با اغاز سفرهای فضایی تجاری و توریستی، افرادی با شرایط جسمی متفاوت به‌زودی از اتمسفر زمین خارج خواهند شد. پژوهشگران اخیراً با منفعت گیری از مدل‌سازی کامپیوتریِ نارسایی قلبی در ریزگرانش، تاثییر سفرهای فضایی را بر سلامت قلب افراد بازدید کرده‌اند. این چنین برسی‌هایی می‌توانند آینده سفرهای فضایی را شکل بدهد.

جمعیت فضانوردان درحال تحول است و روزبه‌روز افراد مسن و ثروتمند بسیاری به آن‌ها اضافه خواهد شد که شرایط سلامتی همه‌شان در بهتر حالت نیست. این توریست‌های فضایی، برخلاف فضانوردان حرفه‌ای، تمرین‌های فیزیکی ندارند و تحت پایش‌های سلامت سخت‌گیرانه قرار نمی‌گیرند. تحول جمعیت مسافران فضا الزام احتیاط گسترده‌تر مشکلات سلامتی را جدی‌تر می‌کند؛ ازجمله مشکلات سلامت قلب، دیابت و بیماری‌های مزمن در محیط ریزگرانش.

پزشکی فضا یکی از رشته‌هایی است که از اغاز سفرهای فضایی روی سلامت فضانوردان متمرکز بوده اما ورود فضانوردان غیرحرفه‌ای با مشکلات عرصه‌ای نیازمند فهمیدن دقیق‌تری از آثار ریزگرانش و بی‌وزنی روی سلامت است.

چالش‌های ریزگرانش برای سلامت قلب

در محیط ریزگرانش فضا، بدن انسان دچار تغییرات قابل‌توجهی می‌شود. از برجسته‌ترین این تغییرات توزیع متفاوت مایعات بدن است. این تحول علتایجاد سندرم «صورت پف‌کرده-پاهای پرنده‌ای» می‌شود؛ فردی را با صورتی متورم و پاهایی زیاد لاغر همانند پاهای پرنده فکر کنید.

این تحول در توزیع مایعات علتکاهش سختی وریدی در پاها و افزایش آن در بالاتنه می‌شود. در افراد سالم، سیستم قلب و عروق با این تغییرات سازگار می‌شود اما در بیماران دچار نارسایی قلبی، این چنین تغییری ریسک‌های سلامت را افزایش می‌دهد.

منفعت گیری از مدل‌های محاسباتی برای همانند‌سازی عکس العمل‌های بدن در فضا

دانشمندان دانشگاه ملی استرالیا از مدل محاسباتی سیستم قلب و عروق برای همانند‌سازی آثار ریزگرانش منفعت گیری کرده‌اند. آن‌ها توانستند با این مدل با دقتی بالا پیش‌بینی کنند نارسایی قلبی در فضا چطور خواهد می بود.

همانند‌سازی‌ها نشان داد ورود به ریزگرانش خروجی عروقی (خونی که قلب به بیرون پمپاژ می‌کند) را در همه افراد افزایش می‌دهد اما در افراد دچار نارسایی قلبی این افزایش در خروجی عروقی با افزایش سختی دهلیز چپ همراه است. این افزایش می‌تواند به اِدِمِ ریه (Pulmonary edema) منجر شود؛ شرایطی که در آن مایعات در ریه تجمع می‌کنند و تنفس دشوار می‌شود.

پژوهشگران نتایج مطالعه خود را در ژورنال Frontiers in Physiology انتشار کرده‌اند. آن‌ها در این مطالعه از مدل‌های محاسباتی منفعت گیری کردند؛ چون برای نارسایی قلبی در فضا داده‌ای در دسترس نیست. این مدل‌ها را «دوقلوهای دیجیتال» می‌نامند.

دوقلوهای دیجیتال یکی از راه‌های نویدبخش برای پژوهش درمورد سفرهای فضایی آینده می باشند. دوقلوی دیجیتال مدلی زیاد دقیق و جزئی از سیستم‌های فیزیولوژیکی انسان است. پژوهشگران می‌توانند با منفعت گیری از این کپی‌های دیجیتال سناریوهای گوناگون را همانند‌سازی و تاثییر شرایط گوناگون، همانند ریزگرانش، را روی سلامت افراد بازدید کنند.

پژوهشگران می‌توانند با منفعت گیری از دوقلوهای دیجیتال ریسک‌های منحصر به هر شخص را برسی و راه حلهای مقابله با ریسک خاص او را طراحی کنند. این روش می‌تواند عکس العمل‌های خاص هر بیمار دچار نارسایی قلبی به فشارهای سفر فضایی را نشان دهد؛ به‌این‌ترتیب، راه حلهای شخصی‌سازی‌شده برای پیشگیری از مشکلات یا درمان آن‌ها طراحی خواهند شد.