우주 비행 중 심장 박동 문제

Cardiac rhythm problems during spaceflight

우주 비행사들 사이에서 심장 박동 장애가 목격되었다.이들 중 대부분은 심혈관 질환과 관련이 있지만, 이것이 우주 비행의 기존 조건이나 영향 때문인지는 분명하지 않다.관상동맥 질환에 대한 고급 검진이 이 위험을 크게 완화시켰으면 한다.심방 세동과 같은 다른 심장 박동 문제는 시간이 지남에 따라 발생할 수 있으며, 승무원들의 심장 박동을 정기적으로 검사해야 한다.이러한 지상 심장 위험 외에도, 미세 중력에 장기간 노출되면 심장 박동 장애로 이어질 수 있다는 일부 우려가 있다.이는 현재까지 관찰되지 않았지만 추가 감시가 보장된다.

국제우주정거장(ISS)에서 경험하는 미세중력에 장기간 노출되거나 화성이나 달에 장기간(최대 3년간) 체류하는 동안 심장 부정맥의 발생과 임상적 중요성은 미국항공우주국(NASA)의 우려 사항이다.현재 우주에서 심장 부정맥에 대한 일화적인 보고가 있을 뿐이며, 여기에는 지속되지 않는 심실 빈박에 대한 문서화된 에피소드가 포함되어 있다.하지만, 원격지이지만 매우 공공적인 우주 비행 환경에서 갑작스런 심장사망이라는 잠재적 재앙적 성격은 우주 비행이 부정맥을 일으킬 가능성에 대한 우주 프로그램 초기부터 계속적인 우려를 불러왔다.실제로 우주 비행에 따른 심혈관계 시스템에는 잘 알려진 변화가 있다.

  1. 혈장 부피가 감소한다.
  2. 좌심실 질량 감소
  3. 자율신경계는 미소중력 환경에 적응한다.

이러한 생리학적 적응을 종합하면, 비록 이러한 주장을 뒷받침하는 증거는 장기간의 우주 비행 후 소수의 우주 비행사들에서의 QT 간격의 작은 변화로 구성되지만, 우주 비행 중 심장 구조와 신경 체액 환경의 변화가 전기 전도를 바꿀 수 있다는 것을 암시한다.스크리닝 기술의 향상과 동시에, NASA가 탐사 클래스 미션의 시대로 접어들면서, 우주 비행 자체가 부정맥의 위험을 높일 수 있는 심장 구조와 기능을 충분히 변화시키는지 여부를 가장 확실하게 판단하는 것이 중요하다.이 사업은 매우 체계적인 방법으로 이루어져야 한다.

서론

현재, 심혈관이 미세 중력이나 우주 비행에 적응하면 우주비행사의 생명을 위협하는 부정맥에 걸리기 쉽다는 증거는 거의 없다.임상적 관점에서, 돌연사의 [1]"생물학적 모델"에 따르면, 장기간의 우주 비행이 돌연사의 위험을 증가시킬 수 있는지를 판단하기 위해 부정맥의 기질과 트리거를 모두 고려해야 한다.이 모델에서 구조적 이상은 부정맥이 시작 및/또는 지속될 수 있는 환경을 만들기 위해 운동, 전해질 장애 또는 신경 체액 조절과 같은 기능적 변화와 상호작용한다.관상동맥질환 환자의 경우 기질은 명확하다: 심근경색(MI) 및/또는 전도가 느린 초점영역으로 이어지는 흉터, 즉 재진입에 필요한 조건이다.심실 기능이 정상인 환자의 경우 잠재적 기질이 확실하지 않습니다.사실, 이러한 임상 사례에서 재진입은 종종 부정맥의 발생 메커니즘이 아니다: 부정맥은 지연된 탈분극에 의해 야기될 수 있으며, 유발된 활동은 카테콜아민을 [2]통해 매개될 수 있다.장기 우주 비행 중 지속되지 않은 심실 빈맥에 대한 발표된 보고서는 늦은 확장기 조발성 심실 수축(PVC)에 의한 빈맥의 시작이 재진입보다 유발 활성과 더 일치한다는 점에서 이 가설을 뒷받침한다.

장기간의 우주 비행이 심장 부정맥과 관련이 있다는 것을 보여주는 결정적인 데이터는 없지만, 장기 비행 중 심장 전기적 변화를 암시하는 관측 데이터가 수년에 걸쳐 문서화되었습니다.예를 들어 Skylab 기간 동안 9명의 미국 승무원들은 모두 어떤 형태의 리듬 장애를 보였다.이러한 리듬 장애의 대부분은 단일 PVC로 구성되었고 임상적으로 중요하지 않았다.그러나 한 승무원은 하반신 부압 프로토콜 중 5비트 심실 빈맥을 경험했고, 다른 승무원은 휴식과 운동 후 "심실 심박조절기"를 경험했다.최근에는 장기간의 우주 비행 후 소수의 우주비행사들에게서 심실 재분극 지표인 보정 QT 간격(QTc)이 약간 연장된 것으로 나타났다.이러한 우주 비행 중에는 비행 중 홀터 감시가 수행되지 않았다.따라서 이 연장이 알려진 부정맥과 관련이 있는지는 알려지지 않았다.비행 중 홀터 감시는 초기 우주왕복선 시대에 수행되었다.

비행 전 [4][5]측정과 비교하여 차량 내 또는 차량 외 운영 중 4 - 16일 비행에서 부정맥의 변화는 거의 기록되지 않았다.실제로 이들 연구에서는 비행 중 부정맥의 빈도가 실제로 감소했을 수 있습니다.비록 매우 넓은 것으로 알려진 부정맥의 일일 변동은 정량화되지 않았습니다.그러나 미르 우주정거장에서는 비행 전에는 존재하지 않았던 PVC가 검출되어 14비트 심실 빈맥이 [3]기록되었다.

최근에는 승무원들이 부정맥에 빠지기 쉬운 몇 가지 질환이 확인되었다.돈노 외 [7]연구진은 우주왕복선 단기간 비행 후 QTc 간격이 길지 않은 승무원의 경우 장시간 비행 후 QTc 간격이 약간 길어진다는 것을 발견했으며, 몇몇 조사자들은 우주 비행 [8][9]후 좌심실 질량이 감소한다는 것을 발견했다.

이 모든 연구 결과는 ISS와 행성 간 임무를 위해 계획된 장기 비행 중 심장 리듬 장애가 문제가 될 수 있다는 우려를 제기한다.우주 비행과 그 많은 변수들이 부정맥을 유발한다고 여겨질 수 있는 정도는 분명하지 않지만, 우주 비행 중에 심각한 심장 박동 장애가 발생할 가능성은 나사에 걱정거리이다.

우주 비행 증거

장기간의 우주 비행의 부정맥 유발 가능성에 대한 체계적인 연구는 없었고, 단기간 우주 비행에 대한 연구는 단 2건뿐이었다.그러나 비행 중 부정맥에 대한 많은 보고서가 발표되었습니다.표 1은 이러한 보고서 중 일부를 요약한 것입니다.

표 1
프로그램. 시작하다 비행 EVA 재진입 또는 착륙 비행 후
수성. PVC, PAC 정맥동 부정맥, PVC 1개, PAC 1개, 퓨전 비트 1개
쌍둥이자리 희귀 PAC
아폴로 달 표면: 심방 이중원 리듬(극도의 피로), PVC, PAC
스카이랩 최대 스트레스 시 PVC, AV 블록, 이소성 비트, AV 접합 리듬, ST 세그먼트 및 트위브 변화, 심실 쿠페트, 3비트 V-tach 심실 빈맥
우주왕복선 PVC, PAC PVC, PAC
Charles, JB, Frey, MA, Fritsch-Yelle JM, Fortner GW를 개작한 표.제3장: 우주생물학과 의학에서의 심혈관계와 심폐기능.니코고시안 AE, 몰러 SR, 가젠코 OG, 그리고리예프 AI, edsAIIA, 레스턴 버지니아 1996, 페이지 73

Le warious와 Seigneuric은 또한 승무원이 [10]탑승한 우주 비행에 관한 Shuttle 이전 시대의 보고서 중 일부를 편집했다.이러한 보고서 중 몇 가지를 아래에 간략히 설명합니다.

아폴로 15호 동안 한 승무원은 22박자의 결절 쌍두근 리듬을 경험했고, 그 뒤에 이른 심방 [5]박동이 이어졌다.이 승무원은 사고 당시 극심한 피로를 호소했지만, 선원들의 질문을 받았을 때만 그랬다. 따라서 임무에 영향을 미칠 정도로 심각하지는 않았다.21개월 후 승무원은 심전도 변화 없이 관상동맥 질환과 심근경색을 [10]앓았다.

Skylab 미션에서는 심실 PVC, 심실 PVC 및 결절 부정맥의 여러 사례가 기록되었습니다.부정맥은 노력 테스트, 선외 활동, 하반신 부압 세션, 그리고 전체 임무 동안 발생했다.여기에는 운동 중 한 우주인에게서 두 개의 연속 PVC가 포함되었고, [10]두 우주인에게서 정맥동 서맥이 선행된 방실 해리 증세가 포함되었다.

또한,[3] 분당 최대 심박수가 215회인 비지속 14비트 심실 빈박(그림 1)의 고립된 사고는 Mir에 탑재된 비행 중 Holter 모니터링을 사용하여 기록되었다.체계적인 과학적 연구의 일부는 아니지만, 이 사례는 장기 우주 비행 [11]중 부정맥에 대한 추가적인 증거를 제공합니다.

그림 1미르 승무원의 [3]빈맥 기록입니다

단기 우주 비행 [4][5]중 심장 박동 장애에 대한 체계적인 연구가 수행되었습니다.이 연구들은 1983년부터 1985년 사이에 914명의 우주왕복선 EVA 우주 비행사들에게서 발생한 부정맥에 대한 의학적인 보고에 대응하여 수행되었다.로섬 [5]등는 고고도 챔버 활동 중 및 이후, 발사 30일 전, 각 우주선 활동 중 및 후, 그리고 지구로 귀환할 때 획득한 24시간 홀터 기록을 사용했다.연구진은 비행 전이나 비행 후와 비교하여 비행 중 시간당 조기 심방 수축의 조기 심실 수축 횟수에 변화가 없음을 관찰했다(그림 2).마찬가지로, 부정맥은 프리치-옐레 등에 의해 6번의 우주왕복선 [4]임무 전, 도중, 후에 연구된 12명의 우주 비행사들에게서 관찰되지 않았다.이러한 데이터가 이전 보고서와 일치하지 않는다는 사실을 고려할 때, 조사자들은 추가 연구가 필요하다고 제안했다.

그림 2우주 비행 [3]전, 비행 중 및 후에 관찰된 조기 심실 및 심방 수축의 수.

미세중력에 대한 장기간 노출 자체가 심장 부정맥을 촉진할 수 있는지는 알려지지 않았다.관찰과 임상 판단에 따라 의료 운영 담당자들은 이러한 사건 중 일부는 진단되지 않은 기존 관상동맥 질환과 관련이 있다고 제안했다.향후 이러한 발생을 줄이기 위해 칼슘 점수를 포함한 선발 전 승무원 선별 테스트가 추가되었다.

기여 요인

좌심실 종괴

그림 3우주 비행 전후의 좌심실 종괴입니다선은 개별 승무원을 나타내고 오류 막대가 있는 원은 [9]평균을 나타냅니다.

최근의 증거는 병리학적, 생리학적 및/또는 유전적 신호에 대한 아포토시스 또는 "프로그램된 세포사"의 발달이 심장 부정맥을 일으키는 [12][13]주요 발달 요인이 될 수 있음을 시사한다.예를 들어, 우심실 조직의 위축 및 섬유 지방 치환과 관련된 아포토시스는 부정맥 유발 우심실 이형성증에서 부정맥 발생 가능성이 있는 메커니즘으로 확인되었으며, 그렇지 않으면 건강한 젊은 [14][15]개인에서 돌연사로 이어질 수 있다.

두 출판물은 단기간 우주 비행 후 좌심실 질량이 감소했다고 보고했다.이러한 [9]간행물 중 하나에서 심장 MRI를 사용하여 착륙일에 좌심실 질량의 감소를 보였지만 확장된 복구 데이터는 얻지 못했다(그림 3).다른 출판물에서는 심장 초음파 검사를 사용하여 착륙 당일 질량이 감소했으며 착륙 [8]후 3일 후에 완전히 회복되었습니다.

그림 4단거리 우주 비행 전후의 좌심실 질량 [(8, n=38 기준)]* = P 0 0.05.

미공개 데이터(초음파로도 측정)는 ISS에서 6개월간의 임무 후 좌심실 질량이 감소했음을 보여준다.이러한 감소는 단거리 비행 후 관찰된 것의 두 배이며 착륙 후 3일 이내에 완전히 회복되지 않는다(그림 5).

그림 5장기 우주 비행 전후의 좌심실 종괴입니다

특히 단기간의 임무 후에 질량의 감소 메커니즘에 대해 약간의 의견 차이가 있다.단기간 우주 [9]비행 후 조직 탈수가 질량 감소에 기여한다는 생각을 뒷받침하는 증거가 있지만, 운동 및/또는 영양 대책으로 [16]질량 감소를 예방할 수 있다는 것을 보여주는 침대 휴식 연구 데이터가 있다.그러나 장기 비행으로 인한 질량의 손실이 큰 것은 위축 때문일 가능성이 높다는 데 의견이 일치한다.

QT 연장

QT 간격은 심실 탈분극(QRS)과 재분극(T파)의 총 지속 시간을 측정한 것입니다.QRS 복합체는 일반적으로 건강한 개인에서 고정 지속 시간을 가지며 장기 우주 비행 중에 변경되지 않는다.따라서 QT 지속시간의 변화는 심실 재분극의 변화를 나타낸다.표면 심전도의 QT 간격은 모든 심장 세포 활동 전위의 공간적 및 시간적 합입니다.심장 내의 모든 세포가 동일한 활동 전위를 공유하는 것은 아니다. 따라서 재분극 시간에 일정 정도의 변동성 또는 불균일성이 존재한다.재분극 중 불균일성의 정도는 QT 파형(주로 T파)의 전체 형태학 및 대부분의 경우 QT 간격 지속 시간과 직접 관련이 있습니다.재분극의 불균일성의 크기와 심실 부정맥 발병 위험 사이의 명확한 연관성이 확인되었다.[17][18][19]

QT 간격은 종종 심박수에 대해 보정되며 QTc로 표시됩니다.QTc 간격을 연장할 수 있는 질환으로는 허혈성 심장병, 자율 기능 장애, 서맥, 전해질 이상, 심장 리모델링, 심장 칼륨 이온 [20][21][22][23]채널을 방해하는 탈수 약물 등이 있습니다.다음 요인들 중 장기간의 우주 비행사들에게 나타나는 것은 무엇입니까?

  • 첫째, 우주비행사들은 자율신경계에 [24][25][26][27]변화가 생긴다고 알려져 있다.
  • 둘째, 장기 비행에서는 단기 [26]비행에 비해 상대적으로 서맥이 있다.
  • 셋째, 그림 5와 같이 장기 비행 후 심장 리모델링의 증거가 있다.
  • 넷째, 시프로플록사신, 할돌, 인더럴, 베라파밀, 지트로맥스, Zoloft® 및 노르토리프틸린을 포함하여 QTc 간격을 연장하는 ISS 탑승 우주인들이 이용할 수 있는 의약품들이 있다.

상기 요인의 조합에 의해 생성된 환경은 QT 간격이 길어지거나 악화될 수 있습니다.

QTc 간격을 연장한다고 해서 심실 부정맥의 증가가 보장되는 것은 아니다.예를 들어 수면, 갑상선 기능 저하증, 항부정맥제인 아미오다론의 사용은 모두 심실 부정맥 발생률을 증가시키지 않고 QTc를 연장한다.우주 비행도 비슷한 상황을 나타낼 수 있다.그러나 현재 데이터 부족으로 인해 그러한 판단을 내릴 수 없습니다.따라서 데이터를 수집해야 합니다.

근거 증거

일반적으로, 다수의 연구에서 좌심실 질량 및/[9][16][28][29]또는 부피가 감소하는 것으로 나타났지만, 침대 휴식 연구의 피험자는 심실 외이도 증가를 나타내지 않는다.휴식 중 6주 후 좌심실 질량이 8% 감소하는 것으로 나타났는데, 이는 생리적인 [9]부하 감소와 관련이 있는 것으로 생각되었다.

또한 심혈관계계에 미치는 미중력의 영향을 결정하기 위해 지상 동물 연구가 사용되어 왔다.서있는 쥐에게서 28일 동안 뒷다리 [30]풀림 후 빈맥이 관찰되었습니다.심장 부피의 감소 추세는 뒷다리 매달린 [31]쥐의 연구에서도 입증되었다.그러나 인간의 혈류역학은 사족 혈류역학과 다르다. 따라서 쥐는 심혈관계 [32]적응에 대한 미세중력의 영향을 조사하는데 가장 적합한 모델이 아니다.

컴퓨터 기반 시뮬레이션 정보

미시시피 대학 메디컬 센터에서 개발된 인간 생리의 컴퓨터 모델을 이용한 시스템 분석에서도 단시간 우주 비행에 따른 좌심실 질량의 손실을 예측하고 있습니다.모델 예측에 따르면, 미세 중력에 대한 단시간 노출 후 관찰된 좌심실 질량의 감소는 혈장 부피의 손실에 따른 심근 간질 유체 공간의 수축의 결과일 수 있다(그림 [8][33]6 참조).

그림 6비행 전, 착륙일 및 착륙 후 심근 간질 유체 공간의 모델 예측.

우주 비행사의 QTc 연장 발견은 임상 수술의 관점에서 관심의 대상이었다.이러한 연장은 여러 경우에 걸쳐 문서화되었지만 이러한 결과가 임상적 의미나 징후 위험을 [7][34]가지고 있는지는 명확하지 않다.

탐사 미션 운영 시나리오의 맥락에서 리스크

심장 박동 장애는 임무 목표와 승무원들의 생명을 위태롭게 할 수 있다.최악의 시나리오는 화성 탐사 임무 중 생명을 위협하는 부정맥으로 지구 귀환에 수개월이 걸릴 것이다.이러한 조건 하에서, 다른 승무원들은 우주선에서 이용할 수 있는 제한된 물자로 피해를 입은 승무원들을 치료해야 할 것이다.

갭

데이터는 ISS에서 심장 구조와 기능의 체계적인 평가가 이루어질 때까지 이 위험을 폐기할 수 없을 만큼 충분히 설득력이 있다.이것은 우선순위가 높은 액티비티로 간주됩니다.

결론들

우주 비행 중 심장 부정맥의 유병률(또는 잠재적 위험)을 체계적으로 평가한 연구는 거의 없다.생명을 위협하지는 않지만 잠재적으로 부정맥과 관련된 여러 관찰 보고서가 있습니다.부정맥에 대한 최소 두 가지 잠재적 위험인자가 우주 비행 중 또는 직후에 보고되었다: 심장 위축과 장기화된 QTc 간격.심각한 부정맥의 미션 영향의 잠재적 심각도는 우주 비행으로 인한 부정맥의 위험에 대한 체계적인 평가를 수행해야 합니다.

「 」를 참조해 주세요.

줄임말 및 줄임말

약자/약자 묘사
AV 심방 심실
심전도 심전도
LV 좌심실
LVM 좌심실 종괴
MI 심근 경색
MRI 자기공명영상
NASA 미국 항공 우주국
P파 심방 탈분극
PAC 조기 심방 수축
PVC 조기 심실 수축
QRS 심실 탈분극
QT 심실 탈분극과 재분극 사이의 시간 측정
QTc 수정된 QT 간격
R+0 상륙일
R+3 착륙 후 3일 이내(복구)
T파 심실 재분극
V-터치 심실 빈맥

레퍼런스

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