Kapu Tibor egy innovatív távegészségügyi megfigyelő rendszert próbál ki, amelyet kifejezetten az űrbeli környezethez fejlesztettek ki.
Kapu Tibor jelenleg egy innovatív egészségügyi monitorozó rendszert és egy szemben felszívódó gyógyszert tesztel az űrben. Az űrhajósok egészségügyi kockázatai, a vonatkozó protokollok, valamint a kutatás részletei kapcsán dr. Nagy Klaudia Vivien, az űrhajós orvosa osztotta meg velünk gondolatait.
Ön az Európai Űrügynökség űrorvosa, eredetileg pedig kardiológus. Amikor elvégezte az Európai Űrügynökség űrorvosi képzését, miket kellett megtanulnia ahhoz, hogy az Axiom-4 missziót segíteni tudja?
Egy másfél éves képzést kellett elvégeznem ahhoz, hogy megszerezzem az Európai Űrügynökség (ESA) űrorvosi minősítését. Ez egy liszenszvizsga, gyakorlatilag egy második orvosi szakvizsga volt, amire meglévő szakvizsga nélkül nem is lehetett volna jelentkezni. Bár én kardiológus vagyok a Semmelweis Egyetem, Városmajori Szív- és Érgyógyászati Klinikán, az űrorvos kollégáim között van sürgősségi orvos, pszichiáter, belgyógyász, mindannyian különböző európai országokból. A képzés elméleti része az Európai Űrügynökség kölni központjában és a houstoni NASA-központban zajlott. Több modulból állt és nem csak orvosi képzést kaptunk. Meg kellett tanulnunk az űrrepülés alapjait is, például mérnöki alapismereteket, a Nemzetközi Űrállomás (ISS) működését, illetve számos operatív és vészhelyzeti protokollt. Hozzátartozott a kurzushoz, hogy megtanultuk, hogy az űrben uralkodó körülmények - például a a mikrogravitáció vagy a sugárzás - milyen hatással vannak az emberi szervezetre, és milyen teendőink vannak egy-egy egészségügyi vészhelyzetben. A gyakorlati modulban űrhajósokat kellett kísérnünk valódi misszióikon. Két asztronauta orvosi felügyeletében vettem részt: egy svéd űrhajós, Marcus Wandt, az Axiom Space harmadik űrmissziójának volt a tagja, a dán Andreas Mogensen pedig hat hónapot töltött a világűrben.
A képzés kiemelkedő aspektusa, hogy az űrhajósoknak alaposan meg kell érteniük, milyen hatásokat gyakorol az űr az emberi testre. Melyek azok a leggyakoribb problémák, amelyekkel az űrhajósok szembesülnek a súlytalanság állapotában?
Az űr hatása az emberi szervezetre alapvetően két fő kategóriába sorolható: rövid- és hosszú távú hatásokra. A rövid távú hatások közül az egyik legjellemzőbb az érrendszerben és azon kívül bekövetkező folyadékeltolódás. A mikrogravitáció következtében a testfolyadékok a felsőtest irányába vándorolnak, ami különös teltségérzetet okoz a fejben. Ez fejfájáshoz, hányingerhez és orrduguláshoz vezethet, valamint feszítő érzést is kiválthat. A súlytalanság hatással van a belső fül egyensúlyozó rendszerére is, zavarokat okozva annak működésében. Emellett az űrben megszűnik a "fent és lent" fogalom, ami az űrtengeribetegség megjelenéséhez vezet. A látás is megváltozik, részben a szemgolyó formájának kerekebbé válása miatt, ami ödémát is kiválthat a látóidegfőben. Ha ez az állapot huzamosabb ideig fennáll, tartós látásromlással is számolni kell, így gyógyszeres kezelés válhat szükségessé. Az első néhány nap általában azzal telik, hogy az űrhajósok szervezete fokozatosan alkalmazkodik az új környezethez. A hosszú távú hatások közül a csont- és izomtömeg csökkenése kiemelkedő jelentőséggel bír. Amint az űrhajósok kilépnek a gravitációs térből, ez a folyamat azonnal megkezdődik, de körülbelül harminc nap elteltével válik kóros mértékűvé. A komolyabb következmények elkerülése érdekében rendkívül fontos, hogy figyelmet fordítsunk az űrhajósok táplálkozására és a rendszeres fizikai aktivitásra. Mind a kardió, mind az erőnléti edzés kulcsfontosságú. A hosszabb ideig, tehát 30 napnál tovább az űrben tartózkodó űrhajósok a Nemzetközi Űrállomáson naponta körülbelül két órát edzenek. Az állomáson megtalálhatók futópadok, szobakerékpárok, sőt erőemelő gépek is, hogy a lehető legjobban megőrizzék izom- és csonttömegüket.
A "csupán" két hetet az űrben töltő kutatóűrhajósok is tapasztalhatnak hasonló mellékhatásokat, amikor visszatérnek a Föld légkörébe. A gravitáció nélküli környezet hatásai, mint például izomgyengeség és csonttömeg-vesztés, rövid idő alatt is jelentkezhetnek. Kapu Tibornak a visszatérést követően alapos rehabilitációs folyamatra kell számítania, amely magában foglalja a fokozatos mozgásformákat, speciális edzésprogramokat és fizioterápiás kezeléseket, hogy helyreállítsa fizikai állapotát és alkalmazkodjon a Föld gravitációjához.
Amikor visszatérnek a földre, újból alkalmazkodniuk kell a Föld szabályaihoz: elsősorban ahhoz, hogy újból gravitációs erő éri őket. Ez még a rövid, két hetes küldetésen részt vevő űrhajósok esetében is számos kihívással jár. Az egyik legjellemzőbb tünet a gravitáció újbóli hatására jelentkező egyensúlyzavar. Az egyensúlyszervnek újból alkalmazkodnia kell a gravitációs viszonyokhoz és emiatt újból jelentkezhet az az űrtengeribetegség, ami az űrutazás első napjaiban. Kellemetlen hányinger és szédülés az, amit ilyenkor tapasztalnak. Jelentkezhet az úgynevezett "ortosztatikus hipotónia", ez a testhelyzet megváltoztatásakor jelentkezik, például amikor az asztronauták fekvő pozícióból felállnak, és az alacsony vérnyomás okozza. Emiatt szédülhetnek, vagy akár elájulhatnak. Általában enyhe izomgyengeségre is panaszkodnak. Ezek megelőzése és kezelése érdekében egy rövidebb, kéthetes rehabilitációs időszak következik miután visszatértek a Földre. Ez alatt személyre szabott fizikai és fizioterápiás tréningeken vesznek részt. A program része az izomerő fokozatos visszaépítése, egyensúlyfejlesztő gyakorlatok, és masszázsterápia is.
Kapu Tibor tevékenysége során azokat az átmeneti körülmények hatásait elemzi, amelyek befolyásolják a szervek működését. Ezen a területen a kutatása során különböző monitorozó eszközöket alkalmaz, hogy pontos adatokat gyűjtsön a szervfunkciók változásairól. A célja, hogy megértse, milyen tényezők befolyásolják a szervműködést, és hogy ezek az eszközök mennyire hatékonyak a monitorozás során. Az általa használt eszközök között szerepelnek például biometrikus szenzorok, képalkotó rendszerek és adatgyűjtő szoftverek, amelyek lehetővé teszik a részletes elemzést és a pontos nyomon követést.
A HUNOR-program keretében Tibor számos kísérletet végez a Nemzetközi Űrállomáson, ezek közül kettőben a Semmelweis Egyetem is részt vesz szakmai partnerként. Az egyik egy telemedicinás kísérlet, amelynek célja az emberi szervezet mikrogravitációs környezetben történő megfigyelése hordozható eszközök segítségével. Ebben kardiovaszkuláris és vesztibuláris, azaz szív- és érrendszeri, illetve egyensúlyszervi adatgyűjtést végzünk. Tibor állapotát a nap 24 órájában monitorozzuk okospóló és fejpánt segítségével, amelyek számos paramétert - például mozgásmintázatot, szívfrekvenciát, EKG-t, véroxigénszintet és vérnyomást - rögzítenek. A vérnyomásméréshez egy 24 órás monitorozórendszert használunk, az ISS fedélzetén pedig szív- és érrendszeri ultrahangvizsgálatokat is végzünk. Az egyensúlyrendszer megfigyelésére a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem kutatóival közösen fejlesztettünk ki egy egyszerű, de hatékony módszert: Tibor testére kis jelölőmarkereket rögzítünk, majd egy jó minőségű videókapcsolaton keresztül követjük, ahogy elvégez egy sor előírt gyakorlatot. A felvételek elemzését matematikai módszerekkel végezzük. Ezekkel kiszámítható, hogyan változik az egyensúlyérzékelés a küldetés előtti és utáni állapothoz képest. Ennek a rendszernek az elsődleges célja, hogy a jövő űrmissziói során időben észleljük az esetleges egészségügyi problémák jeleit. Tibor ezzel egy olyan egészségmonitorozó rendszer prototípusát teszteli az űrben, amely a jövőben - akár mesterséges intelligencia bevonásával - továbbfejleszthető lesz. A projekt szakmai vezetője Merkely Béla, a Semmelweis Egyetem rektora. A kísérlet gazdája az Európai Tudásközpont Kft. Horváth Zoltán ügyvezető irányításával, a fejlesztésben szakmai partnerként részt vesz a BME Gépészmérnöki Kara Isnperger Tamás tanszékvezetővel, és a Német Űrügynökség Scott Ritter és Jürgen Drescher szakértők közreműködésével.
A második kísérletben a Semmelweis Egyetem Szemészeti Klinikája és a Gyógyszerésztudományi Kar vesz részt, az orvosi és gyógyszerészeti szakmai felügyeletet és fejlesztést prof. dr. Nagy Zoltán Zsolt, a Semmelweis Egyetem Szemészeti Klinikájának igazgatója, illetve Balogh György Tibor, a Semmelweis Egyetem Gyógyszerészi Kémiai Intézet látják el az Egyetemi Gyógyszertár Gyógyszerügyi Szervezési Intézettel és a Hungarotrial Zrt.-vel együttműködésben.
A kutatási program vezetője és a technológiai fejlesztés irányítója a Spinsplit Kft., míg a kutatás lebonyolításában a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) is aktívan részt vesz. A Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar, továbbá a Villamosmérnöki és Informatikai Kar munkatársai hozzájárulnak a projekt sikeréhez. A kezdeményezést dr. Balogh-Weiser Diána, a Spinsplit Kft. kutatási igazgatója és a BME egyetemi docense, valamint dr. Ender Ferenc, a Spinsplit Kft. ügyvezetője és szintén egyetemi docens irányítják.
A második kísérlet vezetését a Semmelweis Egyetem Szemészeti Klinikája végzi, Dr. Nagy Zoltán irányításával. Ez a kutatás az űrbeli gyógyszeradagolás új lehetőségeit kívánja feltárni. Az űrrepülések során fellépő SANS (űrrepüléssel összefüggő látásromlás) komoly kihívást jelent az űrhajósok számára, és a gravitáció hiánya miatt a szemcseppek alkalmazása rendkívül bonyolulttá válik. Ennek orvoslására egy innovatív megoldás került kifejlesztésre: egy apró, nanoszálas szerkezetű inzert, amelyet a szembe helyezve - a könny és a testhő hatására - fokozatosan feloldódik a szaruhártya felszínén. A kutatás során az inzert egy steril, hatóanyagmentes orvostechnikai eszközként alkalmazzák, de a jövőben ezzel a módszerrel széles spektrumú hatóanyagok bejuttatása is lehetségessé válik. Az inzert hatékony kezelését és biztonságos tárolását egy kifejezetten erre a célra tervezett applikátor segíti, amely minimális kényelmetlenséggel jár a felhasználók számára.
Az űrhajósok teljes felkészítési folyamatában mikor lép be egy űrorvos? Egyáltalán egységes egészségügyi felkészítést kapnak az űrhajósok, vagy szempont, hogy egyéni felkészítést kapjanak?
A Semmelweis Egyetem és a HUNOR együttműködése 2022 óta folyik, és ennek keretében mi végeztük az űrhajósok orvosi kiválasztását. Több mint 240 jelentkező közül a legjobbak közé tartozó 25-öt alaposan megvizsgáltunk. Az űrhajósok kiválasztása szigorú, egységes nemzetközi orvosi normák alapján történik, amelyek kidolgozásában és folyamatos frissítésében a NASA, az Európai Űrügynökség, az orosz Roszkoszmosz, valamint a kanadai és japán űrügynökségek is részt vesznek. Ez a folyamat rendkívül alapos vizsgálatokat igényel, amelyek kiterjednek a belgyógyászati és kardiológiai szempontokra, valamint gasztroenterológiai vizsgálatokra, teljes laboratóriumi panelre, légzésfunkciók ellenőrzésére és különféle képalkotó eljárásokra, beleértve a koponya- és gerinc MR-vizsgálatokat is. Különösen fontos a fogászati és pszichológiai szűrés, amely magában foglalja a személyiségteszteket és a stressztűrő képesség vizsgálatát is. Bár az űrhajósok általában jó fizikai kondícióban vannak, nem számítanak extrém sportolóknak. A kiválasztási folyamat után célzott fizikai felkészítésen vesznek részt, hogy felkészüljenek az űrben tapasztalható különleges körülményekre, mint a mikrogravitáció és a zárt tér hatásai. Az orvosi kiválasztás legfontosabb alapelve, hogy az űrhajós szervezetének mentesnek kell lennie bármilyen aktív gyulladástól vagy krónikus betegségtől. Ezek a kizáró kritériumok univerzálisan alkalmazandók, függetlenül attól, hogy melyik űrügynökség keretein belül történik a kiválasztás.
Mik a teendőid az elkövetkező napokban, amíg az űrhajósok visszatérnek, és elkezdődik a rehabilitációs folyamat?
Jelenleg az Axiom Space kétfős orvosi csapatával Houstonból követem a missziót. Minden űrhajósnak van egy saját űrorvosa, akikkel én is folyamatosan konzultálok, ahogy Tiborral is. Az űrhajósok és az orvosaik között vannak privát orvosi megbeszélések, amelyeket meghatározott időközönként megtartunk. Ilyenkor Tiborral videókonferencián, élőben beszélünk az állapotáról és arról, hogy ő hogy érzi magát.
Az Axiom Space negyedik missziójának felkészülési szakaszában az utolsó etap Houstonban zajlott, ami után Floridába utaztak, hogy ott felkészüljenek a kilövésre. Az utóbbi helyen állítólag kéthetes karanténba vonult ön és Kapu Tibor is.
Igen, az űrutazás előtti utolsó két hétben kötelező karanténba kell vonulni - ez a NASA által előírt protokoll része, és az időtartama szükség esetén hosszabb is lehet. Tibor esetében a karantén végül közel egy hónapig tartott, mivel többször halasztották a felbocsájtást. Én is mellette voltam ebben az időszakban.
Az alkalmatlan időjárásra, máskor a hordozórakéta vagy magának az űrhajónak a műszaki problémáira hivatkozva közel egy hónapot csúsztatták a felbocsájtás időpontját. Bár ezt korábban nem közölték, a csúszás okai között nem szerepelt az űrhajósok kedvezőtlen állapota?
Nem, az elhalasztásoknak kizárólag logisztikai és műszaki okai voltak - például az időjárási körülmények, a hordozórakéta műszaki ellenőrzései vagy az ISS fogadókapacitása. Az egészségügyi állapot mindvégig megfelelő volt. A karantén alatt az űrhajósok naponta vesznek részt orvosi ellenőrzésen, ahol a testi és mentális állapotukat is szigorúan nyomon követjük.
Azt mondta, hogy a rövidtávú űrben tartózkodásról kevesebb adattal rendelkeznek. Mennyiben újító a mostani kutatás? Vannak más országok, amelyekkel együttműködve akár összehasonlíthatóak az Axiom-4 űrmisszió során kapott adatok?
Valóban, a rövid távú űrutazások hatásairól kevesebb tudományos adat áll rendelkezésre, mint a hosszú missziók esetében. Éppen ezért különösen értékes, hogy a mostani küldetés során részletes fiziológiai adatokat gyűjthetünk, ráadásul egy olyan monitorrendszert tesztelünk, amely a jövőben automatizált, akár mesterséges intelligencia által támogatott egészségfelügyelet alapját képezheti. A Semmelweis Egyetemen létrejött Repülő- és Űrorvostani Tanszék egyik fő célja a nemzetközi együttműködések kiépítése. Már most is dolgozunk együtt külföldi szervezetekkel, például a kanadai és német űrügynökségekkel, és szeretnénk további kutatási partnerségeket is kialakítani.
Az Axiom-4 misszió keretein belül négy különböző nemzet űrhajósai osztoznak az ISS fedélzetén. A csapatot az amerikai veterán, Peggy Whitson irányítja, mellette az indiai Shubhanshu Shukla tölti be a pilóta szerepét. A lengyel Sławosz Uznański-Wiśniewski és a magyar Kapu Tibor kutató űrhajósokként a felfedezések élvonalában dolgoznak. Minden résztvevőnek megvan a maga feladata, azonban az ISS fedélzetén szoros együttműködés jellemzi a csapatot. Az összefogás nem újkeletű, hiszen a közös tréningek, felkészítő gyakorlatok és szimulációk már több mint egy éve kötik össze őket. Ez a tartós együttműködés megalapozhatja a jövőbeli nemzetközi, például lengyel-magyar tudományos partnerségeket, aminek nagy örömmel nézünk elébe.
