Flugmedizin · Tropenmedizin · Reisemedizin - FTR 2013; 20(4): 166-171
DOI: 10.1055/s-0033-1347120
Raumfahrtmedizin
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Das menschliche Herz-Kreislauf-System auf Parabelflügen – Aktuelle Erkenntnisse zu gesundheitlichen Risiken

European parabolic flights – a challenge for the human cardiovascular system?
Ulrich Limper
1   Lehrstuhl für Anästhesiologie II, Universität Witten/Herdecke, Klinik für Anästhesie und operative Intensivmedizin, Krankenhaus Köln-Merheim, Kliniken der Stadt Köln (Chefarzt: Prof. Dr. Frank Wappler)
2   Weltraumphysiologie, Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Köln (Leitung: Prof. Dr. Jörn Rittweger)
,
Paula Beck
3   Helios-Klinikum Wuppertal, Lehrstuhl für Allgemein- und Viszeralchirurgie II, Universität Witten/Herdecke (Chefarzt: Prof. Dr. Hubert Zirngibl)
,
Peter Gauger
2   Weltraumphysiologie, Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Köln (Leitung: Prof. Dr. Jörn Rittweger)
,
Luis E.J Beck
2   Weltraumphysiologie, Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Köln (Leitung: Prof. Dr. Jörn Rittweger)
› Author Affiliations
Further Information

Publication History

Publication Date:
22 August 2013 (online)

Parabelflüge mittels modifizierter Passagierflugzeuge werden seit Jahrzehnten zur Erzeugung von kurzen Schwerelosigkeitsphasen in der Troposphäre genutzt. Sie sind eine kostengünstige Möglichkeit für die wissenschaftliche Forschung unter weltraumähnlichen Bedingungen und für das Training von Astronauten. Inzwischen finden Parabelflüge auch zu kommerziellen Zwecken Verwendung und die Anzahl besonders dieser Flüge wird in Zukunft weiter zunehmen. Der praktizierende Fliegerarzt wird daher vermehrt mit Personen unterschiedlicher Altersschichten und Gesundheitszuständen konfrontiert werden, die eine medizinische Parabelflugtauglichkeit erlangen möchten.

Diese Übersichtsarbeit befasst sich daher mit den Auswirkungen von Parabelflügen auf das menschliche Herz-Kreislauf-System (HKS). Anhand der Literatur und von eigenen Studienergebnissen zeigen die Autoren die Physiologie des HKS während Parabelflügen auf und verknüpfen Erkenntnisse der physiologischen Grundlagenforschung mit Fragen der praktischen Flugmedizin. Dabei wird deutlich, dass die Beanspruchung des HKS auf Parabelflügen stark vom Verhalten des Teilnehmers während des Fluges abhängig ist und für gesunde Teilnehmer Parabelflüge nur ein sehr geringes gesundheitliches Risiko sind. Die Frage, welchen Einfluss Parabelflüge auf Personen mit Vorerkrankungen des HKS haben, ist bisher nicht hinreichend bekannt und sollte Ziel zukünftiger Forschung sein.

Since decades brief periods of microgravity have been generated using slightly modified commercial airliners during parabolic trajectory flights in the troposphere. These flights allow both cost-efficient scientific research under space analog conditions and astronaut training. Nowadays parabolic flights are also more and more used for commercial purposes and their number will further increase in the near future. Thus flight surgeons will have to deal incrementally with customers of very different age levels and health status wishing to pass their parabolic flight medical certificate.

Therefore this survey focuses on the human cardiovascular system (HCS) in parabolic flights. The authors describe the particular behavior of the HCS during parabolic flights by reviewing the literature and stating their own research results thereby bringing together basic physiological research with applied flight medicine. It becomes clear that the impact of parabolic flights on HCS is closely correlated to the participant's behavior in-flight and that parabolic flights embed minor risk for the healthy cardiovascular system. The question which impact parabolic flights might have on previously affected HCS is not clearly answered yet and has to be investigated in future research.

 
  • Literatur

  • 1 NBC News. Hawking goes zero-G: ,Space, here I come'. http://www.nbcnews.com/id/18334489/ns/techno logy_and_science-space/t/hawking-goes-zero-g-space-here-i-come/
  • 2 Haber F, Haber H. Possible methods of producing the gravity-free state for medical research. J Aviat Med 1950; 21: 395-400
  • 3 von Mülmann M. Die Flugzeugkabine. In: Stüben U, Hrsg. Taschenbuch Flugmedizin und ärztliche Hilfe an Bord. Berlin: MWV Medizinisch Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft; 2008: 3-20
  • 4 Lathers CM, Charles JB, Elton KF et al. Acute hemodynamic responses to weightlessness in humans. J Clin Pharmacol 1989; 29: 615-627
  • 5 Paiva M, Estenne M, Engel LA. Lung volumes, chest wall configuration, and pattern of breathing in microgravity. J Appl Physiol 1989; 67: 1542-1550
  • 6 Petersen LG, Damgaard M, Petersen JC, Norsk P. Mechanisms of increase in cardiac output during acute weightlessness in humans. J Appl Physiol 2011; 111: 407-411
  • 7 Domminique T, Migeotte PF, Sa RC. Noninvasive beat-to-beat stroke volume computation during acute hydrostatic pressure changes in parabolic flights. J Gravit Physiol 2002; 9
  • 8 Liu J, Verheyden B, Beckers F, Aubert AE. Haemodynamic adaptation during sudden gravity transitions. Eur J Appl Physiol 2012; 112: 79-89
  • 9 Schmidt W, Prommer N. The optimised CO-rebreathing method: a new tool to determine total hemoglobin mass routinely. Eur J Appl Physiol 2005; 95: 486-495
  • 10 White RJ, Blomqvist CG. Central venous pressure and cardiac function during spaceflight. J Appl Physiol 1998; 85: 738-746
  • 11 Caiani EG, Sugeng L, Weinert L et al. Objective evaluation of changes in left ventricular and atrial volumes during parabolic flight using real-time three-dimensional echocardiography. J Appl Physiol 2006; 101: 460-468
  • 12 Beckers F, Seps B, Ramaekers D et al. Parasympathetic heart rate modulation during parabolic flights. Eur J Appl Physiol 2003; 90: 83-91
  • 13 Muhm JM, Rock PB, McMullin DL et al. Effect of aicraft-cabin altitude on passenger discomfort. N Engl J Med 2007; 357: 18-27
  • 14 Smith TG, Talbot NP, Chang RW et al. Pulmonary artery pressure increases during commercial air travel in healthy passengers. Aviat Space Environ Med 2012; 83: 673-676
  • 15 Sevre K, Bendz B, Rostrup M. Reduced baroreceptor reflex sensitivity and increased blood pressure variability at 2400 m simulated cabin altitude. Aviat Space Environ Med 2002; 73: 632-634
  • 16 Fritsch-Yelle JM, Leuenberger UA, D'Aunno DS et al. An episode of ventricular tachycardia during long-duration spaceflight. Am J Cardiol 1998; 81: 1391-1392
  • 17 Schlegel TT, Brown TE, Wood SJ et al. Orthostatic intolerance and motion sickness after parabolic flight. J Appl Physiol 2001; 90: 67-82
  • 18 Medical Guidelines der Firmen NOVESPACE und Air Zero-G:. http://www.airzerog.com/images/upload/medical _document_2013_ed4_en.pdf