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 5 209
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 nutnost monitorace prostředí v kabině, HEPA filtry Bakteriální kontaminace při vyšších teplotách (až 1000 cfu/m3) FiO2 1 vs FeO2 0.9 stoupá koncentrace O2 v kabině (riziko požáru), CO2 (0.05) a H2O (0.05) odsávání vydechované směsi 6.UPVML2010 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% V ALV w/o change PEFR - 12,5% O 2 UPTAKE CO 2 OUTPUT ET PO 2 ET PCO 2 GAS EXCHANGE w/o change w/o change w/o change Slightly increased (CO 2 in cabin) 6.UPVML2010 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 delta Vab/delta Vw (REM) No change 0.39 0.08 (1 Gz) vs. 0.57 0.08 (0 Gz) 6.UPVML2010 15
USA Fatální nehody v historii vesmírných letů 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 Minimální požadavky ISS LEO mission 6.UPVML2010 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 59,5 51330 150 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 psig o C Spotř l/min cykl mode rate VT Tins Peak Flow 15x9x4,5 0,68 40 36 0.5 time CMV 8 400 1,5 48 - IMV - - 90 20 1200 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 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. 2. 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