Bereits seit den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts fliegen Menschen ins All. Ein spe- zifisches Problem bei bemannten Missionen sind die erhöhten g-Kräfte, die während des Starts und der Landung auftreten sowie die kardiovaskuläre Dekonditionierung während des Aufenthalts in der Schwerelosigkeit, wie es auf der Internationalen Raumstation (ISS) der Fall ist. Diese gesteigerten g-Kräfte, insbesondere bei der Rückkehr zur Erde, führen oft zu orthostatischer Dysfunktion und damit einhergehenden kurz- oder längerfristigen Beeinträchtigungen des Herz-Kreislaufsystems. Eine damit verbundene Manövrierunfä- higkeit oder fehlerbedingte Unfälle können zu einem potenziell fatalen Ausgang führen. Deshalb ist es von großer Bedeutung, geeignete Gegenmaßnahmen zu entwickeln, um dieses Problem zu lösen. Periphere Kühlung könnte eine dieser Gegenmaßnahmen darstellen und wurde hierzu im Rahmen dieser Dissertation als Pilotprojekt am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt untersucht. Zur Evaluation der Wirksamkeit peripherer Kühlung führten wir eine Studie mit einem Crossover-Design in einer Kurzarmzentrifuge durch. Es nahmen insgesamt 18 Probanden teil, die jeweils ein Studienprotokoll mit und ohne Kühlung absolvierten. Das Protokoll beinhaltete eine zehnminütige Baseline-Phase, gefolgt von einem stufenweisen Anstieg der g-Kräfte bis hin zu +4g. Im +g-Stufenprotokoll wurden acht Phasen definiert und weiterhin folgende Parameter wie Herzfrequenz, Blutdruck, Schlagvolumen, Herzminutenvolumen, totaler peripherer Widerstand und ein kumulativer Stress-Index bestimmt. Während des stufenweisen Anstiegs der g-Kräfte zeigten sich bei allen Messgrößen signifikante Veränderungen im Vergleich zu den Baseline-Werten. Obwohl es sichtbare Trends gab, wie beispielsweise eine geringere Herzfrequenz in der Kühlungsgruppe, waren die Unterschiede zwischen Kühlungs- und Kontrollgruppe für alle Parameter nicht signifikant. Durch das angewandte Schema der Kühlung konnte in unserem Fall keine signifikante Änderung auf das hämodynamische System verzeichnet werden. Für zukünftige Untersuchungen mit dieser vielversprechenden Gegenmaßnahme empfiehlt es sich, unter anderem, idealerweise eine größere Körperoberfläche zu kühlen, um den Kühlungseffekt zu verstärken.
Human space flights were established in the 1960s. Nowadays, space traveling gets more and more in focus and will, probably, lead to interplanetary space missions. During launch and landing, as well as after a long time in a microgravity environment, among others, one big problem exists – orthostatic dysfunction. The absolute and, after cardiovascular deconditioning in microgravity, relative hypergravity, can lead to a state of (pre-) syncope with dangerous or even life-threatening consequences. Therefore, it is important to explore appropriate countermeasures to maintain orthostatic stability. One of these countermeasures could be skin surface cooling. To investigate this, we designed a short-arm human centrifuge study with a crossover protocol. 18 subjects were included in the study and performed one centrifuge run with cooling and one without cooling. The protocol consists of a ten-minute baseline phase followed by a +g step protocol with increasing g-forces until 4g. Besides the baseline phase, eight different phases in the step protocol were analyzed. During the run heart rate, blood pressure, stroke volume, cardiac output, total peripheral resistance, and a cumulative stress index were determined. Considering +g step protocol, all parameters showed significant differences compared to baseline values. Despite visual trends, such as lower heart rate in the cooling protocol group, no significant differences between cooling and control groups could be observed. In conclusion, peripheral skin cooling was not able to significantly affect the cardiovascular system to contribute to orthostatic strength. Nevertheless, tendencies could be observed which justify future studies with skin surface cooling. These studies should implement, among others, a cooling strategy covering a greater body surface.
