НОВОСТИ   БИБЛИОТЕКА   ЭКЗАМЕН ПО АНАТОМИИ   ЭКЗАМЕН ПО ПАТОЛОГИИ   О САЙТЕ  





предыдущая главасодержаниеследующая глава

Термины на букву "М"

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ (МП) -силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом независимо от состояния их движения. Источником МП являются намагниченные тела, проводники с током и движущиеся электрически заряженные тела. МП характеризуются вектором магнитной индукции В, который определяет силу, действующую в данной точке поля на движущийся электрический заряд, действие МП на тела, имеющие магнитный момент, а также другие свойства МП. Магнитная индукция определяет результирующее МП в веществе и связана с напряженностью (Н) как внешнего поля, так и самого намагниченного вещества (I) следующим образом: B = H + 4πI; магнитная индукция может быть определена также через соотношение B = μH, где μ - магнитная проницаемость.

Характеристикой МП в вакууме служит вектор напряженности МП (H). Для характеристики МП вводят силовые линии (линии магнитной индукции). Индукцию поля количественно определяют числом силовых линий, проходящих через единицу площади перпендикулярной к ним площадки.

Единицей индукции МП в системе единиц СГС является гаусс (Гс), в Международной системе единиц - тесла (Т = 104 Гс). Напряженность соответственно измеряется в эрстедах (Э) и в амперах на метр (А/м) (1 А/м = 4*10-3. Э ≈ 0,01256 Э). Энергия МП выражается в эргах на кубический сантиметр (эрг/см3) или в джоулях на кубический метр (Дж/м3) (1 Дж/м3 = 10 эрг/см3). Для измерения МП и магнитных свойств веществ применяют различного типа магнитометры. Различают постоянные, не меняющиеся во времени, и переменные МП. Постоянные МП могут быть однородными и пространственно неоднородными. Искусственные и природные МП разнообразны по характеристикам и вызываемым биологическим эффектам. Напряженность искусственных МП может достигать 25*104 Э. МП Земли у ее поверхности равно в среднем 0,5 Гс, на границе магнитосферы 10-3 Гс. На постоянное геомагнитное поле накладываются периодические и случайные изменения, которые, как полагают, обусловлены электрическими токами в атмосфере. Ближайшие к Земле планеты Солнечной системы не имеют собственного МП подобного земному. Лишь Юпитер и, по-видимому, Сатурн обладают собственными МП до 10 Гс. МП Луны колеблется в пределах 24-40 γ (γ = 10-5 Э). МП Марса составляет 0,1% геомагнитного поля. Магнитный момент Венеры меньше магнитного момента Земли в 3000 раз. Межпланетное МП вблизи орбиты Земли 10-4-10-5 Гс. Индукция межзвездного МП составляет 5*10-8 Гс.

МП находят применение в промышленности, на транспорте, в научных исследованиях. Возможны контакты с сильными МП в будущих космических полетах - в случаях использования магнитной защиты от радиационных воздействий, при обслуживании магнитогидродинамических двигателей при использовании сильных магнитов как накопителей энергии и для сборки конструкций на орбите.

Постоянное МП является биологически активным фактором.

Воздействие сильных МП вызывает общую реакцию организма с вовлечением в нее многих функциональных систем. Изменения обнаруживаются на различных уровнях структурной организации - клеточном, тканевом, системном, организменном. Проявления общей реакции организма на воздействие МП различного уровня напряженностей многообразны. Отмечаются изменения нервной системы, аппарата кровообращения и дыхания, желез - внутренней секреции, системы крови, обмена веществ, процессов физиологической регенерации.

Влияние постоянного МП на нервную систему животных проявлялось в генерализованном изменении биоэлектрических процессов в мозге - сдвиге спектра спонтанной ритмики корковых и подкорковых структур в сторону более высоких частот, увеличении общей мощности электрограмм, изменении вызванной биоэлектрической активности. Выявлены изменения услов-норефлекторной деятельности в виде торможения условных рефлексов. Влияние постоянного МП на вегетативные функции выражалось в угнетении сердечных сокращений, дыхания и снижении артериального давления. Существенную роль в этих нарушениях играют изменения центральной нервной вегетативной регуляции и нейроэндокринных регуляторных механизмов. О вовлечении в реакцию нейроэндокринной и эндокринной систем на воздействие постоянного МП свидетельствуют изменения функции гипоталамо-гипофизарной нейросекреторной системы, коры надпочечников, половых желез. Изменения в морфологическом составе периферической крови заключались в увеличении или уменьшении в зависимости от условий воздействия общего содержания лейкоцитов, но наиболее характерно эритропоэзстймулирующее действие постоянных МП - увеличение содержания ретикулоцитов в крови, повышение титра эритропоэтина в плазме крови. Найдены изменения биосинтетических процессов в органах кроветворения и почке - органе продукции эритропоэтина. Постоянное МП влияло на интенсивность окислительных процессов - снижалось потребление кислорода, изменялась активность окислительных ферментов, в тканях снижалось напряжение кислорода, уменьшалась концентрация свободнорадикальных соединений. Отмечены нарушения азотистого обмена в головном мозге, электролитного обмена. Пребывание в постоянном МП вызывало обратимое торможение клеточного деления в различных тканях, но не влияло на частоту хромосомных аберраций. Особой спецификой отличались изменения пролиферативных процессов в сперматогенном эпителии, где наряду с торможением пролиферации самых молодых форм наблюдалась деструкция более зрелых форм. Хотя наблюдаемый комплекс явлений не позволяет говорить о специфичности общей реакции на воздействие МП, некоторые ее проявления своеобразны. Пока нет достаточных оснований к тому, чтобы выделить наиболее чувствительные к воздействию МП функциональные системы.

Реакции организма на воздействие МП отличаются разнообразием и неустойчивостью в связи с большими различиями в индивидуальной чувствительности. Существенным фактором, обусловливающим ее, является исходное состояние организма и отдельных его функциональных систем. Сдвиги в функциональном состоянии организма на воздействие МП до 0,05 Т не являются патологическими. Они часто не выходят за границы физиологической нормы и быстро нормализуются. Воздействия очень сильных полей (до 13 Т) не приводили к гибели животных.

Для реакции организма существенное значение имеют физические характеристики поля (напряженность, однородность, присутствие пульсирующей компоненты, длительность воздействия). При длительных непрерывных воздействиях МП возможна стабилизация некоторых функциональных сдвигов с последующей их нормализацией.

По-видимому, существуют различные патогенетические механизмы реакции организма на воздействие МП. Одним из них является развитие умеренной тканевой гипоксии. Обсуждается вопрос о МП как стрессовом агенте.

У лиц, работающих многие годы в контакте с сильными МП, отмечены местные вазо-вегетативные нарушения по типу полиневрита и общие функциональные расстройства, прежде всего сердечно-сосудистой и нервной систем, а также системы крови.

Официально утвержденных национальных нормативов, регламентирующих воздействия постоянных МП, нет. По нормам Стенфордского центра линейных ускорителей допустимы кратковременные воздействия (минуты) МП с индукцией 0,2 Т на все тело или голову и 2 Т на руки и кисти рук. Для воздействий, измеряемых часами, эти величины на порядок ниже. По мнению советских исследователей, допускается воздействие МП с индукцией 0,02 Т не более 21/2 ч в течение рабочего дня.

Сильные МП в несколько тысяч эрстед влияют на растения: подавляют рост корней, уменьшают интенсивность фотосинтеза, изменяют окислительные процессы и др. Под влиянием МП изменялись характер и скорость роста микроорганизмов, активность их ферментных систем, синтез РНК и чувствительность к повышенным температурам.

Считают, что геомагнитное поле и его колебания играют большую роль в процессах жизнедеятельности. Известны данные о способности живых организмов ориентироваться по геомагнитному полю в пространстве и соизмерять ритмику физиологических функций с колебаниями МП Земли. Колебания геомагнитного поля, связанные с изменениями солнечной активности, сказываются на многих процессах, происходящих на Земле, и изучаются гелиобиологией.

Последствия длительного пребывания в ослабленных МП (~50-100 γ) мало изучены. Некоторые исследователи находили тяжелые патологические сдвиги у экспериментальных животных после полугодовой экспозиции в этих условиях. Однако многие данные не получили подтверждения в дальнейшем. Наряду с этим имеются сведения о функциональных сдвигах в организме животных, находившихся в течение 3 мес в тех же условиях: снижение двигательной активности и физической работоспособности, изменение функциональной активности коры надпочечников, нарушение белкового и липидного обмена в печени, изменение активности некоторых клеточных ферментов.

У людей после 10-дневного пребывания в ослабленном МП (до 100 γ) не было обнаружено каких-либо отклонений большинства клинико-физиологических, психофизиологических и психологических показателей.

МАНЖЕТЫ НАДУВНЫЕ (МН) (манжеты окклюзионные) - средство индивидуальной защиты космонавта от гемодинамических расстройств в начальном периоде адаптации к невесомости (см. Невесомость, Кровообращение в космическом полете, Адаптация). С наступлением невесомости (начало свободного космического полета) исчезает гидростатическое давление крови в венах, что приводит к ее выжиманию, в частности, из системы нижней полой вены к сердцу под действием тонуса вен. Относительно велик приток крови: от венозных систем конечностей.

МН изготовляют из тонкой резины шириной (без воздуха) для рук около 15-20 см, а для бедра - 20-25 см. Их вшивают в матерчатом чехле в нижнее белье по периметру плеча и бедра на уровне верхней их трети. Системой резиновых трубок МН соединяют с компрессионной воздушной системой.

Предложены разные режимы периодов и величин раздувания МН.

В экспериментах с начальной фазой антиортостатической гипокинезии (в течение 3 ч 50 мин) установлен оптимальный режим окклюзии в виде серии ступенчатых повышений давления в МН с последующим ступечатым выпуском воздуха по схеме: 40 мм рт. ст. (5,33 кПа) - 10 мин; 50 мм рт. ст. (6,67 кПа) - 10 мин; 40 мм рт. ст. (5,33 кПа) - 10 мин; 30 мм рт. ст. (4,0 кПа) - 5 мин. Затем постепенно, в течение нескольких секунд, воздух совсем выпускают из МН.

Этот цикл окклюзии повторяли через 30 мин до 3 раз.

Такой режим окклюзии нижних конечностей улучшал как субъективное состояние участников эксперимента, так и пульсовое кровенаполнение головы (по реоэнцефалограмме).

Сразу после таких циклов окклюзии было обнаружено увеличение растяжимости вен конечностей, которая через сутки нормализовалась.

Применение МН в космических полетах на кораблях "Джемини", однако, не дало однозначных результатов. Возможно, это было вызвано другими режимами окклюзии (при 80 мм рт. ст. 2 мин окклюзии и 4 мин паузы) с более стойким увеличением растяжимости венозной системы ног, это увеличивало ортостатическую недостаточность у космонавта после приземления.

"МАРС" - наименование советских автоматических межпланетных станций, запускаемых к планете Марс. Основными задачами комплексных исследований, осуществляемых с помощью этих станций с 1962 г., были изучение космического пространства на трассе полета, атмосферы и поверхности Марса. В соответствии с задачами полетов станции имели различные конструкцию и состав аппаратуры. Каждая станция состояла из орбитального отсека с бортовой аппаратурой для обеспечения полета и планетного отсека (спускаемого аппарата) для исследования Марса. В течение 1962-1973 гг. было запущено 7 межпланетных станций "Марс" и получены данные по радиоизлучению Солнца, интенсивности протонов и электронов на перелетной трассе (совместные советско-французские эксперименты) о магнитном поле Марса, содержании водяного пара в атмосфере Марса, температуре и диэлектрической постоянной грунта, природе мощных пылевых бурь. Многочисленные снимки поверхности планеты позволили выявить следы интенсивной эрозии грунта: плоскодонные кратеры, извилистые трещины, каньоны и т. д.

"МАРС"-1, 01.11.62 г. Первый полет к Марсу, пролет на расстоянии около 197 000 км от планеты


МАТЕМАТИЧЕСКАЯ (СТАТИСТИЧЕСКАЯ) ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ (МОЭД) - вычисление статистических характеристик для количественных показателей либо экспериментально изучаемой совокупности объектов, либо исследуемого процесса.

Экспериментальные данные в космической биологии и медицине могут относиться либо к состояниям изучаемых объектов в некоторые фиксированные моменты времени, либо к изучаемым процессам, непрерывно развивающимся во времени. Соответственно этому различаются две принципиально различные группы МОЭД. Так, экспериментальные данные, относящиеся к состояниям, обрабатывают методами математической статистики. Прикладной раздел математической статистики для медико-биологических приложений получил название медицинской (биологической) статистики, или биометрии. Вторую группу методов МОЭД составляют разделы математики, пригодные для описания процессов: дифференцированные уравнения, теория случайных функций, теория массового обслуживания и др.

Первая задача, с которой сталкивается исследователь при МОЭД, состоит в том, чтобы статистически правильно и возможно более полно описать совокупность объектов, на которой проводится эксперимент. Наиболее полную характеристику совокупности дают законы распределения биометрических показателей. Закон распределения может быть одномерным. Тогда он

показывает, как часто в изучаемой совокупности встречаются индивидуумы с данным значением показателя. Закон распределения можно изобразить графиком. Пик кривой приходится на наиболее вероятное (наиболее распространенное) значение показателя. Пример такого закона - распределение космонавтов по возрасту, в котором был совершен первый полет в Космос. Двумерный закон учитывает совместное распределение двух количественных показателей, например, жизненной емкости легких и предельно переносимой высоты "подъема" в барокамере у летчиков. Иногда рассматриваются многомерные законы распределения - совместные для трех, редко четырех и более показателей.

В математической статистике хорошо изучены основные типы одно- и двумерных законов распределения. Для космической биологии и медицины наиболее важными представляются нормальный и логарифмически нормальный законы распределения. При МОЭД соответствие между действительно существующим распределением какого-либо показателя и ожидаемым теоретическим законом распределения проверяется с помощью критериев согласия. Наиболее распространены критерии согласия Пирсона (χ2), Колмогорова (λ).

Часто ограничиваются определением лишь статистических характеристик закона распределения. К ним относятся математическое ожидание, оценкой которого является среднее арифметическое значение показателя; среднее квадратическое отклонение значений показателя от математического ожидания или его квадрат - дисперсия; коэффициенты асимметрии и островершинности графика закона распределения. Так, в частности, нормальный закон распределения полностью определяется двумя своими характеристиками: математическим ожиданием и средним квадратическим отклонением. Логарифмически нормальный закон будет тогда, когда нормально распределен логарифм какого-либо показателя. Одна из особенностей этого закона, а именно то, что среднее арифметическое значение показателя не совпадает с наиболее часто встречающимся, иногда затрудняет медицинскую трактовку результатов МОЭД.

Следующим шагом в задаче обобщенного математического описания изучаемой совокупности объектов обычно считают выявление согласованности (сопряженности, степени "тесноты связи") изменения количественных показателей при переходе от одного объекта к другому. Для этой цели применяется корреляционный анализ.

Путем МОЭД вычисляется эмпирический коэффициент корреляции, характеризующий степень тесноты связи двух показателей. Коэффициент корреляции изменяется от нуля до единицы. Чем он больше, тем более "согла-сованно" изменяются коррелируемые показатели. Однако обычный коэффициент корреляции не учитывает возмущающего влияния остальных показателей на согласованность изменения первых двух. "Освободиться" от этого влияния можно, применяя частный коэффициент корреляции. Практически пользуются частным коэффициентом корреляции между двумя показателями при исключительном влиянии третьего.

Когда нужно оценить степень тесноты связи одного показателя сразу с несколькими (практически с двумя) другими, пользуются совокупным (множественным) коэффициентом корреляции.

Из-за громоздкости расчетов вычисление частных и совокупных коэффициентов корреляции в тех случаях, когда исследуется сопряженность более трех показателей, обычно производится на ЭВМ.

Коэффициенты корреляции характеризуют степень тесноты только линейной связи показателей. В нелинейном случае степень тесноты связи оценивается корреляционным отношением. Для его вычисления при МОЭД один из показателей, например x, разбивается на несколько диапазонов. Затем на группы по этим диапазонам х распределяются все объекты исследуемой совокупности и для другого показателя, например y, вычисляются общая дисперсия σ22 и межгрупповая дисперсия δ2. Последняя при этом характеризует рассеяние групповых среднеарифметических значений относительно общего среднего значения. Корреляционное отношение выражается формулой η2 = δ2/σ2 Она показывает, какая доля в общей дисперсии показателя y связана с влиянием на него показателя x.

Коэффициент корреляции и корреляционное отношение показывают степень детерминированности ("тесноты") связи между количественными показателями объектов изучаемой совокупности. Чем больше в этой связи сказывается элемент случайности, тем ближе к нулю корреляционные характеристики. Принято считать, что при значениях коэффициент корреляции менее 0,5-0,6 количественные показатели в данной группе объектов связаны слабо. Только при значении коэффициента корреляции, равном 0,7, приблизительно 50% изменчивости одного из коррелируемых показателей закономерно определяется изменением другого показателя. Этот процент возрастает до 80 при увеличении коэффициента корреляции до 0,9.

Углубить изучение сопряженности количественных показателей в исследуемой совокупности объектов позволяет регрессионнный анализ. При этом четко разграничиваются понятия количественных показателей (признаков) объектов: результативный и факториальный. Регрессия показывает, как в среднем изменяется результативный показатель при изменении факториального показателя. Подчеркнем, что регрессия не показывает причинно-следственной связи между показателями. Их деление на результативные и факториальные определяется целями исследования и задается специалистом медико-биологического профиля, возможно, в разных вариантах. В частности, можно изучать множественную регрессию, когда изменение одного результативного показателя выражается через изменение сразу нескольких факториальных показателей.

Регрессия выражается либо графически - прямой, ломаной или кривой линией, либо аналитически - с помощью формул. Ниже приводятся основные виды регрессионных зависимостей в аналитическом представлении:


Множественное линейное уравнение регрессии имеет вид:


Во всех этих уравнениях у обозначает среднюю величину результативного показателя, х - любое индивидуальное значение факториального показателя, а, b, с, d, b1, b2, ..., bn - постоянные коэффициенты. Сущность регрессионного анализа состоит в том, что при МОЭД каким-либо методом вычисляются коэффициенты уравнения регрессии. Обычно метод вычисления коэффициентов в уравнениях регрессии опирается на принцип максимума правдоподобия, который утверждает: "Наилучшее уравнение регрессии то, которое прогнозирует значение ỹ, наиболее вероятное при данной величине х". Для нормального закона распределения принцип максимума правдоподобия реализуется в методе наименьших квадратических отклонений. При этом коэффициенты уравнения регрессии выбираются из условия минимизации суммы квадратов разностей между каждым экспериментальным значением показателя y и вычислением для соответствующего ему х теоретическим значением ỹ.

Как правило, экспериментальному изучению подвергается не вся исследуемая генеральная совокупность объектов, а только часть ее - выборочная совокупность (выборка). Так, по выборке эритроцитов из капли крови космонавта после полета изучается влияние космического полета на всю совокупность эритроцитов крови данного человека.

Численность выборки определяется двумя противоречивыми условиями. Она должна быть достаточно большой, чтобы правильно отобразить все свойства генеральной совокупности, и в то же время не чрезмерно большой, чтобы была реальная возможность ее изучения. При этом результаты МОЭД для выборки (вследствие случайности отбора в нее объектов из генеральной совокупности) могут несколько отличаться от соответствующих статистических характеристик генеральной совокупности. В связи с этим при МОЭД выборочных исследований всегда необходимо оценивать достоверность результатов, т. е. возможность их распространения на всю генеральную совокупность.

В теории вероятностей достоверному событию приписывается вероятность, строго равная единице. Обычно при оценке достоверности результатов МОЭД пользуются принципом практической уверенности. Он состоит в том, что достоверным считают событие, имеющее вероятность достаточно большую, но все-таки еще не равную единице. Такая вероятность называется доверительной. Так, например, при доверительной вероятности 0,99 заключение, которое признано достоверным, приблизительно в 1% случаев может оказаться ошибочным. Вероятность того, что заключение, признанное достоверным, окажется на самом деле ошибочным, называется уровнем значимости. В космической биологии и медицине, как и вообще во всех экспериментальных исследованиях, общеприняты три уровня значимости: 0,05 - для обычных исследований, 0,01 - для важных исследований, 0,001 - для особо важных исследований (например, связанных с отсутствием вредности какого-либо воздействия на человека). Соответствующие доверительные вероятности равны 0,95; 0,99; 0,999.

Статистические характеристики закона распределения, вычисленные при МОЭД для выборки, служат оценками для соответствующих характеристик генеральной совокупности. Задаваясь доверительной вероятностью и зная закон распределения, можно вычислить пределы вокруг выборочной оценки, в которых будет находиться соответствующая генеральная статистическая характеристика. Эти пределы называются доверительными границами, а диапазон возможных значений генеральной статистической характеристики -доверительным интервалом.

Так, при МОЭД практически всегда вычисляется выборочная средняя арифметическая величина какого-либо показателя М и ее стандартная ошибка m - среднее квадратичное отклонение выборочной средней арифметической от генеральной средней арифметической. На величину стандартной ошибки влияет численность выборки. Если число элементов в ней не превышает 30, то выборка считается "малой". В космической биологии и медицине эксперименты с малыми выборками очень распространены. Для МОЭД малых выборок применяются специальные методы. С уменьшением - объема выборки стандартная ошибка возрастает.

Принимая закон распределения выборочных средних нормальным и задавшись доверительной вероятностью р, получим доверительный интервал для генеральной средней от М-Кр*m до М+Кр*m. При этом в соответствии с нормальным законом распределения величина Кр для доверительных вероятностей 0,95; 0,99; 0,999 равна соответственно 1,96; 2,58; 3,29.

Произвести оценку доверительных границ для генерального коэффициента корреляции двух показателей по его выборочному значению, полученному при МОЭД, не так просто, как для средней арифметической. Это объясняется сложным законом распределения выборочных коэффициентов корреляции. Однако математическая статистика имеет методы преобразования законов распределения, так что и эта задача выполнима с применением так называемого z-преобразования Фишера.

Часто при МОЭД требуется установить достоверность различия двух выборок. Это могут быть выборки фоновых и постэкспериментальных измерений какого-либо показателя у объектов одной и той же совокупности, а также выборки, относящиеся к разным (контрольной и экспериментальной) группам животных.

При решении подобных задач обычно выдвигается так называемая нулевая гипотеза, утверждающая, что различие между выборками несущественно и объясняется случайными колебаниями показателя. Затем, применяя какой-либо критерий, делают вывод о возможности или невозможности опровергнуть нулевую гипотезу. В случае опровержения нулевой гипотезы различие между выборками признается значимым, существенным, доказанным. Невозможность опровергнуть нулевую гипотезу еще не доказательство отсутствия различия между выборками.

Наибольшей мощностью для опровержения нулевой гипотезы обладают критерии согласия законов распределения выборочных данных. Однако при малых выборках их применение невозможно, так как недостаточная численность выборок не позволяет установить закон распределения. В таких случаях применяют более простые критерии. Соответственно приходится изменять и нулевую гипотезу.

Нулевая гипотеза об отсутствии различия средних арифметических значений выборочных показателей проверяется с помощью критерия Стьюдента t. Отношение разности выборочных средних арифметических к стандартной ошибке этой разности, выражающейся через стандартные ошибки каждой средней арифметической и коэффициент корреляции выборочных показателей, называется t-критерием. Если вычисленное при МОЭД значение t-критерия превосходит предельное случайно возможное для данной довери-тельной вероятности его значение, то различие выборочных средних арифметических считается значимым, а нулевая гипотеза опровергнутой. Предельно возможные значения t-критерия, показывающие отклонения за счет случайных причин, вычисляются по закону распределения этого критерия, установленному Стьюдентом. Результаты этих вычислений обычно приводятся в таблицах, которыми и пользуются на практике. В связи с этим принято говорить, что нулевая гипотеза отвергается, если вычисленное значение t-критерия превосходит "табличное".

При отсутствии значимого различия в средних арифметических выборки могут различаться рассеянием (дисперсией) значений показателя вокруг его ?средней величины. Соответственно этому проверяется следующая нулевая гипотеза: "выборки имеют одинаковую дисперсию исследуемого показателя". Для этой цели служит критерий Фишера (F), представляющий собой отношение большей выборочной дисперсии к меньшей. Если вычисленная при МОЭД величина F-критерия превосходит его табличное значение для принятой доверительной вероятности, то различие выборочных дисперсий считается значимым, нулевая гипотеза отвергается.

В космической биологии и медицине при МОЭД часто приходится определять достоверность и степень влияния каких-либо факторов на изменение величины количественного показателя по сравнению со случайными причинами. Эффективным методом решения подобных задач является дисперсионный анализ. В зависимости от числа факторов, влияние которых исследуется, дисперсионный анализ подразделяется на одно-, двух, трех-, четырехфакторный. Очень редко применяется пяти- и шестифакторный дисперсный анализ.

Весь комплекс экспериментальных данных разбивается на группы по градациям факторов. Градации могут различаться либо качественно, либо количественно по степени действия фактора. Так, при изучении влияния космического полета на физиологические показатели человека в дисперсионный комплекс могут быть включены, например, такие факторы, как космический полет с двумя градациями: полетные условия и земные условия; длительность полета с градациями: первые, вторые, третьи и т. д. сутки полета; индивидуальность космонавта, каждую градацию которого представляет конкретный человек, и т. п.

При МОЭД методами дисперсионного анализа в качестве показателя силы влияния (вклада) каждого фактора на изменение анализируемого количественного признака принимается уже известное нам корреляционное отношение, в числителе которого стоит факториальная дисперсия анализируемого признака (дисперсия средних градационных по данному фактору), а в знаменателе- общая дисперсия признака по всему комплексу экспериментальных данных. Достоверность влияния данного фактора оценивается величиной критерия Фишера, представляющего собой в этом случае отношение факториальной (межгрупповой) дисперсии к случайной (внутригрупповой).

Для распространения выводов о силе влияния факторов, полученных МОЭД выборочных комплексов, на генеральную совокупность определяется стандартная ошибка показателя силы влияния и затем его доверительный интервал.

Весьма широкие перспективы при МОЭД в космической биологии и медицине открывает так называемый метод главных компонент. Сущность этого метода состоит в переходе от обычно применяемых количественных показателей к новым переменным величинам, каждая из которых представляется линейной комбинацией исходных показателей. При этом коэффициенты перехода выбираются так, чтобы одна из новых переменных величин - oее называют первой главной компонентой - обладала наибольшей дисперсией в данном исследовании, а вариабельность остальных была сведена к минимуму.

Первая главная компонента, являясь комплексным показателем и имея наибольшую дисперсию, обладает весьма высокой информативностью по сравнению с каждым отдельно взятым исходным показателем. В этом состоит перспективность применения метода главных компонент в целях МОЭД. Однако затруднения в медико-биологической интерпретации "физического смысла" главных компонент часто сдерживают широкое распространение этого метода МОЭД.

Касаясь МОЭД, полученных при исследовании различного рода процессов в космической биологии и медицине, следует подчеркнуть предположение о стохастическом

(вероятностном) характере большинства этих процессов. Так, например, все электрофизиологические кривые (ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ и т. д.), зарегистрированные в каком-либо эксперименте, считаются реализациями случайной функции. МОЭД такого рода обычно заключается в вычислении основных характеристик данной случайной функции по ее реализациям. Так, при обработке ЭКГ на заданном интервале времени определяются математические ожидания (средние величины) длительности основных интервалов, дисперсия, автокорреляционная функция и т. п.

Например, последовательность длительности интервалов RR ЭКГ должна рассматриваться как последовательность значений случайной функции, которую нельзя обрабатывать обычными методами математической статистики.

При МОЭД, относящихся к процессам, большую роль играет выяснение таких свойств случайного процесса, как стационарность (постоянство основных характеристик) и эргодичность (совпадение математических ожиданий и других характеристик для всех реализаций данной случайной функции). Установив стационарность процесса, к нему можно применить один из самых мощных методов теории случайных функций - спектральный анализ. Свойство эргодичности позволяет выявить все характеристики данной случайной функции по одной достаточно длительной реализации, в то время как вычисление характеристик неэргодических процессов возможно лишь при достаточно большом числе реализаций.

МОЭД, относящихся к процессам в космической биологии и медицине, в настоящее время бурно развивается. Здесь еще нет традиционных канонов, и практически в каждом исследовании необходимо конкретно решать, какие методы МОЭД можно и целесообразно применить, как интерпретировать получаемые результаты МОЭД. Однако очевидно, что наибольший эффект достигается тогда, когда удается построить математическую модель данного процесса, достаточно полно отражающую динамические свойства изучаемого биологического объекта, в котором этот процесс протекает. Обычно такая модель представляет собой систему дифференциальных уравнений.

Однако традиционные методы математической статистики и теории случайных функций не полностью удовлетворяют все возрастающие потребности МОЭД. В Советском Союзе и за рубежом ведутся интенсивные работы по созданию новых и интерпретации нетрадиционных для медико-биологического применения методов МОЭД. В частности, представляется весьма перспективным применение теории подобия для обобщенного представления количественных зависимостей, вскрываемых МОЭД. К теории подобия примыкает разрабатываемый советскими учеными критериальный метод МОЭД. Можно ожидать плодотворных результатов от применения теории надежности к оценке состояния организма человека в условиях космического полета, теории массового обслуживания к МОЭД в иммунологических исследованиях.

Необходимо подчеркнуть первостепенное значение автоматизации сбора, расшифровки и обработки информации при МОЭД. Ключевым направлением здесь является широкое внедрение в практику ЭВМ, устройств для непосредственного ввода в них электрофизиологических сигналов (в том числе ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ и т. п.), разработка более совершенных алгоритмов и программ для расшифровки электрофизиологических сигналов. Ярким примером плодотворной работы в этом направлении советских ученых служит создание и применение на борту космических комплексов "Салют - Союз" ЭВМ с устройством "Полином-М" для автоматической обработки электрофизиологических сигналов от датчиков, устанавливаемых на теле космонавта в моменты медицинского обследования.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ (ММ) в космической биологии и медицине - совокупность алгоритмов, основанных на теоретических положениях и идеях определенного отдела математики и позволяющих осуществлять комплексный анализ закономерностей и соотношений.

Основным ММ в биологии и медицине долго был статистический анализ результатов, получаемых в экспериментах. Этот метод применяют и в космической биологии и медицине. Статистические методы в медико-биологических науках сохраняют свое значение, но наряду с ними развиваются и другие ММ.

Со статистическими подходами тесно связаны методы дискриминантного анализа, распознавания образов и другие диагностические методы для достоверного выделения среди экспериментальных данных характеристик, относящихся к качественно разным классам объектов. Весьма широко используются в космической медицине ММ при анализе и обработке электрофизиологической информации. Только применение математических алгоритмов и ЭВМ позволяет оперативно обработать передаваемую по телеметрическим каналам (ЭКГ, РЭГ и т. д.) информацию в ходе сеанса связи. Наряду с изменением традиционных диагностических признаков, например, временных и амплитудных интервалов ЭКГ, исследуются спектральные характеристики и иные свойства процессов. Все чаще прибегают к автоматической обработке электрофизиологических параметров при отборе и наземных обследованиях космонавтов. Процесс обработки ведет к преобразованию первичной информации об объекте в набор признаков, который затем анализируется экспериментом, возможно, с помощью алгоритма на ЭВМ. Теоретической основой автоматической обработки служат теория кодирования и ряд других математических дисциплин.

Наряду с широким использованием вышеуказанных методов для анализа и обработки биологической и медицинской информации увеличивается применение системных математических моделей изучаемого объекта. Большой вклад в системный подход в физиологии внес П. К. Анохин. В настоящее время метод системных моделей развивается как за рубежом (США, ФРГ, Япония и др.), так и в Советском Союзе в коллективах, руководимых Н. М. Амосовым, О. Г. Газенко, В. И. Шумаковым и рядом других ученых, для прогнозирования состояния человека в экстремальных условиях, при интенсивной терапии и др. В будущем модели станут постепенно включать в комплексы медицинского контроля для использования экспертами.

Необходимо отметить тесную связь ММ с прогрессом вычислительной техники. Укажем лишь некоторые перспективные направления, возникшие благодаря развитию ЭВМ и относящиеся как к экспериментальным исследованиям, так и к непосредственному обеспечению космических полетов. Получение новой важной информации о функциональном состоянии внутренних органов связано с появлением сканеров для рентгеновской, эмиссионной и ультразвуковой томографии. Однако интерпретация изображений была бы невозможна без реконструкции сечения объекта по его проекциям, что выполнимо только с помощью специальных алгоритмов на ЭВМ. В связи с этим метод носит название машинной томографии. Объем тела по данным стерео-фотометрии также определяют с помощью ЭВМ.

МикроЭВМ и микропроцессоры позволяют упростить схемы, уменьшить, габариты и стоимость и обусловливают гибкость разработок систем медицинского контроля как для интенсивного наблюдения, так и для обследования и отбора космонавтов. Большие перспективы имеет сопряжение микропроцессоров с аналитико-измерительной аппаратурой, а также миниатюризация бортовой аппаратуры. Часть функции наземной обработки можно передать бортовым системам.

Совершенствование программного обеспечения и увеличение объема запоминающих устройств ЭВМ привели к широкому распространению в 70-е-годы баз данных и систем управления ими. Система накопления медико-биологических данных и доступа к ним потребителя в режиме диалога не только-совершенствует информационное обеспечение исследований, но и активно влияет на их планирование, способствуя внедрению в науку индустриальной методики переработки информации. Хранение и использование больших объемов информации об участниках полета, наземных исследованиях и прошлых полетах лучше осуществлять с помощью магнитных дисков большого объема с быстрым обращением к ним через ЭВМ.

ММ в настоящее время широко используются при планировании научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в космической биологии и медицине.

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ (КИБЕРНЕТИЧЕСКИЙ) АНАЛИЗ СЕРДЕЧНОГО РИТМА (МАСР) - количественное изучение динамических рядов кардиоин-тервалов с целью выделения, описания и определения их физиологической и медицинской значимости. Математические показатели сердечного ритма характеризуют установившиеся и переходные процессы функционирования и управления в системе кровообращения. Метод применяют в космической медицине для оценки состояния и взаимодействия симпатического и парасимпа-тического отделов вегетативной нервной системы и централизации управления ритмом сердца при различных стрессовых воздействиях на организм. Наиболее часто используют статистический, гистографический, автокорреляционный и спектральный методы анализа динамических рядов кардиоинтервалов. Выделение периодических составляющих изменений сердечного ритма позволяет судить о состоянии различных контуров управления вегетативными функциями. В упрощенной двухконтурной модели управления ритмом сердца низший (автономный) контур характеризуется выраженностью дыхательной синусовой аритмии. Недыхательная синусовая аритмия отражает состояние высших (центральных) контуров унравления. В частности, различают медленные (недыхательные) волны первого порядка с периодами до 30-40 с, которые связаны с деятельностью сосудодвигательного центра, и волны второго порядка с периодами от 40 с до нескольких минут, обусловленные активацией центров терморегуляции и обмена веществ. МАСР применяется в исследованиях адаптации организма, напряжения регуляторных систем, функциональных взаимосвязей между различными уровнями системы управления.

МЕДИАТОРЫ (М) - вещества, выделяемые нервными окончаниями и служащие передатчиками нервного импульса между нервами, в синапсах и между нервным волокном и эффекторным органом.

Вегетативная нервная система по морфологическим признакам подразделяется на парасимпатическую и симпатическую, а по образующимся в синапсах М - на холинергическую и адренергическую. Центры парасимпатической нервной системы представлены в бульварных и сакральных отделах головного мозга, симпатические - в боковых рогах спинного мозга. Высшим вегетативным центром является гипоталамическая область. К холинергическим нервам относятся все преганглионарные волокна, постганглионарные парасимпатические и соматические двигательные проводники. Адренергическими называют постганглионарные симпатические волокна.

М холинергических нервов служит ацетилхолин, адренергических - адреналин и норадреналин. В центральной нервной системе медиаторную функцию осуществляют ацетилхолин, норадреналин, дофамин (диоксифенилаланин), се-ротонин, гамма-аминомасляная кислота, субстанция П и др. Ацетилхолин раз-рушается ферментами ацетилхолинэстеразой (истинная холинэстераза) и бутирилхолинэстеразой (ложная эстераза). Холинэстераза имеет до 100 реакционных центров, включающих анионный и эстеразный пункты, которые реагируют с катионной головкой и эстеразной частью ацетилхолина.

По действию на гладкомышечные органы М разделяют на две категории - альфа и бета. Соответственно этому делению различаются и рецепторы. Альфа-адренорецепторы - это такие реактивные системы, возбуждение которых сопровождается повышением функции органов (расширение зрачка, сокращение сосудов и т. п.); эти системы возбуждаются преимущественно норадреналином. Бета-адренорецепторы, наоборот, вызывают торможение функции тканей и органов (снижение тонуса мускулатуры желудочно-кишечного тракта, расширение сосудов, увеличение просвета бронхов и т. п.); они стимулируются преимущественно изопропилнорадреналином.

Под влиянием нервного импульса, а также при введении адреналина в цитоплазматической мембране мышечных волокон сердца активируется фермент аденилатциклаза. Она катализирует реакцию образования циклического 3,5-аденозинмонофосфата (цАМФ) из аденозинтрифосфата (АТФ). Синтезируемый при этом цАМФ проникает в цитоплазму и переводит неактивную фосфорилазу Б в активную форму - фосфорилазу А; вследствие этого усиливается процесс гликогенолиза и образования глюкозы. В результате усиливается синтез макроэргических соединений и улучшается энергетическая обеспеченность мышечного сокращения.

Кроме этого, цАМФ активирует фермент липазу, расщепляющую жиры до свободных жирных кислот, которые подвергаются бета-окислению с образованием большого количества энергии.

Синтез катехоламинов (адреналина и норадреналина) происходит в мозговом слое надпочечников, в головном мозге, в постганглионарных окончаниях симпатической нервной системы. В этих же структурах катехоламины могут депонироваться. М адренергических нервов разрушаются с помощью двух ферментов - моноаминоксидазы (МАО), локализованной внутриклеточно, и катехол-О-метилтрансферазы (КОМТ), которая гидролизует циркулирующие в крови и тканевые катехоламины.

Реактивность организма в значительной степени зависит от обмена М, поскольку они непосредственно участвуют в поддержании гомеостаза и адаптации организма к условиям внешней среды. Для космической биологии и медицины весьма важно изучение обмена М при воздействии на организм экстремальных факторов космического полета. Дальнейшие работы принесут информацию о состоянии регуляторных систем организма и их способности к своевременному и адекватному развитию адаптационно-приспособительных реакций, а также позволят оценить воздействие экстремальных факторов на организм.

МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА КОСМОНАВТОВ (МБПК) - один из основных разделов подготовки космонавтов (см.), который предусматривает, с одной стороны, подготовку организма космонавтов как биологического объекта к функционированию в необычных условиях космического полета, а с другой - сообщение космонавтам определенного объема медицинских знаний и привитие навыков для жизни и работы в Космосе и успешного выполнения программы полета. Задачами МБПК являются сохранение здоровья космонавтов, поддержание или повышение их физической тренированности и устойчивости к воздействию факторов космического полета (см.), обучение работе с бортовой аппаратурой оперативного медицинского-контроля и медицинских исследований, пользованию средствами профилактики неблагоприятного влияния невесомости (см.), приемам и методам самоконтроля, диагностики опасных состояний, оказания само- и взаимопомощи с использованием бортовой аптечки (см. Аптечка бортовая), медицинской укладки (см. Укладка медицинская) или подручных средств.

Конкретные программы (задачи и объем) МБПК для того или иного этапа подготовки могут различаться, но сохранение здоровья космонавтов и поддержание достаточного уровня их физической тренированности остаются непременными составными частями МБПК любого этапа. Это обеспечивается динамическим медицинским наблюдением и контролем, периодическим медицинским (клинико-физиологическим) обследованием и необходимыми лечебно-профилактическими мероприятиями, а также системой физической подготовки. Она включает в себя общеукрепляющую физическую подготовку и специальные тренировки, направленные на повышение устойчивости к факторам космического полета.

На этапе общей или начальной подготовки космонавты знакомятся с основами общей и авиакосмической медицины и физиологии, обучаются правилам и приемам оказания первой доврачебной помощи при травмах и острых заболеваниях, массажа и самомассажа, самоконтроля и управления психофизиологическим состояниям и т. д.

Во время подготовки по конкретной космической программе продолжаются физические тренировки с учетом задач предстоящих полетов и индивидуальных особенностей космонавтов. Космонавты осваивают принципы физических тренировок в полете, изучают бортовую биомедицинскую аппаратуру, соответствующую медико-биологической части космической программы. Наконец, в период поэкипажной подготовки космонавты изучают бортовую аппаратуру конкретного корабля, тренируются в выполнении биомедицинских экспериментов. При необходимости проводятся циклы вестибулярных тренировок, тренировок в перераспределении крови с использованием орто- и анти-ортостатических постуральных воздействий. Физическую подготовку и режим труда и отдыха организуют так, чтобы к началу полета космонавты были в хорошей форме.

На протяжении всего периода МБПК изучаются психологические особенности космонавтов, их индивидуальный психологический статус, умение работать в группе, в различных стрессогенных условиях. В этих целях используют как методы социометрического наблюдения, так и специальные тесты, исследования в регулируемых экологических и информационных отношениях и т. д. Весьма важная информация получается в процессе летной и парашютной подготовки, при тренировках в различных климато-географических условиях, а также во время занятий на космических тренажерах (см.) и при других видах профессиональной деятельности. Это позволяет в совокупности с данными психофизиологических обследований оптимизировать индивидуальную подготовку, корректировать поведение и психологическое состояние космонавтов, выдавать рекомендации для подбора экипажа и его подготовки с учетом задач и условий предстоящего полета.

В процессе МБПК накапливается большой материал о каждом космонавте, который помогает правильно интерпретировать медицинскую информацию, поступающую во время полета с борта космического корабля, и выдавать рекомендации как самим космонавтам, так и наземным службам, участвующим в управлении полетом.

См. также Медицинское обеспечение космического полета, Карантинные мероприятия.

МЕДИКО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ в космическом полете направлены на обеспечение оперативного медицинского контроля (см.) и проведение медицинских экспериментов. В ходе длительных полетов на орбитальных станциях "Салют" и экспедиций посещения проводятся медицинские эксперименты в виде законченных целенаправленных медико-физиологических исследований. Для текущей оценки и прогнозирования состояния здоровья членов экипажа регулярно исследуют биоэлектрическую активность миокарда в покое; изучают реакции системы кровообращения на дозированную физическую нагрузку. Определяют реакцию системы кровообращения на отрицательное давление на нижнюю часть тела. В ряде специальных экспериментов исследуют центральную и регионарную гемодинамику, сократительную функцию сердца и тонус сосудов. В этих экспериментах используют методы реографии, кинетокардиографии, плетизмографии, баллистокардиографии и др. Важное значение имеет изучение внешнего дыхания, состояния вестибулярного аппарата, вкуса, слуха, зрения, биохимических показателей крови, мочи, слюны. Результаты этих экспериментов играют определенную роль и в медицинском обеспечении полетов.

Медицинские эксперименты производятся по строго определенной схеме и синхронизированы с сеансом телеметрической связи. В эксперименте, кроме обследуемого космонавта, участвует и второй член экипажа, помогающий надевать датчики и управлять бортовой аппаратурой, а также специалист-физиолог на Земле, управляющий ходом эксперимента. В последнее Цзремя все больше начинают применять устройства для магнитной записи, в том числе миниатюрные носимые на теле регистраторы, для медицинских экспериментов вне сеансов связи с Землей.

МЕДИЦИНА КОСМИЧЕСКАЯ (МК) - область медицины, изучающая особенности жизнедеятельности организма человека при действии факторов космического полета и космического пространства с целью разработки средств и методов сохранения здоровья и работоспособности членов экипажей космических кораблей и станций. МК исследует влияние на организм человека факторов космического полета (см.), разрабатывает соответствующие профилактические меры и способы защиты от их вредных влияний, предлагает физиологические и гигиенические обоснования требований к системам жизнеобеспечения (см.), управления и к оборудованию космических летательных аппаратов, а также к средствам спасения экипажей в аварийных ситуациях (см.), разрабатывает клинические и психофизиологические методы и критерии отбора и подготовки космонавтов к полету, контроля за экипажем в полете, изучает профилактику и лечение заболеваний в полете. В связи с этим МК является единым комплексом различных разделов теоретической и клинической медицины, таких, как космическая физиология и психофизиология, космическая гигиена, космическая радиобиология, врачебная экспертиза.

Развитие МК тесно связано с достижениями теоретической и практической космонавтики как в нашей стране (К. Э. Циолковский, Ф. А. Цандер, С. П. Королев и др.), так и за рубежом (Н. Oberth, R. Goddard, R. Esnault-Pelterie и др.). Так, создание ракетно-космических летательных аппаратов позволило провести ряд важных исследований на животных в условиях космического полета (см. Космическая биология). Результаты этих исследований в совокупности с данными наземных работ в области МК позволили обосновать возможность безопасного полета человека в космическое пространство. В свою очередь на развитие МК повлиял первый полет человека в Космос - полет Ю. А. Гагарина на космическом корабле "Восток" 12.04.61 г. Важными этапами в освоении Космоса, представляющими собой и практические достижения МК, явились первый выход человека в открытый Космос (А. А. Леонов, полет на космическом корабле "Восход-2". 18-19.03.65 г.); высадка американских космонавтов на поверхность Луны [Армстронг (N. Armstrong), Олдрин (Е. Oldrin), полет на космическом корабле "Аполлон-11" 20- 24.07.69 г.]; космические полеты с длительным пребыванием на орбитальных станциях [В. А. Ляхов, В. В. Рюмин, орбитальная станция "Салют-6"; 27.02.-19.08.79 г.; Л. И. Попов, В. В. Рюмин, орбитальная станция "Салют-6", 09.04.80 г.- 11,10.80 г.; Ю. В. Романенко, Г. М. Гречко, орбитальная станция "Салют-6", 10.12.77 г.-16.03.78 г.; В. В. Коваленок, А. С. Иванченков, орбитальная станция "Салют-6", 15.06.78 г.- 02.11.78 г.; Поуг (W. Pogue), Гибсон (Е. Gibson), Карр (J. Carr), орбитальная станция "Скайлэб", 16.11.73 г.-08.02.74 г.].

В космическом полете на организм человека могут влиять три основные группы факторов. Первая группа таких факторов характеризует космическое пространство как среду обитания: это высокая степень разрежения газовой среды, ионизирующее космическое излучение, особенности теплопроводности, присутствие метеорного вещества и т. д. Вторая группа объединяет факторы, связанные с динамикой полета летательных аппаратов: ускорение (см.) вибрацию (см.), шум (см.), невесомость (см.) и др. Наконец, третью группу составляют факторы, связанные с пребыванием в герметическом помещении малого объема с искусственной средой обитания: своеобразный газовый, состав и температурный режим в помещении, гипокинезия (см.), изоляция, эмоциональное напряжение, изменение биологических ритмов (см.) и т. п. Перечисленные факторы оказывают комплексное влияние на организм чело" века, в связи с чем несомненный теоретический и практический интерес представляет изучение модифицирующего влияния каждого из указанных факторов.

Среди всех факторов космического полета уникальным и практически невоспроизводимым в лабораторных экспериментах является невесомость. Значение невесомости возросло с увеличением продолжительности полетов. Экспериментальные исследования при моделировании некоторых физиологических эффектов невесомости в земных условиях (гипокинезия, водная иммерсия.- см.), опыт длительных космических полетов позволили разработать общебиологические представления о генезе изменений в организме, обусловленных влиянием невесомости, и пути их преодоления. Доказано, что человек может существовать и активно функционировать в условиях невесомости. Однако длительное пребывание в условиях невесомости приводит к некоторой детренированности сердечно-сосудистой системы. Длительная невесомость обусловливает некоторую потерю организмом солей кальция, фосфора, азота, натрия, калия и магния. Эти потери относят за счет уменьшения массы тканей вследствие их атрофии от бездействия и частичной дегидратации организма. Обусловленные невесомостью биофизические и биохимические сдвиги в. организме (изменения гемодинамики, водно-солевого обмена, опорно-двигательного аппарата и др.), включая изменения на молекулярном уровне, направлены на приспособление организма к новым экологическим условиям.

Для предупреждения неблагоприятных реакций организма человека в; период невесомости и реадаптации применяется широкий комплекс профилактических мероприятий и средств (велоэргометр, бегущая дорожка, тренировочно-нагрузочные костюмы и т. д.). Их эффективность убедительно продемонстрировали, в частности, 140-суточный полет космонавтов В. В. Коваленка и А. С. Иванченкова на орбитальной станции "Салют-6", 175-суточный полет космонавтов В. А. Ляхова и В. В. Рюмина, а также самые длительные орбитальные пилотируемые полеты космонавтов Л. И. Попова и В. В. Рюмина (185 сут), А. Н. Березового и В. В. Лебедева (211 сут).

Высокая биологическая активность различных видов космического излучения определяет их поражающее действие. В связи с этим определяют допустимые дозы лучевого воздействия, разрабатывают средства и методы профилактики и. защиты космонавтов от космической радиации (см. Система радиационной безопасности).

Важно определить радиочувствительность организма при длительном пребывании в условиях космического полета (см. Критический орган), оценить-реакцию облученного организма на действие других факторов космического полета. Перспектива использования ядерных источников энергии на космических кораблях и орбитальных станциях требует надежной защиты человека в радиационных убежищах, электромагнитной и электростатической защиты, экранирования наиболее чувствительных органов и систем организма и т. д. Специальные исследования посвящены биологическому эффекту радиоизлучений, магнитных и электрических полей, возникающих в среде обитания от бортовой аппаратуры. Обеспечение радиационной безопасности приобретает особое значение с увеличением дальности и продолжительности полетов. Очевидно, что в длительных полетах обеспечить безопасность экипажа с помощью лишь пассивной защиты обитаемых отсеков корабля невозможно. Изыскание биологических методов защиты человека от проникающих излучений является важным направлением исследований в этой области. Разработка искусственной газовой атмосферы для обитаемых кабин летательных аппаратов предполагает изучение физиологических эффектов длительного пребывания в атмосфере различного газового состава, как эквивалентной земной атмосфере, так и при замене азота гелием или в моногазовой искусственной атмосфере (см. Атмосфера кабины космического корабля).

МК изучает также влияние перепадов барометрического давления (см. Декомпрессионная болезнь) изменений рО2 в атмосфере (см. Гипоксия). Представляют интерес исследования по использованию искусственной газовой атмосферы для стимуляции адаптивных реакций организма на различные неблагоприятные условия полета. Такая атмосфера получила название активной. Формирование газовой среды кабин летательных аппаратов в процессе полета непосредственно связано с вопросами ее загрязнения. Источниками загрязнения могут быть конструкционные материалы, технологические процессы, а также продукты жизнедеятельности человека. В этой связи изучение биологического воздействия загрязнений атмосферы космического корабля представляет важное звено в общем комплексе физиологических и гигиенических исследований. Полученные данные позволяют установить предельно допустимые концентрации ряда загрязняющих (токсических) веществ, изыскать технические решения очистки от них атмосферы летательного аппарата.

Обеспечение пилотируемых полетов базируется на результатах предварительных исследований в наземных условиях (стендовые и модельные исследования на животных, эксперименты с участием человека в макетах космических объектов). Решающее значение имеют исследования непосредственно на космических летательных аппаратах. Жизнедеятельность человека на пилотируемых космических кораблях и орбитальных станциях обеспечивает комплекс оборудования и бортовых запасов для поддержания постоянного состава газовой среды, снабжения человека питьевой водой, продуктами питания, санитарно-техническими средствами. Так, система регенерации и кондиционирования воздуха на кораблях типа "Союз" предполагает запасы химически связанного кислорода на борту в виде надперекиси щелочных металлов и сорбентов, поглощающих водяные пары и углекислый газ.

Для обеспечения жизнедеятельности экипажа в случае аварийного приземления спускаемого аппарата в безлюдной местности в носимом аварийном запасе (НАЗ) (см.) предусмотрены продукты питания с максимальной энергетической и биологической ценностью при минимальных массе и объеме.

Увеличение продолжительности пилотируемых космических полетов требует надежного обеспечения санитарно-гигиенических условий в кабине корабля, личной гигиены космонавта, тщательного контроля за состоянием кожных покровов, их микрофлорой, загрязнением, а также совершенствования полной и локальной обработки покровов тела (см. Микрофлора космонавта). Особое внимание уделяется одежде космонавтов (полетный костюм, нательное белье, теплозащитный костюм, головной убор, обувь) (см. Одежда космонавтов).

Специальное значение имеют сбор, хранение и удаление отбросов жизнедеятельности человека (экскременты, остатки пищи, упаковка) и отходов от бортового оборудования и аппаратуры.

Особое место занимают исследования условий и характера взаимообмена микроорганизмами между членами экипажа путем возможных аутоинфекций и инфекций, что особенно важно в условиях герметических кабин ограниченного объема в сочетании со снижением иммунорезистентности в космическом полете (см. Иммунитет).

Важное значение для разработки перспективных систем жизнеобеспечения имел медико-технический эксперимент, проведенный в Советском Союзе в 1967-1968 гг. с участием трех человек. В нем определяли возможность длительного (до 1 года) поддержания нормальной работоспособности человека при изоляции в герметической камере ограниченного объема с использованием воды и кислорода, регенерируемых из отходов, и практически полностью обезвоженных продуктов питания. Изучались взаимодействие человека и окружающей среды в этих условиях, методы медицинского контроля, технологические режимы конструкций, отдельных блоков и другие вопросы. Участники эксперимента жили в герметической кабине, состоящей из соединенных между собой жилого отсека и экспериментальной оранжереи. Эксперимент показал возможность длительного существования и работы экипажа в системах с замкнутыми циклами, необходимыми для поддержания жизнедеятельности человека.

Для обеспечения работ вне корабля в открытом Космосе или на поверхности планет, а также для сохранения жизни в случае разгерметизации кабины космического корабля предназначены космические скафандры (см.) - индивидуальные средства обеспечения жизнедеятельности космонавтов.

Деятельность космонавта при подготовке и осуществлении полета сопровождается выраженным нервно-эмоциональным напряжением. Считают, что космические полеты практически всегда будут содержать элементы риска и вероятность непредвиденных ситуаций. В связи с этим динамический контроль за состоянием человека, профилактика и устранение неблагоприятных влияний являются предметом космической психофизиологии. Исследования в этой области охватывают влияние факторов космического полета на нервно-эмоциональную сферу космонавтов, психофизиологические механизмы эмоционального напряжения и их влияние на профессиональную деятельность, психологическую совместимость членов экипажа, особенно в длительных космических полетах.

Увеличение продолжительности полетов связано со смещением времени и его влиянием на биологические ритмы. Изучение процессов адаптации к этому неблагоприятному воздействию приводит к разработке режимов труда и отдыха в космических полетах. При этом исходят из представления, что изменения суточных режимов могут привести к десинхронизации физиологических процессов.

Медицинское обеспечение полетов человека в Космос невозможно без отбора и подготовки космонавтов. Опыт космических полетов свидетельствует о том, что отбор космонавтов (см.), основанный на врачебной экспертизе летного состава, полностью себя оправдывает (см. Экспертиза врачебно-летная). Требования к физическому состоянию и здоровью наиболее высоки у кандидатов для длительных космических полетов, что обусловлено весьма длительным действием факторов полета на организм, расширением обязанностей членов экипажа и взаимозаменяемостью в полете. Требования к состоянию здоровья космонавтов-исследователей несколько снизились. Более широкое привлечение специалистов различных профессий (геофизики, астрономы, врачи, биологи и др.) к космическим полетам требует новых медицинских и психологических критериев отбора. Отбор членов экипажа в соответствии с результатами медицинского контроля продолжается во время тренировок и подготовки к полету. При формировании специальных программ подготовки принимаются во внимание цели и задачи космических экспериментов, а также исходное состояние членов экипажа.

В СССР работы в области МК координируют АН СССР и МЗ СССР. В составе Всесоюзного общества физиологов им. И. П. Павлова при АН СССР функционирует секция авиационной и космической медицины. Проводятся всесоюзные конференции по космической биологии и медицине, ежегодные oчтения, посвященные разработке научного наследия, и развитию идей К. Э. Циолковского, а также чтения, посвященные Всемирному дню космонавтики (Гагаринские чтения). Широкое участие в разработке вопросов МК принимают научные учреждения АН и АМН СССР. Ведущую роль в изучении проблем космической медицины играет Институт медико-биологических проблем МЗ СССР. Все более важное место занимает международная интеграция в сотрудничестве СССР с другими странами по космическим исследованиям - организация "Интеркосмос".

В США координацией работ по проблемам МК занимается Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Ведущими учреждениями по этим проблемам являются Космический центр им. Л. Джонсона (Хьюстон) и Эймсский исследовательский центр (Моффит Филд) (см. также Космическая биология).

МЕДИЦИНСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ космического полета (МОКП) - комплекс санитарно-гигиенических, лечебно-профилактических, противоэпидемических, медико-педагогических, медико-психологических и других мероприятий, направленных на сохранение и укрепление физического и психического здоровья и работоспособности экипажа космического корабля на всех этапах подготовки и осуществления космического полета, а также в ближайший период после его окончания, для обеспечения функционального состояния космонавтов, соответствующего выполнению намеченной программы полета.

В широком смысле МОКП начинается с отбора космонавтов (см.). Чаще о МОКП говорят применительно к периоду от предстартовой подготовки экипажа к полету до прибытия экипажа к месту послеполетных обследований. Правильнее считать началом МОКП начало поэкипажной подготовки к конкретному полету.

Одним из основных разделов МОКП является медико-биологическая подготовка экипажа (см.). Важное направление МОКП - сохранение здоровья и предотвращение заболеваний космонавтов перед полетом и в полете. Это обеспечивается динамическим медицинским наблюдением за космонавтами, выявлением возможных источников инфекции в районах дислокации экипажа, ликвидацией этих источников или предупреждением контактов членов экипажа с ними (см. Карантинные мероприятия), а также своевременными лечебными или оздоровительными мероприятиями для космонавтов.

Эта работа выполняется силами учреждений, участвующих в МОКП, с привлечением местных органов здравоохранения. Перед вылетом экипажа космодром подготавливает специальная медицинская группа, расчетный район посадки также подготавливают за несколько дней до окончания полета. В районах вероятного приземления на случай досрочного окончания полета дислоцируют дежурные группы поиска и бригады неотложной медицинской помощи, а местные органы здравоохранения предупреждают о необходимости оказывать содействие этим группам.

Особой специфической частью МОКП является работа медицинской группы центра управления полетом, с которой тесно контактируют различные консультативные группы и так называемая группа поддержки.

Медицинская группа центра управления полетом участвует в оперативном планировании работы экипажа на ближайшие несколько суток, следит за соблюдением распорядка дня экипажем, за состоянием его здоровья по данным телеметрической медицинской информации, радиопереговорам и ежедневным данным самонаблюдения. При необходимости для оценки состояния здоровья экипажа и выдачи на борт соответствующих рекомендаций при недомоганиях, заболеваниях, указаний по использованию бортовых профилактических средств, по проведению медицинских исследований привлекаются члены консультативных групп.

Нормальное функционирование экипажа зависит не только от состояния здоровья космонавтов. Большое значение имеют поддержание у экипажа хорошего настроения, периодическая психическая и эмоциональная разрядка этого малого коллектива, круглосуточно работающего в необычных условиях многие дни, недели и месяцы. Для этих целей создается группа психологической поддержки. Она организует специальные радио- и телевизионные передачи на борт с учетом вкусов и пожеланий экипажа, радио- и телевизионные встречи экипажа с родными, друзьями, артистами, журналистами и др., составляет бортовые фонотеки, фильмотеки, участвует в организации сюрпризных посылок экипажу с грузовыми кораблями или экспедиция-ми посещений и т. д.

По завершении космического полета на место приземления экипажа прибывают группы поиска и спасения и бригада неотложной медицинской помощи. Они помогают экипажу покинуть корабль, проводят первичное обследование, а при необходимости оказывают помощь и определяют сроки, способы и пути эвакуации экипажа в зависимости от его самочувствия и состояния здоровья. В штатном варианте группа поиска на вертолетах доставляет экипаж на ближайший аэродром, где базируется специальный самолет группы встречи. На этом самолете экипаж эвакуируется к месту послеполетного обследования, причем врачи группы встречи некоторые виды обследования начинают уже в самолете.

Детальное послеполетное обследование проводится в специальном стационаре. Там же начинаются и реадаптационные мероприятия, направленные на скорейшее восстановление предполетной формы космонавтов.

МЕЖДУНАРОДНАЯ АСТРОНАВТИЧЕСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (или Международная федерация астронавтики - International Astronautical Federation, IAF) - международная научная неправительственная организация. Основана в 1950 г. на 1-м Международном астронавтическом конгрессе в Париже представителями 8 стран (Австрия, Аргентина, Великобритания, Дания, Испания, Франция, ФРГ, Швеция). СССР -член федерации с 1956 г. и представлен в ней Комиссией по исследованию и использованию космического пространства (ранее - Комиссией по межпланетным сообщениям) при АН СССР. Высший орган федерации - Генеральная ассамблея, собирающаяся ежегодно одновременно с очередным Международным астронавтическим конгрессом. Федерация имеет несколько постоянных и временных комитетов и комиссий (по биоастронавтике, вопросам образования и т. д.), кроме конгрессов, она организует симпозиумы. Федерация занимается проблемами исследования и освоения космического пространства в мирных целях, включая вопросы ракетной техники и космического права, обеспечивая распространение информации и обмен ею и сотрудничество с соответствующими международными и национальными организациями в областях науки, имеющих отношение к космонавтике. В 1960 г. в федерации были созданы Международная астронавтическая академия (или Международная академия астронавтики - МАА) и Международный институт космического права. В составе МАА, куда избирают ведущих специалистов в областях науки и техники, имеющих отношение к космонавтике, три отделения: физико-математических, технических и медико-биологических наук. Сессии академии созываются 1 раз в 2 года во время конгрессов Международной астронавтической федерации; при академии создана несколько комитетов, в том числе по связи с Международным институтом космического права. Основные задачи Международной астронавтической академии: содействие развитию космонавтики, проведение научных исследований в этой области и организация научных совещаний. МАА издает журнал "Acta Astronautica"

МЕТЕОРНАЯ ОПАСНОСТЬ (МО) - опасность столкновения космического летательного аппарата с твердыми частицами метеорной материи, свободно движущимися в межпланетном пространстве.

Размеры этих частиц колеблются от астероидов, имеющих десятки километров в поперечнике, до мельчайших пылевых частиц, диаметр которых сравним с длиной волны солнечного света.

Потенциальная опасность этих твердых частиц для спутников, орбитальных станций и ракет зависит от скорости движения объектов, массы частиц и траектории летательного аппарата. Возможны серьезные разрушения космических кораблей от одиночного столкновения с достаточно крупной частицей или эрозия поверхности при непрерывной бомбардировке мельчайшими частицами, нарушающая работу, например, оптических приборов, или изменяющая оптические свойства поверхности, например, систем теплообмена и терморегулирования.

При конструировании космических кораблей и орбитальных станций нужно знать МО для разработки мер защиты.

Частота столкновения космического аппарата, движущегося по гелиоцентрической орбите вблизи орбиты Земли и имеющего поверхность 100 м2, при массе частицы 10-3 г равна в среднем 1 разу за несколько дней, а при массе частицы 10-8 г - 1 разу за несколько секунд. Частота столкновений возрастает для объектов, движущихся по геоцентрическим орбитам на небольшой высоте над поверхностью Земли (в пылевом поясе Земли).

Результаты исследований и накопленный опыт показывают, что МО при полетах в районе орбиты Земли невелика, но потребуются дополнительные данные о метеорной обстановке при дальних межпланетных полетах за пределы орбит Марса и Венеры.

Метеорную опасность для конкретных космических аппаратов можно уменьшить специальными мерами защиты от последствий соударений частиц с поверхностью корабля.

МИКРОФЛОРА КОСМОНАВТА (МК) - совокупность микроорганизмов, составляющих открытый биоценоз как из представителей, характерных для человека (индигенной, аутохтонной или резидентной микрофлоры, амфибионтов), так и случайных (временных, транзиентных) микробов, поступающих постоянно из внешней среды.

Исследования в области гнотобиологии позволили рассматривать заселение организма свойственной ему микрофлорой как своеобразную инфекцию в виде симбиоза, проявляющуюся в форме временного и постоянного носительства определенных видов микробов.

Количественный и видовой состав микрофлоры человека до и после космического полета впервые изучен О. Г. Алексеевой. В дальнейшем советские и американские специалисты провели многочисленные исследования МК в космических полетах различной продолжительности (до 186 сут на советской орбитальной станции "Салют-6").

К полету допускают людей, у которых, как правило, состав и количество микроорганизмов в разных участках тела соответствуют нормам для здорового человека.

В кабине космического корабля МК претерпевает дисбактериоз, что проявляется колебаниями количества различных групп облигатной, резидентной и факультативной, заносной микрофлоры с увеличением микробной нагрузки из-за потенциально патогенных представителей (см. Аутоинфекция).

Прямой зависимости между выраженностью сдвигов в МК и сроками работы человека в Космосе установить не удалось. В основном изменения в составе МК связаны с индивидуальными особенностями микрофлоры, видом работы, выполняемой в полете, а также поддерживаемым санитарно-гигиеническим режимом.

Большое значение в изменении состава МК имеют реакции адаптации к условиям космического полета. В кратковременных экспедициях (до 7 сут) изменения в составе МК были, как правило, больше, чем при длительной работе на орбитальной станции "Салют-6". После полета заметно увеличивалось содержание патогенных стафилококков в верхних дыхательных путях у членов экипажа кратковременных экспедиций.

Во всех случаях в МК повышалось число микроорганизмов, устойчивых ко многим антибиотикам. Возросло число микроорганизмов с высокой минимальной ингибирующей концентрацией и большим набором детерминант резистентности. Следует отметить, что при всех исследованиях микрофлоры космонавты не пользовались антибиотиками. Формирование множественной лекарственной устойчивости у популяции МК связано с появлением устойчивых мутантов, передачей детерминант резистентности в результате конъюгации или трансдукции, попаданием из среды кабины и приживлением в организме устойчивых к антибиотикам микроорганизмов, селекцией устойчивых микроорганизмов в популяции. Это имеет большое практическое и теоретическое значение для разработки профилактики не только в космическом полете, но и в здравоохранении.

Предполагаемое ранее "упрощение" МК в длительном космическом полете не подтвердилось при исследовании МК на орбитальной станции "Салют-6". Было отмечено некоторое уменьшение числа видов микроорганизмов - представителей заносной флоры, однако число родов микроорганизмов, вегетирующих на покровных тканях космонавтов, практически не изменилось.

Определенной части здоровых людей свойственно "носительство" в составе собственной аутомикрофлоры ряда патогенных микробов - преимущественно стафилококков и стрептококков.

Носительство патогенных стафилококков в составе аутофлоры у космонавтов обнаруживается не чаще, чем у здоровых людей. Среди указанных микроорганизмов преимущественно обнаруживали фаготипы ЗС, 52а, 55, 71 и 80.

Носители патогенных представителей в составе аутомикрофлоры могут стать источниками инфекции для других членов экипажей, возможно и развитие аутоинфекции (см.).

При комплектовании экипажей космических объектов у космонавтов необходимо выявлять возбудителей заболеваний. При эпидемиологической оценке носителя учитывают массивность микробного очага, а также частоту обнаружения возбудителя в определенных участках организма.

При необходимости санирования кандидатов в космонавты следует использовать специфические и неспецифические методы повышения иммунологической реактивности, а также прямое воздействие на микробный очаг полосканиями, орошениями или протираниями. Применяют антимикробные препараты широкого спектра действия без привыкания к ним определенных групп микроорганизмов.

предыдущая главасодержаниеследующая глава

















© Злыгостев Алексей Сергеевич, 2011-2019
При использовании материалов сайта активная ссылка обязательна:
http://anfiz.ru/ 'AnFiz.ru: Анатомия и физиология человека'