Ventilace astronautů v kritické situaci na oběžné dráze současné možnosti
Ivan Herold
6.UPVML2010
1
ISS + STS
6.UPVML2010
2
17.2.2010 DAY 11
6.UPVML2010
3
STS 130 Endeavour Life Support Module Tranquility + Cupole
6.UPVML2010
4
ISS – Life Support Module
127
6.UPVML2010
209
5
Water Recovery Systém (93% vody, úspora 65% vody) Oxygen Generation System (5,5-9 kg O2/den) Urine Processor Assembley
6.UPVML2010
6
Hmotová spektrometrie (O2,N2,CH4,CO2,H2) • Air Revitalization System • Trace Contaminant Control System
•
CO, NOx, HCN, hydrazin, etylenglykol, amoniak –
•
Bakteriální kontaminace při vyšších teplotách (až 1000 cfu/m3)
•
FiO2 1 vs –
6.UPVML2010
nutnost monitorace prostředí v kabině, HEPA filtry
FeO2 0.9
stoupá koncentrace O2 v kabině (riziko požáru), CO2 (0.05) a H2O (0.05) – odsávání vydechované směsi
7
Advanced Resistive Exercise Device
6.UPVML2010
8
EVA (Extra Vehicle Activity) častý zdroj komplikací (většinou nejde o kritické problémy, riziko dekompr. nemoci)
6.UPVML2010
9
Mercury Astronauts in Weightless Wonder Flight on C-131 Aircraft Vomit Comet 1959 (KC 135)
6.UPVML2010
10
6.UPVML2010
11
Kardiovaskulární změny v mikrogravitačním prostředí PULMONARY BLOOD FLOW CARDIAC OUTPUT
+ 18%
STROKE VOLUME
+ 46%
DIFFUSING CO CAPACITY
+ 28%
PULM CAPILLARY BLOOD VOLUME
+ 28%
PULMONARY BLOOD FLOW PERF
More uniform
6.UPVML2010
12
6.UPVML2010
13
Respirační změny v mikrogravitačním prostředí J. West et al: Pulmonary function in space, JAMA, 1997,227,24,1957-1961
LUNG VENTILATION RESPIRATORY RATE
+ 9%
TIDAL VOLUME
- 15%
VALV
w/o change
PEFR
- 12,5%
GAS EXCHANGE O2 UPTAKE
w/o change
CO2 OUTPUT
w/o change
ET PO2
w/o change
ET PCO2
6.UPVML2010
Slightly increased (CO2 in cabin)
14
Respirační změny v mikrogravitačním prostředí J. West et al: Pulmonary finction in space, JAMA, 1997,227, 24,1957-1961
LUNG VOLUMES
FRC
- 15%
RV
- 18%
CV
No change
delta Vab/delta Vw (REM)
6.UPVML2010
0.39 0.08 (1 Gz) vs. 0.57 0.08 (0 Gz)
15
Fatální nehody v historii vesmírných letů • USA – 2 desintegrace raketoplánu (14 obětí) – 2 near misses (GERMAN MIR, APOLLO 13)
• Rusko (SSSR) – 2 reentry nehody (4 oběti) : selhání padáku a dekomprese kabiny – ALS 1 x 4 roky
6.UPVML2010
16
Minimalizace profesionálních rizik a idiopatických nemocí „Mass, power, volume, training“
• • • •
Kvalita vzduchu Kvalita vody a jídla Radiace Psychologické faktory
• Pracovní úrazy a PNO • Popáleninové a inhalační trauma (aspirace) • Dekompresní nemoc
6.UPVML2010
Minimální požadavky ISS LEO mission
17
Autonomní lékařská péče pro výzkumné vesmírné lety
6.UPVML2010
18
Specifické problémy zajištění UPV v kabině na oběžné dráze • Oxygenoterapie (FiO2 1) : – Venturi maska, nosní brýle, non-rebreathing mask, omezené zásoby
• Inhalační aerosoly (MDI) : Enhancovaná difuse • Fixace pacienta a resuscitujícího –
CMRS (Crew Member Medical Restraint System) – KPR, intubace
• Ztížené možnosti běžného klinického monitorování : – hlučnost prostředí (auskultace) a horší osvětlení
6.UPVML2010
19
Evakuace z ISS (STS nebo Soyuz) • • • • • • • •
orbitální fázi - oddělení od ISS - vstup do atmosféry - po přistání (72h) spontánně dýchající pacient s obličejovou maskou (Venturi maska) bezvědomí na řízeném dýchání snižování spotřeby kyslíku při stabilizaci stavu zásoby medicinálního O2 na ISS max. 60h v 67 kg tanku (51 330 litrů) celkové zásoby plynů na ISS: 2 O2 tanky (a 99kg) a 2 N2 tanky (a 99kg) STS má vlastní zásobu na 12 h (28 lbm) ventilace RD přístrojem je v podmínkách extrémního přetížení nemožná
Doba O2 léčby (hod)
Průtok O2 (L/min)
Spotřeba (L)
Celková spotřeba (L)
Hmotnost (lbm)*
2
21
2520
2520
7,36
22
16
21120
23640
69,03
35,5
13
29690
51330
150
51330
150
59,5 6.UPVML2010
20
ISS Crew Health Care Maintenance Systém (CHeCHS) (Defibrilator, Advanced Life Support Pack, Respiratory Support Pack (RSP), Crew Medical Restraint Systém (CMRS)
6.UPVML2010
21
Specifické problémy • Geografické diference – místo poskytované péče a možnosti komunikace
• Logistické problémy – Poskytování péče : ISS vs STS vs SOYUZ – Doprava
• Extrémní (umělé) prostředí • Časový faktor: – Hodiny vs dny
• Spojení – Transfer dat – dvousměrná komunikace – telekomunikace (GMS-HF-VHF) 6.UPVML2010
22
Crew Health Care System • • • • •
Advanced Life Support Pack Crew Medical Restraint System Intubation Kit Airway Respiratory Support Pack Variable Oxygen System
6.UPVML2010
23
Respiratory Support Pack (nekompatibilní se Soyuzem) (5kg, 36,8x34,3x8,9cm)
6.UPVML2010
24
Variable Oxygen Systém (VOS) (6 nebo 4 l/min)
6.UPVML2010
25
AUTOVENT 2000 cm
kg
15x9x4,5 0,68
psig 40 90
o
C Spotř l/min
36
0.5
cykl
mode
rate
VT
Tins
Peak Flow
time
CMV IMV
8 20
400 1200
1,5
48
• Pneumatický pohon • FiO2 1 • PEEP (nelze) • spontánní dechy při podtlaku>-2cm • doba použití do 12 h • reální časy : 48- 72 h
6.UPVML2010
26
Doporučení expertů pro aeronautiku 1.
rozšíření monitorace pacienta – – –
2.
Telemetrický přenos vitálních funkcí (ETCO2, SpO2) a parametrů ventilátoru (zpoždění jen 4-5s) řízení na dálku ze země operujícím lékařem, předávajícím zpětně pokyny na palubu (po 3-5 min úprava parametrů ventilátoru a současně chystat návrat intermitentní výpadky spojení trvající až 30 min.
Řízení principem zpětnovazebného měření funkce ventilátoru – –
experimentálně/ klinicky v běžných podmínkách zkoušené systémy zpětnovazebné regulace výkonu ventilátoru expertní (knowledge based) systémy.
6.UPVML2010
27
Doporučení expertů pro upgrade RSP 1. fáze: dovybavení ventilátoru • směšovač O2/N2 (časově limitované použití 100% jen pro intoxikace CO) • PEEP • Zvýšení zásob opioidů na ISS –
z dřívějších 60 mg morfinu + 300 mg pethidinu pro léčbu popálených na prvních 24 hod na : 240 mg morfinu (10 mg a 4 h) a 1200 mg pethidinu (50 mg a 4 h)
2. fáze : monitorace kapnometrie • ETCO2 3. fáze: ventilátor se zpětnovazebnou regulací • kompaktní, jednoduchý, odolný • pneumatický – elektrický pohon s kompresorem (zejména pro evakuaci Sojuzem) • elektronická regulace • variabilita režimů 6.UPVML2010
28
Závěr • Mikrogravitační prostředí – mění některé fyziologické funkce
• Kritické stavy při letech do vesmíru – Vzácné, ale reálné
• Zdravotnická profese – bez lékařského vzdělání, limitovaný trénink
• Podmínky poskytování péče – limitované a specifické (plyny, energie a čas)
• Stabilizace a evakuace • Zpětný transport – náročný technicky, časově i personálně
• Automatizované a epxertní systémy – perspektivní 6.UPVML2010
29
