Die Erforschung des Weltraums hat unsere Vorstellungskraft schon immer beflügelt. Sie bietet die Aussicht, neue Welten zu entdecken und die Grenzen menschlicher Fähigkeiten zu erweitern. Da kommerzielle Raumfahrt immer zugänglicher wird, könnten sich bald auch Menschen mit verschiedenen Grunderkrankungen – darunter Herzinsuffizienz – außerhalb der Erdatmosphäre aufhalten.
Dies wirft kritische Fragen über die Auswirkungen der Raumfahrt auf Menschen mit möglichen zugrunde liegenden Gesundheitsproblemen auf. Die aktuelle Forschung „Computergestützte Modellierung von Herzversagen bei Mikrogravitationsübergängen“ befasst sich eingehend mit diesem Thema und bietet Erkenntnisse, die die Zukunft der Raumfahrt prägen könnten.
Warum Herzversagen im Weltraum erforschen?
Die demografische Zusammensetzung kommerzieller Raumfahrer verändert sich, und immer mehr ältere, wohlhabende Personen, die möglicherweise nicht bei optimaler Gesundheit sind, werden zu den Reisenden gezählt. Anders als professionelle Astronauten durchlaufen diese Weltraumtouristen in der Regel keine strengen Gesundheitsuntersuchungen oder körperliches Training. Dieser Wandel erfordert eine umfassendere Berücksichtigung gesundheitlicher Probleme wie Herzinsuffizienz, Diabetes und anderer chronischer Krankheiten bei der Planung von Weltraummissionen.
Allein Herzinsuffizienz betrifft weltweit über 100 Millionen Menschen. Traditionell konzentriert sich die Weltraummedizin auf die Auswirkungen der Mikrogravitation auf gesunde Astronauten. Die Einbeziehung nicht professioneller Astronauten mit Vorerkrankungen erfordert jedoch ein tieferes Verständnis der Auswirkungen der Mikrogravitation auf diese Personen. Die besonderen kardiovaskulären Herausforderungen, die die Raumfahrt mit sich bringt, könnten Herzinsuffizienzpatienten erheblich beeinträchtigen, was dies zu einem wichtigen Forschungsgebiet macht.
Darüber hinaus ist Herzinsuffizienz kein einheitlicher Zustand, sondern kann grob in zwei Typen eingeteilt werden. Bei einem Typ ist das Herz geschwächt und kann das Blut nicht mehr effektiv pumpen, während der andere Typ dadurch gekennzeichnet ist, dass das Herz sich nicht richtig entspannen und füllen kann. Diese Unterschiede bedeuten, dass jeder Typ von Herzinsuffizienz einzigartige Herausforderungen mit sich bringt und separat untersucht werden muss, um die spezifischen Risiken und erforderlichen Gegenmaßnahmen in einer Mikrogravitationsumgebung zu verstehen.
Die Herausforderungen der Mikrogravitation
In der Mikrogravitation des Weltraums erfährt der menschliche Körper erhebliche Veränderungen. Eine der bemerkenswertesten Auswirkungen ist die Umverteilung von Körperflüssigkeiten, die das sogenannte „Puffy Face Bird Leg“-Syndrom verursacht. Stellen Sie sich eine Person mit einem geschwollenen, aufgedunsenen Gesicht und dünnen, fast komisch dünnen Beinen vor – wie ein Vogel, was steckt hinter dem Namen.
Diese Flüssigkeitsverschiebung führt zu einer verringerten Venenstauung in den Beinen und einem erhöhten Venendruck im Oberkörper. Bei gesunden Menschen kann sich das Herz-Kreislauf-System an diese Veränderungen anpassen, bei Patienten mit Herzinsuffizienz sind die Risiken jedoch wesentlich höher.
Verwendung von Computermodellen zur Simulation von Weltraumbedingungen
Da es keine realen Daten zu Herzinsuffizienzpatienten im Weltraum gibt, griffen die Forscher auf Computermodelle zurück, um die Auswirkungen der Mikrogravitation zu simulieren. Sie verwendeten ihr zuvor veröffentlichtes mathematisches 21-Kompartiment-Modell des Herzkreislaufsystems. Durch Feinabstimmung der Parameter dieses Modells konnten sie mit hoher Genauigkeit vorhersagen, wie Herzinsuffizienzpatienten während einer Weltraumreise reagieren könnten.
Die Simulationen zeigten, dass der Eintritt in die Mikrogravitation bei allen Menschen die Herzleistung erhöht. Bei Patienten mit Herzinsuffizienz geht diese Erhöhung der Herzleistung jedoch mit einem gefährlichen Anstieg des Drucks im linken Vorhof einher, der zu einem Lungenödem führen kann – einem Zustand, bei dem sich Flüssigkeit in der Lunge ansammelt und das Atmen erschwert. Die Arbeit wurde veröffentlicht in Grenzen der Physiologie.
Der Weg nach vorn
Diese Forschung unterstreicht die Notwendigkeit umfassender Gesundheitsuntersuchungen und individueller medizinischer Pläne für Weltraumtouristen mit Vorerkrankungen. Da kommerzielle Raumfahrt immer zugänglicher wird, ist die Gewährleistung der Sicherheit aller Passagiere, insbesondere derjenigen mit chronischen Erkrankungen wie Herzinsuffizienz, von größter Bedeutung.
Darüber hinaus unterstreichen die Ergebnisse, wie wichtig weitere Forschungen zu den langfristigen Auswirkungen der Raumfahrt auf die kardiovaskuläre Gesundheit sind. Zukünftige Studien sollten sich auf die längere Exposition gegenüber Mikrogravitation und die kumulativen Auswirkungen von Komorbiditäten bei Patienten mit Herzinsuffizienz konzentrieren.
Die Rolle menschlicher digitaler Zwillinge
Ein vielversprechender Ansatz für zukünftige Forschung und Sicherheit in der Raumfahrt ist die Entwicklung digitaler Zwillinge. Ein digitaler Zwilling ist ein hochdetailliertes virtuelles Modell der physiologischen Systeme eines Individuums. Durch die Erstellung dieser digitalen Repliken können die Forscher verschiedene Szenarien simulieren und vorhersagen, wie sich unterschiedliche Bedingungen, wie etwa Mikrogravitation, auf die Gesundheit eines Individuums auswirken könnten. Dieser Ansatz ermöglicht personalisierte Risikobewertungen und maßgeschneiderte Gegenmaßnahmen.
Bei Patienten mit Herzinsuffizienz könnte ein digitaler Zwilling simulieren, wie ihre spezifische Herzerkrankung auf die Belastungen einer Raumfahrt reagieren würde. Dieses personalisierte Modell könnte dabei helfen, die wirksamsten Vorbereitungen vor dem Flug und die wirksamsten Maßnahmen während des Flugs zu ermitteln und so die Sicherheit und das Wohlbefinden von Weltraumtouristen mit Herzerkrankungen zu verbessern.
Der Traum von der Raumfahrt ist näher als je zuvor, doch damit geht auch die Verantwortung einher, die mit diesem Neuland verbundenen Gesundheitsrisiken zu verstehen und zu mildern.
Die computergestützte Modellierung ist ein entscheidender Schritt, um sicherzustellen, dass die Raumfahrt für alle sicher ist, auch für Menschen mit Herzinsuffizienz. Da die Menschen die Grenzen der Erforschung immer weiter verschieben, wird die Integration fortschrittlicher Technologien wie menschlicher digitaler Zwillinge von entscheidender Bedeutung sein, um die Gesundheit und das Wohlbefinden aller zu schützen, die sich in die letzte Grenze wagen.
Mehr Informationen:
Computermodellierung von Herzversagen bei Mikrogravitationsübergängen, Grenzen der Physiologie (2024). DOI: 10.3389/fphys.2024.1351985. www.frontiersin.org/journals/p … ys.2024.1351985/full