Převedeme metody OCT na oběžnou dráhu

Už nějaký čas se mluví tom, že Česká republika bude mít svého astronauta. Armádní pilot Aleš Svoboda, který se v nejbližších letech zúčastní mise na mezinárodní vesmírnou stanici ISS, absolvoval už několik fází výcviku. Připravuje se ale mnohem větší množství lidí než jen on sám. V souvislosti s plánovaným letem českého astronauta vzniklo konsorcium CAERPIN, které sdružuje vědecké skupiny a pracovníky z několika výzkumných a vzdělávacích institucí České republiky. Jedním z hlavních zaměření konsorcia je vesmírná medicína a fyziologie. Do výzkumu se zapojí také dr. Bohdan Kousal z Oční kliniky 1. LF UK a VFN.

Jakým způsobem navazuje vaše zapojení do konsorcia na váš předchozí výzkum?
Oční klinika 1. LF UK a VFN dlouhodobě patří k předním pracovištím v oblasti vyšetření pomocí optické koherenční tomografie – OCT. Jsme například spoluautory prvního českého klinického atlasu sítnicových patologií zobrazených OCT, který byl oceněn v kategorii knižních publikací Cenou předsednictva ČLS JEP za rok 2015. Jedním z cílů zapojení do CAERPIN je převést prověřené metody z podmínek na povrchu Země do skutečné mikrogravitace a sledování zrakových funkcí, hemodynamiky a dalších parametrů oka v extrémních podmínkách na naše dosavadní práce přirozeně navazuje. 

V jaké fázi se nyní vaše zapojení do projektu nachází? Už nějakým způsobem probíhá?
Aktuálně jsme ve fázi dokončování protokolů a validací, ladíme měřicí postupy pro předletové, palubní a poletové části a připravujeme hardware tak, aby byl kompatibilní s provozem na ISS, od bezpečnosti a časové možnosti posádky přes logistiku po etické aspekty. 

Výběr českých testů pro Aleše Svobodu již proběhl a naše práce teď směřuje k integraci do jeho osobního plánu na stanici. Paralelně běží komunikace s výrobci přístrojů, například ohledně zabezpečení proti uvolnění velmi drobných pohyblivých součástek nezbytných k měření, nebo vývoj umělé inteligence pro automatizované zpracování a vyhodnocování očních vyšetření. 

Jak vlastně bude výzkum posléze probíhat?
Projekt je rozdělen do tří hlavních částí. Před letem proběhne základní oftalmologické vyšetření včetně dynamického měření nitroočního tlaku a neinvazivní angiografie metodou OCT zobrazující strukturu a průtok krve v cévách sítnice a cévnatky. Během letu budou probíhat krátká, opakovatelná měření nitroočního tlaku, kde astronaut bude současně subjektem i operátorem experimentu. Měření nitroočního tlaku v kosmu se v některých aspektech odlišuje od měření na Zemi. Astronaut si na stanici vezme malý přenosný tonometr velikosti TV ovladače, sám si přiloží senzor na oko a měřicí tyčinka se krátce automaticky dotkne rohovky, což netrvá déle než zlomky vteřiny. 

Na ISS se meření provádí i ve volném prostoru bez stolu, takže astronaut musí zvládnout jemnou manipulaci v mikrogravitaci, kde se vše vznáší kolem. Někdy si posádka připevňuje nohy do podlahových úchytů a hlavu k držáku, aby se minimalizovalo houpání těla. Vědecký experiment tak vypadá trochu jako akrobatické cvičení. Po návratu pak budeme sledovat, jak se zkoumané parametry liší a následně vracejí k výchozím hodnotám, a porovnávat je s klinickými údaji, jako je zraková ostrost a subjektivní potíže.

Co dosud o změnách nitroočního tlaku během pobytu v kosmu víme a proč je důležité vědět více?
Krátce po vstupu do mikrogravitace se nitrooční tlak přechodně zvýší, poté během několika dnů klesá zpět k hodnotám blízkým na Zemi, a to přesto, že přetrvává přesun tekutin k hlavě. To naznačuje existenci kompenzačních mechanismů, které zatím nejsou plně objasněny. 

Dlouhodobé pobyty na ISS přinesly soubor nálezů označovaných jako SANS (otok papily zrakového nervu, zploštění bulbu, choroidální řasy, změna zraku směrem k dalekozrakosti). Samotný nitrooční tlak tedy zřejmě není trvale zvýšený, ale může být spouštěčem či přispívajícím faktorem v širší cerebro-okulární mechanice. Proto je důležité měřit nitrooční tlak spolu s dalšími parametry. 

Pozemní modely mikrogravitace, kdy dobrovolníci tráví delší dobu hlavou dolů v lehce skloněné posteli, často ukazují vyšší nitrooční tlak než při skutečném letu. To je další důvod, proč potřebujeme letová data a porovnání modelů s realitou. Pro bezpečnost budoucích delších misí musíme mít kvantitativní model vztahu mezi nitroočním tlakem, průtokem krve strukturami oka, intrakraniálními tlaky a změnami zraku, abychom nastavili kompenzační mechanismy jako ochranná opatření. 

Současně s mikrogravitací je třeba myslet i na kosmické záření, jehož dávky při dlouhých misích mohou být limitující a ovlivňují plánování měření a bezpečnost posádky. Aktuální údaje ukazují, že změny zraku jsou jedním z klíčových zdravotních limitů dlouhých letů.

 mal