Mitigación de la enfermedad por descompresión en el espacio
Alejandro Garbino, MD, PhD, que nació en Uruguay en 1982, ha estado fascinado con el aire y el mar desde temprana edad. Su pasión por el aire provino de un tío que volaba aviones con carteles publicitarios por la playa. Otro tío era un buzo al que le gustaba explorar naufragios. Sus padres eran médicos, por lo que la medicina era lo último que quería para su vida.
Garbino creció en Ginebra, Suiza, y después de la escuela secundaria se mudó a Houston, Texas, con su novia de la secundaria. Se casaron poco tiempo después y tuvieron cuatro hijos, todos ellos ávidos buzos.
¿Cuándo empezó a bucear?
Mi ahora esposa y yo empezamos a bucear en el Mediterráneo cerca de la costa sur de Francia cuando yo tenía 16 años. Nos apasiona mucho el océano.
¿Qué despertó su interés en la investigación espacial?
Desde la escuela secundaria me he sentido atraído por todas las cosas vinculadas al espacio, la física y la astronomía. Mientras cursaba mis estudios universitarios para obtener mi título en física en el Programa de Honores de la Universidad de Houston (University of Houston Honors College), me parecía que la mecánica cuántica y la teoría de cuerdas eran demasiado abstractas. Quería algo más aplicable a la vida cotidiana, así que me inscribí en un programa de doctor en medicina (MD, por sus siglas en inglés)/doctorado (PhD) en la Escuela de Medicina de Baylor (Baylor College of Medicine). El programa incluía dos años en la facultad de medicina seguidos de un programa de doctorado y otros dos años en la facultad de medicina. Durante mis estudios de doctorado trabajé con Jon Clark, MD, MPH, un cirujano de vuelo retirado de la NASA y la Marina que fue mi mentor en proyectos aeroespaciales y de gran altitud como, por ejemplo, los saltos a una altitud extrema de Red Bull Stratos y StratEx que implicaban el uso de trajes de presión.
Esa experiencia vinculó mis intereses en el buceo y el espacio aéreo, ya que todo el trabajo con trajes espaciales y las actividades extravehiculares (EVA, por sus siglas en inglés, o caminatas espaciales) combinan elementos de ambas disciplinas. Mi curiosidad se extendió a la fisiología de los rebreathers (recirculadores), particularmente en relación con los trajes espaciales, que funcionan de manera similar a los rebreathers. Comencé a bucear con rebreathers en 2018.
Después de obtener mi título de doctor en medicina/doctorado, realicé un programa de medicina de emergencias de tres años en Houston y obtuve mi licencia de piloto privado en 2010. Ingresé a la residencia de medicina aeroespacial en el Centro Médico de la Universidad de Texas (University of Texas Medical Branch) en Galveston, Texas, para capacitarme como cirujano de vuelo por dos años. Esa capacitación incluía exposición a entornos remotos, como la Antártida, y escenarios análogos de medicina de campo a través de programas como el programa médico de la Antártida en colaboración con diversas instituciones, incluso la Marina, la Fuerza Aérea y empresas privadas como SpaceX.
Desarrolla protocolos de descompresión para el espacio.
¿Qué tiene que ver la enfermedad por descompresión (EDC) con el espacio?
En 2018 pasé a la división de investigación de la NASA y me uní al laboratorio de fisiología de EVA, donde me centré en la investigación de trajes espaciales. Desde entonces mi trabajo se ha centrado en el impacto fisiológico de las EVA y las labores realizadas con trajes espaciales.
Manejar los cambios de presión en diferentes entornos es uno de los desafíos cruciales del diseño de los trajes espaciales. Mientras que los vehículos como el transbordador espacial y la Estación Espacial Internacional (ISS, por sus siglas en inglés) mantienen condiciones similares a las de la Tierra (una atmósfera de presión, 21 % de oxígeno), el traje espacial debe funcionar en un vacío, lo que requiere una presión mucho más baja —aproximadamente un tercio de la atmósfera de la Tierra—. Este escenario refleja los desafíos a los que se enfrentan los buzos de saturación durante el ascenso, donde los rápidos cambios de presión pueden suponer riesgos significativos debido al estrés descompresivo.
La carga de trabajo es uno de los grandes factores estresantes para la enfermedad por descompresión y la generación de burbujas durante las EVA de humanos. Mi trabajo en la NASA implica principalmente estudiar cómo aplicar investigaciones anteriores y exposiciones actuales al diseño y probar nuevos protocolos de descompresión —similares a las tablas de buceo adaptadas para el espacio—. Por ejemplo, el rápido cambio de altitud al pasar del nivel del mar (0 metros) a un traje espacial que funciona a un tercio de la presión atmosférica (equivalente a alrededor de 9.144 metros o 30.000 pies) es como abrir una ventana en un avión o subir el Monte Everest en minutos.
Los trajes espaciales utilizan oxígeno puro para compensar la reducción de oxígeno a mayor altitud. Nuestra investigación explora los entornos de vida a presiones equivalentes de 3.658 a 4.877 metros (12.000 a 16.000 pies), ajustando los niveles de oxígeno en la atmósfera del habitual 21 % al 30 % o incluso el 34 %. Este ajuste ayuda a mitigar el estrés fisiológico que supone pasar de altitudes más bajas a más altas. Al reducir el estrés descompresivo, podemos facilitar transiciones más rápidas al traje espacial, lo que normalmente requiere horas de preparación y respirar oxígeno previamente para purgar nitrógeno.
¿La respiración previa para los astronautas es el equivalente de una parada de descompresión en el buceo?
Es una buena analogía. Las paradas de descompresión permiten que el nitrógeno abandone el cuerpo durante el ascenso. A diferencia del buceo, donde la intoxicación por oxígeno limita la absorción de oxígeno, la reducción de las presiones en altitud anula esta preocupación, y se requiere el uso de oxígeno al 100 %. Respirar oxígeno previamente permite purgar nitrógeno antes de pasar a un entorno con una presión más baja.
Para las EVA que duran de seis a ocho horas, comenzar con una breve sesión de respiración previa permite un acceso más rápido al traje. Este enfoque es como el buceo de saturación, donde vivir en una atmósfera intermedia reduce la necesidad de paradas de descompresión prolongadas, lo que optimiza la eficacia de las caminatas espaciales diarias en programas como Artemis. Como la gestión de buceos repetitivos, este trabajo abarca estudios operacionales y sobre fisiología de la descompresión para explorar los intervalos entre las caminatas espaciales y los protocolos de recuperación para garantizar la seguridad del personal y el desempeño bajo las exigencias de la exploración lunar.
¿Dónde se pueden probar las caminatas espaciales o las nuevas EVA para simular el entorno?
El Laboratorio de Flotabilidad Neutral (Neutral Buoyancy Laboratory, NBL) y la cámara de altitud de 6 metros (20 pies) de la NASA son los dos entornos principales que utilizamos. En la piscina de 23,5 millones de litros (6,2 millones de galones) del NBL simulamos el movimiento con el traje mediante el uso de la flotabilidad del agua en lugar de una gravedad reducida. No hay caminatas espaciales con antigravedad o gravedad cero con trajes espaciales reales ni prototipos. Ajustamos la flotabilidad mediante el uso de paquetes de plomo o de espuma e incluso agregamos regolito lunar al piso de la piscina para simular el entorno.
La cámara de altitud de 6 metros (20 pies) en Houston es un edificio de tres pisos donde sujetos de prueba viven y trabajan en condiciones que simulan misiones espaciales. La planta superior funciona como un área de pruebas cognitivas y cuartos del personal, la planta media alberga el hábitat del personal y la planta baja replica tareas en la superficie lunar y simulaciones de EVA. Aquí estudiamos los efectos de diferentes presiones en el desempeño de los astronautas y probamos modelos de descompresión mediante el uso de ultrasonidos para monitorear la presencia de émbolos gaseosos venosos. El objetivo de esta investigación es establecer protocolos para desarrollar tablas de buceo para realizar caminatas espaciales seguras y eficientes y, a la vez, garantizar la seguridad y el desempeño del personal bajo condiciones de exploración lunar.
Está llevando a cabo esta investigación para evitar una EDC en el espacio, pero parece improbable tener una cámara hiperbárica portátil cerca. ¿Cuál sería el protocolo para las EDC en el espacio?
Esa es una gran pregunta, que se divide en dos partes: la ISS y el programa de exploración lunar Artemis. Originalmente se previó la colocación de una cámara hiperbárica en el compartimento estanco para la ISS, pero finalmente resultó poco práctico debido a problemas estructurales. Regresar a la ISS después de una caminata espacial supone un incremento gradual de la presión en el traje al regresar al nivel del mar, lo que a menudo va acompañado del uso del compartimento estanco para una mayor presurización. Este método, que utiliza el traje espacial como una cámara hiperbárica improvisada, puede extenderse mediante una restricción del puerto de escape del traje para aumentar la presión. No obstante, esto puede inutilizar el traje para vuelos futuros y requiere un regreso a la Tierra para la recertificación. De ser necesario, los astronautas pueden volver a la Tierra rápidamente a través de la cápsula para recibir atención médica definitiva.
En contraposición, los astronautas que están en misiones lunares pueden estar a días de los centros médicos de la Tierra, lo que hace que un regreso inmediato sea inviable. Los diseños de trajes espaciales futuros tienen como objetivo funcionar a presiones más altas para proporcionar una mejor capacidad de tratamiento. Sin embargo, el tratamiento en cámara hiperbárica completo equivalente a las instalaciones de la Tierra sigue siendo todo un reto, y las consideraciones éticas impiden una inducción deliberada de la EDC en humanos para su estudio. La modelización y los estudios con animales probablemente precederán a los ensayos con humanos para evaluar la eficacia de los tratamientos parciales en estos singulares entornos de baja presión, como aquellos que se experimentan en la luna.
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Vea a Alex Garbino hablar sobre “Desafiar los límites en la medicina espacial”.
© Alert Diver – Q3 2024