Cardiopulmonary and Circulatory Interactions During Gravity Trasnsitions in Parabolic Flight - Joint Approach of Gravitational Physiology and Anaesthesiology -

Abstract

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden Parameter des Herzkreislaufsystems gesunder Probanden aus verschiedenen Biosignalen berechnet. Die Messungen wurden in den Schwerkraftsübergängen von Parabelflügen durchgeführt, während sich das Herzkreislaufsystem in keinem Gleichgewichtszustand befand. Außerdem wurden Interaktionen von kardiopulmonalem und hormonellem System und der Flüssigkeitshomöostase im Parabelflug untersucht. Kapitel eins gibt eine detaillierte Einleitung in die Gravitationsphysiologie und in die Herzkreislaufphysiologie auf Parabelflügen. Wissenschaftliche Überschneidungen von Physiologie unter extremen Umweltbedingungen und Anästhesiologie werden anhand klinischer und physiologischer Literatur aufgezeigt. Die wissenschaftlichen Methoden und Versuchseinrichtungen, die dieser Doktorarbeit zugrunde liegen, werden im Detail beschrieben. Kapitel zwei beschreibt das erste Experiment dieser Doktorarbeit im Rahmen dessen das Herzzeitvolumen kontinuierlich mittels Thoraximpedanzmethode und Fingerblutdruckanalyse auf Parabelflügen untersucht und mit dem nichtinvasiven Goldstandard der absoluten Herzzeitvolumenbestimmung, der Testgasrückatmung, verglichen wurde. Die Vergleichbarkeit der Methoden wurde mittels Bland und Altman Analyse bestimmt. Das absolute Herzzeitvolumen der stehenden Probanden wurde zum ersten Mal mittels der Rückatemmethode während des Übergangs von Hypergravitation in Mikrogravitation bestimmt. Kapitel drei beschreibt den Vergleich der Berechnung des Herzzeitvolumens auf der Grundlage von zehn verschiedenen Pulskontourmethoden während Schwerkraftsübergängen. Das Herzzeitvolumen der verschiedenen Pulskontourmethoden wurde mit dem gleichzeitig mittels Testgasrückatmung bestimmten Herzzeitvolumen verglichen. Kapitel vier stellt das abschließende physiologische Experiment der Arbeit dar, welches auf den Resultaten der Kapitel zwei und drei basiert. Dieses hatte die detaillierte Untersuchung des menschlichen Herzkreislaufsystems während Schwerkraftsübergängen im Parabelflug zum Ziel. Besonderes Gewicht wurde dabei auf die hormonelle Regulation des Wasserhaushalts und auf die Lungenzirkulation gelegt. Die Auswirkungen des verminderten Luftdrucks und des verminderten Sauerstoffpartialdrucks der Flugzeugkabine wurden berücksichtigt. Im fünften Kapitel werden die Ergebnisse dieser Arbeit in den klinischen und physiologischen Kontext eingeordnet. Dabei wird klar, dass die Pulskontourmethoden und die impedanzkardiographischen Methoden der kardiovaskulären Indexberechnung ähnliche methodische Limitationen in der Weltraummedizin wie auf einer Intensivstation haben. Außerdem wird klar, dass das Herzzeitvolumen in der Mikrogravitation eines Parabelflugs höher ist, als in dieser Situation vom Körper benötigt und dass die Lungenzirkulation und die Flüssigkeitshomöostase verschachtelten Regulationsmechanismen unterliegen, die von einer Vielzahl der Umweltfaktoren eines Parabelflugs beeinflusst werden.