Kapu Tibor adatokat gyűjt: egy egészségügyi monitorozó rendszert és egy szemben felszívódó gyógyszert tesztel az űrben. Az űrhajósokat érintő egészségügyi kockázatokról, a protokollokról és magáról a kutatásról az űrhajós orvosát, dr. Nagy Klaudia Vivient kérdeztük.
HIRDETÉS
Ön az Európai Űrügynökség űrorvosa, eredetileg pedig kardiológus. Amikor elvégezte az Európai Űrügynökség űrorvosi képzését, miket kellett megtanulnia ahhoz, hogy az Axiom-4 missziót segíteni tudja?
Egy másfél éves képzést kellett elvégeznem ahhoz, hogy megszerezzem az Európai Űrügynökség (ESA) űrorvosi minősítését. Ez egy liszenszvizsga, gyakorlatilag egy második orvosi szakvizsga volt, amire meglévő szakvizsga nélkül nem is lehetett volna jelentkezni. Bár én kardiológus vagyok a Semmelweis Egyetem, Városmajori Szív- és Érgyógyászati Klinikán, az űrorvos kollégáim között van sürgősségi orvos, pszichiáter, belgyógyász, mindannyian különböző európai országokból. A képzés elméleti része az Európai Űrügynökség kölni központjában és a houstoni NASA-központban zajlott. Több modulból állt és nem csak orvosi képzést kaptunk. Meg kellett tanulnunk az űrrepülés alapjait is, például mérnöki alapismereteket, a Nemzetközi Űrállomás (ISS) működését, illetve számos operatív és vészhelyzeti protokollt. Hozzátartozott a kurzushoz, hogy megtanultuk, hogy az űrben uralkodó körülmények - például a a mikrogravitáció vagy a sugárzás - milyen hatással vannak az emberi szervezetre, és milyen teendőink vannak egy-egy egészségügyi vészhelyzetben. A gyakorlati modulban űrhajósokat kellett kísérnünk valódi misszióikon. Két asztronauta orvosi felügyeletében vettem részt: egy svéd űrhajós, Marcus Wandt, az Axiom Space harmadik űrmissziójának volt a tagja, a dán Andreas Mogensen pedig hat hónapot töltött a világűrben.
A képzés egyik legfontosabb részének az tűnik, hogy mindent tudniuk kell arról, hogy az űr milyen hatással van az emberi szervezetre. Mik az űrhajósok legjellemzőbb panaszai az űrben?
Az űr hatása az emberi szervezetre alapvetően két nagy csoportra osztható: rövid- és hosszútávú hatásokra. Az előbbiek közül a leggyakoribb a folyadék érrendszeren belüli és azon kívüli átrendeződése: a mikrogravitáció miatt a testfolyadékok a felsőtest felé tolódnak el. Ilyenkor a fejben egy furcsa teltségérzet jelentkezik: fejfájás alakulhat ki, ami gyakran hányingerrel és orrdugulással, illetve feszítésérzéssel társul. A belső fülben lévő egyensúlyrendszerre is hat a súlytalanság, zavart okozva annak működésében. Emellett az űrben megszűnik az a referencia, hogy “hol van fent és lent”. Mi ezt az állapotot űrtengeribetegségnek szoktuk hívni. Jellemző tünet az is, hogy a látás megváltozik. Ez részben azért van, mert az űrben megváltozik a szemgolyó alakja. Kerekebb lesz, sőt, a látóideg is vizenyősebbé válik, ödéma alakulhat ki a látóidegfőben. Ha ez az állapot hosszútávon is fennáll, az akár tartós látásromlást is okozhat, ezért szükség lehet gyógyszeres kezelésre. Az első pár nap egyébként mindig azzal telik, hogy az űrhajósok szervezete fokozatosan alkalmazkodik az új körülményekhez. A hosszútávú hatások közül a csont- és izomtömegvesztés az egyik legjelentősebb. Ahogy az űrhajósok kilépnek a gravitációs térből, a folyamat azonnal elkezdődik, de csak körülbelül harminc nap után válik kóros mértékűvé. Hogy ennek a folyamatnak elkerüljük a komolyabb következményeit, nagyon figyelnünk kell az űrhajósok táplálkozására és a rendszeres fizikai aktivitásra. Mind kardió, mind pedig erőedzésre szükség van. A hosszútávon, tehát 30 napnál tovább kint tartózkodó űrhajósok a Nemzetközi Űrállomáson emiatt minden nap körülbelül két órát edzenek. Az állomáson rendelkezésre áll futópad, szobakerékpár, sőt erőemelő gép is, hogy a lehető legjobban megőrizzék izom- és csonttömegüket.
Hasonló mellékhatásokat tapasztalnak a “csupán” két hetet az űrben tartózkodó kutatóűrhajósok, amikor visszatérnek a Földre? Milyen rehabilitációra kell számítania Kapu Tibornak?
Amikor visszatérnek a földre, újból alkalmazkodniuk kell a Föld szabályaihoz: elsősorban ahhoz, hogy újból gravitációs erő éri őket. Ez még a rövid, két hetes küldetésen részt vevő űrhajósok esetében is számos kihívással jár. Az egyik legjellemzőbb tünet a gravitáció újbóli hatására jelentkező egyensúlyzavar. Az egyensúlyszervnek újból alkalmazkodnia kell a gravitációs viszonyokhoz és emiatt újból jelentkezhet az az űrtengeribetegség, ami az űrutazás első napjaiban. Kellemetlen hányinger és szédülés az, amit ilyenkor tapasztalnak. Jelentkezhet az úgynevezett „ortosztatikus hipotónia”, ez a testhelyzet megváltoztatásakor jelentkezik, például amikor az asztronauták fekvő pozícióból felállnak, és az alacsony vérnyomás okozza. Emiatt szédülhetnek, vagy akár elájulhatnak. Általában enyhe izomgyengeségre is panaszkodnak. Ezek megelőzése és kezelése érdekében egy rövidebb, kéthetes rehabilitációs időszak következik miután visszatértek a Földre. Ez alatt személyre szabott fizikai és fizioterápiás tréningeken vesznek részt. A program része az izomerő fokozatos visszaépítése, egyensúlyfejlesztő gyakorlatok, és masszázsterápia is.
Kapu Tibor pontosan ezeket, az átmeneti körülmények között megváltozó szervműködés adatait gyűjti, illetve az ezeket monitorozó eszközöket teszteli. Pontosan mit kutatnak a segítségével és milyen eszközöket használnak erre?
A HUNOR-program keretében Tibor számos kísérletet végez a Nemzetközi Űrállomáson, ezek közül kettőben a Semmelweis Egyetem is részt vesz szakmai partnerként. Az egyik egy telemedicinás kísérlet, amelynek célja az emberi szervezet mikrogravitációs környezetben történő megfigyelése hordozható eszközök segítségével. Ebben kardiovaszkuláris és vesztibuláris, azaz szív- és érrendszeri, illetve egyensúlyszervi adatgyűjtést végzünk. Tibor állapotát a nap 24 órájában monitorozzuk okospóló és fejpánt segítségével, amelyek számos paramétert – például mozgásmintázatot, szívfrekvenciát, EKG-t, véroxigénszintet és vérnyomást – rögzítenek. A vérnyomásméréshez egy 24 órás monitorozórendszert használunk, az ISS fedélzetén pedig szív- és érrendszeri ultrahangvizsgálatokat is végzünk. Az egyensúlyrendszer megfigyelésére a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem kutatóival közösen fejlesztettünk ki egy egyszerű, de hatékony módszert: Tibor testére kis jelölőmarkereket rögzítünk, majd egy jó minőségű videókapcsolaton keresztül követjük, ahogy elvégez egy sor előírt gyakorlatot. A felvételek elemzését matematikai módszerekkel végezzük. Ezekkel kiszámítható, hogyan változik az egyensúlyérzékelés a küldetés előtti és utáni állapothoz képest. Ennek a rendszernek az elsődleges célja, hogy a jövő űrmissziói során időben észleljük az esetleges egészségügyi problémák jeleit. Tibor ezzel egy olyan egészségmonitorozó rendszer prototípusát teszteli az űrben, amely a jövőben – akár mesterséges intelligencia bevonásával – továbbfejleszthető lesz.
A projekt szakmai vezetője dr. Merkely Béla, a Semmelweis Egyetem rektora. A kísérlet gazdája az Európai Tudásközpont Kft. Horváth Zoltán ügyvezető irányításával, a fejlesztésben szakmai partnerként részt vesz a BME Gépészmérnöki Kara dr. Isnperger Tamás tanszékvezetővel, és a Német Űrügynökség Scott Ritter és Jürgen Drescher szakértők közreműködésével.
A második kísérletben az űrbeli hatóanyagleadás új lehetőségeit vizsgáljuk. A mikrogravitáció hatására fellépő SANS, azaz az űrrepüléssel összefüggő látásromlás komoly problémát jelent az űrhajósok számára. A szemcseppek alkalmazása a gravitáció hiánya miatt meglehetősen nehézkes, ezért egy innovatív megoldást fejlesztettek ki: egy kisméretű inzertet, amely a szembe helyezve – a könny és a testhő hatására – feloldódik a szaruhártya felszínén. A jelenlegi kutatásban ez a nanoszálas szerkezetű inzert egy steril és hatóanyagmentes orvostechnikai eszköz. Ugyanakkor ezzel a módszerrel a jövőben sokféle hatóanyag bejuttatható lehet. Ennek a megfelelő kezelését és stabil tárolását egy speciálisan kifejlesztett applikátor segíti, amely használata minimális kellemetlenséggel jár.
Az utóbbi kísérlet lebonyolításában a Semmelweis Egyetem Szemészeti Klinikája és a Gyógyszerésztudományi Kar vesz részt. Az orvosi és gyógyszerészeti szakmai felügyeletet és fejlesztést dr. Nagy Zoltán Zsolt, a Semmelweis Egyetem Szemészeti Klinikájának igazgatója, illetve dr. Balogh György Tibor, a Semmelweis Egyetem Gyógyszerészi Kémiai Intézet látják el az Egyetemi Gyógyszertár Gyógyszerügyi Szervezési Intézettel és a Hungarotrial Zrt.-vel együttműködve. A kutatási program gazdája és a technológia fejlesztője a Spinsplit Kft. A megvalósításban – ahogy már említettem – a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem is részt vesz a Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar, illetve a Villamosmérnöki és Informatikai Kar közreműködésével. A projektet dr. Balogh-Weiser Diána, a Spinsplit kutatási igazgatója, a BME egyetemi docense, és dr. Ender Ferenc, a Spinsplit ügyvezetője, a BME egyetemi docense irányítják.
Az űrhajósok teljes felkészítési folyamatában mikor lép be egy űrorvos? Egyáltalán egységes egészségügyi felkészítést kapnak az űrhajósok, vagy szempont, hogy egyéni felkészítést kapjanak?
Mivel 2022-ben kezdődött a Semmelweis Egyetem és a HUNOR együttműködése, már az űrhajósok orvosi kiválasztását is mi végeztük el: ebben a több mint 240 jelentkező közül a legjobb 25-öt vizsgáltuk meg alaposan. Az űrhajóskiválasztás szigorú és egységes nemzetközi orvosi kritériumok alapján zajlik. Az összeállításukban és állandó frissítésükben a NASA, az Európai Űrügynökség, az orosz Roszkoszmosz, illetve a kanadai és japán űrügynökségek vesznek részt. Ez rendkívül átfogó és minden szervrendszerre kiterjedő vizsgálatokat jelent, amibe beletartoznak a belgyógyászati és kardiológiai vizsgálatok, gasztroenterológia, teljes laborpanel, légzésfunkciók vizsgálata és rengeteg képalkotó vizsgálat, például koponya és gerinc MR-vizsgálatok. Nagyon fontos az űrhajósok fogászati és a pszichológiai ellenőrzése. Az utóbbiba személyiségtesztek és a stressztűrés vizsgálata is beletartozik. Bár az űrhajósok általában jó fizikai állapotban vannak, nem extrém sportolók. A kiválasztás után viszont célzott fizikai felkészítésen vesznek részt, hogy a testük képes legyen alkalmazkodni az űrben uralkodó szokatlan viszonyokhoz – például a mikrogravitációhoz és a zárt térhez. A legfontosabb orvosi alapelv, hogy az űrhajós szervezetében nem lehet aktív gyulladás vagy krónikus betegség. Ezek a kizáró kritériumok univerzálisan érvényesek, függetlenül attól, melyik űrügynökségről van szó.
Önnek mi a dolga az elkövetkezendő napokban, amíg hazatérnek az űrhajósok és megkezdődik a rehabilitáció?
Jelenleg az Axiom Space kétfős orvosi csapatával Houstonból követem a missziót. Minden űrhajósnak van egy saját űrorvosa, akikkel én is folyamatosan konzultálok, ahogy Tiborral is. Az űrhajósok és az orvosaik között vannak privát orvosi megbeszélések, amelyeket meghatározott időközönként megtartunk. Ilyenkor Tiborral videókonferencián, élőben beszélünk az állapotáról és arról, hogy ő hogy érzi magát.
Az Axiom Space negyedik missziójának felkészülési szakaszában az utolsó etap Houstonban zajlott, ami után Floridába utaztak, hogy ott felkészüljenek a kilövésre. Az utóbbi helyen állítólag kéthetes karanténba vonult ön és Kapu Tibor is.
Igen, az űrutazás előtti utolsó két hétben kötelező karanténba kell vonulni – ez a NASA által előírt protokoll része, és az időtartama szükség esetén hosszabb is lehet. Tibor esetében a karantén végül közel egy hónapig tartott, mivel többször halasztották a felbocsájtást. Én is mellette voltam ebben az időszakban.
Az alkalmatlan időjárásra, máskor a hordozórakéta vagy magának az űrhajónak a műszaki problémáira hivatkozva közel egy hónapot csúsztatták a felbocsájtás időpontját. Bár ezt korábban nem közölték, a csúszás okai között nem szerepelt az űrhajósok kedvezőtlen állapota?
Nem, az elhalasztásoknak kizárólag logisztikai és műszaki okai voltak – például az időjárási körülmények, a hordozórakéta műszaki ellenőrzései vagy az ISS fogadókapacitása. Az egészségügyi állapot mindvégig megfelelő volt. A karantén alatt az űrhajósok naponta vesznek részt orvosi ellenőrzésen, ahol a testi és mentális állapotukat is szigorúan nyomon követjük.
Azt mondta, hogy a rövidtávú űrben tartózkodásról kevesebb adattal rendelkeznek. Mennyiben újító a mostani kutatás? Vannak más országok, amelyekkel együttműködve akár összehasonlíthatóak az Axiom-4 űrmisszió során kapott adatok?
Valóban, a rövid távú űrutazások hatásairól kevesebb tudományos adat áll rendelkezésre, mint a hosszú missziók esetében. Éppen ezért különösen értékes, hogy a mostani küldetés során részletes fiziológiai adatokat gyűjthetünk, ráadásul egy olyan monitorrendszert tesztelünk, amely a jövőben automatizált, akár mesterséges intelligencia által támogatott egészségfelügyelet alapját képezheti. A Semmelweis Egyetemen létrejött Repülő- és Űrorvostani Tanszék egyik fő célja a nemzetközi együttműködések kiépítése. Már most is dolgozunk együtt külföldi szervezetekkel, például a kanadai és német űrügynökségekkel, és szeretnénk további kutatási partnerségeket is kialakítani.
Az Axiom-4 misszió keretében négy ország űrhajósai tartózkodnak az ISS fedélzetén: az amerikai veterán, Peggy Whitson vezeti a missziót, az indiai Shubhanshu Shukla a pilóta, míg a lengyel Sławosz Uznański-Wiśniewski és Kapu Tibor kutató űrhajósokként vesznek részt a misszióban. Bár mindenkinek megvan a saját feladata, a fedélzeten szorosan együtt dolgoznak. Az együttműködés nem most kezdődött: a közös munka már több mint egy éve tart, hiszen a közös tréningeken, felkészítő gyakorlatokon és szimulációkon is együtt vettek részt. Ez a hosszú távú együttműködést már most megalapozhatja a jövőbeli nemzetközi – például lengyel–magyar – tudományos partnerségeket, aminek mi nagyon örülünk.