Medicina aeroespacial, subespecialidad de la medicina preventiva que estudia los efectos fisiológicos y psicológicos de los vuelos en los seres humanos. Si el vuelo se produce en la atmósfera terrestre se llama medicina de la aviación y si el vuelo se realiza más allá de la atmósfera se denomina medicina del espacio.
Medicina de la aviación
Los especialistas en medicina de la aviación estudian las reacciones del ser humano a los viajes en avión. Asimismo seleccionan a los aspirantes a pilotos, mantienen a las tripulaciones en óptimas condiciones y cooperan con los ingenieros aeronáuticos en el desarrollo de aviones más seguros.
Historia
Nace en el siglo XVIII, con las investigaciones fisiológicas de los primeros pilotos de aerostatos, algunos de los cuales eran médicos. En 1784, un año después del primer vuelo en globo, un médico de Boston, John Jeffries, hace el primer análisis de la composición del aire de las alturas. La pression barometrique del médico francés Paul Bert, publicada en 1878, fue el primer tratado de la especialidad, y describía los efectos que se producen en el cuerpo humano debido a las variaciones en la presión atmosférica y en la composición del aire. En 1894 el fisiólogo vienés Herman Von Schrötter diseñó una máscara de oxígeno con la que el meteorólogo Artur Berson consiguió un récord de altitud de 9.150 m. La llegada de los aviones hizo establecer las primeras normas para los pilotos militares en 1912. El traje presurizado fue diseñado por el piloto estadounidense Wiley Post en 1934, y el traje antigravedad por el británico W. R. Franks en 1942. El cirujano estadounidense John Stapp perfeccionó los sistemas de anclaje del piloto con los que el 10 de diciembre 1954 consiguió una deceleración de 200 m/s en 1 segundo.
Consideraciones fisiológicas
La medicina de la aviación estudia los efectos de la alta velocidad y altitud, las aceleraciones y deceleraciones, las variaciones de la presión atmosférica y, en la aviación civil, el mareo de los pasajeros.
Alta velocidad
Las altas velocidades no producen lesiones, pero sí lo hacen las aceleraciones y deceleraciones; éstas se expresan en múltiplos de la gravedad terrestre (g=9,8 m/s en 1 s). Cuando un aviador remonta un picado puede llegar a sufrir aceleraciones inerciales de hasta 9 g. Si una aceleración de 4 g a 6 g se mantiene varios segundos, se observan efectos que incluyen desde visión borrosa hasta el total desvanecimiento; para evitarlo se utiliza el traje antigravedad, que presiona el abdomen y las extremidades inferiores, evitando la tendencia de la sangre a acumularse en estas áreas. La sujeción de la cabeza es esencial durante las deceleraciones extremas para evitar inflamación de las mucosas y cefaleas graves; experimentalmente, en posición sentada mirando hacia atrás y con un soporte especial para la cabeza, se han tolerado deceleraciones de hasta 50 g sin lesiones graves.
Aporte de oxígeno
Es uno de los factores críticos durante el vuelo, pues en el cuerpo humano el único oxígeno de reserva es el almacenado en la sangre. El cerebro sólo soporta 4 minutos sin oxígeno antes de iniciarse la muerte neuronal masiva.
La atmósfera terrestre contiene un 21% de oxígeno en volumen y se halla a una presión de 760 mm Hg a nivel del mar. Hasta 4.500 m de altitud la presión barométrica es suficiente para la vida humana, pero por encima de esta altitud el aire debe ser presurizado.
Los aviones militares están provistos de equipos de oxígeno que deben usar sus tripulantes cuando vuelan por encima de los 3.000 m. Si sobrepasan los 10.500 m, disponen de cabinas presurizadas o en su defecto llevan equipos de respiración de presión positiva. Si vuelan a más de 17.000 m deben usarse trajes presurizados total o parcialmente y equipo adicional de oxígeno.
Las aeronaves comerciales disponen de sistemas de oxígeno y cabinas presurizadas de acuerdo con las normas de la aviación civil. Un avión a 7.000 m, por ejemplo, debe mantener una presión en cabina equivalente a 1.800 m.
Enfermedad de las alturas
Déficit agudo de oxígeno (hipoxia) provocado por el exceso de altitud. En la troposfera se producen síntomas de hipoxia a partir de 4.000 m. En el límite bajo de la estratosfera, a partir de 10.500 m, la inhalación de oxígeno puro no mantiene una adecuada saturación de oxígeno en la sangre.
La hipoxia produce diversas reacciones: irritabilidad y excitación al principio, después pérdida progresiva de concentración, y finalmente pérdida de conciencia. La frecuencia cardíaca y respiratoria aumentan, y disminuye la concentración tisular de oxígeno. Una hipoxia prolongada produce daño cerebral.
Embolia gaseosa
La disminución de presión atmosférica por encima de los 9.000 m hace que el nitrógeno del aire no sea capaz de permanecer en disolución y se libere en forma de burbujas en los tejidos del organismo. Acompañadas de gotas de grasa procedentes de los adipocitos dañados, estas burbujas pueden entrar en el torrente sanguíneo y formar obstrucciones (émbolos) del árbol vascular. Este fenómeno, el síndrome de descompresión rápida, puede causar confusión, parálisis o colapso general de la circulación cerebral, así como dolor en las grandes articulaciones producido por episodios isquémicos. La inhalación de oxígeno puro antes de volar previene parcialmente el problema, ya que elimina parte del nitrógeno. La descompresión rápida que se produce cuando se despresuriza accidentalmente la cabina a elevada altitud, ocasiona daños graves en el corazón y otros órganos por efecto de las embolias gaseosas.
Mareo durante el vuelo
Se produce por una alteración en el laberinto del oído interno, aunque también intervienen algunos factores psicogénicos como la aprensión. Se puede evitar con fármacos como la escopolamina o los antihistamínicos administrados antes de volar.
Cambios horarios
Al aumentar la velocidad de los aviones sus pilotos y pasajeros fueron capaces de cruzar muchas zonas horarias en pocas horas, produciéndose una alteración en el reloj biológico o ritmo circadiano que ocasiona desorientación y pérdida de la capacidad de concentración y de la eficiencia. Este fenómeno se llama popularmente jet-lag. Supone alguna molestia para los pasajeros, y se agudiza en el caso de los pilotos, que han de realizar otro vuelo poco tiempo después. Existe cierta preocupación respecto al posible efecto de este fenómeno sobre la seguridad aérea, pero hasta el momento no se ha podido demostrar que ningún accidente se haya debido al jet-lag.
Medicina del espacio
Los especialistas en medicina del espacio —también llamada bioastronáutica— estudian los factores humanos implicados en los vuelos extra-atmosféricos. La mayoría de los peligros (aceleraciones, deceleraciones, necesidad de atmósfera artificial, ruido, vibración) son similares a los de los vuelos atmosféricos y se pueden evitar de modo similar, pero existen dos problemas adicionales: la ingravidez y las radiaciones ionizantes.
Historia
Las primeras informaciones sobre el comportamiento humano durante los vuelos espaciales fueron recogidas en Alemania en la década de 1940 bajo la dirección de Hubertus Strughold. Tanto en Estados Unidos como en la antigua URSS se comenzaron a realizar experimentos con animales desde 1948. En 1957 los rusos pusieron en órbita a un perro, y los estadounidenses a un mono en 1958; ambos experimentos sugirieron que existían pocos riesgos biológicos. Esta suposición se confirmó cuando comenzaron los vuelos espaciales tripulados por humanos, cuyo pionero fue Yuri Gagarin, el 12 de abril de 1961.
Los experimentos en Estados Unidos continuaron con los Mercury-Redstone, Mercury, Gemini, Apolo, el Skylab y los transbordadores espaciales. En la década de 1980 los cosmonautas soviéticos fueron batiendo récords de permanencia en el espacio, y los efectos de la ingravidez prolongada empezaron a ser considerados un problema médico importante.
Hallazgos fisiológicos
Durante los primeros vuelos espaciales se observaron pocas alteraciones biológicas importantes. Incluso se abandonó la cuarentena de 21 días a que eran sometidos los astronautas de los Apolo porque no se identificó ningún agente infeccioso en ellos. Se monitorizaban la frecuencia cardíaca, el pulso, la temperatura corporal, la presión sanguínea, la respiración, los diálogos, el estado de alerta mental y el electroencefalograma. Se advirtieron pocos cambios, básicamente alteraciones hormonales e iónicas no peligrosas. Se diseñaron envases especiales para la alimentación y para desechar la orina y las heces. La falta de un ciclo natural día-noche se compensó sincronizando el sueño de los astronautas con el horario terrestre.
El confinamiento de individuos en un pequeño espacio y con una actividad física limitada podía haber producido problemas psicológicos. Aparecieron pocos, ya que los astronautas eran elegidos por su estabilidad emocional y alta motivación, y además se les asignaban suficientes tareas para mantenerles continuamente ocupados. Las radiaciones parecían tener, asimismo, pocos efectos: en vuelos suborbitales u orbitales cortos se producían exposiciones similares a las de una radiografía. La tripulación del Skylab recibió dosis mucho mayores. Los vuelos espaciales se planifican para evitar los periodos en que se preven explosiones solares, pues durante éstas se emiten dosis muy elevadas de radiación gamma.
Aunque se suponía que la gravedad es necesaria para el desarrollo normal del ser humano, la magnitud de los cambios producidos por la ingravidez fue una sorpresa. Se detectaron problemas serios, tales como osteoporosis y pérdida de fuerza muscular importantes, apreciados en tres astronautas tras una misión de 237 días a bordo de una estación espacial Salyut en 1984. La atrofia muscular era especialmente peligrosa, en particular la del músculo cardiaco por su incidencia en el sistema cardiovascular. La misma sangre se alteraba, detectándose una disminución en el número de glóbulos rojos.
En 1985, se estudiaron en el Challenger estos efectos en ratas y monos. Tras el vuelo, se apreció además de la pérdida ósea y muscular esperadas, una disminución en la producción de la hormona del crecimiento.
Estos hallazgos ahora se tienen en cuenta cuando se diseñan las actividades de las tripulaciones y sus atareadas jornadas, en las cuales se incluyen periodos de ejercicio para mantener el tono muscular. Los organigramas de las estaciones espaciales permanentes incluyen reemplazos periódicos de las tripulaciones para no someter a los astronautas a situaciones indefinidas de ingravidez.
En abril de 1998, una misión de la NASA, denominada Neurolab, estuvo destinada al estudio del comportamiento del sistema nervioso en condiciones de microgravedad. La misión estaba dedicada en especial al científico español Santiago Ramón y Cajal, premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1906. El Spacelab, el laboratorio presurizado de la lanzadera espacial Columbia encargada de la misión, albergaba, además de numerosos animales de experimentación, doce de los preparados histológicos de Cajal.