Tư thế nằm đầu thấp (Head-Down Tilt Bed Rest; HDTBR) là một mô hình tương tự trên mặt đất để nghiên cứu sinh lý bệnh của Hội chứng Thần kinh-Thị giác Liên quan đến Chuyến bay Vũ trụ (Spaceflight Associated Neuro-Ocular Syndrome; SANS).
SANS là một hội chứng do sự dịch chuyển dịch hướng về đầu trong các chuyến bay vũ trụ. Các dấu hiệu chính bao gồm phù gai thị, dẹt nhãn cầu, dịch chuyển về phía viễn thị và sung huyết hắc mạc, và khoảng 70% phi hành gia có một số dấu hiệu. Trước đây được gọi là hội chứng Suy giảm Thị lực và Tăng áp lực Nội sọ (VIIP) 1).
Từ năm 1990, HDTBR đã trở thành mô hình tương tự trên mặt đất được quốc tế công nhận, bao gồm nằm nghỉ với đầu nghiêng xuống 6 độ. Vì các chuyến bay parabol có thời gian tiếp xúc ngắn và không đủ để gây ra các triệu chứng giống SANS, HDTBR có thể tái tạo sự dịch chuyển dịch liên tục được coi trọng 1).
Trong nghiên cứu HDTBR ban đầu kéo dài 70 ngày, các dấu hiệu SANS không được tạo ra. Nguyên nhân được cho là do giảm áp lực nội sọ (ICP) do sử dụng gối hoặc đỡ cẳng tay. Sau đó, với việc áp dụng một quy trình nghiêm ngặt cấm gối và đỡ cẳng tay, việc tạo ra các nếp gấp hắc mạc và phù gai thị đã thành công 1).
Trong các nhiệm vụ ngắn hạn (dưới 6 tháng), 29% phi hành gia báo cáo giảm thị lực do viễn thị, và trong các nhiệm vụ dài hạn (6 tháng trở lên) là 60% 1).
QTại sao HDTBR được đặt ở góc 6 độ?
A
Từ năm 1990, tư thế đầu thấp 6 độ đã được thiết lập như một tiêu chuẩn quốc tế để mô phỏng vi trọng lực. Góc này liên tục gây ra sự dịch chuyển dịch về phía đầu tương tự như bay vào vũ trụ.
Đau đầu: Ở giai đoạn đầu nghiên cứu, xuất hiện đau đầu kiểu mạch đập, ép chặt và hai bên. Được cho là do sự dịch chuyển dịch về phía đầu.
Ảnh hưởng nhẹ đến chức năng thị giác: Các điều kiện thí nghiệm không ảnh hưởng đáng kể đến chức năng thị giác của người tham gia. Không có đối tượng nào gặp bất thường thị giác nghiêm trọng.
Cận thị nhẹ: Có thể xảy ra cận thị tạm thời do hoạt động nhìn gần kéo dài.
Thay đổi nhận thức (ở người mắc SANS): Trong nghiên cứu HDTBR với can thiệp carbon dioxide cao, người mắc SANS cho thấy sự phụ thuộc nhiều hơn vào tín hiệu thị giác trong các bài kiểm tra nhận thức1).
QThị lực có thể giảm trong HDTBR không?
A
Các xét nghiệm thị lực và khúc xạ đều nằm trong giới hạn bình thường. Không có thay đổi đáng kể nào được quan sát trong xét nghiệm Amsler, xét nghiệm chấm đỏ, xét nghiệm thị trường đối diện và xét nghiệm thị giác màu sắc. Không có báo cáo nào về bất thường thị giác nghiêm trọng ở các đối tượng.
Dưới đây là các phát hiện chính về thay đổi mắt được quan sát thấy trong HDTBR.
Dày RNFL: Độ dày võng mạc quanh gai thị trên trung bình tăng +4,69 μm sau 14 ngày HDTBR và +11,50 μm sau 70 ngày HDTBR1).
Phù gai thị: Phù gai thị độ 1–2 Frisén được quan sát thấy ở 45% đối tượng sau 30 ngày HDTBR nghiêm ngặt1). Đối tượng HDTBR 30 ngày có xu hướng biểu hiện phù gai thị nặng hơn so với phi hành gia.
Tăng TRT quanh gai thị: Đối tượng HDTBR nghiêm ngặt cho thấy tăng TRT quanh gai thị lớn hơn so với phi hành gia (chênh lệch trung bình 37 μm)1).
Nếp gấp hắc mạc: Có thể xảy ra mặc dù không có tăng độ dày hắc mạc.
Thay đổi độ dày hắc mạc: Tăng có ý nghĩa thống kê được quan sát thấy trong các nghiên cứu ngắn hạn 3 ngày. Tăng độ dày hắc mạc dưới hố trung tâm đã được xác nhận sau 60 phút HDT1). Mặt khác, phi hành gia cho thấy tăng độ dày hắc mạc lớn hơn so với đối tượng HDTBR (chênh lệch trung bình 27 μm)1).
Giãn baodây thần kinh thị giác: Được xác nhận bằng siêu âm hốc mắt ở tư thế HDT 60 phút, tương tự kết quả sau 1 tháng bay vũ trụ1).
Tăng nhãn áp: Tăng +1,42 mmHg trong 14 ngày và +1,79 mmHg trong 70 ngày, nhưng vẫn trong giới hạn bình thường.
Các dấu hiệu không quan sát thấy ở HDTBR bao gồm: dẹt nhãn cầu, viễn thị và đốm bông1). Thị lực, khúc xạ, chiều dài trục, độ sâu tiền phòng và độ cong giác mạc cũng không thay đổi đáng kể.
Bảng dưới đây so sánh các dấu hiệu chính giữa HDTBR và SANS (bay vũ trụ).
Cơ chế cơ bản của HDTBR là sự dịch chuyển dịch về phía đầu do thay đổi hướng của vectơ trọng lực tác động lên cơ thể, gây ra những thay đổi phân bố dịch tương tự như trong môi trường vi trọng lực.
Các yếu tố góp phần bao gồm chênh lệch áp suất qua mảng sàng, sung huyết màng mạch, dịch chuyển thể tích não, hướng của các bó sợi collagen và phân bố dịch thủy tĩnh.
Các yếu tố nguy cơ chính như sau.
Thời gian HDTBR: Là yếu tố nguy cơ lớn nhất. Thời gian 70 ngày cho thấy sự gia tăng đáng kể độ dày võng mạc quanh gai thị khoảng 2,5 lần so với 14 ngày.
Cận thị: Những người cận thị trung bình có áp lực nội nhãn đỉnh cao hơn (19,8 mmHg so với 18,6–18,7 mmHg) và mức tăng áp lực nội nhãn lớn hơn đáng kể so với người có thị lực bình thường hoặc cận thị nhẹ1).
Yếu tố di truyền: Người mang alen MTRR 66G và SHMT1 1420 C được báo cáo có mức độ phù gai thị lớn hơn1). Đây là các đa hình gen liên quan đến chuyển hóa vitamin nhóm B.
Đặc điểm giải phẫu của gai thị: Gai thị chật chội với hõm gai thị nhỏ có thể là yếu tố nguy cơ.
Tiền sử tiếp xúc với HDTBR trước đây: Sự gia tăng TRT hơn gấp đôi so với lần trước đã được báo cáo ở những người tham gia nhiều lần, và việc tiếp xúc lặp lại có thể làm tăng nguy cơ.
QSau khi trải qua HDTBR một lần, nguy cơ tái phát có tăng lên không?
A
Đã có báo cáo về sự gia tăng TRT gấp đôi hoặc hơn so với lần trước ở những đối tượng tham gia nhiều thí nghiệm HDTBR. Tiếp xúc lặp lại có thể làm tăng nguy cơ, và điều này cần được xem xét khi lựa chọn người tham gia nghiên cứu.
Dưới đây là các phương pháp xét nghiệm chính được sử dụng để đánh giá và theo dõi những thay đổi ở mắt quan sát được trong HDTBR.
OCT (Chụp cắt lớp quang học): Có thể đánh giá định lượng độ dày RNFL, phù gai thị và thay đổi độ dày hắc mạc. Cũng có thể quan sát được những thay đổi ở màng Bruch. Heidelberg Spectralis (OCT2) cung cấp độ phân giải kỹ thuật số cao hơn.
OCTA (Chụp mạch OCT): Phương pháp chụp mạch ba chiều không xâm lấn được đưa vào ISS từ tháng 12 năm 2018. Có thể đánh giá những thay đổi mạch máu võng mạc và hắc mạc1).
MRI: Có thể định lượng giãn vỏ thần kinh thị giác, xoắn thần kinh thị giác và thay đổi độ sâu buồng dịch kính. MRI tương phản pha cho phép đo lưu lượng máu, diện tích mặt cắt ngang và vận tốc dòng máu trong tĩnh mạch cảnh trong, động mạch đốt sống và động mạch cảnh trong.
Siêu âm quỹ đạo: Phương pháp đơn giản để phát hiện giãn đường kính vỏ thần kinh thị giác1).
Đo ICP không xâm lấn (giai đoạn nghiên cứu): Chọc dò thắt lưng để đo trực tiếp ICP là xâm lấn và không thể thực hiện trong khi bay. Sự thay đổi pha của phát xạ âm thanh tai biến dạng (DPOAE) đang được nghiên cứu như một công cụ theo dõi ICP không xâm lấn tiềm năng1). Điện thế cơ tiền đình thị giác (oVEMP) cũng đang được xem xét như một công cụ theo dõi ICP không xâm lấn vì liên quan đến góc đầu thấp1).
Xét nghiệm di truyền và máu: Đo nồng độ vitamin B và SNP (MTRR 66G, SHMT1 1420C) được sử dụng trong đánh giá yếu tố nguy cơ.
Các xét nghiệm mắt cơ bản (thị lực, khúc xạ dưới liệt điều tiết, đáy mắt, lưới Amsler, thị giác màu sắc, v.v.) đều nằm trong giới hạn bình thường.
HDTBR là một mô hình thí nghiệm, không phải là “phương pháp điều trị” theo nghĩa thông thường. Dưới đây là kết quả nghiên cứu về các biện pháp đối phó (countermeasures) cho SANS.
LBNP
Áp lực âm nửa thân dưới (LBNP): Thiết bị không xâm lấn tạo áp lực âm lên nửa thân dưới để kéo dịch về ngoại vi.
Bằng chứng: LBNP -20 mmHg ức chế sự gia tăng đường kính baodây thần kinh thị giác, và làm giảm 40% sự giãn mạch màng mạch trong 3 ngày HDTBR1). Cũng cho thấy ức chế sự gia tăng thể tích CSF trong 5 giờ HDTBR1).
Đánh giá: Hiện được coi là biện pháp đối phó hứa hẹn nhất.
Vòng bít đùi
Vòng bít đùi co tĩnh mạch (VTC): Đã được báo cáo làm giảm tiền tải tim và giãn hệ thống tĩnh mạch cảnh ở phi hành đoàn ISS. Làm giảm thể tích nhát bóp, diện tích mặt cắt ngang tĩnh mạch cảnh trong và áp lực nội nhãn.
Hạn chế: Không có tác động trực tiếp đến phân bố dịch não tủy hoặc ICP. Tư thế HDT 15 độ + vòng bít đùi 60 mmHg trong 10 phút không cho thấy sự khác biệt đáng kể về độ dày hắc mạc quanh gai thị hoặc đường kính baodây thần kinh thị giác1).
Trọng lực nhân tạo
Trọng lực nhân tạo bằng máy ly tâm: Tiếp xúc máy ly tâm 30 phút mỗi ngày.
Hạn chế: Tiếp xúc 30 phút không đủ để ức chế nếp gấp hắc mạc hoặc phù gai thị. Các nguyên nhân được cho là bao gồm thời gian tiếp xúc hạn chế, thiếu lực G ở mức mắt và sự tham gia của các cơ chế cơ bản khác nhau 1).
Trong một nghiên cứu áp dụng giao thức iRAT của NASA (Tập luyện kết hợp sức đề kháng và aerobic) trong 70 ngày HDTBR không tăng CO2 máu, không có sự khác biệt đáng kể giữa nhóm tập thể dục và nhóm đối chứng về thay đổi độ dày võng mạc và phù gai thị 1). Tuy nhiên, nhóm tập thể dục có nhãn áp cao hơn một chút (dưới 1 mmHg). Tập aerobic cường độ vừa phải trong thời gian ngắn, tập sức đề kháng và tập cường độ cao ngắt quãng đã được chứng minh có liên quan đến giảm nhãn áp1).
QTại sao áp lực âm nửa thân dưới (LBNP) được coi là biện pháp đối phó đầy hứa hẹn?
A
LBNP -20 mmHg được báo cáo là ức chế sự gia tăng đường kính baodây thần kinh thị giác, giảm 40% sự giãn mạch mạc trong HDTBR 3 ngày và ngăn ngừa sự gia tăng thể tích dịch não tủy 1). Cơ chế kéo dịch về ngoại vi để trực tiếp ức chế sự dịch chuyển dịch về phía đầu được cho là ưu việt hơn các biện pháp đối phó khác.
Hiện tại, có ba giả thuyết chính được đề xuất về sinh lý bệnh của SANS 1).
Giả thuyết tăng áp lực nội sọ (ICP)
Cơ chế: Dịch chuyển lên đầu → ứ tĩnh mạch → tăng áp lực nội sọ → triệu chứng mắt.
Hạn chế: Chọc dò thắt lưng sau chuyến bay chỉ cho thấy giới hạn trên bình thường đến tăng nhẹ (21–28,5 cm H₂O). Không có triệu chứng điển hình của IIH (đau đầu, ù tai nhịp mạch). Phù gai thị kéo dài 6 tháng sau chuyến bay, trong khi ở IIH cải thiện nhanh khi giảm áp lực. Khó giải thích chỉ bằng tăng áp lực nội sọ.
Giả thuyết Phân vùng Dịch não tủy
Cơ chế: Trong vi trọng lực, áp lực dịch não tủy trong baodây thần kinh thị giác tăng cục bộ qua cơ chế van một chiều. Cân bằng áp lực với khoang dưới nhện sọ trở nên không hoàn chỉnh.
Ý nghĩa: Có thể giải thích tại sao phù gai thị kéo dài ngay cả khi áp lực nội sọ bình thường đến tăng nhẹ.
Giả thuyết Di chuyển Não Lên Trên
Cơ chế: Trong vi trọng lực, não xoay nhẹ và di chuyển lên trên, kéo giao thoa thị giác lên trên và gây chèn ép lên baodây thần kinh thị giác.
Bằng chứng: MRI xác nhận chiều dài dây thần kinh thị giác tăng sau chuyến bay (0,80 ± 0,74 mm)1).
Có một số khác biệt quan trọng giữa HDTBR và chuyến bay vũ trụ.
Mức độ giãn mạch màng mạch: Trong HDTBR, giãn mạch màng mạch không xảy ra nhiều như trong chuyến bay vũ trụ, vì trọng lực trục dọc (Gz) vẫn tồn tại và gây ra trọng lượng mô.
Cơ chế hình thành nếp gấp màng mạch: Trong HDTBR, nếp gấp màng mạch xảy ra mà không có tăng độ dày màng mạch, cho thấy dày màng mạch có thể không phải là điều kiện cần thiết cho nếp gấp.
Thay đổi áp lực nội nhãn: Trong HDTBR, không có sự giảm áp lực nội nhãn, do đó cơ chế hình thành nếp gấp hắc võng mạc do kết hợp giảm áp lực nội nhãn và tăng áp lực nội sọ không thể áp dụng.
So sánh với IIH: Ở bệnh nhân IIH có phù gai thị, nếp gấp hắc mạc được phát hiện bằng SD-OCT chỉ ở 10%, cho thấy tăng áp lực nội sọ đơn thuần không thể gây ra nếp gấp hắc mạc ở tất cả bệnh nhân.
Mức độ tăng ICP: Đối tượng HDTBR có thể trải qua ICP cao hơn một chút so với phi hành gia, điều này có thể góp phần vào sự khác biệt về mức độ nghiêm trọng của phù gai thị.
Theo bài tổng quan của Ong và cộng sự (2021), tưới máu não giảm ở tất cả các đối tượng trong quá trình HDTBR. Tuy nhiên, các đối tượng có triệu chứng SANS duy trì tưới máu cao hơn so với những người không có triệu chứng1).
Không có thay đổi đáng kể nào được ghi nhận về phản ứng mạch máu não và đáp ứng thông khí với tăng CO2 máu ngay cả trong môi trường tăng CO2 máu (khoảng 4 mmHg PCO₂) 1).
Giới thiệu OCTA trên ISS (tháng 12 năm 2018): So sánh dữ liệu mạch máu võng mạc trong chuyến bay vũ trụ với kết quả HDTBR được kỳ vọng sẽ giúp hiểu sâu hơn về tác động của sự dịch chuyển dịch lên tuần hoàn võng mạc và hắc mạc1).
Phát triển phương pháp đo ICP không xâm lấn: Sự thay đổi pha của phát âm tai (OAE) đang được nghiên cứu như một ứng cử viên để theo dõi ICP trên ISS, và các thử nghiệm trên HDTBR đang được tiến hành1). oVEMP cũng được xem là công cụ theo dõi ICP không xâm lấn đầy hứa hẹn vì liên quan đến góc nghiêng đầu xuống1).
Thích ứng với kỷ nguyên du lịch vũ trụ tư nhân: Với sự nổi lên của các công ty vũ trụ tư nhân như SpaceX và Blue Origin, HDTBR ngắn hạn có thể được áp dụng để sàng lọc độ nhạy cảm với dịch chuyển dịch hướng đầu ở công dân thông thường1).
Sàng lọc di truyền: Các đa hình MTRR và SHMT1 đã được xác định là yếu tố nguy cơ, và nghiên cứu đang được tiến hành về việc liệu HDTBR có thể được sử dụng để sàng lọc di truyền cho các ứng viên phi hành gia hay không1).
Các biện pháp đối phó chưa được kiểm chứng: Nhiều biện pháp đối phó như liệu pháp ăn kiêng, bổ sung vitamin, thuốc bôi ngoài da và thuốc uống vẫn chưa được kiểm chứng1).
Thách thức cho sứ mệnh có người lái lên Sao Hỏa: Đối với sứ mệnh Sao Hỏa kéo dài 1–3 năm, việc làm sáng tỏ cơ chế bệnh sinh của SANS, xác định yếu tố nguy cơ và phát triển các biện pháp đối phó là cấp bách1).
HDTBR như một mô hình tương tự trên mặt đất có những hạn chế sau1). Bao gồm kích thước mẫu nhỏ, khó khăn trong việc tuyển chọn đối tượng, sự khác biệt về thể lực so với phi hành gia, quy trình không được tiêu chuẩn hóa và sự tồn tại của các điều kiện không phù hợp với chuyến bay vũ trụ như tiếp xúc lưng.
Ong J, Lee AG, Moss HE. Head-Down Tilt Bed Rest Studies as a Terrestrial Analog for Spaceflight Associated Neuro-Ocular Syndrome. Front Neurol. 2021;12:648958.
Taibbi G, Cromwell RL, Zanello SB, Yarbough PO, Ploutz-Snyder RJ, Godley BF, et al. Ocular Outcomes Comparison Between 14- and 70-Day Head-Down-Tilt Bed Rest. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2016;57(2):495-501. PMID: 26868753.
He Y, Karanjia R, Zhang X, Wanderer D, Walker E, Lee SH, et al. Optic Nerve Vasculature and Countermeasure Assessment in a Bedrest Analogue of Spaceflight-Associated Neuro-Ocular Syndrome. Am J Ophthalmol. 2025;278:317-327. PMID: 40545016.
Sao chép toàn bộ bài viết và dán vào trợ lý AI bạn muốn dùng.
Đã sao chép bài viết vào clipboard
Mở một trợ lý AI bên dưới và dán nội dung đã sao chép vào ô chat.
