Rymdmedicin blir smart

Smart medicinsk utrustning som hjälper astronauter att hantera nödsituationer som elektriska brännskador kommer att bli en del av den internationella rymdstationen kanske redan nästa månad. Längre ner på vägen kan astronauter i trubbel också förlita sig på virtuella kliniker på jorden för djupgående medicinsk hjälp.

Dessa teknologier, som presenterades vid American Telemedicine Associations möte i juni i Fort Lauderdale, FL, kan också användas för att hjälpa människor på marken på isolerade platser utan någon läkare i närheten.

Mindre och smartare

Forskare vid Wyle Laboratories i Houston, TX, och NASA:s Johnson Space Center utvecklar smarta versioner av mekaniska ventilatorer, IV-pumpar, monitorer för vitala tecken och andra terapeutiska och diagnostiska enheter.

De nya enheterna kommunicerar via trådlösa anslutningar och är mindre, lättare och mer robusta än befintliga, säger George Beck, ingenjör och projektledare för akutvård i omloppsbana på Wyle.

De är också smartare, eftersom de inte är begränsade till att registrera en persons tillstånd utan kan också spotta ut en behandlingsplan så att astronauten i rymden vet exakt vad han ska göra härnäst.

Som ett extra skydd kan medicinska experter på jorden övervaka maskinerna närhelst kommunikationslinjerna till rymdstationen är öppna.

För att förbereda enheterna granskade forskare omfånget av medicinska problem som astronauter kunde stöta på i rymden och programmerade sedan in lämpliga medicinska protokoll i programvaran.

När fler människor flygs ut i rymden under längre tid, ökar sannolikheten för medicinska problem under flygning, säger Beck och ser fram emot det första bemannade uppdraget till Mars, kanske inte mer än 10 år bort.

Virtuella samarbetskliniker

För allvarliga medicinska nödsituationer i rymden, som brutna ben eller till och med hjärtsvikt, har forskare vid University of New Mexico utvärderat telemedicinteknik som kan koppla experter på relevanta medicinska centra till rymdstationen och andra platser.

Astronauter på det planerade Mars-uppdraget kan till exempel skicka medicinsk information till en virtuell samarbetsklinik av experter på jorden, säger Dr Dale Alverson, medicinsk chef för Telehealth and Cybermedicine Research Center vid University of New Mexico.

I nätverk med höghastighetsbredband och satellitanslutningar skulle klinikmedlemmar interaktivt granska 3D-rekonstruktioner av data i realtid för att bestämma den bästa proceduren för att hantera det specifika problemet eller skadan, säger Alverson. En virtuell guide till behandlingsplanen kan sedan skickas tillbaka till vårdgivarna i rymden, med bilder och instruktioner för önskad handling.

Denna telemedicinteknik borde vara särskilt användbar när röstkommunikation i realtid blir opraktisk eller opålitlig, tillägger Dr Muriel Ross vid University of New Mexico. På Mars, till exempel, kan röstsignaler till jorden ta allt från fyra till 40 minuter att nå fram, beroende på planetens position i förhållande till jorden.

CyberScalpel

Vid Ross tidigare position som chef för NASA Ames Center for Bioinformatics, arbetade hon redan med att utveckla virtuella verklighetsverktyg som kunde förmedla värdefull medicinsk information till astronauter i rymden, såväl som till fysiskt utspridda läkare på jorden.

CyberScalpel är ett instrument utvecklat på Ames som kan användas för att operera på 3D-simuleringar på en datorskärm så att kirurger kan testa eller repetera procedurer virtuellt innan de utförs på patienten, säger Ross. CyberScalpel skär genom bilder av mänsklig vävnad ungefär som en kniv skär genom mat, tillägger hon.

Om en astronaut skulle drabbas av en fraktur, till exempel, kan medlemmar av en virtuell klinik använda CyberScalpel för att rekonstruera frakturens område och visa de åtgärder som behövs för att återställa benet eller på annat sätt reparera det. Bilder från den virtuella operationen kunde överföras till vårdgivarna i rymden, antingen för repetition på rymdstationen eller för att ses som en guide under själva proceduren.

Idealet är alltid att göra allt så enkelt att någon kan gå in från gatan och använda [det], säger Ross.

Jordisk användning

Effektiviteten av den virtuella kliniken signalerades 1999 när fem medicinska experter från platser så långt borta som Kalifornien och Ohio gav vård till Navajo-patienter i Shiprock, en avlägsen stad i öknen i New Mexico. Behandling av ett spädbarns defekta hjärta demonstrerades, tillsammans med andra former av hjärtkirurgi.

Deltagande läkare utförde sina procedurer på 3D-rekonstruktioner av en virtuell patient medan andra läkare följde varje rörelse på datorskärmar på sina respektive platser.

På andra håll på jorden har virtuell medicin använts i polcirkeln, men Ross noterar att en allmän brist på medicinsk finansiering i kombination med de höga kostnaderna för bredbandskommunikation kan bromsa dess framsteg mot utbredd tillgänglighet.

Ändå, 2011 eller 2012, när astronauter förväntas spränga iväg på det första bemannade uppdraget till Mars, bör ultrakänsliga sensorer och skannrar som kan producera 3D-neuronala och anatomiska bilder vara redo att följa med dem. Dessa sensorer kan vara inbäddade i en T-shirt eller kanske i handhållna enheter som liknar Palm Pilots.

Dessutom kunde datortomografiska skanningar göras av varje astronaut före uppskjutning, så att exakta data som representerar astronautens tillstånd före tillstånd kunde användas för eventuella skador i rymden.

Det är till och med möjligt, säger Ross, att en robotkirurg en dag kan hjälpa vårdgivaren på uppdrag till Mars eller någon annanstans.

Dölj