Para condiciones de salud encontradas durante los vuelos espaciales.
Dan Burbank y Anton Shkaplerov participan en un simulacro de contingencia médica en el laboratorio Destiny de la Estación Espacial Internacional . Este simulacro brinda a los miembros de la tripulación la oportunidad de trabajar en equipo para resolver una emergencia médica simulada a bordo de la estación espacial. [1]
La medicina espacial es un componente de la especialidad de Medicina Aeroespacial y se ha centrado principalmente en la prevención de afecciones médicas que limitarían el éxito de las operaciones espaciales.
La medicina aeroespacial ha sido una especialidad reconocida desde 1955. La medicina espacial se centra específicamente en la atención médica preventiva de los astronautas y participantes en vuelos espaciales y en la optimización del rendimiento. El entorno de los vuelos espaciales plantea muchos factores estresantes únicos para el cuerpo humano, incluidas las fuerzas G , la microgravedad , atmósferas inusuales como baja presión o alto dióxido de carbono y radiación espacial . La medicina espacial aplica la fisiología espacial, la medicina preventiva, la atención primaria, la medicina de emergencia, la medicina de cuidados intensivos, 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 sistemas de vehículos para minimizar el riesgo para la salud y el rendimiento humanos mientras 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 mala salud a los astronautas. Ambas ciencias trabajan juntas para garantizar que los astronautas trabajen en un entorno seguro. Las consecuencias médicas, como una posible discapacidad visual y pérdida ósea, se han asociado con los vuelos espaciales tripulados . [2] [3]
La investigación soviética sobre medicina espacial se centró en el Instituto de pruebas de investigación científica de medicina aeronáutica (NIIAM). En 1949, AM Vasilevsky, Ministro de Defensa de la URSS, dio instrucciones al NIIAM, por iniciativa de Sergei Korolev, para realizar 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 cabinas presurizadas, sistemas de soporte vital, equipos de rescate y control y registro. . En la oficina de diseño de Korolev, crearon cohetes para elevar animales en un radio de 200 a 250 km y de 500 a 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]
Pruebas en 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, el lanzamiento de un 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, el Sputnik 2 se convirtió en la primera misión en llevar un animal vivo al espacio, una perra llamada Laika . Este vuelo y otros sugirieron la posibilidad de volar con seguridad 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 animales se mostrarían en condiciones de vuelo como alta gravedad y cero gravedad. [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 planeada por el astronauta Alan Shepard . La misión tenía previsto alcanzar una altitud de 115 kilómetros y velocidades de hasta 4400 kilómetros por hora. [12] Sin embargo, el vuelo real alcanzó 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, y solo recibió un hematoma en la nariz. [14] Los signos vitales de Ham fueron monitoreados y recolectados durante el vuelo de 16 minutos, y utilizados para desarrollar sistemas de soporte vital para astronautas humanos posteriores. [14]
Las pruebas con animales en el espacio continúan actualmente, y periódicamente se envían ratones, hormigas y otros animales 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 investigar el comportamiento de los animales sin enviarlos en cápsulas diseñadas específicamente. [15]
X-15 norteamericano
El avión propulsado por cohetes North American X-15 brindó una primera oportunidad para estudiar los efectos de un entorno cercano al espacio en la fisiología humana. [16] A 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 Estados Unidos, comenzando con el Proyecto Mercurio . [18] La principal precaución que tomaron los astronautas de Mercurio 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 hacer frente a escenarios de alta G. [11] Una de las preocupaciones apremiantes con el entorno de la misión del Proyecto Mercurio era la naturaleza aislada de la cabina. Había preocupaciones más profundas sobre los problemas psicológicos que sobre los efectos fisiológicos en la salud. Las pruebas sustanciales con animales demostraron más allá de toda duda razonable a los ingenieros de la NASA que los vuelos espaciales se podían realizar de manera segura en un ambiente 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 tripulantes 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 y precauciones médicas tanto de Mercurio como de Géminis . La comprensión de los entornos de alta y baja G estaba bien documentada y los efectos del aislamiento se habían abordado con Gemini y Apollo teniendo múltiples ocupantes en una cápsula. La investigación principal del Programa Apollo 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 transmisible. El Apolo 14 instituyó una forma de cuarentena para los miembros de la tripulación con el fin de frenar la transmisión de enfermedades comunes. [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 resultados suficientes para mantener la implementación con los programas espaciales actuales. [20]
Efectos de los viajes espaciales
Los efectos de la microgravedad en la distribución de líquidos alrededor del cuerpo (muy exagerados) (NASA)
En noviembre de 2019, investigadores informaron que los astronautas experimentaron graves problemas de flujo sanguíneo y de coagulación mientras estaban a bordo de la Estación Espacial Internacional, según un estudio de seis meses de duración de 11 astronautas sanos. Según los investigadores, los resultados pueden influir en los vuelos espaciales a largo plazo , incluida una misión al planeta Marte . [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 se encontraba en una estancia prolongada en la ISS y 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] La NASA está realizando actualmente más investigaciones para estudiar si estas anomalías podrían predisponer a los astronautas a la formación de coágulos de sangre.
En el espacio, los astronautas utilizan un traje espacial , esencialmente una nave espacial individual autónoma, para realizar paseos espaciales o actividades extravehiculares (EVA). Los trajes espaciales generalmente se inflan con 100 % de oxígeno a una presión total inferior 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, que sería más difícil con un traje de mayor presión.
Después de que el astronauta se pone el traje espacial, el aire es reemplazado 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 "pre-respirando" a una presión parcial de nitrógeno intermedia , para permitir que los tejidos de su cuerpo liberen el nitrógeno lo suficientemente lentamente como para que no se formen burbujas. Cuando el astronauta regresa al entorno de "manga de camisa" de la nave espacial después de un EVA, la presión se restablece a cualquiera que sea la presión operativa de esa nave espacial, generalmente presión atmosférica normal. La enfermedad por descompresión en los vuelos espaciales consiste en la enfermedad por descompresión (EDC) y otras lesiones debidas a cambios de presión descompensados o barotrauma .
Malestar de descompresión
La enfermedad por descompresión es la lesión de los tejidos del cuerpo resultante 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 mediante el uso de una técnica para eliminar el nitrógeno de los tejidos del cuerpo. Esto se logra respirando oxígeno al 100% durante un período de tiempo específico antes de ponerse el traje espacial, y continúa después de una purga de nitrógeno. [28] [29] La DCS puede ser el resultado de un tiempo de preoxigenación inadecuado o interrumpido, u otros factores que incluyen el nivel de hidratación, el acondicionamiento físico, las lesiones previas y la edad del astronauta. Otros riesgos de DCS incluyen una purga inadecuada de nitrógeno en la EMU, una EVA extenuante o excesivamente prolongada o una pérdida de presión en el traje. Los miembros de la tripulación que no pertenecen al EVA también pueden correr riesgo de sufrir 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 de las extremidades o anomalías visuales. [30]
Los principios del tratamiento primario consisten en represurización en el traje para volver a disolver las burbujas de nitrógeno, [31] oxígeno al 100% para reoxigenar los tejidos, [32] e hidratación para mejorar la circulación en 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 del cuerpo 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] Uno estaría predispuesto 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 de los senos nasales, disminución de la audición y dolor dental o de mandíbula. [35] [38] La distensión abdominal se puede tratar extendiendo el abdomen, masajeando suavemente y estimulando la expulsión de flatos . La presión en el oído y los senos nasales se puede aliviar con la liberación pasiva de presión positiva. [39] El tratamiento previo para personas susceptibles puede incluir descongestionantes orales y nasales, o esteroides orales y nasales . [40]
La presión negativa en los espacios de llenado de aire resulta del aumento de la presión barométrica durante la represurización después de un 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 la presión positiva de los oídos y los 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 activan. [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 el sistema inmunológico de sus astronautas y realizando experimentos con células T en el espacio.
En marzo de 2019, la NASA informó que los virus latentes en humanos pueden activarse durante las misiones espaciales , lo que posiblemente agregue más riesgo para los astronautas en futuras misiones al espacio profundo. [46]
Los vuelos espaciales tripulados a menudo requieren que las tripulaciones de astronautas soporten largos períodos sin descanso. Los estudios han demostrado que la falta de sueño puede causar fatiga que conduce a errores al realizar tareas críticas. [53] [54] [55] Además, las personas que están fatigadas a menudo no pueden determinar el grado de su deterioro. [56]
Los astronautas y el personal de tierra sufren con frecuencia los efectos de la falta de sueño y la alteración del ritmo circadiano . La fatiga debida a la falta de sueño, los cambios de sueño y la sobrecarga de trabajo podrían provocar errores de rendimiento que pongan a los participantes en vuelos espaciales en riesgo de comprometer los objetivos de la misión, así como la salud y la seguridad de quienes están a bordo.
Pérdida del equilibrio
Salir y regresar a 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 del 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 para regresar a casa sanos y salvos. [57]
Pérdida de densidad ósea
La osteopenia de los vuelos espaciales es la pérdida ósea asociada con los vuelos espaciales humanos . [3] El metabolismo del calcio está limitado en microgravedad y hará que el calcio se escape de los huesos. [10] Después de un viaje de 3 a 4 meses al espacio, se necesitan entre 2 y 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 en el 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 desgastan porque ya no son necesarios para vencer la gravedad, del mismo modo que las personas pierden músculo cuando envejecen debido a la reducción de la actividad física. [3] Los astronautas dependen de la investigación en las siguientes áreas para desarrollar músculos y mantener la masa corporal:
El ejercicio puede desarrollar músculos si se dedican al menos dos horas al día a realizar rutinas de entrenamiento de resistencia.
La Estimulación Eléctrica Neuromuscular como método para prevenir la atrofia muscular. [17]
Deterioro de la vista
Durante las misiones largas de vuelos espaciales , los astronautas pueden desarrollar cambios oculares y discapacidad visual conocidos colectivamente como 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 vuelos al espacio 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 estructura del cerebro en los astronautas que habían realizado viajes al espacio , basándose en estudios de resonancia magnética . Los astronautas que realizaron viajes espaciales más largos se asociaron con mayores cambios cerebrales. [71] [72]
intolerancia ortostática
El sistema de acondicionamiento de reflejos cardiovasculares de Beckman infló y desinfló los puños de los trajes de vuelo Gemini y Apollo para estimular el flujo sanguíneo a las extremidades inferiores. [73]
"Bajo los efectos de la gravedad terrestre , la sangre y otros fluidos corporales son atraídos hacia la parte inferior del cuerpo. Cuando la gravedad se elimina o se reduce durante la exploración espacial, la sangre tiende a acumularse en la parte superior del cuerpo, lo que produce edema facial y otras molestias no deseadas. Efectos secundarios Al regresar a la tierra, la sangre comienza a acumularse nuevamente en las extremidades inferiores, lo que resulta en hipotensión ortostática ". [74]
En el espacio, los astronautas pierden volumen de líquido, incluido hasta el 22% de su volumen sanguíneo. Debido a que tiene menos sangre para bombear, el corazón se atrofia . Un corazón debilitado produce presión arterial baja y puede producir un problema con la “tolerancia ortostática”, o la capacidad del cuerpo para enviar suficiente oxígeno al cerebro sin desmayarse o marearse. [74]
Efectos de la radiación
Comparación de dosis de radiación: incluye la cantidad detectada en el viaje de la Tierra a Marte por el RAD en el MSL (2011-2013). [75] [76] [77] [78]
El cosmonauta soviético Valentin Lebedev , que pasó 211 días en órbita durante 1982 (un récord absoluto de permanencia en la órbita terrestre), perdió la vista a causa de una catarata progresiva . Lebedev afirmó: “Sufrí mucha radiación en el espacio. Todo estaba oculto entonces, durante los años soviéticos, pero ahora puedo decir que causé daños a mi salud a causa de ese vuelo”. [3] [79] 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 basado en la cantidad de radiación de partículas energéticas detectada por el RAD en el Mars Science Laboratory mientras viajaba desde la Tierra a Marte en 2011-2012. [67] [75] [76] [77] [78]
Pérdida de la función renal.
El 11 de junio de 2024, investigadores del Departamento de Medicina Renal del University College de Londres informaron que "Surgen riesgos graves para la salud (con respecto a los riñones) cuanto más tiempo una persona está expuesta a (la radiación galáctica y la microgravedad a la que estarían expuestos los astronautas durante una Misión a Marte). " [80] [81]
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. [82] Los astronautas exhiben ritmicidad asincronizada del cortisol, fluctuaciones diurnas amortiguadas en la temperatura corporal y disminución de la calidad del sueño. [82] 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) . [82]
Análogos de vuelos espaciales
La investigación biomédica en el espacio es costosa y logística y técnicamente complicada y, por tanto, limitada. La realización de investigaciones médicas en el espacio por sí sola no proporcionará a los humanos el conocimiento profundo necesario para garantizar la seguridad de los viajeros interplanetarios. Un complemento a la investigación en el espacio es 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 desempeño humano, la habitabilidad y la telemedicina. Ejemplos de análogos de vuelos espaciales incluyen cámaras de confinamiento ( Mars-500 ), hábitats subacuáticos ( NEEMO ) y estaciones antárticas ( Estación Concordia ) y FMARS árticas y ( Proyecto Haughton-Mars ). [67]
Carreras de medicina espacial
Los médicos en medicina espacial generalmente trabajan en operaciones o investigaciones en la NASA o, más recientemente, en compañías espaciales que transportan astronautas privados o comerciales o participantes en vuelos espaciales. Por lo general, se requiere la certificación de la junta para las personas que buscan oportunidades en esta carrera desafiante y emocionante.
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 cuentan con una formación especializada en medicina espacial.
Títulos relacionados, áreas de especialización y certificaciones.
Actualmente solo hay 5 residencias acreditadas en Medicina Aeroespacial: Fuerza Aérea de los Estados Unidos, Ejército de los Estados Unidos, Marina de los Estados Unidos, Rama Médica de la Universidad de Texas y Clínica Mayo. Existen programas de capacitación adicionales no acreditados con experiencia limitada que no conducen a la certificación de la junta, incluidas las "Becas de medicina espacial" en: Universidad de Texas en Houston, UCLA, Harvard.
Todos los programas de formación anteriores deben incluir formación en las siguientes áreas:
Estudios aeroespaciales
Salud global
Medicina hiperbárica y submarina
Salud pública
medicina de desastres
medicina prehospitalaria
Naturaleza y medicina extrema
enfermería espacial
La enfermería espacial es la especialidad de enfermería que estudia cómo los viajes espaciales afectan los patrones de respuesta humana. Al igual que la medicina espacial, la especialidad también contribuye al conocimiento sobre la atención de enfermería a los pacientes terrestres. [83] [84]
Medicina en vuelo
Medicina para dormir
El uso de ayudas hipnóticas para dormir está muy extendido entre los astronautas, y un estudio de 10 años de duración encontró que el 75% y el 78% de los miembros de la tripulación de la ISS y del transbordador espacial informaron haber tomado dichos medicamentos mientras estaban en el espacio. [85] 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" al día para dormir a los astronautas a bordo de la ISS, pero la duración media del sueño es de sólo 6 horas. [86] La mala calidad y cantidad del sueño puede comprometer el rendimiento diurno y la atención de la tripulación espacial. Como tal, mejorar el sueño nocturno ha sido un tema de investigación financiada por la NASA durante más de medio siglo. [87] Se han investigado las siguientes estrategias farmacológicas y ambientales en el contexto del sueño en el espacio:
La fototerapia , que implica la exposición a luz visible en diferentes intensidades y longitudes de onda para controlar el ritmo circadiano, es un tema clave de interés en la investigación financiada por la NASA. [88] 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 controlar el ritmo circadiano. [89] Los fotorreceptores de melanopsina son más sensibles a las longitudes de onda de la luz azul en el rango de 470-490 nm (luz azul). [90] La NASA ha probado e implementado paneles de luz rítmica en la ISS para ayudar a controlar los ritmos circadianos de los astronautas. [91] [92] 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 teñidas de rojo (<600 nm) configuradas para usarse durante la noche para proporcionar visibilidad en ' noche" y longitudes de onda más cortas de alta intensidad luminosa para ser utilizadas en la "mañana" o en momentos en los que se necesita estar alerta y vigilante. [93] [94]
La melatonina , una hormona natural secretada por la glándula pineal, ha demostrado efectos positivos en la reducción de la latencia del sueño en órbita. [95]
Los sedantes-hipnóticos no benzodiacepínicos (también conocidos como "fármacos z") como Zolpidem Zopiclone y Zaleplon son los medicamentos más utilizados en las misiones de transbordadores. A pesar de su uso generalizado entre los astronautas, se han realizado relativamente pocas investigaciones sobre las sustancias no benzodiazepinas en el contexto de los vuelos espaciales. En contextos terrestres, se ha demostrado que las no benzodiazepinas producen menos deterioro residual que las benzodiazepinas. [96] El no benzodiazepina de acción más corta, el zaleplón, produce poco o ningún deterioro cognitivo (en dosis clínicamente relevantes) al despertar, incluso cuando se administra en dosis tan solo una hora antes de despertar. [97] Las investigaciones indican que los astronautas toman con frecuencia segundas dosis de drogas hipnóticas; se ha implicado que la duración más corta de acción de las no benzodiazepinas es preferible para tales situaciones. [98]
Las benzodiazepinas son medicamentos que se utilizan con frecuencia en el espacio, aunque con menos frecuencia que los "fármacos z" no benzodiazepínicos . [99] La naturaleza de acción prolongada de las benzodiazepinas utilizadas por los astronautas, como el temazepam , ha sido etiquetada como "no ideal" para su uso en vuelos espaciales debido a una alta tendencia a causar alteraciones matutinas. [98]
Modafinil , un fármaco para despertar 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". [100] El modafinilo ha mostrado resultados positivos en la restauración de la función cognitiva al nivel inicial frente a la privación total del sueño, aunque no se han realizado estudios que examinen los efectos del modafinilo específicamente en astronautas.
Ultrasonido y espacio
La ecografía es la principal herramienta de diagnóstico por imágenes en la ISS y en las misiones futuras previsibles. Los rayos X y las tomografías computarizadas implican radiación que es inaceptable en el entorno espacial. Aunque la resonancia magnética utiliza imanes para crear imágenes, en la actualidad es demasiado grande para considerarla como una opción viable. El ultrasonido, que utiliza ondas sonoras para crear imágenes y viene en paquetes del tamaño de una computadora 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(s) causa(s) de los cambios que la NASA ha observado principalmente en astronautas de larga duración. La NASA también está superando los límites del uso de ultrasonido con respecto a los problemas musculoesqueléticos, ya que estos son algunos de los problemas más comunes y con mayor probabilidad de ocurrir. Uno de los desafíos importantes para el uso de ultrasonidos en misiones espaciales es entrenar al astronauta para usar el equipo (los técnicos de ultrasonido pasan años entrenando y desarrollando las habilidades necesarias para ser "buenos" en su trabajo), así como interpretar las imágenes que se capturan. Gran parte de la interpretación de los ultrasonidos se realiza en tiempo real, pero no es práctico entrenar a los astronautas para que realmente lean/interpreten los ultrasonidos. Por lo tanto, los datos se están enviando actualmente al control de la misión y al personal médico para que los lea e interprete. Las futuras misiones de clase de exploración deberán ser autónomas debido a que los tiempos de transmisión son demasiado largos para condiciones médicas urgentes o emergentes. Actualmente se está investigando la capacidad de ser autónomo o utilizar otros equipos como resonancias magnéticas.
Era del transbordador espacial
Con la capacidad de elevación adicional presentada por 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 botiquín de medicamentos y vendajes (MBK) y el botiquín médico de emergencia (EMK). Mientras que el MBK contenía medicamentos en cápsulas (tabletas, cápsulas y supositorios), materiales para vendajes y medicamentos tópicos, el EMK tenía medicamentos para administrar mediante inyección, artículos para realizar cirugías menores, artículos de diagnóstico/terapéuticos y un kit de pruebas microbiológicas. [101]
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 de 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. [102]
Investigaciones futuras
Viabilidad de los vuelos espaciales de larga duración
Con el fin 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 el trauma constituye una situación que pone en mayor riesgo la vida, las patologías médicamente prevenibles plantean una mayor amenaza para los astronautas. "El miembro de la tripulación involucrado está en peligro debido al estrés de la misión y a la falta de capacidades de tratamiento completo a bordo de la nave espacial, lo que podría resultar en la manifestación de síntomas más graves que los que normalmente se asocian con la misma enfermedad en el ambiente terrestre. Además, la situación es potencialmente peligroso para los demás miembros de la tripulación 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 miembros de la tripulación puede verse comprometida por la pérdida de las capacidades del miembro de la tripulación. Esto será más grave y potencialmente peligroso a medida que aumente la duración de las misiones tripuladas y que los procedimientos operativos se vuelvan más complejos. No sólo la salud y la seguridad de los miembros de la tripulación se vuelven críticas, sino que la probabilidad de éxito de la misión disminuye. La enfermedad ocurre durante el vuelo. Abortar una misión para devolver a un miembro de la tripulación enfermo antes de que se completen los objetivos de la misión es costoso y potencialmente peligroso". [103] El tratamiento del trauma puede implicar cirugía en gravedad cero, [104] lo cual es una propuesta desafiante dada la necesidad de contención de la muestra de sangre. El diagnóstico y seguimiento de los miembros de la tripulación es una necesidad particularmente vital. La NASA probó el rHEALTH ONE [105] para avanzar en esta capacidad para viajes en órbita a la Luna y Marte. Esta capacidad está asignada al riesgo de resultados de salud adversos y disminuciones en el desempeño debido a condiciones médicas que ocurren en la Misión, así como a resultados de salud a largo plazo debido a exposiciones a la Misión. Sin una forma de realizar un seguimiento médico a bordo, la pérdida de miembros de la tripulación puede poner en peligro 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. Gracias a los esfuerzos conjuntos de investigación 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 investigaciones médicas relacionadas con el envejecimiento realizadas 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 liviano desarrollado por la NASA para aviones y naves espaciales, los andadores plegables son portátiles y fáciles de manejar.
Sistemas de alerta personal: estos son dispositivos de alerta de emergencia que pueden usar personas que puedan necesitar asistencia médica o de seguridad de emergencia. Cuando se presiona un botón, el dispositivo envía una señal a una ubicación remota para pedir ayuda. Para enviar la señal, el dispositivo se basa en tecnología de telemetría desarrollada en la NASA.
Exploraciones por TAC y resonancia magnética : estos dispositivos 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 encontró una manera de tomar mejores fotografías de la luna de la Tierra. [107]
Estimulación eléctrica neuromuscular (NMES): una forma de tratamiento desarrollada originalmente para combatir la atrofia muscular en el espacio que se ha descubierto que tiene aplicaciones fuera del espacio. Un ejemplo destacado del uso de NMES fuera de la medicina espacial son los dispositivos de estimulación muscular para personas paralizadas. Estos dispositivos se pueden utilizar hasta media hora al día para prevenir la atrofia muscular en personas paralizadas. [108] Proporciona estimulación eléctrica a los músculos que equivale a correr tres millas por semana. Un ejemplo bien conocido es que Christopher Reeve los utilizó en su terapia. Aparte de las personas paralizadas, también tiene aplicaciones en la medicina deportiva, donde se utiliza para gestionar o prevenir posibles daños que esos estilos de vida de alta intensidad tienen en los deportistas. [109]
Herramientas de evaluación ortopédica: en la NASA se desarrollaron equipos para evaluar la postura, la marcha y las alteraciones del equilibrio, junto con una forma sin 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.
Acolchado 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 un mejor sueño nocturno.
Máquinas de diálisis renal: Marquardt Corporation , una empresa antecesora de la NASA, estaba desarrollando un sistema que purificaría y reciclaría el agua durante las misiones espaciales a finales de los años 1960. [110] A partir de este proyecto, Marquardt Corporation observó que estos procesos podrían usarse para eliminar desechos tóxicos del líquido de diálisis usado. [110] Esto permitió el desarrollo de una máquina de diálisis renal. [110] Estas máquinas se basan en tecnología desarrollada por la NASA para procesar y eliminar desechos tóxicos del líquido de diálisis usado. [110]
El Dr. Stephen Hawking utilizó la "silla de ruedas parlante" o la prótesis portátil versátil del habla. Para operar el VSP, el Dr. Hawking usó un interruptor de pulgar y un interruptor de parpadeo que estaba conectado a sus gafas para controlar su computadora. [111]
Sillas de ruedas parlantes : las personas paralizadas que tienen dificultades para hablar pueden utilizar una función parlante en sus sillas de ruedas desarrollada por la NASA para crear voz sintetizada para aviones. Las "sillas de ruedas parlantes" o la versátil prótesis portátil del habla (VSP) es una tecnología que ayuda en la comunicación de personas no verbales. [112] El proyecto comenzó en mayo de 1978 y finalizó en noviembre de 1981. [112] Originalmente, esta tecnología fue creada para personas diagnosticadas con parálisis cerebral que utilizaban sillas de ruedas eléctricas tradicionales. [112] Esta tecnología es portátil y versátil, además de ser una prótesis del habla de gran éxito. [112] Sin embargo, el apodo de "silla de ruedas parlante" ha creado cierta separación de la propia silla de ruedas. [112] El VSP es fácilmente accesible para la persona que lo utiliza mediante la operación de uno o varios interruptores o mediante el teclado, y utiliza una voz sintética utilizada para el habla verbal. [112] La voz sintética brinda oportunidades de comunicación que tienen las personas que hablan regularmente, tales 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. [112] La voz sintética también proporciona una sensación de comunicación personal e individual, ya que el teclado se puede programar con palabras "divertidas" y con "líneas desechables". [112] La primera versión de la prótesis del habla portátil y versátil se completó en mayo de 1979. [112] Se realizaron adiciones al VSP en noviembre de 1979 y se proporcionaron más controles para el habla. [112] En noviembre de 1979, VSP era capaz de aceptar textos en inglés y lograba emitir discursos en inglés. [112] El usuario también pudo almacenar y recuperar vocabulario, así como editar y crear vocabulario nuevo. [112] Los controles y enchufes del VSP eran versátiles, lo que permitía la capacidad de enchufar y listo. [112] Con las limitaciones de los sistemas ASR, las prótesis portátiles del habla han pasado al uso del reconocimiento silencioso del habla (SSR). [113] El objetivo de utilizar SSR con VSP es reconocer información relacionada con el habla con algunos modales como la electromiografía de superficie (sEMG). [113] Los modelos de reconocimiento de voz utilizaron algoritmos para extraer características relacionadas con el habla a través de señales sEMG. [113] Los patrones de señales sEMG utilizaron modelos gramaticales para reconocer secuencias de palabras. [113] También se utilizaron modelos basados en fonemas al reconocer vocabulario de palabras no entrenadas previamente. [113]Con estos algoritmos se utilizaron sensores multipunto que podían disponerse de forma flexible para registrar las mediciones de señales EMG de los pequeños músculos articulares que se encuentran en la cara y el cuello humanos. [113]
Sillas de ruedas plegables y livianas: sillas de ruedas diseñadas para la portabilidad que se pueden plegar y guardar en los maleteros de los automóviles. Se basan en materiales sintéticos que la NASA desarrolló para sus naves aéreas y espaciales.
Marcapasos cardíaco implantable quirúrgicamente : estos dispositivos dependen de tecnologías desarrolladas por la NASA para su uso con satélites. Comunican información sobre la actividad del marcapasos, como cuánto tiempo queda antes de que sea necesario reemplazar las baterías. [114]
Desfibrilador cardíaco implantable : esta herramienta monitorea continuamente la actividad cardíaca y puede administrar una descarga eléctrica para restaurar la regularidad de los latidos del corazón.
Comunicaciones EMS: 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 transporte a los hospitales. Esto permite un tratamiento mejor y más rápido.
Terapia de ingravidez : La ingravidez del espacio puede permitir que algunas personas con movilidad limitada en la Tierra (incluso aquellas que normalmente están confinadas en sillas de ruedas) tengan la libertad de moverse con facilidad. El físico Stephen Hawking aprovechó la ingravidez en el avión Vomit Comet de la NASA en 2007. [115] Esta idea también condujo al desarrollo de la cinta de correr antigravedad de tecnología de la NASA, que emplea "presión de aire diferencial para imitar... la gravedad". [116]
Microgravedad ultrasónica
El Estudio de Ultrasonido de Diagnóstico Avanzado 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 estudiantes de medicina. Se prevé que la ecografía guiada a distancia tendrá 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. [117] [118] [119]
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enlaces externos
Asociación de medicina espacial
Descripción de la medicina espacial Archivado el 17 de marzo de 2007 en la Wayback Machine.
Publicaciones de la serie histórica de la NASA (muchas de las cuales están en línea)
Sleep in Space, grabador de sueño digital utilizado 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.
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