DOBR/0052/R/IDI/2012/03

Kierownik projektu: Prof. dr hab. inż. Adam Liebert

Projekt ma na celu skonstruowanie narzędzia służącego do badania zachowania organizmu ludzkiego, a w szczególności mózgu, w warunkach hipoksji ischemicznej oraz stresu ortostatycznego, mogącego wywoływać hipotonię o charakterze ortostatycznym. Obu tych zjawisk oddzielnie lub łącznie doświadczają załogi statków powietrznych, głównie samolotów wysokomanewrowych, co skutkuje niedostosowaniem wielkości przepływu mózgowego do aktualnych potrzeb organizmu. Opracowane i skonstruowane w ramach projektu stanowisko umożliwi przeprowadzanie badań oraz treningu pilotów w warunkach hipoksji oraz stresu ortostatycznego.

Projekt przewiduje zaprojektowanie i wykonanie zaawansowanej technologicznie komory LBNP, wyposażonej w stół pionizacyjny z możliwością regulacji kąta nachylenia. Komora LBNP pozwoli na objętościową kumulację krwi w naczyniach krwionośnych dolnych partii ciała i zasymulowanie wymaganego stanu niedotlenienia mózgu. Dodatkowo, połączenie metody LBNP z bierną próbą ortostatyczną, przeprowadzaną przy użyciu stołu pionizacyjnego, umożliwi wywołanie bardziej znaczących zmian redystrybucji krwi pod wpływem czynnika grawitacyjnego w kierunku głowa-nogi niż miałoby to miejsce w przypadku wykorzystania każdej z tych metod oddzielnie.

Monitorowanie stężenia utlenowanej i zredukowanej hemoglobiny w tkankach mózgowych zrealizowane jest dzięki wykorzystaniu spektroskopii bliskiej podczerwieni NIRS (ang. near infrared spectroscopy). Zastosowanie skonstruowanego w IBIB PAN 6-kanałowego przyrządu NIRS na stanowisku pomiarowym ORTO-LBNP pozwoli na uzyskanie znacznie szerszego niż do tej pory spektrum informacji o utlenowaniu mózgu w warunkach hipoksji ischemicznej oraz stresu ortostatycznego. Dokonanie oceny utlenowania mózgu w oparciu o technikę NIRS podczas badań na stanowisku pomiarowym ORTO-LBNP posłuży do opracowania obiektywnych wskaźników fizjologicznych, określających np. tzw. czas rezerwowy, tolerancję przeciążeń, oraz umożliwi dokonanie oceny efektywności działania pętli regulacyjnych, odpowiedzialnych za utrzymanie prawidłowego poziomu przepływu tkankowego krwi zarówno w odniesieniu do osób narażonych na oddziaływanie czynników ekstremalnych, jak i w diagnostyce klinicznej. Dzięki zastosowaniu przyrządu NIRS, pozwalającego na ocenę zmian stężenia hemoglobiny utlenowanej i zredukowanej w wybranych, istotnych obszarach kory mózgowej możliwe będzie odniesienie obserwowanych zmian utlenowania mózgu w stosunku do pojawiających się w stanie niedokrwienia zaburzeń widzenia czy zaburzeń reakcji motorycznych.
Przewiduje się, że opracowane w ramach realizacji projektu nowe wskaźniki fizjologiczne pozwolą na bardziej obiektywną ocenę predyspozycji badanych osób do wykonywania zawodu pilota, bądź podejmowania innych rodzajów aktywności fizycznej, w których istnieje zagrożenie hipoksją lub stresem ortostatycznym. Zakłada się, że uzyskane wskaźniki zostaną docelowo wdrożone do rutynowych badań pilotów oraz badań selekcyjnych kandydatów do lotnictwa Sił Powietrznych RP w celu poprawy bezpieczeństwa w lotnictwie wojskowym.