Космический эксперимент «Мотокард» Репортаж с борта РС МКС космонавтов Тюрина Михаила Владиславовича и Рязанского Сергея Николаевича о космическом медицинском эксперименте «Мотокард»

(Тюрин М.В.) В данный момент происходит подготовка к космическому медицинскому эксперименту, который называется «Мотокард». Цель эксперимента - изучение локомоций, иначе говоря, изучение влияния длительного космического полета на координированную деятельность опорно-двигательного аппарата, которую человек в нормальной жизни даже и не замечает, но реализует путем перемещения и прочих механических действий в окружающем мире. (В физиологии человека локомоция - вид двигательной деятельности, связанный с активным перемещением в пространстве. Результаты локомоции - двигательные акты. Локомоция относится к инстинктивным движениям, - ред.) Постановщиком данного эксперимента является Институт медико-биологических проблем Российской академии наук, а исполнителем - космонавты на борту РС МКС. Давайте посмотрим, как идет установка датчиков, которые снимают миограмму (регистрация работы мышц). Сейчас мы с вами имеем возможность познакомиться с бортдокументацией. Смотрим, что надо делать, и что должно быть сделано.
(Рязанский С.Н.) В кроссовки кладем стельки, которые представляют собой датчики опоры. Хотя сама «дорога» имеет датчики опоры (тренажер «беговая дорожка», - ред.), при помощи стелек будет показана полная картина наступлений опорных реакций в стопе во время ходьбы и бега.
(Тюрин М.В.) Суть экспериментального исследования состоит в выработке наиболее эффективных методов коррекции моторных нарушений, возникающих в условиях длительного космического полета под воздействием фактора невесомости, и выработке методов профилактики этих нарушений. Чтобы понять, как компенсировать моторные нарушения, нужно понять механизм их возникновения. Для этой цели сейчас будут устанавливаться датчики, будем снимать миограмму. Как вы видите, подготовка эксперимента включает еще и приборную регистрацию, и обработку данных. Сейчас наблюдаем результат обработки электромиограммы на экране компьютера. Электромиограмма – это диагностический метод, основанный на анализе биопотенциала, возникающего в мышцах при их активном возбуждении. Электрический потенциал улавливается поверхностными датчиками, оцифровывается и передается на алгоритмическую регистрацию, а дальше он может передаваться на обработку с различными видами анализа, в том числе, и на архивацию на диске. По изменению биопотенциала мышцы можно определить, когда мышца работает, выполняет тот или иной вид целевой функции. А если мы имеем возможность регистрировать биопотенциал на разных мышцах и соответствующим образом сравнивать их, можно судить о том, насколько работа мышц скоординирована. В этом нам помогает компьютер медицинского обеспечения RSE-Med.
Сложность данного исследования состоит в том, что одному человеку приходится выполнять сразу все функции: и постановщика этого исследования, и лаборанта, и космонавта, и технолога, и лица, разрабатывающего методологию, пишущего методику, и обработчика тоже. Это значительно усложняет работу, потому что для полноценного анализа все-таки нужно освободить немножко голову и интеллектуальные ресурсы от того, чтобы помнить в каком мешке что лежит и т.д. Приходится делать все самому: и гайки крутить, и думать в это время.
Подготовили аппаратуру и начинаем выполнять нагрузочную пробу. Сейчас с помощью пульта управления бегущей дорожки исследователь выбирает соответствующий режим работы «дороги». Эксперимент проводится как в пассивном, так и активном режиме работы бегущей дорожки. В пассивном режиме ее толкают ногами, а в активном режиме работают электроприводы. Дорожка бежит, и испытатель бежит по дорожке. В качестве нагрузки используется бег в медленном режиме, среднем и быстром режимах, а также ходьба разминочная и средняя. Эксперимент выполняется сначала в активном режиме, затем в пассивном режиме бегущей дорожки. При выполнении теста регистрируется электромиограмма мышц, регистрируется электромиограмма с мышц бедра и голени. Кроме того, в протокол записывается реакция опоры и параметры нагрузки на беговой дорожке: с какой скоростью она движется, с какой скоростью испытатель воздействует на полотно с помощью своих стелек, какая величина притяга и все остальные параметры, характеризующие степень физической нагрузки испытателя. Идет работа по сбору данных с испытуемого и со всего оборудования. Для регистрации всей совокупности параметров во время ходьбы, бега используется комплекс «Диаслед».
Для исследования активности и сократительной способности мышц нижних конечностей используется второй комплекс «Миограф». Работой комплекса «Миограф» управляет ПО (программное обеспечение), установленное в компьютере медицинского обеспечения RSE-Med.
Ну и третий комплекс – это всё, что используется для регистрации параметров нагрузки: скорость, время, истекшее с начала нагрузки, частота сердечных сокращений и всё, что характеризует работу бегущей дороги. Если сложить все эти параметры, то получается достаточно целостная картина проведения эксперимента. Пока мы с вами теоретизируем, у нас произошло изменение режима нагрузки, испытатель перешел к режиму бега. Сейчас мы проследим, как это происходит, особенно нас интересуют ноги. Отчасти это напоминает грузинские короткометражные фильмы, там где-то есть сюжет про ослика. В невесомости бегать, откровенно говоря, очень тяжело, поэтому и миограмма получается не совсем такая, как на Земле.
Пока испытатель у нас бежит по дорожке, для информации интересующимся дадим следующие пояснения. Комплекс «Диаслед» использует в работе принцип программной обработки электрических сигналов, поступающих от датчиков функциональных измерительных стелек при движении космонавта по полотну бегущей дороги с последующим формированием записи на карту памяти массива экспериментальных данных. Комплекс «Диаслед» обеспечивает получение и регистрацию следующей информации о параметрах опорных реакций во время ходьбы и бега:
- давления с датчиков функциональных измерительных стелек;
- скорость опроса датчиков функциональных измерительных стелек (не менее 100 отсчетов в секунду с каждого датчика);
- автоматическое определение подключения функциональных измерительных стелек, автоматическое опознание типоразмера подключенных функциональных измерительных стелек, автоматический контроль коэффициента передачи измерительного канала в процессе функционирования.
При работе комплекса динамические характеристики движения оператора посредством пьезоэлектрических датчиков измерительных функциональных стелек преобразуются в электрические сигналы, которые поступают на вход интегральной схемы блока преобразования. Электрические сигналы, поступившие на вход интегральной схемы блока преобразования, программно-аппаратным способом фильтруются, оцифровываются и записываются на внешний электронный носитель – карту памяти, входящую в состав укладки «Диаслед-данные». Блок преобразования располагается в кобуре и закрепляется на поясе экспериментатора с помощью пояса - кобуры. Функциональные измерительные стельки располагаются в обуви оператора, кабели стелек фиксируются вдоль ног оператора с помощью ленточных фиксаторов (две точки фиксации вдоль ноги – под коленом и на бедре). Наземное ПМО комплекса позволяет производить расшифровку и дальнейшую обработку полученных экспериментальных данных и детализировать информацию о параметрах опорных реакций оператора при выполнении им физических упражнений на бегущей дорожке.
Комплекс «Миограф» обеспечивает съем и регистрацию электромиосигналов с мышц конечностей, спины и шеи человека в условиях космического полета на Российском сегменте Международной космической станции (РС МКС). В рамках космического эксперимента «Мотокард» используется для записи электромиограмма мышц голени и бедра. В режиме подготовки комплекс работает совместно с компьютером медицинского обеспечения RSE-MED. Обмен информацией осуществляется по интерфейсу USB с использованием адаптера - конвертера USB. В автономном режиме работы комплекса в процессе выполнения обследуемым космонавтом программы тренировки производится запись электромиосигналов во внутреннюю память. Максимальное время записи электромиосигналов во внутреннюю память – 1 ч. 50 мин. Ресурс датчиков составляет больше трех лет.
В режиме перезаписи данных комплекс работает совместно с компьютером медицинского обеспечения. После каждого обследования данные из внутренней памяти переписываются на карту памяти. Передача данных осуществляется по интерфейсу USB.
Сейчас фактически идет настройка блока регистратора миограммы, он, к сожалению, поступил на борт не совсем в кондиционном виде. Поэтому приходится с использованием интеллектуальных, технологических, интуитивных и прочих ресурсов проводить доработку вот таким вот образом, потому что разъем оказался в комплекте что называется «вилка-вилка». Вот как хочешь, так и стыкуй, состыковали вот так.
Фиксация аппаратуры выполнена, нужно приступать к работе по второй части задачи.
Вторая часть эксперимента. Вводятся соответствующие данные на режим работы беговой дорожки и можно работать по сбору данных. Надо проверить датчики регистрации миограммы.
В эксперименте принимают участие в качестве обследуемых только российские члены экипажа МКС. Эксперимент выполняется во время, отведенное под полезные нагрузки. В день проведения эксперимента физические упражнения на беговой дорожке не планируются. Сеанс эксперимента должен всегда проводиться в одно и то же время суток, не ранее, чем через трое суток после ВКД («Выход» в открытый космос из МКС, - ред.) и не ранее, чем через два часа после принятия пищи.
(Рязанский С.Н.) Тяжеловато.
(Тюрин М.В.) Только что прошла очередная сессия нашего эксперимента, хотелось бы поинтересоваться впечатлением испытателя. Каковы Ваши комментарии о результатах имеющихся и ожидаемых?
(Рязанский С.Н.) Результаты будут известны на Земле. Самое главное, что по методике сделали, ну как получилось, тяжеловато, конечно.
(Тюрин М.В.) А прогнозы?
(Рязанский С.Н.) Надо анализировать. Понятно, что больше мышц задействуются при пассивном беге, нагрузка во много раз больше, но как меняется при этом биомеханика, это уже покажут датчики опоры.
(Тюрин М.В.) А общечеловеческое впечатление?
(Рязанский С.Н.) Сделали. Тяжеловато.
(Тюрин М.В.) Удовлетворение есть?
(Рязанский С.Н.) Да.
(Тюрин М.В.) Я спрашиваю как ученого.
(Рязанский С.Н.) Не знаю.
(Тюрин М.В.) Мы очень признательны за хорошую демонстрацию содержательной, наукоемкой, продуктивной и перспективной работы.

Космический эксперим...
Космический эксперимент «Мотокард»
 

 

16.09.2014

 

 

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

 

Международная космическая станция Автоматические космические системы Роскосмос РКК Энергия "Морской старт" и "Наземный старт" "Морской старт" и "Наземный старт"