Космические технологии в земной медицине 

Экзоскелет

Еще до Юрия Гагарина было очевидно, что во время полёта в космос человек испытывает колоссальные нагрузки. А по возвращении на Землю космонавту будет необходима реабилитация.

Изначально экзоскелет разрабатывался как реабилитационное устройство для космонавтов, вернувшихся на Землю после долгих полётов.

В 2017-2019 годах впервые в России была проведена клиническая апробация первого отечественного роботизированного экзоскелета «ЭкзоАтлет». Комплекс «ЭкзоАтлет» представляет собой реабилитационное оборудование для пациентов с ДЦП, с повреждениями позвоночника, с тяжёлым поражением спинного мозга.

В этой клинической апробации — практическом применении разработанной технологии — участвовали многие учреждения здравоохранения России, в том числе Новосибирский НИИ травматологии и ортопедии имени Я.Л. Цивьяна Минздрава России и НМИЦ травматологии и ортопедии имени академика Г.А.Илизарова Минздрава России.

При использовании экзоскелета укрепляются мышцы, восстанавливается движение в суставах нижних конечностей. Пациент чувствует себя впоследствии увереннее, повышается мобильность и способность к самообслуживанию. Ряд пациентов после травм позвоночника или операций по эндопротезированию учатся заново ходить, доводя утраченные навыки до автоматизма с помощью экзоскелета.

В настоящее время экзоскелет активно применяется в реабилитационных центрах, в частности, в Новосибирском центре медицинской реабилитации «Лесной».

Новое поколение экзоскелета — «Локомат»: инструктора нет, а робот взаимодействует напрямую с пациентом, который идёт по дорожке и управляет движениями механизма с помощью виртуальной реальности. При этом картинка движений пациента отображается на мониторе.

Миостимуляция (электростимуляция)

Низкочастотная электростимуляция (миостимуляция) тоже пришла из космической отрасли и нашла широкое применение в травматологии и ортопедии, в реабилитации, неврологии. У космонавтов используется общая миостимуляция — профилактический метод, направленный на то, чтобы, когда человек находится в космосе в невесомости, его мышцы поддерживались в тонусе.

Для решения соответствующей проблемы ученые разработали полноценный костюм и портативный электростимулятор. Первые испытания прошли еще на станции «Мир», впоследствии метод себя полностью зарекомендовал и соответствующие устройства до сих пор применяются на Международной космической станции (МКС).

В НМИЦ травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова Минздрава России, в НМИЦ травматологии и ортопедии имени академика Г.А.Илизарова Минздрава России и в санатории «Звенигород» Университетской клинической больницы №5 Сеченовского университета Минздрава России эту технологию используют в работе с пациентами врачи физической реабилитационной медицины. В зависимости от показаний выбирается оптимальная частота тока. Основная цель электростимуляции – заставить мышцы работать. 

— У пациентов с мышечной гипотрофией это эффективно в течение первых 2-3 недели после отказа от гипса или после операции на опорно-двигательном аппарате. А дальше необходимо включать собственные резервы, — отметил Андрей Панов. 

Послеоперационным пациентам, в особенности с эндопротезом коленного или тазобедренного суставов, а также пациентам нейрохирургического профиля требуется искусственная тренировка мышц с помощью электростимуляции. 

Экспресс-лаборатории

В условиях космоса используется уникальный анализатор «БИОФОТ-311»: он предназначен для оперативного проведения биохимических исследований сыворотки и плазмы крови, мочи, а также других биохимических жидкостей.

Экспресс-лаборатории работают и на Земле. Например, такая круглосуточная дежурная служба есть в НМИЦ гематологии Минздрава России. Когда в конце дня закрывается центральная лаборатория, все необходимые исследования выполняет экспресс-лаборатория, в первую очередь, для пациентов реанимации. В смене два дежурных фельдшера-лаборанта, которые не только выполняют исследования, но и в режиме реального времени передают результаты врачам реанимации.

Результаты можно получить быстро, что крайне важно в медицине критических решений. В экспресс-лаборатории выполняют общий анализ крови, исследования биохимии и свертывания крови, делают тромбоэластограмму, определяют кислотно-щелочное состояние крови.

Антигравитационная дорожка

Антигравитационная дорожка — технология, которая лежит в основе работы, изначально была создана для занятий фитнесом на МКС во время продолжительных полётов в космос. 

На данный момент используется в санатории «Звенигород» Университетской клинической больницы №5 Сеченовского университета Минздрава России для реабилитации.

Пациент входит в специальную камеру, врач задает давление воздуха в ней, которое постепенно возрастает. Это приводит к ощущению, которое пациенты описывают как «бег по воздуху» или «ходьба по Луне». Нагрузка на ноги в этой камере может уменьшаться до 80% – то есть снижается масса тела.

Благодаря этому уменьшается воздействие на суставы и мышцы, что обеспечивает более равномерное и, главное, контролируемое восстановление после травм или операций. 

Виброплатформа

Это нейромышечный стимулятор, и технология берёт начало в исследованиях советского ученого Владимира Назарова, который на основе циклических колебаний разработал методику по подготовке космонавтов к длительному пребыванию на космической станции. Это позволило советским космонавтам находиться на орбите до 420 дней, в то время как срок пребывание американских космонавтов не мог превышать 120 дней. 

Платформа поднимается поочередно с правой и левой сторон, используется для реабилитации и пациентов на Земле.

Эти подъемы вызывают наклонные движения таза человека, как при ходьбе, но с гораздо большей частотой. Чтобы компенсировать это, организм реагирует ритмичными сокращениями мышц, чередующимися между левой и правой сторонами тела. Тренировочный сеанс длительностью всего 3 минуты с частотой 25 Герц вызывает столько же мышечных сокращений, что и при прохождении более 6 км (4500 шагов). 

Костюм «Пингвин» и его различные модификации 

Костюм «Пингвин» применяется у космонавтов для создания осевой нагрузки: есть специальные ремни, тяги, грузики, которые создают определенное давление на тело, сегменты позвоночника, суставов, тем самым провоцируя работать рецепторы в связках, сухожилиях, мышцах. В результате идет необходимый импульс в головной мозг, и скелето-мышечная система начинает правильно работать, не допуская мышечной атрофии. 

Эта разработка очень активно используется в реабилитации, в частности при ДЦП, в НМИЦ травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова Минздрава России. Костюмы используются для обучения ходьбе, выработки правильного двигательного стереотипа, сохранении необходимого мышечного баланса. Также используется при реабилитации после инсультов, сложных сочетанных травм, после ДТП или падения с высоты.