Polštářové studie - vliv dlouhodobého upoutání na lůžko na zdravotní stav člověka

foto: ESA

Víte, že americká NASA, dobrovolníkům platí až 18 000 dolarů za to, že několik týdnů jen leží v posteli? Někdo by si mohl říci: "Hmm, to je práce snů...". Jak však uvidíme dále, není to tak snadné, jak by se mohlo zdát a ty peníze mají dobrovolníci určitě zasloužené. K čemu to tedy je, sledovat skupinu lidí, kteří několik dní až týdnů tráví na lůžku? 

Jedná se o tzv. bedrest studii, výzkumnou metodu, pomocí které se na Zemi simulují podmínky pobytu člověka v prostředí mikrogravitace (lidově a pro zjednodušení - ve stavu beztíže). Vědci u pokusných osob zkoumají fyziologickou odezvu organismu na dlouhodobé upoutání na lůžko, a to v poloze s hlavou o -6° níže. Tento výzkum je velmi důležitý pro plánování kosmických misí, jejich bezpečnost a protiopatření proti účinkům prostředí mikrogravitace na člověka ve vesmíru.    

Trocha historie...

foto: Roscosmos

Nepříznivé účinky dlouhodobého upoutání člověka na lůžko byly pozorovány již v roce 1950, během epidemie poliomyelitidy, tedy ještě v době,  než byla vynalezena účinná vakcína, Don Whedon a jeho skupina studovala stráty kostní hmoty u obětí polio, která se projevovala exkrecí kalcia, ktrá byla důsledkem nikoliv primárního onemocnění, ale imobilizace – způsobené primárním onemocněním.



V kosmonautice se bedrest studií začalo využívat v 70tých letech. Bedrest studie, správně "Head Down Bed Rest" , je simulační model sloužící ke studiu fyziologických změn, ke kterým dochází v průběhu kosmického letu. Charakteristická pro HDBR je imobilizace, inaktivita, izolace a eliminace gravitační Gz síly (stimulů), jako jsou posturální změny a změny směru, tedy reakce těla jako odezva na informace ze senzorů (gravireceptory, proprioreceptory).

Kosmonatuti si po návratu z vesmíru stěžovali na potíže s usínáním. Jejich stížnosti se týkaly toho, že po ulehnutí do postele a zavření očí měli neustále pocit, že mají nohy svěšeny dolů z lůžka. Nápravu cítí až po zvednutí nohou (podložením), nad úroveň hlavy. Sovětské vědce tehdy napadla otázka: Co když je pocit při ležení v lůžku s nohama výš podobný tomu, co člověk pociťuje ve vesmíru, při pobytu v mikrogravitaci? A tak se zrodila bedrest simulace.

   

Pillownauti-polštářoví astronauti...



foto: DLR/Envihab

Podílet se na výzkumu v oblasti kosmonautiky jako testovací subjekt "pillownaut" (pillow-polštář), je určitě velmi zajímavou zkušeností. Ale není to pro každého. Abyste se mohl/a stát dobrovolníkem v podobné studii, musíte být zdravý muž/žena, ve věku 24-55 let. Musíte mít normální krevní tlak a vaše EKG musí být bez nálezu. Nesmíte brát léky, které by mohly ovlivnit výsledky testů. Jde zejména o fluoridy, či steroidy atp. Dalším požadavkem je, aby měl pokusný subjekt "normální stav výživy", tedy hodnotu BMI mezi 18,5 až 24,9. Hladina albuminu v krvi aby byla 65-85g/l. Z důvodu využívání magnetické rezonance, jsou nepřípustné jakékoliv kovové implantáty v těle. Při vstupním vyšetření do každé bedrest studie lékař pátrá v anamnéze, zda pokusná osoba netrpí, nebo netrpěla poruchami štítné žlázy, ledvinovými kameny, nebo kardiovaskulárním či duševním onemocněním. Protože většinu času v průběhu experimentu budete trávit na lůžku se sklonem -6°hlavou dolů, je pochopitelné, že z účasti na studii budete vyloučeni, trpíte-li gastroezofagálním refluxem, kardiovaskulárním onemocněním, nebo nějakou senzomotorickou disfunkcí.

Šest měsíců před zařazením do studie nesmíte kouřit a další věc, po které budou lékaři pátrat je trombóza ve vaší osobní, nebo rodinné anamnéze. Ženy musí mít normální menstruaci a bez těhotenství. Aby se předešlo ovlivnění výsledků vyšetření, nesmí ženy brát hormonální antikoncepci, musí mít normální menstruaci. Obecně řečeno, je požadován velmi dobrý zdravotní stav pokusných subjektů. Ti před zařazením do studie většinou podstupují i komplexní psychologické vyšetření, které by mělo vyloučit možnou psychopatologii. A samozřejmě je vyžadován čistý trestní rejstřík.

Standardy pro Bed-Rest...



foto: NASA

Každá "polštářová studie", nebo, správně Head Down Bed Rest, se řídí přísnými pravidly. Podle svého zaměření, bývají bed-rest studie dlouhé 30-60-90 dnů. Pokusné osoby leží na lůžku se sklonem -6°hlavpu dolů. Předepsaná teplota v pokoji je 22°C (± 2°C). Předepsaná je i vlhkost prostředí, a to 70% (± 5%). Budíček, a tedy i rozsvícení světel je v 6:00 a večerka a tedy i zhasnutí je ve 22:00h. Sestřičky u pokusných subjektů pravidelně měří TK+P, dýchání, tělesnou teplotu, pravidelně je váží a sledují příjem a výdej tekutin a tak podobně, jako se to dělá v nemocnici a podle zaměření studie. Vstávat z lůžka je zakázáno a pokoj je pod 24h kamerovým dohledem. V průběhu samotného experimentu probíhá ob den rehabilitace a po ukončení probíhá fyzioterapie nejméně týden denně a pak dle potřeby a zaměření studie. Přísnými pravidly se řídí i výběr toho, co "pillownauti" jedí a pijí. Nesmí kávu, kakao, čokoládu, čaj a ani jiné rostlinné nápoje. Všechno jídlo, které dostanou na stůl musí být skonzumováno. Ženám se standardně doplňuje hladina železa. Doplňován je také vitamín D.

Během bed-rest studií je využívána široká paleta diagnostických metod, v závislosti na zaměření studie. Jak si řekneme dále, důležitou oblastí výzkumu, které se v rámci bed-rest studií vědci věnují, je zdraví kostí. K tomu je využívána široká paleta diagnostických technologií a postupů. Jako příklad si můžeme uvést DXA (Dual-Xray Absorbtiometry, kterou se měří denzita kostí (hustota minerálů). Dále se využívají metody, jako QCT (Quantitative Computerized Tomography) atd. Důležité je hodnocení stavu výživy, dále pak se provádí široká škála běžných biochemických a hematologických  vyšetření, ale i laboratorní vyšetření specializovaná, např: Markery kostního metabolismu: N-telopeptid (NTX), Pyridinolin (PYD), Deoxypyridinolin (DPD), - carboxy glutamická kyselina, C-telopeptid (CTX), Helical Peptid (HP).

Podstatnou diagnostickou položkou jsou v rámci výzkumu dlouhodobého upoutání člověka na lůžko funkční testy. Jde např o izokinetické svalové funkční testy, testy svalové síly a výdrže, jako je např dynamometrie, různé reflexní a EMG testy (dorzo-plantární flexe) atd.U pokusných subjektů jsou zkoumány změny v aerobní kapacitě jejich plic a kardiovaskulární výkonnost pomocí bicyklové ergometrie, jsou zkoumány výkyvy v jeji TK, P i SpO2. Důležitým testem, který se často vrámci bed-rest studií provádí je také tzv. dynamická postulografie. V rámci studií lékaři pokusným subjektům provádějí také celou řadu testů, zaměřených za změny, ke kterým dochází v oblasti kardiovaskulárního systému. Sleduje se imunitní systém a tak dále.

Laboratoř pro výzkum lidských subjektů...

foto: DLR/Envihab

V současné době probíhají bedrest studie na celé řadě výzkumných pracovištích. Nicméně, za hlavní centra tohoto výzkumu jsou považována pracoviště, jako Institute for Translational Sciences-Clinical Research Center - University of Texas Medical Branch Houston (USA), Center of Space medicine MEDES - Toulouse (Fr). V Rusku se problematikou be-rest studií zabývají v Moskevském Institutu pro biomedicínské problémy IBMP a nejnověji tu máme nově otevřené pracoviště s názvem Envihab, které je v Ústavu letecko-kosmické medicíny v Kolíně nad Rýnem.

foto: DLR/Envihab

Pracoviště, na kterém jsou experimenty, zabývající se dlouhodobým vlivem upoutání člověka na lůžko, realizují, musí, kromě samotné lůžkové jednotky, obsahovat také nezbytné hygienické zázemí a k dispozici bývá také společný prostor pro setkávání rodin s výzkumnými subjekty. Vzhledem k charakteru výzkumných projektů, je důležité, aby měli vědci k dispozici kvalitně vybavený laboratorní komplement, radiodiagnostiku  a zařízení pro fyzioterapii. Takové pracoviště vlastně musí mít charakter klasického nemocničního oddělení interního typu. Musí být dostupná i kuchyň či prádelna.

Také personální zajištění bed-rest studií musí být multioborové. Kromě výzkumného týmu, tedy samotných autorů námětu studie, se o "pillownauty" starají lékaři, kteří se střídají ve 24 hodninových službách, dále pak musí být k dispozici tým sester, fyzioterapeutů, k dispozici je psycholog a také nutriční terapeut. 

foto: NASA

Vybavení lůžka v podstatě také odpovídá běžnému vybavení lůžka nemocničního. Ložní prádlo, stolek, lampička, močová láhev a mísa. K dispozici je pojízdná vana, také počítač s přístupem na internet, televize, rádio a čtivo dle výběru. Povolen je telefon i individuální dekorace pokoje.   



Účinky dlouhodobého upoutání člověka na lůžko na lidský organismus...

První změny v lidském organismu registrujeme již během 36 hodin od ulehnutí. Jde hlavně o změny v kardiovaskulárním a pohybovém systému, které můžeme nazvat snahou o fyziologickou kompenzaci, a to v období prvních 7 až 10 dnů. Po deseti dnech se již může docházet k dekompenzaci, která může vyústit v různé patologické stavy.

obr: Journal of Applied Physiology Published 15 April 2016 Vol. 120 no. 8, 891-903 DOI: 10.1152/japplphysiol.00935.2015

Vidíme, že v průběhu několika dnů, dochází k rozvoji převahy sympatiku, která se projevuje zvyšováním srdeční frekvence, avšak za snižování srdečního výdeje a žilního návratu. Dochází k rozvoji ortostatické hypotenze a tělesné tekutiny se přesunují do horních partií těla, což se projevuje otoky. V leže dochází také k hypoventilaci plic. Důsledky všech těchto uvedených stavů vídáme často u našich pacientů. Ortrostatická hypotenze se projevuje presynkopálními stavy až synkopami při rychlé vertikalizaci pacienta a hypoventilace plic často, zejména u dlouhodobě ležících, ústí v záněty plic.

Bylo prokázáno, že dlouhodobou inaktivitou na lůžku dochází k rozsáhlým změnám pohybového aparátu. U ležících vidíme rychle progredující svalovou atrofii, a to zejména u svalů posturálních. U dlouhodobě ležících lidí pozorujeme také rozvoj osteoporózy, která je důsledkem nedostatečného silového namáhání kostí. Dochází tak ke zvýšenému odbourávání kostních minerálů a jejich vylučování močí. Snížená pohyblivost kloubů zase vede k rozvoji fibrózy a ankylózy. Silné flexory jsou dlouho kontrahované, extenzory nefunkční.

Podobně, jako u astronautů, dlouhodobě pobývajících v prostředí mikrogravitace, i u dlouhodobě ležících vidíme rozsáhlou redistribuci tělesných tekutin. Protože dochází k přesunům tělesných tekutin do horních partií těla, organismus si tento stav vyloží jako převodnění a začne se tekutin zbavovat v podobě zvýšeného močení. To vede až k dehydrataci. Následkem zvýšeného odbourávání kostních minerálů, dochází k jejich hromadění v močových cestách, což vede ke zvýšenému riziku vzniku konkrementů.

Nesmíme samozřejmě opomenout také fakt, že dochází ke změnám kožního turgoru, a to nejprve nad kostními výčnělky a tak je na těchto "predilekčních místech" ležící zvýšeně ohrožen rozvojem dekubitů.

A nakonec nesmíme zapomenout ještě jeden nepříznivý účinek. A tím je senzorická a sociální deprivace. Ležící subjekt je v monotónním uzavřeném prostředí pokoje, bez přímého kontaktu s širším vnějším světem. To by samozřejmě bylo ještě umocněno, kdyby mu byl zapovězen internet, návštěvy a třeba rádio a TV. Ukázalo se, že tato situace má za následek rozvoj ospalosti, někdy neklid a poruchy cirkadiálního rytmu atd.

Transfer znalostí...

Pokud jste pozorně četli, musí vám být jasné, že bed-rest studie, tedy vědecké výstupy z těchto experimentů, mají veliký přesah ve smyslu využití ne jen v kosmonautice, ale zejména v běžné klinické medicíně a ošetřovatelství. Poznatky z tohoto typu výzkumu nám slouží například k pochopení některých procesů, ke kterým dochází v rámci stárnutí, čerpáme z nich při péči o nemocné upoutané na lůžko v důsledku závažného zdravotního stavu, jako jsou poúrazové stavy, stavy závažné fyzické dekondice, jako je malnutrice, dehydratace, celkové oslabení organismu v důsledku maligního onemocnění a takto by se dalo pokračovat dále. Poznatky, které nám tento výzkum přináší tedy lze zužitkovat jak v akutní, tak i v dlouhodobé péči.  

BedRest Study - Pilot Prezentation from Pavel Boháček