducida. [ 86] La alteración del patrón de sueño en los astronautas es una forma de trastorno del ritmo circadiano del sueño extrínseco (causado por el medio ambiente) . [86]
Análogos de los vuelos espaciales
La investigación biomédica en el espacio es costosa y logística y técnicamente complicada, y por lo tanto limitada. Realizar investigación médica en el espacio por sí sola no proporcionará a los humanos la profundidad de conocimiento necesaria para garantizar la seguridad de los viajeros interplanetarios. Complementaria a la investigación en el espacio está el uso de análogos de los vuelos espaciales. Los análogos son particularmente útiles para el estudio de la inmunidad, el sueño, los factores psicológicos, el rendimiento humano, la habitabilidad y la telemedicina. Algunos ejemplos de análogos de los vuelos espaciales incluyen cámaras de confinamiento ( Marte-500 ), hábitats submarinos ( NEEMO ) y estaciones antárticas ( Estación Concordia ) y árticas FMARS y ( Proyecto Haughton-Marte ). [67]
Carreras en medicina espacial
Los médicos especializados en medicina espacial suelen trabajar en operaciones o investigaciones en la NASA o, más recientemente, en empresas espaciales que transportan astronautas privados o comerciales o participantes en vuelos espaciales. Por lo general, se exige la certificación de la junta a quienes buscan oportunidades en esta desafiante y emocionante carrera.
Los médicos investigadores estudian problemas médicos espaciales específicos, como el síndrome neuroocular asociado al espacio, o se centran en las capacidades médicas para futuras misiones de exploración del espacio profundo. Los médicos investigadores no tienen responsabilidades clínicas en el cuidado de los astronautas y, por lo tanto, a menudo no están capacitados en medicina espacial.
Grados relacionados, áreas de especialización y certificaciones
Actualmente, solo hay tres becas en Medicina Espacial: la Universidad de Texas en Houston, la UCLA y Harvard. Consulta la página de Medicina Aeroespacial para conocer vías de formación en medicina preventiva similares a la de Medicina Aeroespacial.
Todos los programas de capacitación anteriores deben incluir capacitación en las siguientes áreas:
Medicina de cuidados agudos
Entrenamiento para vuelos espaciales comerciales
Medicina de vuelo
Procedimientos de radiología intervencionista
Sistemas de soporte vital humano para el espacio
Medicina de emergencia
Estudios aeroespaciales
Salud global
Medicina Hiperbárica e Hipobárica
Salud pública
Medicina de desastres
Medicina prehospitalaria
Medicina salvaje y extrema
Enfermería espacial
La enfermería espacial es la especialidad de enfermería que estudia cómo los viajes espaciales afectan los patrones de respuesta humana. De manera similar a la medicina espacial, la especialidad también contribuye al conocimiento sobre la atención de enfermería a pacientes en la Tierra. [87] [88]
Medicina en vuelo
Medicina del sueño
El uso de hipnóticos para dormir está muy extendido entre los astronautas. Un estudio de 10 años de duración concluyó que el 75% y el 78% de los miembros de la tripulación de la Estación Espacial Internacional y del transbordador espacial informaron haber tomado estos medicamentos mientras estaban en el espacio. [89] De los astronautas que tomaron medicamentos hipnóticos, la frecuencia de uso fue del 52% de todas las noches. La NASA asigna 8,5 horas de "tiempo de inactividad" para dormir por día para los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional, pero la duración media del sueño es de sólo 6 horas. [90] La mala calidad y cantidad del sueño pueden comprometer el rendimiento diurno y la atención de la tripulación espacial. Por ello, mejorar el sueño nocturno ha sido un tema de investigación financiada por la NASA durante más de medio siglo. [91] Se han investigado las siguientes estrategias farmacológicas y ambientales en el contexto del sueño en el espacio:
La terapia de luz que implica la exposición a luz visible en diferentes intensidades y longitudes de onda para sincronizar el ritmo circadiano, es un tema clave de interés en la investigación financiada por la NASA. [92] Varios fotorreceptores en el ojo humano, como la melanopsina, la rodopsina y la fotopsina, se comunican con el núcleo supraquiasmático (el marcapasos circadiano maestro del cerebro) para sincronizar el ritmo circadiano. [93] Los fotorreceptores de melanopsina son más sensibles a las longitudes de onda de luz azul en el rango de 470-490 nm (luz azul). [94] La NASA ha probado e implementado paneles de luz rítmica en la ISS para ayudar a sincronizar los ritmos circadianos de los astronautas. [95] [96] La NASA pronto probará paneles de luz más avanzados que cambian la intensidad de la luz de salida y las longitudes de onda según la hora del día, con luces de color rojo (<600 nm) configuradas para usarse de noche para proporcionar visibilidad en la "noche" y longitudes de onda más cortas de alta intensidad de luz para usarse en la "mañana" o en momentos en que se necesita alerta y vigilancia. [97] [98]
La melatonina , una hormona natural secretada por la glándula pineal, ha demostrado tener efectos positivos en la reducción de la latencia del sueño en órbita. [99]
Los hipnóticos sedantes no benzodiazepínicos (también conocidos como "fármacos z"), como el zolpidem , la zopiclona y el zaleplón , son los medicamentos que se dispensan con más frecuencia en la Estación Espacial Internacional. [100] A pesar de su uso generalizado entre los astronautas, se han realizado relativamente pocas investigaciones sobre los hipnóticos no benzodiazepínicos en el contexto de los vuelos espaciales. Las investigaciones anteriores sugieren que los hipnóticos no benzodiazepínicos pueden producir menos deterioro residual que la mayoría de las benzodiazepinas. [101] El hipnótico no benzodiazepínico de acción más corta, el zaleplón, produce poco o ningún deterioro cognitivo (en dosis clínicamente relevantes) incluso cuando se dosifica tan solo una hora antes de despertar. [102] Los astronautas toman con frecuencia segundas dosis de hipnóticos; la duración de acción más corta de los hipnóticos no benzodiazepínicos puede ser más adecuada para la dosificación a mitad de la noche [103]
Las benzodiazepinas son medicamentos que se utilizan con frecuencia en el espacio, aunque con menos frecuencia que las "drogas Z" no benzodiazepinas . [104] La naturaleza de acción más prolongada de algunas benzodiazepinas utilizadas por los astronautas, como el temazepam , ha sido citada como "no ideal" para su uso en vuelos espaciales debido a una alta tendencia a causar trastornos matinales. [103]
El modafinilo , un fármaco para la vigilia, está disponible en la estación espacial para mitigar los efectos nocivos de la interrupción del sueño y "optimizar el rendimiento en caso de fatiga". [105] El modafinilo ha mostrado resultados positivos en la restauración de la función cognitiva a la línea base ante la privación total del sueño, aunque no se han realizado estudios que examinen los efectos del modafinilo en astronautas.
Ultrasonido y espacio
La ecografía es la principal herramienta de diagnóstico por imagen en la Estación Espacial Internacional y en las misiones futuras previsibles. Los rayos X y las tomografías computarizadas implican una radiación inaceptable en el entorno espacial. Aunque la resonancia magnética utiliza magnetismo para crear imágenes, actualmente es demasiado grande para considerarla una opción viable. La ecografía, que utiliza ondas sonoras para crear imágenes y viene en paquetes del tamaño de un ordenador portátil, proporciona imágenes de una amplia variedad de tejidos y órganos. Actualmente se utiliza para observar el globo ocular y el nervio óptico para ayudar a determinar la causa o las causas de los cambios que la NASA ha notado principalmente en los astronautas de larga duración. La NASA también está ampliando los límites del uso de la ecografía en relación con los problemas musculoesqueléticos, ya que estos son algunos de los problemas más comunes y más probables de ocurrir. Uno de los desafíos importantes para el uso de la ecografía en misiones espaciales es la capacitación del astronauta para utilizar el equipo (los técnicos de ecografía pasan años en la capacitación y el desarrollo de las habilidades necesarias para ser "buenos" en su trabajo), así como la interpretación de las imágenes que se capturan. Gran parte de la interpretación de la ecografía se realiza en tiempo real, pero no es práctico capacitar a los astronautas para que realmente lean/interpreten las ecografías. Por lo tanto, los datos se están enviando actualmente al centro de control de la misión y se reenvían al personal médico para que los lea e interprete. Las futuras misiones de exploración deberán ser autónomas debido a que los tiempos de transmisión son demasiado largos para situaciones médicas urgentes o de emergencia. Actualmente se está investigando la capacidad de ser autónomas o de utilizar otros equipos, como las resonancias magnéticas.
La era del transbordador espacial
Con la capacidad de elevación adicional que ofrece el programa del transbordador espacial, los diseñadores de la NASA pudieron crear un kit de preparación médica más completo. El SOMS consta de dos paquetes separados: el kit de medicamentos y vendajes (MBK) y el kit médico de emergencia (EMK). Mientras que el MBK contenía medicamentos en cápsulas (comprimidos, cápsulas y supositorios), materiales para vendajes y medicamentos tópicos, el EMK tenía medicamentos para administrarse por inyección, elementos para realizar cirugías menores, elementos de diagnóstico/terapéuticos y un kit de prueba microbiológica. [106]
John Glenn , el primer astronauta estadounidense en orbitar la Tierra, regresó con mucha fanfarria al espacio una vez más en la misión STS-95 a los 77 años de edad para enfrentar los desafíos fisiológicos que impiden los viajes espaciales a largo plazo para los astronautas: pérdida de densidad ósea, pérdida de masa muscular, trastornos del equilibrio, alteraciones del sueño, cambios cardiovasculares y depresión del sistema inmunológico, todos los cuales son problemas que enfrentan tanto las personas mayores como los astronautas. [107]
Investigaciones futuras
Viabilidad de los vuelos espaciales de larga duración
Con el objetivo de crear la posibilidad de vuelos espaciales de mayor duración, la NASA ha invertido en la investigación y aplicación de la medicina espacial preventiva, no sólo para patologías médicamente prevenibles, sino también para traumatismos. Aunque los traumatismos constituyen una situación más potencialmente mortal, las patologías médicamente prevenibles suponen una mayor amenaza para los astronautas. "El tripulante afectado está en peligro debido al estrés de la misión y a la falta de capacidades completas de tratamiento a bordo de la nave espacial, lo que podría dar lugar a la manifestación de síntomas más graves que los que suelen asociarse a la misma enfermedad en el entorno terrestre. Además, la situación es potencialmente peligrosa para los demás tripulantes porque el sistema ecológico pequeño y cerrado de la nave espacial favorece la transmisión de enfermedades. Incluso si la enfermedad no se transmite, la seguridad de los demás tripulantes puede verse comprometida por la pérdida de las capacidades del tripulante enfermo. Tal suceso será más grave y potencialmente peligroso a medida que aumente la duración de las misiones tripuladas y los procedimientos operativos se vuelvan más complejos. No sólo se vuelven críticas la salud y la seguridad de los tripulantes, sino que la probabilidad de éxito de la misión se reduce si la enfermedad se produce durante el vuelo. Abortar una misión para devolver a un tripulante enfermo antes de que se completen los objetivos de la misión es costoso y potencialmente peligroso". [108] El tratamiento del trauma puede implicar cirugía en gravedad cero, [109] lo que es una propuesta difícil dada la necesidad de contención de las muestras de sangre. El diagnóstico y el seguimiento de los miembros de la tripulación es una necesidad particularmente vital. La NASA probó el rHEALTH ONE [110] para mejorar esta capacidad para viajes en órbita a la Luna y Marte. Esta capacidad está relacionada con el riesgo de resultados adversos para la salud y disminuciones en el rendimiento debido a condiciones médicas que ocurren en la misión, así como con los resultados de salud a largo plazo debido a las exposiciones en la misión. Sin un enfoque para realizar un seguimiento médico a bordo, la pérdida de miembros de la tripulación puede poner en peligro las misiones de larga duración.
Impacto en la ciencia y la medicina
Los astronautas no son los únicos que se benefician de la investigación en medicina espacial. Se han desarrollado varios productos médicos que son derivados espaciales , que son aplicaciones prácticas para el campo de la medicina que surgen del programa espacial. Debido a los esfuerzos de investigación conjuntos entre la NASA, los Institutos Nacionales sobre el Envejecimiento (una parte de los Institutos Nacionales de Salud) y otras organizaciones relacionadas con el envejecimiento, la exploración espacial ha beneficiado a un segmento particular de la sociedad, las personas mayores. La evidencia de la investigación médica relacionada con el envejecimiento realizada en el espacio fue más visible públicamente durante la misión STS-95. Estos derivados a veces se denominan "exomedicina".
Andadores plegables : fabricados con un material metálico ligero desarrollado por la NASA para aviones y naves espaciales, los andadores plegables son portátiles y fáciles de manejar.
Sistemas de alerta personal: son dispositivos de alerta de emergencia que pueden usar las personas que necesiten asistencia médica o de seguridad de emergencia. Cuando se presiona un botón, el dispositivo envía una señal a una ubicación remota para solicitar ayuda. Para enviar la señal, el dispositivo se basa en tecnología de telemetría desarrollada en la NASA.
Tomografías computarizadas y resonancias magnéticas : estos aparatos se utilizan en los hospitales para ver el interior del cuerpo humano . Su desarrollo no habría sido posible sin la tecnología proporcionada por la NASA después de que esta encontrara una forma de tomar mejores fotografías de la luna de la Tierra. [112]
Estimulación eléctrica neuromuscular (NMES): una forma de tratamiento desarrollada originalmente para combatir la atrofia muscular en el espacio, que se ha encontrado que tiene aplicaciones fuera del espacio. Un ejemplo destacado de NMES que se utiliza fuera de la medicina espacial son los dispositivos de estimulación muscular para personas paralizadas. Estos dispositivos se pueden utilizar hasta media hora por día para prevenir la atrofia muscular en personas paralizadas. [113] Proporciona estimulación eléctrica a los músculos que equivale a trotar tres millas por semana. Un ejemplo bien conocido es el que Christopher Reeve utilizó en su terapia. Fuera de las personas paralizadas, también tiene aplicaciones en la medicina deportiva, donde se utiliza para controlar o prevenir los posibles daños que esos estilos de vida de alta intensidad tienen en los atletas. [114]
Herramientas de evaluación ortopédica: en la NASA se desarrollaron equipos para evaluar la postura, la marcha y los trastornos del equilibrio, junto con una forma libre de radiación de medir la flexibilidad ósea mediante vibración.
Mapeo del pie diabético : esta técnica fue desarrollada en el centro de la NASA en Cleveland, Ohio, para ayudar a monitorear los efectos de la diabetes en los pies.
Amortiguación de espuma: la espuma especial utilizada para amortiguar a los astronautas durante el despegue se utiliza en almohadas y colchones en muchos hogares de ancianos y hospitales para ayudar a prevenir úlceras, aliviar la presión y proporcionar una mejor noche de sueño.
Máquinas de diálisis renal: la Corporación Marquardt , una empresa antecesora de la NASA, estaba desarrollando un sistema que purificaría y reciclaría el agua durante las misiones espaciales a fines de la década de 1960. [115] A partir de este proyecto, la Corporación Marquardt observó que estos procesos podrían usarse para eliminar los desechos tóxicos del líquido de diálisis usado. [115] Esto permitió el desarrollo de una máquina de diálisis renal. [115] Estas máquinas se basan en tecnología desarrollada por la NASA para procesar y eliminar los desechos tóxicos del líquido de diálisis usado. [115]
Sillas de ruedas parlantes : las personas paralizadas que tienen dificultad para hablar pueden usar una función de habla en sus sillas de ruedas que fue desarrollada por la NASA para crear un habla sintetizada para aeronaves. Las "sillas de ruedas parlantes" o la prótesis de habla portátil versátil (VSP) es una tecnología que ayuda en la comunicación para personas no verbales. [117] El proyecto comenzó en mayo de 1978 y terminó en noviembre de 1981. [117] Originalmente, esta tecnología fue creada para personas a las que se les diagnosticó parálisis cerebral que usaban sillas de ruedas eléctricas tradicionales. [117] Esta tecnología es portátil y versátil, así como una prótesis de habla de gran éxito. [117] Sin embargo, el apodo de "silla de ruedas parlante" ha creado cierta separación de la silla de ruedas en sí. [117] La VSP es de fácil acceso para la persona que la usa mediante la operación de uno o varios interruptores o mediante el teclado, y utiliza una voz sintética utilizada para el habla verbal. [117] La voz sintética proporciona oportunidades de comunicación que tienen las personas que hablan normalmente, como: comunicarse con personas en una multitud, comunicarse en la oscuridad, comunicarse con personas que tienen problemas de visión, comunicarse con niños más pequeños, comunicarse cuando el oyente está de espaldas, etc. [117] La voz sintética también proporciona una sensación de comunicación personal e individual, ya que el teclado se puede programar con palabras "divertidas" y "líneas desechables". [117] La primera versión de la versátil prótesis de habla portátil se completó en mayo de 1979. [117] Se realizaron adiciones al VSP en noviembre de 1979 y se proporcionaron más controles para el habla. [117] Para noviembre de 1979, VSP era capaz de tomar texto en inglés y tuvo éxito en la producción de habla en inglés. [117] El usuario también podía almacenar y recuperar vocabulario, así como editar y crear vocabulario nuevo. [117] Los controles y enchufes del VSP eran versátiles, lo que permitía la capacidad de enchufar y listo. [117] Con las limitaciones de los sistemas ASR, las prótesis de habla portátiles han pasado al uso del reconocimiento de habla silenciosa (SSR). [118] El objetivo de utilizar SSR con VSP es reconocer información relacionada con el habla con algunos modales como la electromiografía de superficie (sEMG). [118] Los modelos de reconocimiento de voz utilizaron algoritmos para extraer características relacionadas con el habla a través de las señales sEMG. [118] Los patrones de señales sEMG utilizaron modelos gramaticales para reconocer secuencias de palabras. [118] También se utilizaron modelos basados en fonemas al reconocer vocabulario de palabras no entrenadas previamente. [118]Con estos algoritmos se utilizaron sensores multipunto que podían organizarse de manera flexible para registrar las mediciones de las señales sEMG de los pequeños músculos articulares que se encuentran en la cara y el cuello humanos. [118]
Sillas de ruedas plegables y ligeras: sillas de ruedas diseñadas para ser portátiles, que se pueden plegar y guardar en el maletero de un coche. Están fabricadas con materiales sintéticos que la NASA desarrolló para sus naves aéreas y espaciales.
Marcapasos cardíacos implantables quirúrgicamente : estos dispositivos dependen de tecnologías desarrolladas por la NASA para su uso con satélites. Comunican información sobre la actividad del marcapasos, como por ejemplo cuánto tiempo queda antes de que sea necesario reemplazar las baterías. [119]
Desfibrilador cardíaco implantable : esta herramienta monitorea continuamente la actividad cardíaca y puede administrar una descarga eléctrica para restablecer la regularidad de los latidos cardíacos.
Comunicaciones de servicios médicos de urgencia: la tecnología utilizada para comunicar telemetría entre la Tierra y el espacio fue desarrollada por la NASA para monitorear la salud de los astronautas en el espacio desde la Tierra. Las ambulancias utilizan esta misma tecnología para enviar información (como lecturas de electrocardiogramas ) de los pacientes en traslado a los hospitales. Esto permite un tratamiento más rápido y mejor.
Terapia de ingravidez : La ingravidez del espacio puede permitir a algunas personas con movilidad limitada en la Tierra (incluso a aquellas que normalmente están confinadas a sillas de ruedas) la libertad de moverse con facilidad. El físico Stephen Hawking aprovechó la ingravidez en el avión Vomit Comet de la NASA en 2007. [120] Esta idea también condujo al desarrollo de la cinta de correr antigravedad con tecnología de la NASA, que emplea "presión de aire diferencial para imitar... la gravedad". [121]
Microgravedad ultrasónica
El estudio de diagnóstico avanzado por ultrasonido en microgravedad está financiado por el Instituto Nacional de Investigación Biomédica Espacial e implica el uso de ultrasonido entre astronautas, incluidos los ex comandantes de la ISS Leroy Chiao y Gennady Padalka, quienes son guiados por expertos remotos para diagnosticar y potencialmente tratar cientos de afecciones médicas en el espacio. Este estudio tiene un impacto generalizado y se ha ampliado para cubrir lesiones deportivas profesionales y olímpicas, así como a estudiantes de medicina. Se prevé que el ultrasonido guiado a distancia tenga aplicación en la Tierra en situaciones de emergencia y atención rural. Los hallazgos de este estudio se enviaron para su publicación a la revista Radiology a bordo de la Estación Espacial Internacional; el primer artículo enviado en el espacio. [122] [123] [124]
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Enlaces externos
Asociación de Medicina Espacial
Descripción de la medicina espacial Archivado el 17 de marzo de 2007 en Wayback Machine.
Publicaciones de la serie de historia de la NASA (muchas de las cuales están en línea)
Sleep in Space, grabadora digital del sueño utilizada por la NASA en las misiones STS-90 y STS-95
Una solución para las necesidades médicas y los espacios reducidos en el espacio – NASA Archivado el 12 de abril de 2016 en Wayback Machine