Баевский Роман Маркович
Личность в истории космической медицины
Анализ ритмов сердца, примененный в диагностических комплексах «Динамика», имеет прямое отношение к работам Романа Марковича Баевского. За прошедшие 40 лет изучение вариабельности сердечного ритма хотя и продвинулось далеко вперед, но сформулированные тогда основные идеи и принципы нового метода сохранили свою значимость до сих пор.
Космическая медицина была и остается важнейшим источником и полигоном для развития и проверки новых методических и аналитических подходов получения новых научных фактов, имеющих фундаментальное научное значение.
Баевский Роман Маркович, доктор медицинских наук, профессор, академик Международной Академии Информатизации, заслуженный деятель науки Российской Федерации, главный научный сотрудник Государственного научного центра РФ – Института медико-биологических проблем РАН, Член-корреспондент Международной академии Астронавтики, Член Европейского общества неинвазивной кардиодинамики. Он является одним из основоположников космической кардиологии, нового научно-прикладного раздела космической медицины.
Космическая медицина была и остается важнейшим источником и полигоном для развития и проверки новых методических и аналитических подходов получения новых научных фактов, имеющих фундаментальное научное значение.
Баевский Роман Маркович, доктор медицинских наук, профессор, академик Международной Академии Информатизации, заслуженный деятель науки Российской Федерации, главный научный сотрудник Государственного научного центра РФ – Института медико-биологических проблем РАН, Член-корреспондент Международной академии Астронавтики, Член Европейского общества неинвазивной кардиодинамики. Он является одним из основоположников космической кардиологии, нового научно-прикладного раздела космической медицины.
Баевский Роман Маркович
Первый в мире симпозиум по математическому анализу ритма сердца состоялся в Москве в 1966 году под руководством академика Василия Васильевича Парина - выдающегося специалиста в области сердечно-сосудистой физиологии. Почти 50 докладов были посвящены применению нового метода в клинической практике и прикладной физиологии, в космической медицине и физиологии спорта, а также теоретическим аспектам и программно-техническим средствам.
Наибольшее число публикаций (в СССР), посвященных математическому анализу ритма сердца, относится к периоду с 1973 по 1983 годы. В 1977 году была организована 2-я Всесоюзная конференция по математическому анализу ритма сердца в г. Павловский Посад Московской области. На этой конференции было представлено около 300 докладов.
В России 1-й симпозиум по вариабельности сердечного ритма был организован в Ижевске в 1996 году. Далее, в 2000, 2003 и 2004 года состоялся еще ряд симпозиумов.
Следует отметить, что для математической обработки и анализа ритма сердца необходимо работать на современных компьютерах. Прогресс в этой области определяется прежде всего развитием теоретических представлений о регуляции сердечного ритма, работе физиологических механизмов, отражающих те или иные показатели.
Наибольшее число публикаций (в СССР), посвященных математическому анализу ритма сердца, относится к периоду с 1973 по 1983 годы. В 1977 году была организована 2-я Всесоюзная конференция по математическому анализу ритма сердца в г. Павловский Посад Московской области. На этой конференции было представлено около 300 докладов.
В России 1-й симпозиум по вариабельности сердечного ритма был организован в Ижевске в 1996 году. Далее, в 2000, 2003 и 2004 года состоялся еще ряд симпозиумов.
Следует отметить, что для математической обработки и анализа ритма сердца необходимо работать на современных компьютерах. Прогресс в этой области определяется прежде всего развитием теоретических представлений о регуляции сердечного ритма, работе физиологических механизмов, отражающих те или иные показатели.
Точная последовательность
Р.М. Баевский известен как один из ведущих специалистов по космической кардиологии и по методологии физиологических измерений в космосе. Он принимал непосредственное участие в подготовке и медицинском обеспечении первых космических полетов животных и человека.
Являясь одним из основоположников метода анализа вариабельности сердечного ритма, он предложил его использовать в начале 60-х годов в космической медицине. Метод анализа ВСР стал широко применятся в различных областях медицины и физиологии.
Р.М. Баевскому принадлежит первая в мире монография по анализу вариабельности сердечного ритма (1984 год, совместно с О.И. Кирилловым и С.З Клецкиным). Под его председательством комиссией российских экспертов (2001) были разработаны методические рекомендации по применению этого метода в медицине и физиологии.
Р.М. Баевский участвовал в организации и проведении комплексных исследований адаптации сердечно-сосудистой системы к условиям длительной невесомости и кардиологических исследований в рамках научного сотрудничества с Австрией, США, Францией и Германией.
Под руководством Р.М. Баевского осуществлялись исследования вегетативной регуляции сердечно-сосудистой и дыхательной системы у экипажей Международной космической станции. В этих исследованиях важное место занимает анализ вариабельности сердечного ритма. Большое внимание в своей в научной деятельности Р.М. Баевский уделял развитию учения о здоровье.
Используя опыт исследования космонавтов, он разработал принципиально новый подход к оценке состояний, пограничных между нормой и патологией (донозологическая диагностика), который получил широкое признание.
Р.М.Баевский является автором и соавтором более 400 научных работ, включая 15 монографий, 12 патентов.
Р.М. Баевский известен как один из ведущих специалистов по космической кардиологии и по методологии физиологических измерений в космосе. Он принимал непосредственное участие в подготовке и медицинском обеспечении первых космических полетов животных и человека.
Являясь одним из основоположников метода анализа вариабельности сердечного ритма, он предложил его использовать в начале 60-х годов в космической медицине. Метод анализа ВСР стал широко применятся в различных областях медицины и физиологии.
Р.М. Баевскому принадлежит первая в мире монография по анализу вариабельности сердечного ритма (1984 год, совместно с О.И. Кирилловым и С.З Клецкиным). Под его председательством комиссией российских экспертов (2001) были разработаны методические рекомендации по применению этого метода в медицине и физиологии.
Р.М. Баевский участвовал в организации и проведении комплексных исследований адаптации сердечно-сосудистой системы к условиям длительной невесомости и кардиологических исследований в рамках научного сотрудничества с Австрией, США, Францией и Германией.
Под руководством Р.М. Баевского осуществлялись исследования вегетативной регуляции сердечно-сосудистой и дыхательной системы у экипажей Международной космической станции. В этих исследованиях важное место занимает анализ вариабельности сердечного ритма. Большое внимание в своей в научной деятельности Р.М. Баевский уделял развитию учения о здоровье.
Используя опыт исследования космонавтов, он разработал принципиально новый подход к оценке состояний, пограничных между нормой и патологией (донозологическая диагностика), который получил широкое признание.
Р.М.Баевский является автором и соавтором более 400 научных работ, включая 15 монографий, 12 патентов.
3 направления исследований в области ВСР
Нервная регуляция – инструмент взаимодействия с внешним миров и внутренними органами, и системами органов. Познание человека, оценка ресурсов его здоровья, их качества, диагностика и контроль состояний определяется вариабельностью сердечного ритма.
Можно условно выделить 3 направления исследований в области ВСР: методологическое, клиническое и физиологическое. В области методологии анализа ВСР следует отметить 2 важных аспекта.
Во-первых, это исследование и оценка стресса. На Западе больше акцентируют внимание на состоянии симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Акцент на способы применения в области терапевтических и фармакологических исследований.
А в нашей стране, акцент исследований делается на физиологическом понимании ВСР, то есть поиске активации регуляторных механизмов, обеспечивающих поддержание гомеостаза и адаптации организма к окружающей среде.
Этим было обусловлено появление таких приборов как «Омега», «Лотос», «Оникс», «Лайфлайн», которые применимы широким кругом пользователей для самоконтроля и установления опасных состояний.
Показатели регуляторных систем на приборе "Лотос"
Космическая кардиология
Первые обобщения этой новой информации представлены в статье Парина В. В., Баевского Р. М. и Газенко О. Г. «Сердце и кровообращение в условиях космоса», которая в 1965 г. на английском языке была опубликована в журнале Cor et Vasa, а также в опубликованной в том же 1965 г. в журнале «Кардиология» статье «Достижения и успехи космической кардиологии», где рассматривалась роль реакций системы кровообращения в приспособлении организма к условиям невесомости.
Показано, что ведущее значение при этом принадлежит вегетативной нервной системе и что основным методом изучения вегетативной регуляции кровообращения является анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР). Этот метод, который получил затем широкое применение в различных областях медицины, фактически «родился» в космической кардиологии.
В 1967 г. вышла монография Парина В. В., Баевского Р. М., Волкова Ю. Н. и Газенко О. Г. «Космическая кардиология». В этой книге обобщен широкий круг проблем, связанных с влиянием факторов космического полета на систему кровообращения. При этом сердечно-сосудистая система рассматривается как индикатор адаптационных реакций целостного организма.
На основе обобщения результатов первых космических полетов был сформулирован ряд важных научно-теоретических положений, имеющих концептуальный характер и во многом определивших дальнейшее развитие космической кардиологии.
В 1967 г. на 18-м Конгрессе Международной астронавтической федерации в Белграде был представлен доклад академика Парина В. В. в соавторстве с Баевским Р. М. и Никулиной Г. А. «Ритм сердечных сокращений как индикатор нейроэндокринной регуляции». Но наиболее полный обзор результатов первых исследований по математическому анализу сердечного ритма в космических полетах был опубликован в монографии «Космическая кардиология» (Парин В. В., Баевский Р. М., Волков Ю. Н., Газенко О. Г.), в 1967 году.
В 1969 г. была опубликована статья Баевского Р. М. и Фунтовой И. И. «Методика бесконтактной регистрации деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной системы», положившая начало нашим дальнейшим работам по созданию системы бесконтактной регистрации физиологических функций в длительных космических полетах
В книге Григорьева А. И. и Баевского Р. М. «Концепция здоровья и космическая медицина» (2007) рассмотрены перспективы дальнейшего развития донозологического подхода в практике здравоохранения и в прикладной физиологии.
В настоящее время только космическая медицина реально умеет оценивать состояние здоровья здорового человека и ежедневно ведет эту работу на Международной космической станции. Именно поэтому в 2013 г. в ГНЦ РФ — ИМБП РАН был создан Инновационный центр космической медицины, задачей которого является внедрение в практику земной медицины новейших разработок, выполняемых для использования в космосе.
Все новые разработки для космоса вначале испытывались на земле, и многие из них затем использовались в практике здравоохранения.
Баевский Р. М. — главный научный сотрудник ГНЦ РФ — ИМБП РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель космических экспериментов на МКС, заслуженный деятель науки РФ, действительный член Международной академии астронавтики;
Как известно, российская космическая медицина — продолжатель советских космических исследований с участием человека.
Первые обобщения этой новой информации представлены в статье Парина В. В., Баевского Р. М. и Газенко О. Г. «Сердце и кровообращение в условиях космоса», которая в 1965 г. на английском языке была опубликована в журнале Cor et Vasa, а также в опубликованной в том же 1965 г. в журнале «Кардиология» статье «Достижения и успехи космической кардиологии», где рассматривалась роль реакций системы кровообращения в приспособлении организма к условиям невесомости.
Показано, что ведущее значение при этом принадлежит вегетативной нервной системе и что основным методом изучения вегетативной регуляции кровообращения является анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР). Этот метод, который получил затем широкое применение в различных областях медицины, фактически «родился» в космической кардиологии.
В 1967 г. вышла монография Парина В. В., Баевского Р. М., Волкова Ю. Н. и Газенко О. Г. «Космическая кардиология». В этой книге обобщен широкий круг проблем, связанных с влиянием факторов космического полета на систему кровообращения. При этом сердечно-сосудистая система рассматривается как индикатор адаптационных реакций целостного организма.
На основе обобщения результатов первых космических полетов был сформулирован ряд важных научно-теоретических положений, имеющих концептуальный характер и во многом определивших дальнейшее развитие космической кардиологии.
В 1967 г. на 18-м Конгрессе Международной астронавтической федерации в Белграде был представлен доклад академика Парина В. В. в соавторстве с Баевским Р. М. и Никулиной Г. А. «Ритм сердечных сокращений как индикатор нейроэндокринной регуляции». Но наиболее полный обзор результатов первых исследований по математическому анализу сердечного ритма в космических полетах был опубликован в монографии «Космическая кардиология» (Парин В. В., Баевский Р. М., Волков Ю. Н., Газенко О. Г.), в 1967 году.
В 1969 г. была опубликована статья Баевского Р. М. и Фунтовой И. И. «Методика бесконтактной регистрации деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной системы», положившая начало нашим дальнейшим работам по созданию системы бесконтактной регистрации физиологических функций в длительных космических полетах
В книге Григорьева А. И. и Баевского Р. М. «Концепция здоровья и космическая медицина» (2007) рассмотрены перспективы дальнейшего развития донозологического подхода в практике здравоохранения и в прикладной физиологии.
В настоящее время только космическая медицина реально умеет оценивать состояние здоровья здорового человека и ежедневно ведет эту работу на Международной космической станции. Именно поэтому в 2013 г. в ГНЦ РФ — ИМБП РАН был создан Инновационный центр космической медицины, задачей которого является внедрение в практику земной медицины новейших разработок, выполняемых для использования в космосе.
Все новые разработки для космоса вначале испытывались на земле, и многие из них затем использовались в практике здравоохранения.
Баевский Р. М. — главный научный сотрудник ГНЦ РФ — ИМБП РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель космических экспериментов на МКС, заслуженный деятель науки РФ, действительный член Международной академии астронавтики;
Как известно, российская космическая медицина — продолжатель советских космических исследований с участием человека.
Подготовка космонавта перед полетом в космос.
Космическая медицина в эпоху первых полетов в космос.
История начинается в мае 1964 года, со вновь созданной лаборатории медицинской кибернетики Института медико-биологических проблем. Руководителем лаборатории в этот период был Роман Маркович Баевский, у которого, к тому времени, уже был солидный опыт разработки приборов для исследования космонавтов на кораблях «Восток» и «Восход». Он участвовал также в создании первых телемедицинских систем для передачи и анализа медицинской информации с борта космических объектов на Землю.
Биоуправляемый луноход
Для начала работы в магазине «Детский мир» был куплен радиоуправляемый детский автомобиль — одна из последних технических новинок того времени. Главным предметом нашего творческого поиска стало создание системы преобразования мышечных биопотенциалов (электромиограммы) в сигналы управления.
В итоге дипломный проект был защищен на «отлично» и детский «автомобиль» под аплодисменты аттестационной комиссии уверенно перемещался по залу авиационного института, подчиняясь незримым командам, передаваемым по радиоканалу от электродов на руке дипломницы. Достаточным было только легкое напряжение определенных групп мышц руки, почти «мысленная команда», и автомобиль послушно поворачивал налево или направо, разворачивался или давал задний ход.
Такой вид биоуправления был бы незаменим в случае высадки космонавта на поверхность планеты с силой тяжести, превышающей земную, когда движение рук вызывает большие трудности. Следует отметить, что только через 16 лет в ноябре 1970 года первый советский луноход, доставленный станцией «Луна-17», съехал на поверхность Луны, подчиняясь аналогичным командам оператора с Земли. «Так мы с группой ученых, сами того не ведая, оказались «впереди планеты всей!» - пишет сам Баевский.
Он и его коллеги действительно оказались первыми в разработке нового метода оценки процессов управления в живом организме, который теперь известен во всем мире как анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР). Историю этого метода можно начать с космических путешественниц — собак Белки и Стрелки, которые были первыми живыми существами, вернувшимися на Землю после суточного пребывания в условиях невесомости. Мне посчастливилось участвовать в подготовке этого полета, и тогда совершенно отчетливо у собак в полете было обнаружено учрежение сердечного ритма и резкое повышение колебаний (вариабельность) частоты пульса.
Исторический обзор
Это явление было затем подтверждено при первых пилотируемых полетах человека, и вполне обоснованным было признание вариабельности сердечного ритма в качестве одного из показателей работы системы вегетативной регуляции. Собственно говоря, и лаборатория медицинской кибернетики во вновь организованном Институте медико-биологических проблем была создана по предложению академика Парина В. В. в интересах изучения и развития этого нового метода.
В 80-е годы нами был сделан важный шаг из космоса в земную медицину. Этот шаг тесно связан с развитием методов анализа вариабельности сердечного ритма и с созданием на его базе нового научного направления — донозологической диагностики.
При оценке состояния здоровья космонавтов трудно было найти в клинической медицине адекватные термины для обозначения различных оттенков и вариантов нормы. Традиционный термин «предболезнь» оказался непригодным, поскольку в клинической практике под ним понимали признаки конкретной патологии, например, предынфарктное состояние или предъязвенные симптомы.
У космонавтов практически всегда состояние оценивалось как «норма», хотя и имелись особенности в психологическом статусе, физической подготовленности или в эмоциональном настрое. Все это влияло на их готовность к полетным нагрузкам и нагрузкам на спуске при возвращении на Землю. Отсутствие адекватного подхода к оценке различных вариантов нормы во время космического полета особенно четко выявилось, когда потребовалось разработать систему прогнозирования состояния здоровья применительно к первым длительным экспедициям на орбитальной станции «Салют-4».
В 1974–1976 гг. наша лаборатория предложила использовать метод экспертного прогнозирования, который в то время был единственно приемлемым при отсутствии достаточных знаний о реакциях организма человека на длительное действие невесомости. Альтернативой этому подходу было применение методов анализа вариабельности сердечного ритма, характеризующих вегетативный баланс, которые хорошо отражали особенности реакции организма на стрессорные воздействия.
Требовалась разработка нового подхода к оценке состояния здоровья космонавтов. Такой подход, основанный на использовании математического анализа сердечного ритма, был представлен в статье Баевского Р. М. «К проблеме прогнозирования состояния человека в условиях космического полета» (1972). Но для получения более надежных маркеров мы начали работать с данными о состоянии практически здоровых людей. В 1975–1978 гг. были организованы обширные массовые профилактические осмотры населения совместно с Институтом физиологии Сибирского отделения АМН СССР.
В 1981 г. была издана монография Казначеева В. П., Баевского Р. М. и Берсеневой А. П. «Донозологическая диагностика в практике массовых обследований населения». Таким образом, возникшая в космической медицине потребность в более детальной оценке уровня здоровья и его изменений в условиях космического полета явилась стимулом к появлению нового научного направления — донозологической диагностики.
В 1983 г. в книге «Физиологические исследования в невесомости» был подробно изложен новый донозологический подход к прогнозированию состояния здоровья космонавтов в длительных полетах.
В конце 80-х годов лаборатория выполнила важнейший и интереснейший проект по созданию автоматизированной системы медицинского контроля за экипажем многоразового космического корабля «Буран». Это была закрытая тема, так как «Буран» успел совершить только один беспилотный полет, хотя был, бесспорно, достойным. Исторический обзор соперником американских «Шаттлов», которые появились в космосе почти на 10 лет позже.
В 1989 г., в жизни лаборатории начался новый этап. Наши исследования приобрели международный характер, началось сотрудничество с учеными Австрии, Франции и США. Сотрудники лаборатории стали регулярно выезжать за рубеж для участия в научных конференциях и проведения совместных исследований. Ответственным за кардиологический раздел российско-австрийской научной программы был назначен Баевский Р. М.
В 1992–1995 гг. они с Ириной Исаевной Фунтовой организовали и провели совместно с австрийцами на борту ОС «Мир» три научных эксперимента «Пульстранс», «Сон» и «Ночь». Эксперимент «Пульстранс» родился в результате детального обсуждения проблем регуляции сосудов со всемирно известным специалистом по сосудистой физиологии директором Института физиологии в городе Граце (Австрия) профессором Кеннером В.
Предложенные им методы были дополнены новыми идеями, и в итоге, были получены новые уникальные данные о влиянии невесомости на сосудистый тонус. Что касается эксперимента «Ночь», то это было воплощением нашей давнишней мечты о бесконтактной регистрации физиологических функций в космическом полете.
Еще в 1990 г. на станции «Мир» была проведена длительную запись баллистокардиограммы в течение суток. Использовался для этого один из каналов прибора для холеровского мониторирования. Это было как раз в начале обсуждения с австрийцами программы совместных исследований с использованием бортового компьютера «Кюмо».
И тогда родился план использования бортового компьютера для записи баллистокардиограммы в течение ночи. Чувствительный акселерометрический датчик было решено установить на спальном мешке космонавта. В невесомости колебания спального мешка хорошо воспроизводили ритм сердечных сокращений и дыхание. Эксперимент «Ночь» был проведен у четырех космонавтов в ходе длительных полугодовых полетов.
А врач-космонавт Валерий Поляков проводил эти уникальные исследования в течение всего своего рекордного 14-месячного полета. С 8 января 1994 по 22 марта 1995 года. Второй космический полёт в качестве врача-космонавта-исследователя на космическом корабле «Союз ТМ-18» и орбитальном комплексе «Мир» продолжительностью 437 суток 18 часов. Это является абсолютным рекордом продолжительности работы в космосе за один полёт. За успешное осуществление полёта 10 апреля 1995 года ему присвоено звание Героя Российской Федерации.
Рекорд по продолжительности одного полёта держится уже 23 года (по состоянию на 2018 год), и в ближайшие годы, судя по планам пилотируемых полётов, никто не сможет его побить.
В начале 90-х годов началось активное сотрудничество с НАСА. Большой интерес появился к нашим исследованиям по холтеровскому мониторированию.
В 1991–1992 гг. Баевский дважды с Галиной Никулиной ездили в США, в г. Хьюстон. В результате была подготовлена российско-американская программа совместных исследований по холтеровскому мониторированию. На ОС «Мир» были проведены эксперименты в 10 длительных экспедициях, было опубликовано несколько совместных работ (Баевский Р. М., Никулина Г. А., 2000, Баевский Р. М., Богомолов В. В. и др., 2000).
В 90-е годы лаборатория активно занималась развитием методов анализа ВСР. Появление персональных компьютеров и прогресс микроэлектроники сделали возможным создание компактных и мобильных аппаратно-программных комплексов для анализа ВСР.
В 1995 г. при содействии ИМБП в Рязани была создана фирма «Рамена», которая при нашем активном участии разработала комплекс «Варикард». Этот прибор в 1998 г. был рекомендован Минздравом РФ к применению в широкой медицинской практике. С помощью комплекса «Варикард» было выполнено большое число массовых и специализированных донозологических исследований. Появились и другие аналогичные комплексы: «Омега», «Лотос», «Оникс» в компании «Динамика». Анализ ВСР стал в России снова одним из самых популярных и распространенных методов.
В 2001 г. группой из 14 российских экспертов (руководителем этой группы был Баевский Р. М.) были разработаны и опубликованы методические рекомендации по анализу ВСР. В них был систематизирован опыт многолетних отечественных исследований и был учтен зарубежный опыт. В раздел, посвященный комплексной оценке результатов анализа ВСР, была включена созданная в нашей лаборатории шкала оценок функционального состояния организма по степени напряжения регуляторных систем. Эта шкала получила популярность как система «Светофор».
Первым космическим экспериментом на МКС был «Пульс», аппаратура для которого была разработана и изготовлена фирмой «Медицинские компьютерные системы». Эта фирма стала в последующем нашим основным партнером в создании новых приборов для МКС.
Эксперимент «Пульс» был предназначен главным образом для изучения регуляции сердечного ритма в длительных космических полетах и позволял регистрировать ЭКГ, дыхание и пульсовую волну с помощью фотоплетизмографического пальцевого датчика.
С этой аппаратурой были проведены ежемесячные исследования в восьми длительных экспедициях, а затем в 2007 г. она была заменена комплексом «Пневмокард», который явился плодом научно-технического сотрудничества с Немецким космическим агентством. В 2007 г. на МКС был установлен еще один прибор - «Сонокард».
Это был итог многолетних усилий по созданию системы бесконтактной регистрации физиологических функций во время сна. Как описано выше, еще в начале 90-х годов на ОС «Мир» был проведен эксперимент «Ночь» с установкой на спальном мешке специальных датчиков для регистрации пульсовых и дыхательных движений тела. На МКС была использована иная технология.
Был создан миниатюрный прибор размером с пачку сигарет, который размещался в нагрудном кармане футболки космонавта. В этом приборе имелись чувствительный акселерометрический датчик, усилитель сигналов, блок памяти и источник питания. Записанная в течение ночи в память прибора сейсмокардиограмма утром копировалась в бортовой компьютер и затем передавалась на Землю.
Так, в современной науке появились данные о вариабельности сердечного ритма в необычных, иначе космических, условиях существования. Это стало базой для изучения работы сердца и всех регуляторных систем организма на Земле. Появились уникальные комплексы, которые помогают предотвратить острые ситуации на производстве, связанные с нагрузками.
Не просто наблюдать за процессами спортивных тренировок, а активно помогать спортсменам соблюдать баланс в тренировочном процессе. А также помогать самому широкому кругу пользователей диагностическими системами «Динамика» следить за состоянием своего здоровья.
История начинается в мае 1964 года, со вновь созданной лаборатории медицинской кибернетики Института медико-биологических проблем. Руководителем лаборатории в этот период был Роман Маркович Баевский, у которого, к тому времени, уже был солидный опыт разработки приборов для исследования космонавтов на кораблях «Восток» и «Восход». Он участвовал также в создании первых телемедицинских систем для передачи и анализа медицинской информации с борта космических объектов на Землю.
Биоуправляемый луноход
Для начала работы в магазине «Детский мир» был куплен радиоуправляемый детский автомобиль — одна из последних технических новинок того времени. Главным предметом нашего творческого поиска стало создание системы преобразования мышечных биопотенциалов (электромиограммы) в сигналы управления.
В итоге дипломный проект был защищен на «отлично» и детский «автомобиль» под аплодисменты аттестационной комиссии уверенно перемещался по залу авиационного института, подчиняясь незримым командам, передаваемым по радиоканалу от электродов на руке дипломницы. Достаточным было только легкое напряжение определенных групп мышц руки, почти «мысленная команда», и автомобиль послушно поворачивал налево или направо, разворачивался или давал задний ход.
Такой вид биоуправления был бы незаменим в случае высадки космонавта на поверхность планеты с силой тяжести, превышающей земную, когда движение рук вызывает большие трудности. Следует отметить, что только через 16 лет в ноябре 1970 года первый советский луноход, доставленный станцией «Луна-17», съехал на поверхность Луны, подчиняясь аналогичным командам оператора с Земли. «Так мы с группой ученых, сами того не ведая, оказались «впереди планеты всей!» - пишет сам Баевский.
Он и его коллеги действительно оказались первыми в разработке нового метода оценки процессов управления в живом организме, который теперь известен во всем мире как анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР). Историю этого метода можно начать с космических путешественниц — собак Белки и Стрелки, которые были первыми живыми существами, вернувшимися на Землю после суточного пребывания в условиях невесомости. Мне посчастливилось участвовать в подготовке этого полета, и тогда совершенно отчетливо у собак в полете было обнаружено учрежение сердечного ритма и резкое повышение колебаний (вариабельность) частоты пульса.
Исторический обзор
Это явление было затем подтверждено при первых пилотируемых полетах человека, и вполне обоснованным было признание вариабельности сердечного ритма в качестве одного из показателей работы системы вегетативной регуляции. Собственно говоря, и лаборатория медицинской кибернетики во вновь организованном Институте медико-биологических проблем была создана по предложению академика Парина В. В. в интересах изучения и развития этого нового метода.
В 80-е годы нами был сделан важный шаг из космоса в земную медицину. Этот шаг тесно связан с развитием методов анализа вариабельности сердечного ритма и с созданием на его базе нового научного направления — донозологической диагностики.
При оценке состояния здоровья космонавтов трудно было найти в клинической медицине адекватные термины для обозначения различных оттенков и вариантов нормы. Традиционный термин «предболезнь» оказался непригодным, поскольку в клинической практике под ним понимали признаки конкретной патологии, например, предынфарктное состояние или предъязвенные симптомы.
У космонавтов практически всегда состояние оценивалось как «норма», хотя и имелись особенности в психологическом статусе, физической подготовленности или в эмоциональном настрое. Все это влияло на их готовность к полетным нагрузкам и нагрузкам на спуске при возвращении на Землю. Отсутствие адекватного подхода к оценке различных вариантов нормы во время космического полета особенно четко выявилось, когда потребовалось разработать систему прогнозирования состояния здоровья применительно к первым длительным экспедициям на орбитальной станции «Салют-4».
В 1974–1976 гг. наша лаборатория предложила использовать метод экспертного прогнозирования, который в то время был единственно приемлемым при отсутствии достаточных знаний о реакциях организма человека на длительное действие невесомости. Альтернативой этому подходу было применение методов анализа вариабельности сердечного ритма, характеризующих вегетативный баланс, которые хорошо отражали особенности реакции организма на стрессорные воздействия.
Требовалась разработка нового подхода к оценке состояния здоровья космонавтов. Такой подход, основанный на использовании математического анализа сердечного ритма, был представлен в статье Баевского Р. М. «К проблеме прогнозирования состояния человека в условиях космического полета» (1972). Но для получения более надежных маркеров мы начали работать с данными о состоянии практически здоровых людей. В 1975–1978 гг. были организованы обширные массовые профилактические осмотры населения совместно с Институтом физиологии Сибирского отделения АМН СССР.
В 1981 г. была издана монография Казначеева В. П., Баевского Р. М. и Берсеневой А. П. «Донозологическая диагностика в практике массовых обследований населения». Таким образом, возникшая в космической медицине потребность в более детальной оценке уровня здоровья и его изменений в условиях космического полета явилась стимулом к появлению нового научного направления — донозологической диагностики.
В 1983 г. в книге «Физиологические исследования в невесомости» был подробно изложен новый донозологический подход к прогнозированию состояния здоровья космонавтов в длительных полетах.
В конце 80-х годов лаборатория выполнила важнейший и интереснейший проект по созданию автоматизированной системы медицинского контроля за экипажем многоразового космического корабля «Буран». Это была закрытая тема, так как «Буран» успел совершить только один беспилотный полет, хотя был, бесспорно, достойным. Исторический обзор соперником американских «Шаттлов», которые появились в космосе почти на 10 лет позже.
В 1989 г., в жизни лаборатории начался новый этап. Наши исследования приобрели международный характер, началось сотрудничество с учеными Австрии, Франции и США. Сотрудники лаборатории стали регулярно выезжать за рубеж для участия в научных конференциях и проведения совместных исследований. Ответственным за кардиологический раздел российско-австрийской научной программы был назначен Баевский Р. М.
В 1992–1995 гг. они с Ириной Исаевной Фунтовой организовали и провели совместно с австрийцами на борту ОС «Мир» три научных эксперимента «Пульстранс», «Сон» и «Ночь». Эксперимент «Пульстранс» родился в результате детального обсуждения проблем регуляции сосудов со всемирно известным специалистом по сосудистой физиологии директором Института физиологии в городе Граце (Австрия) профессором Кеннером В.
Предложенные им методы были дополнены новыми идеями, и в итоге, были получены новые уникальные данные о влиянии невесомости на сосудистый тонус. Что касается эксперимента «Ночь», то это было воплощением нашей давнишней мечты о бесконтактной регистрации физиологических функций в космическом полете.
Еще в 1990 г. на станции «Мир» была проведена длительную запись баллистокардиограммы в течение суток. Использовался для этого один из каналов прибора для холеровского мониторирования. Это было как раз в начале обсуждения с австрийцами программы совместных исследований с использованием бортового компьютера «Кюмо».
И тогда родился план использования бортового компьютера для записи баллистокардиограммы в течение ночи. Чувствительный акселерометрический датчик было решено установить на спальном мешке космонавта. В невесомости колебания спального мешка хорошо воспроизводили ритм сердечных сокращений и дыхание. Эксперимент «Ночь» был проведен у четырех космонавтов в ходе длительных полугодовых полетов.
А врач-космонавт Валерий Поляков проводил эти уникальные исследования в течение всего своего рекордного 14-месячного полета. С 8 января 1994 по 22 марта 1995 года. Второй космический полёт в качестве врача-космонавта-исследователя на космическом корабле «Союз ТМ-18» и орбитальном комплексе «Мир» продолжительностью 437 суток 18 часов. Это является абсолютным рекордом продолжительности работы в космосе за один полёт. За успешное осуществление полёта 10 апреля 1995 года ему присвоено звание Героя Российской Федерации.
Рекорд по продолжительности одного полёта держится уже 23 года (по состоянию на 2018 год), и в ближайшие годы, судя по планам пилотируемых полётов, никто не сможет его побить.
В начале 90-х годов началось активное сотрудничество с НАСА. Большой интерес появился к нашим исследованиям по холтеровскому мониторированию.
В 1991–1992 гг. Баевский дважды с Галиной Никулиной ездили в США, в г. Хьюстон. В результате была подготовлена российско-американская программа совместных исследований по холтеровскому мониторированию. На ОС «Мир» были проведены эксперименты в 10 длительных экспедициях, было опубликовано несколько совместных работ (Баевский Р. М., Никулина Г. А., 2000, Баевский Р. М., Богомолов В. В. и др., 2000).
В 90-е годы лаборатория активно занималась развитием методов анализа ВСР. Появление персональных компьютеров и прогресс микроэлектроники сделали возможным создание компактных и мобильных аппаратно-программных комплексов для анализа ВСР.
В 1995 г. при содействии ИМБП в Рязани была создана фирма «Рамена», которая при нашем активном участии разработала комплекс «Варикард». Этот прибор в 1998 г. был рекомендован Минздравом РФ к применению в широкой медицинской практике. С помощью комплекса «Варикард» было выполнено большое число массовых и специализированных донозологических исследований. Появились и другие аналогичные комплексы: «Омега», «Лотос», «Оникс» в компании «Динамика». Анализ ВСР стал в России снова одним из самых популярных и распространенных методов.
В 2001 г. группой из 14 российских экспертов (руководителем этой группы был Баевский Р. М.) были разработаны и опубликованы методические рекомендации по анализу ВСР. В них был систематизирован опыт многолетних отечественных исследований и был учтен зарубежный опыт. В раздел, посвященный комплексной оценке результатов анализа ВСР, была включена созданная в нашей лаборатории шкала оценок функционального состояния организма по степени напряжения регуляторных систем. Эта шкала получила популярность как система «Светофор».
Первым космическим экспериментом на МКС был «Пульс», аппаратура для которого была разработана и изготовлена фирмой «Медицинские компьютерные системы». Эта фирма стала в последующем нашим основным партнером в создании новых приборов для МКС.
Эксперимент «Пульс» был предназначен главным образом для изучения регуляции сердечного ритма в длительных космических полетах и позволял регистрировать ЭКГ, дыхание и пульсовую волну с помощью фотоплетизмографического пальцевого датчика.
С этой аппаратурой были проведены ежемесячные исследования в восьми длительных экспедициях, а затем в 2007 г. она была заменена комплексом «Пневмокард», который явился плодом научно-технического сотрудничества с Немецким космическим агентством. В 2007 г. на МКС был установлен еще один прибор - «Сонокард».
Это был итог многолетних усилий по созданию системы бесконтактной регистрации физиологических функций во время сна. Как описано выше, еще в начале 90-х годов на ОС «Мир» был проведен эксперимент «Ночь» с установкой на спальном мешке специальных датчиков для регистрации пульсовых и дыхательных движений тела. На МКС была использована иная технология.
Был создан миниатюрный прибор размером с пачку сигарет, который размещался в нагрудном кармане футболки космонавта. В этом приборе имелись чувствительный акселерометрический датчик, усилитель сигналов, блок памяти и источник питания. Записанная в течение ночи в память прибора сейсмокардиограмма утром копировалась в бортовой компьютер и затем передавалась на Землю.
Так, в современной науке появились данные о вариабельности сердечного ритма в необычных, иначе космических, условиях существования. Это стало базой для изучения работы сердца и всех регуляторных систем организма на Земле. Появились уникальные комплексы, которые помогают предотвратить острые ситуации на производстве, связанные с нагрузками.
Не просто наблюдать за процессами спортивных тренировок, а активно помогать спортсменам соблюдать баланс в тренировочном процессе. А также помогать самому широкому кругу пользователей диагностическими системами «Динамика» следить за состоянием своего здоровья.
