Choroba dekompresyjna to problem nie tylko nurków

Choroba dekompresyjna to problem m.in. astronautów, a ponieważ w niedalekiej przyszłości coraz więcej ludzi będzie latać w kosmos, szukamy odpowiedzi jak ich zabezpieczyć, ewentualnie jak zwiększyć ich bezpieczeństwo – mówi prof. Jacek Kot specjalista medycyny hiperbarycznej i nurkowej, kierownik Krajowego Ośrodka Medycyny Hiperbarycznej, Kliniki Medycyny Hiperbarycznej i Ratownictwa Morskiego Instytutu Medycyny Morskiej i Tropikalnej GUMed.

PAP/Marcin Obara

Jaki związek ma nurkowanie z kosmosem? To wydają się dwa odległe światy, tymczasem został pan przewodniczącym nowo powołanego zespołu ekspertów Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA).

Tym powiązaniem jest ryzyko choroby dekompresyjnej, bo w jednej i w drugiej aktywności dochodzi do zmian ciśnienia, które powodują przekroczenie granicy rozpuszczalności gazów (głównie azotu) w płynach ustrojowych. Gazy rozpuszczone w tkankach pod wysokim ciśnieniem zaczynają wydzielać się w formie pęcherzyków, uszkadzając naczynia krwionośne i blokując przepływ krwi. To oznacza, że w kosmosie człowiekowi grozi choroba dekompresyjna taka sama jak u nurków po wynurzeniach z głębokości.
Drugi element to stan nieważkości, w kosmosie nazywany mikrograwitacją. Pod wodą zgodnie z prawem Archimedesa człowiek zachowuje się jakby grawitacja go nie obejmowała. Dlatego m.in. symulacje i ćwiczenia praktyczne astronautów do przygotowania w aktywność kosmiczną, wykonuje się w basenach. 
W Neutral Buoyancy Laboratory w Stanach Zjednoczonych jest makieta Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w skali 1:1 zanurzona w wielkim basenie. I tam astronauci, w swoich kombinezonach ćwiczą rzeczywiste czynności i procedury, które potem wykonują w kosmosie. Podobieństwem jest stan nieważkości, różnicą gęstość środowiska, bo w kosmosie człowiek nie napotyka oporu przy poruszaniu, a pod wodą wręcz przeciwnie.

Czy to oznacza, że osoby, które mają za sobą doświadczenia związane z nurkowaniem, będą miały łatwiej w warunkach kosmosu?

Nie, aż tak nie da się tego przełożyć. Podobieństwo jest widoczne raczej 
dla nas, specjalistów i dotyczy oceny ryzyka, natomiast umiejętności nurkowe w żaden sposób nie przekładają się na umiejętności astronautów. Przygotowanie do nurkowania nie jest tożsame z przygotowaniem do lotu w kosmos.

Ale czy biorąc pod uwagę, że w niedalekiej przyszłości będą najprawdopodobniej odbywać się turystyczne loty w kosmos, dla „zwykłych” ludzi, będą oni mogli poćwiczyć w warunkach basenowych?

Nie ma niestety bezpośredniego przełożenia. Astronauci, którzy ćwicząc do aktywności kosmicznej, trenują w basenach, robią to w swoich kosmicznych kombinezonach, a to nie to samo co nurkowanie. Mówiąc obrazowo unoszą się w wodzie i wykonują pewne czynności, ale po pierwsze nie pływają, po drugie nie zmieniają bezpośrednio głębokości, po trzecie nie wykonują czynności, które wykonują nurkowie.
Chodzi raczej o wykorzystanie środowiska wodnego do symulacji warunków mikrograwitacji. I to jest to, czym bardzo zainteresowana jest nasza klinika, ze względu na to, że w przyszłości zamierzamy dostosować nasze posiadane systemy hiperbaryczne także do symulowania prac kosmicznych.

Nad czym konkretnie będziecie pracować?

Od razu sprostuję, że nie będziemy zajmowali się teraz pracami kosmicznymi czy też samymi astronautami. Nasz zespół będzie zajmował się opracowaniem wiedzy, jaką obecnie posiadamy na temat zagrożeń związanych z chorobą dekompresyjną. Chcemy przygotować mapę zagadnień badawczych na najbliższe lata, plan badań, w których Europejska Agencja Kosmiczna będzie mogła uzyskać odpowiedzi na istotne pytania, także te, które postawi nasz zespół. Oznacza to, że jesteśmy zespołem ekspertów, którzy mają opracować bieżący stan wiedzy i zorganizować sieć ośrodków, które są przygotowane do przeprowadzenia badań naukowych po to, by zmniejszyć ryzyko astronautów podczas długotrwałych misji załogowych przy wykonywaniu kosmicznej aktywności pozapojazdowej. Nie będziemy przygotowywać zespołu astronautów do wykonania określonej pracy, tylko raczej ustalać zasad pracy Europejskiej Agencji Kosmicznej i zespołów badawczych zainteresowanych podniesieniem bezpieczeństwa astronautów w kosmosie.

NASA planuje powrót na Księżyc z lądowaniem oraz budowę stałej bazy. To wymaga przygotowania ludzi, którzy mieliby tam pracować…

I o tym właśnie rozmawiamy. Ryzyko choroby dekompresyjnej występuje od pierwszych lotów kosmicznych, jeszcze w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku, związane jest albo z pobytem w pojazdach kosmicznych i gwałtownym rozszczelnieniem, czyli dehermetyzacją, albo z wyjściem w wolną przestrzeń kosmiczną, kiedy musimy obniżyć ciśnienie w skafandrze. I to ryzyko było badane już wcześniej, między innymi też przez NASA. Z tym że dotychczas większość astronautów dobierana pod kątem lotu w kosmos musiała spełniać bardzo rygorystyczne warunki dotyczące budowy fizycznej, fizjologii zdrowego człowieka i dopasowania do wyśrubowanych norm zdrowotnych. To się zmienia – w niedalekiej przyszłości planujemy, żeby w kosmos latały nie tylko osoby, które są wyjątkowo zdrowe, wytrzymałe, młode, lecz bardziej będą się liczyły kompetencje tych osób, ich zdolności, umiejętności i wiedza. Czyli mówimy np. o naukowcach, o specjalistach w jakiejś dziedzinie, i te osoby niekoniecznie muszą spełniać ostre kryteria fizyczne i zdrowotne.
Ale taka zmiana oznacza też, że ryzyko choroby dekompresyjnej dla przyszłych astronautów będzie albo większe, albo inne niż jest dzisiaj. Tak było też 
w nurkowaniu – bo kiedyś nurkować mogły tylko osoby szczególnie zdrowe, szczególnie wyszkolone, szczególnie wytrzymałe, z dużą tężyzną fizyczną, natomiast dzisiaj nurkować może prawie każdy. Mamy coraz więcej nurków w podeszłym wieku, także z chorobami przewlekłymi. Oczywiście są pewne przeciwwskazania zdrowotne bezwzględnie zakazujące nurkowania, ale mimo wszystko można aktywność nurkową – czyli zmianę ciśnienia, narażenie na chorobę dekompresyjną – akceptować także u ludzi o nieperfekcyjnym stanie zdrowia. I stąd nasza wiedza ma za zadanie uwzględnić właśnie to, w jaki sposób nieidealny stan zdrowia przyszłych astronautów będzie zmieniał ryzyko choroby dekompresyjnej.

Wyobraźmy sobie taką sytuację, że lecimy dziś w kosmos. Jak zareagujemy, lądując na Księżycu?

Nie odpowiem bezpośrednio na to pytanie, bo zagrożeń jest cała masa, a ja zajmuję się tylko cząstką z nich. Nie będę się wypowiadał np. na temat wpływu promieniowania kosmicznego czy wpływu mikrograwitacji na zmiany układu krążenia, układu oddechowego, układu kostnego czy układu wydolnościowego człowieka, ponieważ tymi rzeczami zajmują się inni specjaliści.
Nas jako specjalistów od medycyny nurkowej, hiperbarycznej i hipobarycznej poproszono, żebyśmy odnieśli się do ryzyka choroby dekompresyjnej. Będziemy badać, jak odchylenia od zdrowia tych nieidealnych fizycznie ludzi mogą zmienić nam ryzyko choroby dekompresyjnej. 
Ważnym dla nas zagadnieniem jest samo rozpoznanie choroby dekompresyjnej, ponieważ ryzyka gazowe, które wytwarzają się w środowisku człowieka, mogą dawać nieswoiste, nieokreślone objawy – mogą lokalizować się w różnych miejscach: w ośrodkowym układzie nerwowym, czyli w mózgu, w rdzeniu kręgowym, ale też w stawach, w mięśniach, skórze, w kościach – i niekoniecznie muszą być ewidentne.
Dlatego diagnostyka choroby dekompresyjnej, która jest trudna nawet w warunkach ziemskich, musi być uwzględniana także podczas długotrwałych misji, czy to w bazie kosmicznej, na przykład na Księżycu, na Marsie, czy przy długotrwałych misjach niezależnych, gdzie nie ma bezpośredniego, szybkiego kontaktu z Ziemią. Do tego dochodzą utrudnione możliwości terapeutyczne. Bo o ile w nurkowaniu mamy dzisiaj dość łatwą możliwość leczenia chorych na chorobę dekompresyjną w komorze hiperbarycznej, to na dzień dzisiejszy nie ma dobrych rozwiązań, które dawałyby taką samą szansę leczenia choroby dekompresyjnej w kosmosie.

Czy fakt, że na Księżycu ma stanąć stała baza, w której na stałe będą przebywać ludzie, oznacza, że będziemy musieli wybudować tam obiekty, które będą symulowały warunki ziemskie?

Każde wyjście człowieka w obręb próżni, czy to na orbicie okołoziemskiej, czyli przy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, czy to będzie kwestia naprawy pojazdów podczas lotów na Księżyc, czy na Marsa, czy wreszcie podczas przebywania tam na miejscu, wymaga zastosowania jednej z dwóch opcji.

Pierwszą możliwością jest całkowita izolacja od zmian ciśnienia, czyli pozostawania stale w tym samym ciśnieniu, takim jak na Ziemi na poziomie morza. I to się dzieje w rzeczywistych statkach kosmicznych. Dzisiaj wszystkie pojazdy kosmiczne mają ciśnienie jednej atmosfery, czyli dokładnie takie, jakie panuje na Ziemi. Nie wymaga to specjalnych postępowań, bo nie ma tam zmian ciśnienia. Kiedy więc np. Sławosz Uznański-Wiśniewski poleciał w kosmos, cały czas przebywał w pojeździe kosmicznym, w którym nie było żadnych zmian ciśnienia, a więc nie było ryzyka choroby dekompresyjnej. Oczywiście zawsze istnieje ryzyko gwałtownego rozszczelnienia takiego pojazdu, ale to już jest element wypadku, który zresztą dotyczy też lotów samolotem na dużej wysokości. Takie sytuacje gwałtownej dehermetyzacji zdarzają się mniej więcej raz na rok, raz na dwa lata i to stwarza ryzyko choroby dekompresyjnej u pasażerów i personelu. I także w kosmosie zawsze może nastąpić taka awaria.

Drugim rozwiązaniem jest kontrolowane obniżenie ciśnienia w kombinezonie kosmicznym. Różnica ciśnień wewnątrz balonu, jakim w rzeczywistości jest skafander, a zewnętrzną próżnią powoduje, że kombinezon może być tak mocno napompowany, że astronauta nie byłby w stanie poruszać się i wykonać jakichkolwiek czynności. 
Kombinezony do wyjścia w otwartą przestrzeń kosmiczną nie są więc pompowane do wyższych wartości, a wręcz przeciwnie – panuje w nich znacznie niższe ciśnienie niż na Ziemi. Zamiast wartości jednej atmosfery ciśnienia absolutnego, czyli takiej jaka panuje na poziomie morza, wartość ta wynosi mniej niż 1/3 ciśnienia normalnego. To wiąże się z wydobywaniem się pęcherzyków gazowych w organizmie człowieka – a to taki sam proces dekompresyjny, jak przy nurkowaniu. Podobny proces dekompresji wykonuje się w kosmosie w ramach przygotowania do wyjścia w wolną przestrzeń kosmiczną. I tak trzeba będzie robić za każdym razem w obrębie np. stacji kosmicznych, pojazdów, czy stałej bazy, czy to na Księżycu, czy na Marsie.

Różnice ciśnień stanowią zagrożenie chorobą dekompresyjną i dlatego jest to tak ważne zagadnienie. Mamy to rozpoznane na poziomie dotyczącym młodych, zdrowych ludzi, przy relatywnie niewielkim obciążeniu. Teraz natomiast chcemy przygotować się do sytuacji, gdy w przyszłości te wyjścia będą coraz częstsze, staną się rutynowym postępowaniem. Musimy opracować metody bezpiecznego zachowania i przygotować się na sytuacje choroby dekompresyjnej w kosmosie.
Dla specjalistów to nie jest nic unikalnego, podstawowa wiedza, że takie zagrożenie występuje, jest dosyć powszechna. Ważniejsze jest teraz to, w jaki sposób to rozwiązać, jak obniżyć ryzyko, opracować konkretne, praktyczne zalecenia, biorąc pod uwagę, że ilość tych misji będzie się zwiększać.

W ostatnim czasie wzrosło zainteresowanie tą tematyką i okazuje się, że Polscy specjaliści zajmują istotne miejsce w tych pracach…

Gwałtowne przyspieszenie związane z zainteresowaniem tymi tematami wynika z tego, że aby czynności kosmiczne były dostępne dla większej liczby osób, trzeba zająć się opracowaniem procedur. To odpowiedź na dzisiejsze wyzwania. Już nie tylko w Stanach Zjednoczonych, ale też w Europie – i w tym także w Polsce – wiele zespołów zajmuje się tą tematyką. Jednak to nie tylko kwestia wiedzy i umiejętności, ale też dodatkowego wyposażenia. Bo jak się okazuje, ośrodków, które mogą przeprowadzać badania na tak wysokim poziomie, jest bardzo mało. I tak znaleźliśmy się w tym gronie, bo nasz Krajowy Ośrodek Medycyny Hiperbarycznej w Gdyni ma świetne wyposażenie, działa już około 40 lat, bierze udział we wszystkich międzynarodowych wydarzeniach i programach badawczych dotyczących tej tematyki. W zakresie medycyny nurkowej i hiperbarycznej udział Polski jest rozpoznawalny co najmniej w Europie. W tym zakresie nie mamy żadnych kompleksów. Dlatego ESA, poszukując ludzi, na których chciałaby oprzeć swoje programy naukowe na przyszłość, znalazła grupę ekspertów, wśród nich także z Polski. Zresztą ławka specjalistów w tym zakresie nie jest aż tak znowu długa, bo to niszowa wiedza.
A dla specjalistów nie ma specjalnych granic – tworzymy międzynarodowe zespoły ekspertów i współpracujemy zarówno z naukowcami ze Stanów Zjednoczonych, jak i Azji, z Australii i z Kanady.