پزشکی فضایی یک فوق تخصص پیشرفته در پزشکی اورژانس است که از حوزه وسیعتر پزشکی هوافضا سرچشمه میگیرد. این رشته بر پیشگیری و درمان شرایط پزشکی که می تواند مانع از موفقیت عملیات فضایی شود، تمرکز دارد. پزشکی فضایی شامل پیشگیری، مراقبتهای حاد، اورژانس، پزشکی بیابان، و پزشکی هیپر/هیپوباریک برای اطمینان از حمایت پزشکی جامع از فضانوردان و سایر شرکتکنندگان در پروازهای فضایی است. محیط منحصربهفرد پرواز فضایی عوامل استرسزای فیزیولوژیکی متعددی مانند نیروهای g تغییر یافته، ریزگرانش، ترکیبات غیر معمول جو (مانند فشار کم یا دی اکسید کربن بالا) و تشعشعات فضایی را نشان میدهد. برای رسیدگی و کاهش مسائل بهداشتی در فضا، پزشکی فضایی اصولی از فیزیولوژی فضایی، پزشکی پیشگیرانه، مراقبت های اولیه، پزشکی اورژانس، مراقبت های حاد، پزشکی ریاضتی، بهداشت عمومی و سم شناسی را ادغام می کند. علاوه بر این، این دانش تخصصی به طراحی سیستمهای فضاپیما کمک میکند، با هدف به حداقل رساندن خطرات برای سلامت انسان و بهینهسازی عملکرد در طول اجرای ماموریت.
بهداشت فضانوردی شامل به کارگیری اصول علمی و فناوری برای جلوگیری یا کنترل قرار گرفتن در معرض خطراتی است که میتواند سلامت فضانوردان را به خطر بیندازد. پزشکی فضایی و بهداشت فضانوردی با هم برای ایجاد یک محیط عملیاتی امن برای فضانوردان همکاری می کنند. پرواز فضایی انسان با پیامدهای پزشکی مختلفی از جمله اختلالات بینایی بالقوه و کاهش تراکم استخوان مرتبط است.
در اکتبر 2015، دفتر بازرس کل ناسا گزارشی را منتشر کرد که جزئیات مخاطرات سلامتی مربوط به اکتشاف فضایی، به طور خاص به یک ماموریت بالقوه انسانی به مریخ میپردازد.
تاریخچه
Hubertus Strughold (1898-1987)، پزشک و فیزیولوژیست سابق نازی، پس از جنگ جهانی دوم از طریق عملیات Paperclip به ایالات متحده نقل مکان کرد. در سال 1948، او اصطلاح "پزشکی فضایی" را ابداع کرد و به عنوان اولین و تنها استاد پزشکی فضایی در دانشکده پزشکی هوانوردی (SAM) در پایگاه نیروی هوایی راندولف، تگزاس خدمت کرد. در سال 1949، استراگلد مدیر دپارتمان پزشکی فضایی در SAM شد، که از آن زمان به دانشکده پزشکی هوافضای نیروی هوایی ایالات متحده (USAFSAM) تغییر نام داد و در پایگاه نیروی هوایی رایت-پترسون، اوهایو قرار دارد. او کمک قابل توجهی به توسعه لباس های فشاری مورد استفاده توسط فضانوردان اولیه آمریکایی کرد. او در سال 1950 شعبه پزشکی فضایی انجمن پزشکی هوافضا را تأسیس کرد. اگرچه کتابخانه هواپزشکی در بروکس AFB به افتخار او در سال 1977 نامگذاری شد، اما متعاقباً پس از اسناد دادگاه جنایات جنگی نورنبرگ که استراگلد را در آزمایشهای پزشکی شامل شکنجه و مرگ و میر در میان زندانیان اردوگاه کار اجباری داخائو دخیل میدانست، تغییر نام داد. (NIIAM). در سال 1949، به دستور سرگئی کورولف، A.M. واسیلوسکی، وزیر دفاع وقت اتحاد جماهیر شوروی، به NIIAM دستور داد تا تحقیقات بیولوژیکی و پزشکی را انجام دهد. در سال 1951، NIIAM پروژه تحقیقاتی اولیه خود را با عنوان "بررسی فیزیولوژیکی و بهداشتی قابلیت های پرواز در شرایط خاص" آغاز کرد. این تلاش اهداف اصلی تحقیقاتی را ایجاد کرد و الزامات اساسی را برای کابین های تحت فشار، سیستم های پشتیبانی حیات، پروتکل های نجات، و دستگاه های کنترل و ضبط تعریف کرد. همزمان، دفتر طراحی کورولف موشک هایی را توسعه داد که قادر به پرتاب حیوانات به ارتفاعات 200-250 کیلومتری و 500-600 کیلومتری بودند و متعاقباً بحث هایی را در مورد توسعه ماهواره های مصنوعی و پروازهای فضایی انسانی آغاز کردند. متعاقباً، در سال 1963، مؤسسه مشکلات زیست پزشکی (IMBP) برای پیشرفت بیشتر مطالعه پزشکی فضایی تأسیس شد.
آزمایش حیوانات
قبل از پرواز فضایی انسان، آژانسهای فضایی مختلف از حیوانات برای بررسی اثرات فیزیولوژیکی سفرهای فضایی استفاده میکردند. پس از چندین سال تلاش ناموفق برای بازیابی حیوانات، پرتاب موشک Aerobee در سپتامبر 1951 اولین بازگشت موفقیت آمیز یک میمون و گروهی از موش ها از ارتفاعات نزدیک به فضا را رقم زد. در 3 نوامبر 1957، اسپوتنیک 2 به این امتیاز دست یافت که اولین ماموریت برای انتقال یک حیوان زنده، سگی به نام لایکا، به فضا بود. این ماموریت، همراه با پروازهای بعدی، امکان سفر فضایی ایمن در یک محیط کنترل شده را نشان داد و داده های مهمی را در مورد پاسخ های بیولوژیکی به پروازهای فضایی ارائه کرد. در ماموریتهای بعدی، دوربینهایی برای مشاهده سوژههای حیوانات، ثبت شرایط حین پرواز مانند نیروهای G بالا و گرانش ریز گنجانده شد. برنامههای آزمایش حیوانات روسی دادههای فیزیولوژیکی با ارزشی را ارائه کردند.
در 31 ژانویه 1961، شامپانزهای به نام هام با یک وسیله نقلیه پرتاب مرکوری-رداستون به یک مسیر زیر مداری پرتاب شد. هدف از این پرواز شبیه سازی ماموریت آینده آلن شپرد فضانورد بود. پیش بینی شده بود که این ماموریت به ارتفاع 115 مایلی و سرعت 4400 مایل در ساعت برسد. با این حال، پرواز واقعی به 157 مایل و حداکثر سرعت 5857 مایل در ساعت رسید. هام در طول پرواز 6.6 دقیقه میکروگرانش را تجربه کرد. پس از بازیابی اقیانوس در اقیانوس اطلس، هام توسط USS Donner بازیابی شد. او در حین پرواز فقط جراحات جزئی، به ویژه بینی کبودی دید. علائم حیاتی هام به طور مداوم در طول پرواز 16 دقیقهای تحت نظارت و ثبت قرار گرفت و دادهها در توسعه سیستمهای حمایت از حیات برای مأموریتهای فضایی بعدی انسانی مؤثر بودند.
آزمایشهای حیوانات در فضا همچنان ادامه دارد و موشها، مورچهها و سایر گونهها به طور معمول به ایستگاه فضایی بینالمللی منتقل میشوند. در سال 2014، هشت کلونی مورچه در ایستگاه فضایی بینالمللی مستقر شدند تا رفتار جمعی مورچهها را در گرانش ریز بررسی کنند. ISS مطالعه رفتار حیوانات در فضا را بدون نیاز به کپسول های انفرادی تخصصی تسهیل می کند.
X-15 آمریکای شمالی
هواپیمای آمریکای شمالی X-15 راهاندازی اولیه را برای بررسی تأثیرات فیزیولوژیکی یک محیط نزدیک به فضا بر روی انسان ارائه کرد. X-15 که در اوج سرعت و ارتفاع خود کار می کرد، تقریباً پنج دقیقه ریزگرانش ایجاد کرد. این قابلیت امکان ایجاد تجهیزات تخصصی، مانند لباسهای تحت فشار، طراحی شده برای شرایط کم فشار و شتاب بالا را در کنار سیستمهای دورسنجی برای جمعآوری دادههای فیزیولوژیکی فراهم کرد. چنین دادهها و پیشرفتهای فناوری به طور قابل توجهی برنامهریزی ماموریتهای فضایی بعدی را افزایش داد.
پروژه مرکوری
پزشکی فضایی یک عنصر اساسی در برنامه فضایی انسانی ایالات متحده بود که با پروژه مرکوری آغاز شد. حفاظت اولیه که توسط فضانوردان عطارد در برابر نیروهای G بالا در هنگام پرتاب و ورود مجدد به کار گرفته شد، شامل یک کاناپه کانتور مجهز به کمربند ایمنی بود که برای جلوگیری از جابجایی غیرارادی طراحی شده بود. علاوه بر این، خلبانان باتجربه توانایی برتر برای مدیریت شرایط G بالا را نشان دادند. نگرانی قابل توجهی در مورد محیط ماموریت پروژه مرکوری مربوط به انزوای ذاتی کابین است. ملاحظات روانشناختی نگرانی بیشتری نسبت به تأثیرات سلامت فیزیولوژیکی به همراه داشت. آزمایشهای گسترده حیوانی به طور قطعی به مهندسان ناسا نشان داد که پرواز فضایی، مشروط به یک زیستگاه تحت کنترل آب و هوا، امکان پذیر و ایمن است.
پروژه جمینی
برنامه جمینی اساساً بر کاهش چالشهای روانی مرتبط با انزوای فضا با بکارگیری خدمه دو نفره متمرکز بود. مشاهدات پس از پرواز مواردی از اختلال تعادل و کاهش ظرفیت بی هوازی را در بین خدمه ثبت کرد.
پروژه آپولو
برنامه آپولو با پایه ای قوی از درک پزشکی و اقدامات پیشگیرانه برگرفته از پروژه مرکوری و پروژه جمینی آغاز شد. دانش در مورد محیطهای با G بالا و پایین کاملاً مستند شده بود و پیامدهای انزوا از طریق طرحهای کپسول چند نفره Gemini و Apollo کاهش یافته بود. تلاش های تحقیقاتی اصلی برنامه آپولو بر نظارت فیزیولوژیکی قبل و بعد از پرواز متمرکز بود. برخی از برنامه های ماموریت آپولو به تعویق افتاد یا اصلاح شد زیرا برخی یا همه خدمه به بیماری های عفونی مبتلا شدند. آپولو 14 پروتکل قرنطینه خدمه را برای محدود کردن انتقال بیماری های رایج اجرا کرد. اگرچه اثربخشی برنامه تثبیت سلامت خدمه پرواز قابل بحث بود، با توجه به اینکه برخی از خدمه هنوز به بیماری مبتلا می شدند، این برنامه نتایج مثبت کافی به همراه داشت تا کاربرد مداوم آن در ابتکارات فضایی معاصر را تضمین کند.
اثرات سفر به فضا
در اکتبر 2018، محققان با بودجه ناسا مشخص کردند که سفرهای طولانی به فضا، شامل ماموریتهای مریخ، میتواند به طور قابلتوجهی به بافتهای گوارشی فضانوردان آسیب برساند. این تحقیقات تحقیقات قبلی را تأیید میکند که نشان میدهد چنین سفرهایی ممکن است به طور قابلتوجهی به مغز فضانوردان آسیب برساند و روند پیری آنها را تسریع کند.
در نوامبر ۲۰۱۹، محققان مستند کردند که فضانوردان در ایستگاه فضایی بینالمللی بر اساس یک مطالعه ۶ ماهه سالم در طول یک سال، با مشکلات مهمی در جریان خون و انعقاد خون مواجه شدند. به گفته محققان، این یافته ها ممکن است پیامدهایی برای ماموریت های فضایی طولانی، از جمله سفرهای بالقوه به مریخ داشته باشد.
لخته شدن خون
ترومبوز ورید عمقی ورید ژوگولار داخلی (DVT) در گردن ابتدا در سال 2020 در یک فضانورد در طی یک ماموریت طولانی در ایستگاه فضایی بینالمللی (ISS) شناسایی شد که نیاز به درمان ضد انعقادی داشت. تحقیقات بعدی که شامل یازده فضانورد بود، کاهش جریان خون در وریدهای گردنی را نشان داد و دو نفر یک معکوس کامل جریان را نشان دادند. ناسا در حال حاضر در حال انجام تحقیقات بیشتر برای تعیین اینکه آیا این ناهنجاری های فیزیولوژیکی حساسیت فضانوردان به رویدادهای ترومبوتیک را افزایش می دهد یا خیر.
ریتم های قلبی
فضانوردان اختلالات ریتم قلبی مختلفی از خود نشان داده اند. در حالی که بسیاری از این اختلالات با بیماری های قلبی عروقی مرتبط بوده اند، علت - چه شرایط از قبل موجود و چه اثرات ناشی از پرواز فضایی - مبهم باقی می ماند. پیش بینی می شود که پروتکل های غربالگری پیشرفته برای بیماری عروق کرونر این خطر خاص را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. علاوه بر این، سایر آریتمیهای قلبی، مانند فیبریلاسیون دهلیزی، ممکن است در طول زمان آشکار شوند، در نتیجه نیاز به نظارت منظم ریتم قلب برای اعضای خدمه دارند. علاوه بر این خطرات قلبی مرتبط با زمین، این نگرانی وجود دارد که قرار گرفتن در معرض میکروگرانش طولانی مدت میتواند باعث ایجاد دیس ریتمی قلبی شود. علیرغم عدم مشاهده مستقیم تا به امروز، نظارت مستمر ضروری تشخیص داده می شود.
بیماری رفع فشار در پرواز فضایی
در طول فعالیتهای خارج از خودرو (EVA) که معمولاً به عنوان پیادهروی فضایی شناخته میشوند، فضانوردان از لباس فضایی استفاده میکنند که به عنوان یک فضاپیمای مستقل و منفرد عمل میکند. این لباسها معمولاً با 100 درصد اکسیژن در فشار کلی زیر یک سوم فشار استاندارد اتمسفر تحت فشار قرار میگیرند. حذف اجزای جوی بی اثر، مانند نیتروژن، تنفس راحت را برای فضانورد تسهیل می کند و در عین حال مهارت لازم برای کارهای دستی، حرکات بازو و تحرک پا را حفظ می کند، که در لباس هایی با فشار بالاتر به خطر می افتد.
پس از پوشیدن لباس فضایی، از طریق روشی به نام "پاکسازی نیتروژن"، هوای محیط با 100٪ اکسیژن جایگزین می شود. برای کاهش خطر بیماری رفع فشار (DCS)، فضانوردان تحت یک فاز "پیش تنفسی" چند ساعته با فشار جزئی نیتروژن متوسط قرار میگیرند که امکان خروج تدریجی نیتروژن از بافتهای بدن را فراهم میکند تا از تشکیل حباب جلوگیری شود. پس از بازگشت به محیط "آستین پیراهن" فضاپیما پس از EVA، فشار مجدداً به سطح عملیاتی فضاپیما برقرار می شود که معمولاً فشار اتمسفر معمولی را تقریب می کند. بیماری رفع فشار در پروازهای فضایی شامل بیماری رفع فشار (DCS) و سایر صدمات ناشی از تغییرات فشار غیرقابل جبران است که در مجموع به عنوان باروتروما شناخته میشوند.
بیماری رفع فشار
بیماری رفع فشار (DCS) یک آسیب فیزیولوژیکی به بافتهای بدن است که در اثر تشکیل حبابهای نیتروژن در بافتها و خون ایجاد میشود. این پدیده از کاهش سریع فشار محیط ناشی میشود که باعث میشود نیتروژن محلول از محلول خارج شود و حبابهای گازی را در بدن تشکیل دهد. در محیط فضایی، خطر DCS به طور قابل ملاحظه ای از طریق تکنیکی که برای حذف نیتروژن از بافت های بدن طراحی شده است، کاهش می یابد. این فرآیند شامل تنفس 100 درصد اکسیژن برای مدت زمان از پیش تعیین شده قبل از پوشیدن لباس فضایی است و پس از تخلیه نیتروژن ادامه می یابد. DCS میتواند ناشی از اکسیژنرسانی ناکافی یا قطع شده، یا سایر عوامل مؤثر مانند وضعیت هیدراتاسیون فضانورد، شرایط فیزیکی، آسیبهای قبلی و سن باشد. خطرات اضافی DCS شامل تخلیه ناکافی نیتروژن در واحد تحرک خارج از خودرو (EMU)، یک EVA از نظر فیزیکی یا بیش از حد طولانی مدت، یا از دست دادن فشار لباس است. در صورت از دست دادن فشار کابین فضاپیما، خدمه ای که در EVA شرکت نمی کنند نیز مستعد ابتلا به DCS هستند.
تظاهرات بالینی DCS در فضا ممکن است به صورت درد قفسه سینه، تنگی نفس، سرفه یا درد پلورتیک، خستگی غیر معمول، پیش سنکوپ، سرگیجه، سردرد، ضعف idiopaticalthealsia، پارگی ماهیچه ای ضعیف، درد قفسه سینه ظاهر شود. یا اختلالات بینایی.
اصول اساسی درمان DCS شامل فشار مجدد داخل لباس برای تسهیل انحلال مجدد حباب های نیتروژن، تجویز 100٪ اکسیژن برای اکسیژن رسانی مجدد بافت، و هیدراتاسیون برای افزایش گردش خون به بافت های آسیب دیده است.
باروتروما
باروتروما به آسیب بافتی اشاره دارد که در حفره های پر از هوا بدن به دلیل اختلاف فشار بین این فضاها و فشار اتمسفر اطراف رخ می دهد. چنین فضاهای پر از هوا گوش میانی، سینوس های پارانازال، ریه ها و دستگاه گوارش را در بر می گیرد. عوامل مستعد کننده باروتروما عبارتند از عفونت های تنفسی فوقانی از قبل موجود، آلرژی بینی، قرار گرفتن در معرض نوسانات مکرر فشار، کم آبی، یا تکنیک های یکسان سازی ناکافی فشار.
فشار مثبت در حفرههای بدن پر از هوا از کاهش فشار بارومتریک در طول مرحله کاهش فشار یک فعالیت خارج از خودرو (EVA) ناشی میشود. این وضعیت ممکن است به صورت اتساع شکم، گوش درد، درد سینوسی، کاهش حدت شنوایی و ناراحتی دندانی یا گیجگاهی فکی ظاهر شود. مدیریت اتساع شکم شامل اکستنشن شکم، ماساژ ملایم و تشویق باد شکم است. از طریق انتشار غیرفعال فشار مثبت انباشته شده می توان به تسکین فشار گوش و سینوس دست یافت. اقدامات پیشگیرانه برای افراد مستعد ممکن است شامل تجویز داروهای ضداحتقان خوراکی و بینی یا کورتیکواستروئیدها باشد.
برعکس، فشار منفی در فضاهای پر از هوا به دلیل افزایش فشار بارومتری در طول فشار مجدد پس از EVA یا متعاقب بازگرداندن عمدی کاهش فشار کابین رخ میدهد. علائم معمول مرتبط با این پدیده عبارتند از: گوش گوش، ناراحتی سینوسی، اختلال شنوایی، و درد دندان یا فک پایین.
مداخلات درمانی ممکن است شامل تکنیکهای یکسان سازی فشار مثبت فعال برای گوشها و سینوسها، استفاده از ضداحتقانهای دهان و بینی یا کورتیکواستروئیدها باشد.
عملکرد سیستم ایمنی به خطر افتاده
فضانوردانی که در محیطهای ریزگرانشی کار میکنند، کارایی سیستم ایمنی کاهش یافته را نشان میدهند که منجر به افزایش حساسیت به پاتوژنهای جدید و فعال شدن مجدد ویروسهای درونزای نهفته که معمولاً سرکوب میشوند، میشود. در محیط فضایی، تکثیر لنفوسیت های T مختل می شود و سلول های T موجود ظرفیت کاهش یافته برای مبارزه با عفونت ها را نشان می دهند. ابتکارات تحقیقاتی ناسا شامل نظارت بر تغییرات ایمنی در فضانوردان و انجام آزمایشهایی بر روی عملکرد سلولهای T در فضا میشود.
در 29 آوریل 2013، محققان موسسه پلیتکنیک Rensselaer، با حمایت مالی ناسا، یافتههایی را منتشر کردند که نشان میدهد در طول پرواز فضایی روی مکانیسم فضایی میکروارگ از طریق مکانیسمهای فضایی فراتر از فضا، به نظر میرسد که مکانیسمهای ریزسازواره فضایی را با محیطزیست انطباق دهند. "روی زمین مشاهده نشده است"، که به طور بالقوه منجر به افزایش رشد و بیماریزایی میشود.
در مارس 2019، ناسا گزارشی منتشر کرد که نشان میداد ویروسهای نهفته انسانی میتوانند در طول ماموریتهای فضایی دوباره فعال شوند و در نتیجه به طور بالقوه خطرات سلامتی را برای فضانوردانی که تلاشهای آینده در اعماق فضا انجام میدهند افزایش میدهد.
خطر ابتلا به عفونت بالا
تحقیق شاتل فضایی در سال 2006 نشان داد که سالمونلا تیفی موریوم، یک باکتری مسئول بیماری های ناشی از غذا، هنگام کشت در یک محیط گرانش میکروبی قدرت بیماریزایی را افزایش داد. متعاقباً، در 29 آوریل 2013، دانشمندان مؤسسه پلیتکنیک Rensselaer، با بودجه ناسا، گزارش دادند که در طول مأموریتهای ایستگاه فضایی بینالمللی (ISS)، به نظر میرسد که میکروبها به روشهایی که «روی زمین مشاهده نشدهاند» با شرایط فضا سازگار میشوند، که به طور بالقوه منجر به افزایش تکثیر و بیماریزایی میشود. یافتههای جدیدتر از سال 2017 نشان داد که باکتریها مقاومت آنتیبیوتیکی بیشتری ایجاد کردند و در فضای تقریباً بیوزنی رشد کردند. علاوه بر این، میکروارگانیسم هایی مشاهده شده اند که خلاء فضای بیرون را تحمل می کنند. در سال 2018، محققان پنج گونه از باکتری Enterobacter bugandensis را در ایستگاه فضایی بینالمللی شناسایی کردند که هیچکدام برای انسان بیماریزا نبودند و در نتیجه نظارت دقیق بر میکروارگانیسمهای ایستگاه فضایی بینالمللی را برای حفظ یک محیط سالم از نظر پزشکی برای اعضای خدمه توصیه کردند.
عواقب خستگی
پروازهای فضایی انسان غالباً مستلزم این است که خدمه فضانورد برای مدت طولانی بدون استراحت کافی کار کنند. تحقیقات نشان میدهد که خواب ناکافی باعث خستگی میشود، که میتواند خطاها را در طول اجرای وظایف عملیاتی حیاتی تسریع کند. علاوه بر این، افراد خسته اغلب در مورد میزان نقایص شناختی و جسمی خود ارزیابی خود را مختل می کنند. هم فضانوردان و هم پرسنل پشتیبانی زمینی معمولاً اثرات نامطلوبی ناشی از محرومیت از خواب و اختلالات ریتم شبانه روزی را تجربه می کنند. خستگی ناشی از کم خوابی، تغییر برنامه خواب و حجم کاری بیش از حد، خطر خطاهای عملکردی را به همراه دارد که می تواند اهداف ماموریت را به خطر بیندازد و سلامت و ایمنی همه شرکت کنندگان در پرواز فضایی را به خطر بیندازد.
اختلال موجودی
انتقال بین ریزگرانش و میدان گرانشی زمین باعث ایجاد "بیماری فضایی"، سرگیجه و عدم تعادل در فضانوردان می شود. از طریق تحقیقات در مورد اینکه چگونه تغییرات گرانشی بر تعادل انسان تأثیر می گذارد - شامل ورودی های حسی، پردازش مغزی، عملکرد گوش داخلی و تنظیم فشار خون - هدف ناسا تدوین مداخلات درمانی قابل استفاده در زمین و فضا برای اصلاح اختلالات تعادل است. در حال حاضر، فضانوردان ناسا از داروهایی مانند Midodrine، یک عامل "ضد سرگیجه" که به طور موقت فشار خون را بالا می برد، و/یا پرومتازین برای تسهیل اجرای وظایف ضروری برای بازگشت ایمن استفاده می کنند.
کاهش تراکم مواد معدنی استخوان
استئوپنی پروازهای فضایی به کاهش تراکم استخوانی که انسان در طی ماموریت های فضایی تجربه می کند، اشاره دارد. میکروگرانش متابولیسم کلسیم را مختل می کند و منجر به خروج کلسیم از استخوان می شود. بازیابی تراکم استخوان از دست رفته معمولاً به دو تا سه سال پس از یک مأموریت فضایی سه تا چهار ماهه نیاز دارد. تحقیقات در حال انجام با هدف تسریع بهبودی فضانوردان، با پیشرفتهای بالقوه در بازسازی استخوان ناشی از مطالعات در حوزههای بعدی:
- تغییر رژیم غذایی و رژیم های ورزشی ممکن است پوکی استخوان را کاهش دهد.
- ارتعاش درمانی در تحریک استخوان زایی نویدبخش است.
- مداخلات دارویی می تواند بدن را وادار به افزایش تولید پروتئین های حیاتی برای رشد و تشکیل استخوان کند.
آتروفی عضلانی
در طول پرواز فضایی، ماهیچههای اندام تحتانی، پشت، ستون فقرات و قلب به دلیل عدم وجود مقاومت گرانشی دچار ضعف و آتروفی میشوند که بازتاب از دست دادن عضلانی مرتبط با افزایش سن و کاهش فعالیت بدنی است. فضانوردان برای توسعه و حفظ توده عضلانی به تحقیقات در زمینه های بعدی وابسته هستند:
- درگیر شدن در تمرینات مقاومتی به مدت حداقل دو ساعت در روز ممکن است باعث افزایش هیپرتروفی عضلانی شود.
- تحریک الکتریکی عصبی عضلانی به عنوان یک روش بالقوه برای جلوگیری از آتروفی عضلانی عمل می کند.
اختلالات چشمی
ماموریتهای فضایی طولانیمدت میتوانند باعث تغییرات چشمی و اختلال بینایی شوند که در مجموع به آن سندرم عصبی چشمی مرتبط با فضای (SANS) میگویند. این اختلالات بصری نشان دهنده نگرانی قابل توجهی برای ماموریت های آینده نگر در اعماق فضا، مانند سفرهای خدمه به مریخ است.
خطر ابتلا به بیماری آلزایمر و بیماری آلزایمر
یک مطالعه با بودجه ناسا که در 31 دسامبر 2012 منتشر شد، نشان داد که پرواز فضایی انسان ممکن است بر سلامت مغز فضانوردان تأثیر منفی بگذارد و به طور بالقوه پیشرفت بیماری آلزایمر را تسریع بخشد.
در 2 نوامبر 2017، محققان یافتههای حاصل از مطالعات MRI را ارائه کردند که نشان میدهد تغییرات قابلتوجهی در بین ساختارهای فضایی و موقعیتهای مغزی تحت تأثیر است. این مطالعات مدت طولانیتر سفر فضایی را با تغییرات مغزی بارزتر مرتبط میدانند.
عدم تحمل ارتواستاتیک
گرانش زمینی باعث میشود که خون و سایر مایعات بدن در اندامهای تحتانی در هنگام ایستادن جمع شوند. در محیط ریزگرانشی فضا، فشارهای هیدرواستاتیک در سراسر بدن حذف میشود و منجر به توزیع مجدد خون مشابه وضعیت خوابیده روی زمین میشود، جایی که گرادیانهای هیدرواستاتیک به حداقل میرسد. پس از پرواز فضایی، کاهش حجم خون به افت فشار خون ارتواستاتیک کمک می کند. با این حال، تحمل ارتواستاتیک پس از بازگشت به زمین از طریق اقدامات متقابل بارگیری مایع قبل از فرود توسط فضانوردان به طور قابل توجهی افزایش یافته است.
اثرات تشعشع
والنتین لبدف، فضانورد شوروی، که در سال 1982 رکورد 211 روز را در مدار زمین ثبت کرد، به آب مروارید پیشرونده مبتلا شد که منجر به از دست دادن بینایی شد. لبدف بعداً فاش کرد: "من از تشعشعات زیادی در فضا رنج می بردم. همه اینها در آن زمان، در سال های شوروی پنهان بود، اما اکنون می توانم بگویم که به دلیل آن پرواز به سلامتی خود آسیب رساندم." در 31 مه 2013، دانشمندان ناسا بر اساس سطوح تابش ذرات پرانرژی که توسط آشکارساز ارزیابی تشعشع (RAD) در آزمایشگاه علوم مریخ در طول گذر از زمین به مریخ در سال 2011 اندازهگیری شد، نشان دادند که یک ماموریت آیندهنگر انسانی به مریخ میتواند خطرات تشعشعی قابلتوجهی داشته باشد.
اختلال عملکرد کلیه
در 11 ژوئن 2024، محققان بخش پزشکی کلیوی دانشگاه کالج لندن گزارش دادند که "هرچه فرد بیشتر در معرض تشعشعات کهکشانی و ریزگرانش باشد، خطرات جدی برای سلامتی (در رابطه با کلیه ها) ظاهر می شود." تحقیقات مداوم آنها بر روی موش نشان می دهد که فضانوردانی که در طول ماموریت مریخ به مدت تقریباً سه سال در معرض گرانش ریز، گرانش کاهش یافته و تشعشعات کهکشانی قرار می گیرند، ممکن است پس از بازگشت به زمین نیاز به دیالیز داشته باشند.
اختلالات خواب
پرواز فضایی به وضوح مکانیسم های فیزیولوژیکی حاکم بر الگوهای خواب انسان را مختل می کند. فضانوردان اغلب ریتم کورتیزول غیرهمزمان، تغییرات دمای بدن را در روز کاهش میدهند و کیفیت خواب را کاهش میدهند. این اختلال در الگوهای خواب در فضانوردان به عنوان یک اختلال ریتم شبانه روزی بیرونی (القای محیطی) طبقه بندی می شود.
آنالوگهای پرواز فضایی
تحقیقات زیست پزشکی در فضا ذاتاً پرهزینه، از نظر لجستیکی پیچیده و از نظر فنی چالش برانگیز است که منجر به دامنه محدود آن می شود. تنها اتکا به تحقیقات پزشکی در فضا برای ارائه درک جامع مورد نیاز برای اطمینان از ایمنی مسافران بین سیاره ای کافی نیست. در نتیجه، استفاده از آنالوگ های پرواز فضایی به عنوان یک مکمل حیاتی برای تحقیقات مداری عمل می کند. این آنالوگها به ویژه برای بررسی جنبههایی مانند پاسخهای سیستم ایمنی، الگوهای خواب، تأثیرات روانشناختی، معیارهای عملکرد انسانی، ملاحظات سکونتپذیری و کاربردهای پزشکی از راه دور ارزشمند هستند. نمونههای گویا از آنالوگهای پرواز فضایی شامل تأسیسات محبوس مانند Mars-500، زیستگاههای زیر آب مانند NEEMO، و ایستگاههای قطبی از جمله ایستگاه کنکوردیا در قطب جنوب و ایستگاههای پروژه FMARS و هاتون-مارس در قطب شمال است.
مسیرهای شغلی در پزشکی فضایی
متخصصان پزشکی فضایی معمولاً در نقشهای عملیاتی یا تحقیقاتی در سازمانهایی مانند ناسا یا، به طور فزایندهای، شرکتهای هوافضای خصوصی که مأموریتها را برای فضانوردان تجاری یا شرکتکنندگان در پروازهای فضایی تسهیل میکنند، مشغول میشوند.
پزشکان متمرکز بر تحقیق چالشهای پزشکی خاصی را که در فضا با آن مواجه میشوند، بررسی میکنند، که نمونههایی از آن در Neuro-Space توسعه یافته است. قابلیت های مربوط به تلاش های آینده نگر برای اکتشاف اعماق فضا. این پزشکان محقق عموماً فاقد مسئولیت بالینی مستقیم برای مراقبت از فضانوردان هستند و در نتیجه ممکن است آموزش تخصصی در پزشکی فضایی نداشته باشند.
مدرک تحصیلی مرتبط، تخصصها، گواهینامهها، و
در حال حاضر، تنها سه بورسیه اختصاصی در پزشکی فضایی در دسترس است که توسط دانشگاه تگزاس در هیوستون، UCLA و هاروارد ارائه شده است.
انتظار می رود برنامه های آموزشی جامع در این زمینه شامل آموزش در حوزه های بعدی باشد:
- پزشکی مراقبت حاد
- آموزش پروازهای فضایی تجاری
- پزشکی پرواز
- روش های رادیولوژی مداخله ای
- سیستم های پشتیبانی از زندگی انسان برای محیط های فضایی
- پزشکی اورژانس
- مطالعات هوافضا
- سلامت جهانی
- پزشکی هیپرباریک و هیپوباریک
- بهداشت عمومی
- پزشکی بلایا
- پزشکی پیش بیمارستانی
- بیابان و طب افراطی
پرستاری فضایی
پرستاری فضایی یک رشته تخصصی در پرستاری است که به بررسی اثرات سفر فضایی بر الگوهای پاسخ فیزیولوژیکی و روانی انسان اختصاص دارد. مشابه پزشکی فضایی، این تخصص همچنین درک مربوط به مراقبت های پرستاری از بیماران زمینی را ارتقا می دهد.
پزشکی در طول پرواز فضایی
دارو خواب
تجویز داروهای خواب آور خواب آور در بین فضانوردان رایج است. یک مطالعه ده ساله نشان داد که 75 درصد از خدمه ایستگاه فضایی بینالمللی (ISS) و 78 درصد از اعضای خدمه شاتل فضایی گزارش دادهاند که از چنین داروهایی در طول مأموریتهای فضایی استفاده میکنند. در میان فضانوردانی که داروهای خواب آور مصرف می کردند، دفعات استفاده به 52 درصد از کل شب ها افزایش یافت. در حالی که ناسا برای فضانوردان ایستگاه فضایی بینالمللی 8.5 ساعت استراحت روزانه برای خواب تعیین میکند، میانگین مدت خواب مشاهده شده تنها 6 ساعت است. کیفیت خواب کمتر از حد مطلوب و طول مدت خواب ناکافی می تواند به طور قابل توجهی عملکرد و هوشیاری خدمه فضایی در طول روز را مختل کند. در نتیجه، تقویت خواب شبانه برای بیش از پنج دهه تمرکز مداوم تحقیقات ناسا بوده است. مداخلات دارویی و محیطی بعدی در زمینه خواب در فضا بررسی شده است:
- نور درمانی، که مستلزم قرار گرفتن در معرض نور مرئی با شدت ها و طول موج های مختلف برای همگام سازی ریتم های شبانه روزی است، حوزه ای محوری از تحقیقات در تحقیقات با بودجه ناسا را نشان می دهد. گیرنده های نوری متعدد در چشم انسان، از جمله ملانوپسین، رودوپسین، و فتوپسین، سیگنال ها را به هسته فوق کیاسماتیک - ضربان ساز اولیه شبانه روزی مغز - منتقل می کنند تا حباب شبانه روزی را تسهیل کنند. گیرنده های نوری ملانوپسین حداکثر حساسیت را به طول موج های نور آبی، به ویژه در محدوده 470-490 نانومتر نشان می دهند. ناسا برای کمک به هماهنگ سازی ریتم شبانه روزی فضانوردان، هم پنل های نور ریتمیک را در ایستگاه فضایی بین المللی راه اندازی کرده و هم به کار گرفته است. این آژانس قصد دارد به زودی پانل های نوری پیچیده تری را که قادر به تنظیم شدت نور خروجی و طول موج خود بر اساس زمان روز هستند، ارزیابی کند. این سیستمهای پیشرفته از چراغهای قرمز رنگ (<600 نانومتر) برای استفاده در شب استفاده میکنند که دید را در دورههای «شب» و طول موجهای کوتاهتر با شدت نور بالا برای دورههای «صبح» یا موقعیتهایی که نیاز به هوشیاری و هوشیاری بیشتر دارند، فراهم میکنند.
- ملاتونین، یک هورمون درون زا که توسط غده صنوبری سنتز می شود، اثرات مفیدی در کاهش تاخیر خواب در طول ماموریت های مداری نشان داده است.
- آرام بخش- خواب آور غیر بنزودیازپین، که معمولا به عنوان "داروهای z" شناخته می شود (به عنوان مثال، زولپیدم، زوپیکلون، زالپلون)، نشان دهنده بیشترین داروهایی است که در ایستگاه فضایی بین المللی توزیع می شود. علیرغم استفاده گسترده از آنها توسط فضانوردان، تحقیقات محدودی غیربنزودیازپین ها را به طور خاص در محیط پرواز فضایی مورد بررسی قرار داده است. مطالعات قبلی نشان میدهد که غیر بنزودیازپینها ممکن است در مقایسه با بیشتر بنزودیازپینها باعث ایجاد اختلالات باقیمانده کمتری شوند. Zaleplon، کوتاهترین اثر غیر بنزودیازپین، در دوزهای مرتبط بالینی، حتی زمانی که یک ساعت قبل از بیدار شدن مصرف میشود، حداقل تا بدون اختلال شناختی را نشان میدهد. با توجه به اینکه فضانوردان اغلب به دوزهای بعدی از عوامل خوابآور نیاز دارند، مدت کوتاهتر اثر مشخصه غیر بنزودیازپینها ممکن است برای تجویز در اواسط خواب سودمندتر باشد.
- بنزودیازپین ها نیز به طور معمول در فضا مورد استفاده قرار می گیرند، البته کمتر از داروهای غیر بنزودیازپینی "z-drugs". مدت زمان طولانی اثر مرتبط با برخی بنزودیازپینها، مانند تمازپام، به دلیل تمایل آنها به ایجاد اختلالات صبحگاهی، برای کاربردهای پرواز فضایی کمتر از حد مطلوب شناخته شده است.
- مودافینیل، یک عامل تقویت کننده بیداری، در ایستگاه فضایی بین المللی برای مقابله با اثرات مضر اختلال خواب و افزایش عملکرد در طول دوره های خستگی عرضه می شود. در حالی که مودافینیل در بازگرداندن عملکرد شناختی پایه به دنبال محرومیت کامل از خواب اثربخشی نشان داده است، اثرات آن به طور خاص بر روی فضانوردان هنوز در مطالعات اختصاصی مورد بررسی قرار نگرفته است.
فناوری اولتراسوند در فضا
سونوگرافی به عنوان روش تصویربرداری تشخیصی اولیه در ایستگاه فضایی بینالمللی (ISS) عمل میکند و پیشبینی میشود که برای مأموریتهای آینده قابل پیشبینی باقی بماند. این ترجیح از نامناسب بودن فناوریهای ساطع کننده تشعشع مانند اشعه ایکس و سیتی اسکن در محیط فضایی ناشی میشود. اگرچه MRI از میدان های مغناطیسی برای تصویربرداری استفاده می کند، اندازه فعلی آن آن را برای پرواز فضایی غیرعملی می کند. اولتراسوند، با استفاده از امواج صوتی برای تولید تصاویر، در واحدهای قابل حمل و اندازه لپتاپ موجود است و تجسم بافتها و اندامهای مختلف را تسهیل میکند. در حال حاضر، از آن برای بررسی کره چشم و عصب بینایی استفاده میشود و به شناسایی علل تغییرات مشاهدهشده عمدتاً در فضانوردان طولانی مدت توسط ناسا کمک میکند. علاوه بر این، ناسا با توجه به شیوع و احتمال وقوع آنها در طول ماموریت های فضایی، کاربرد اولتراسوند را برای مسائل اسکلتی عضلانی گسترش می دهد. چالشهای مهم مرتبط با امواج فراصوت فضاپیما شامل آموزش فضانوردان برای عملیات تجهیزات - مهارتی که معمولاً نیازمند سالها توسعه تخصصی برای تکنسینهای حرفهای است - و تفسیر تصاویر به دست آمده است. در حالی که بیشتر تفسیر اولتراسوند در زمان واقعی انجام می شود، آموزش فضانوردان برای خواندن و تفسیر مستقل این اسکن ها غیرممکن است. در نتیجه، داده های تصویربرداری در حال حاضر به کنترل ماموریت منتقل می شود و متعاقباً برای تجزیه و تحلیل به متخصصان پزشکی ارسال می شود. ماموریتهای کلاس اکتشاف آینده به قابلیتهای تشخیصی مستقل نیاز دارند، زیرا تاخیرهای طولانی انتقال مانع از مداخله به موقع برای شرایط پزشکی فوری میشود. تحقیقات برای توسعه سیستمهای مستقل یا ادغام فناوریهای تصویربرداری جایگزین، مانند MRI، برای این نیازهای آینده ادامه دارد.
تدارکات پزشکی در دوران شاتل فضایی
افزایش ظرفیت بالابری ارائه شده توسط برنامه شاتل فضایی به طراحان ناسا این امکان را داد تا کیت آمادگی پزشکی جامع تری ایجاد کنند. این سیستم که با نام سیستم پزشکی شاتل مدارگرد (SOMS) شناخته می شود، از دو جزء مجزا تشکیل شده است: کیت داروها و بانداژ (MBK) و کیت پزشکی اورژانس (EMK). MBK حاوی داروهای محصور شده (شامل قرص، کپسول، و شیاف)، مواد بانداژ و داروهای موضعی بود، در حالی که EMK شامل داروهای تزریقی، ابزارهایی برای مداخلات جراحی جزئی، موارد تشخیصی/درمانی و یک کیت تست میکروبیولوژیک آمریکایی بود. به دور زمین، دومین پرواز فضایی را با STS-95 در سن 77 سالگی انجام داد. هدف او بررسی چالش های فیزیولوژیکی بود که مانع از سفر طولانی مدت فضانوردان به فضا می شود، از جمله کاهش تراکم استخوان، آتروفی توده عضلانی، اختلالات تعادل، اختلالات خواب، تغییرات قلبی عروقی، و افزایش فشار سیستم ایمنی. این مسائل هم برای جمعیت های سالخورده و هم برای افرادی که در معرض محیط فضایی قرار دارند مرتبط است.
مناطق برای تحقیقات آینده
امکان سنجی ماموریت های فضایی طولانی مدت
برای تسهیل امکانسنجی ماموریتهای فضایی طولانیمدت، ناسا به طور استراتژیک در تحقیق و اجرای پزشکی فضایی پیشگیرانه سرمایهگذاری کرده است، که هم آسیبشناسی قابل پیشگیری پزشکی و هم آسیبهای تروماتیک را مورد توجه قرار میدهد. در حالی که تروما سناریوهای فوری تهدید کننده زندگی را ارائه می دهد، شرایط قابل پیشگیری پزشکی خطر فراگیرتری را برای فضانوردان ایجاد می کند. خطرات ذاتی برای یک خدمه آسیب دیده ناشی از استرس مربوط به ماموریت و توانایی های درمانی محدود در هواپیما است که می تواند علائمی را فراتر از مواردی که معمولاً در محیط های زمینی مشاهده می شود تشدید کند. علاوه بر این، سیستم زیست محیطی محدود و بسته فضاپیما، محیطی مساعد برای انتقال بیماری ایجاد میکند و خطری بالقوه برای سایر خدمه ایجاد میکند. حتی در غیاب انتقال، ناتوانی یک خدمه می تواند با کاهش قابلیت های عملیاتی، ایمنی دیگران را به خطر بیندازد. با طولانی شدن مدت ماموریت و افزایش پیچیدگی رویه های عملیاتی، چنین حوادثی به طور فزاینده ای حیاتی و خطرناک می شوند. فراتر از سلامت و ایمنی فوری خدمه، موفقیت ماموریت در صورت بروز بیماری در حین پرواز به طور قابل توجهی به خطر می افتد، زیرا توقف ماموریت برای بازگشت یک خدمه بیمار قبل از تکمیل اهداف، هم پرهزینه و هم بالقوه خطرناک است. پرداختن به تروما ممکن است نیاز به جراحی با جاذبه صفر داشته باشد، یک تلاش چالش برانگیز به دلیل نیاز حیاتی به نگهداری نمونه خون. در نتیجه، تشخیص و نظارت مستمر اعضای خدمه یک نیاز حیاتی است. ناسا برای پیشبرد این قابلیت برای عملیات در مدار و ماموریت های آینده به ماه و مریخ، آزمایش سیستم rHEALTH ONE را انجام داده است. این قابلیت مستقیماً خطر پیامدهای نامطلوب سلامتی و کاهش عملکرد ناشی از شرایط پزشکی ناشی از مأموریتها و همچنین پیامدهای سلامت بلندمدت ناشی از قرار گرفتن در معرض مأموریت را برطرف میکند. بدون یک رویکرد قوی برای نظارت پزشکی روی هواپیما، از دست دادن بالقوه اعضای خدمه میتواند مأموریتهای طولانی مدت را به شدت به خطر بیندازد.
مشارکت در زمینه های علمی و پزشکی
مزایای حاصل از تحقیقات پزشکی فضایی فراتر از فضانوردان است و تأثیر اجتماعی گستردهتری را در بر میگیرد. محصولات پزشکی متعددی بهعنوان «اسپینآفهای فضایی» پدید آمدهاند که نشاندهنده کاربردهای عملی برای حوزه پزشکی است که از برنامه فضایی سرچشمه میگیرد. از طریق ابتکارات تحقیقاتی مشترک شامل ناسا، مؤسسه ملی پیری (یک جزء جدایی ناپذیر از مؤسسه ملی بهداشت) و سایر سازمانهای متمرکز بر پیری، اکتشاف فضا به طور خاص رفاه سالمندان را ارتقا داده است. آگاهی عمومی از تحقیقات پزشکی مرتبط با افزایش سن که در فضا انجام شد به طور قابل توجهی در طول ماموریت STS-95 افزایش یافت. گاهی اوقات به این انتقالهای فناوری «exomedicine» میگویند.
تحولات تاریخی: قبل از مرکوری تا ماموریت های آپولو
- پرتودرمانی برای درمان سرطان: با همکاری کلینیک کلیولند، سیکلوترون واقع در مرکز تحقیقات گلن در کلیولند، اوهایو، برای آزمایشهای بالینی اولیه برای ارزیابی و درمان بیماران سرطانی با نوترون درمانی مورد استفاده قرار گرفت.
- واکرهای تاشو: ساخته شده از یک آلیاژ فلزی سبک وزن که در ابتدا توسط ناسا برای کاربردهای هوافضا توسعه یافته بود، واکرهای تاشو قابلیت حمل و نقل و سهولت استفاده را افزایش میدهند.
- سیستمهای هشدار شخصی: این دستگاههای پوشیدنی اضطراری به افرادی که به کمک پزشکی یا ایمنی فوری نیاز دارند، قادر میسازند تا سیگنالی را به یک مکان از راه دور پس از فعالسازی مخابره کنند. انتقال سیگنال متکی به فناوری تله متری است که در ابتدا توسط ناسا توسعه داده شد.
- اسکنهای CAT و MRI: این دستگاههای تصویربرداری تشخیصی پیشرفته، که به طور معمول در بیمارستانها برای تجسم ساختارهای داخلی بدن انسان استفاده میشوند، امکانپذیری توسعه خود را مدیون پیشرفتهای فناوری ارائهشده توسط ناسا هستند که از تلاشها برای افزایش قابلیتهای عکاسی از ماه سرچشمه میگیرد.
- تحریک الکتریکی عصبی عضلانی (NMES)، که در ابتدا برای مقابله با آتروفی عضلانی در محیطهای فضایی طراحی شد، کاربردهای متنوعی فراتر از پزشکی فضایی پیدا کرده است. یک کاربرد قابل توجه زمینی شامل دستگاه های محرک عضلانی برای افراد فلج است. این دستگاه ها را می توان روزانه تا 30 دقیقه برای کاهش تحلیل عضلانی استفاده کرد و تحریک الکتریکی مشابه دویدن سه مایل در هفته را ارائه کرد. کریستوفر ریو به طور مشخص NMES را در رژیم درمانی خود گنجانده است. علاوه بر استفاده از آن برای افراد فلج، NMES همچنین در پزشکی ورزشی برای مدیریت یا پیشگیری از آسیبهای احتمالی مرتبط با سبک زندگی ورزشی با شدت بالا استفاده میشود.
- ناسا ابزارهای ارزیابی ارتوپدی را طراحی کرد که برای ارزیابی وضعیت بدن، راه رفتن و اختلالات تعادل طراحی شده است. علاوه بر این، این آژانس پیشگام روشی بدون تشعشع برای اندازه گیری انعطاف پذیری استخوان از طریق استفاده از ارتعاش است.
- تکنیکی برای نقشه برداری پای دیابتی، که برای نظارت بر اثرات دیابت بر روی پاها در نظر گرفته شده است، در تاسیسات ناسا در کلیولند، اوهایو توسعه داده شد.
- بالشتکهای فوم تخصصی که در اصل برای محافظت از فضانوردان در هنگام بلند کردن هواپیما طراحی شده بود، اکنون در بالشها و تشکها در خانههای سالمندان و بیمارستانهای متعدد گنجانده شده است. هدف این برنامه پیشگیری از زخم، کاهش فشار و افزایش کیفیت خواب بیماران است.
- در اواخر دهه 1960، شرکت Marquardt، موجودیت قبلی مرتبط با ناسا، درگیر توسعه سیستمی برای تصفیه و بازیافت آب در طول ماموریت های فضایی بود. از طریق این پروژه، شرکت تشخیص داد که این فرآیندها می توانند برای حذف زباله های سمی از مایع دیالیز استفاده شده سازگار شوند. این بینش توسعه ماشینهای دیالیز کلیه را تسهیل کرد که از فناوریای که در ابتدا توسط ناسا برای پردازش و حذف مواد خطرناک از محلولهای دیالیز استفاده شده بود، استفاده میکرد.
- افراد فلج که مشکلات گفتاری را تجربه می کنند، می توانند از ویژگی "صحبت کردن" بر روی صندلی چرخدار خود استفاده کنند، که از توسعه گفتار سنتز شده برای هواپیما توسط ناسا به دست آمده است. این فناوری که به عنوان پروتز گفتار قابل حمل همه کاره (VSP) یا "صندل چرخدار سخنگو" شناخته می شود، ارتباط افراد غیرکلامی را تسهیل می کند. این پروژه در ماه مه 1978 آغاز شد و در نوامبر 1981 به پایان رسید و در ابتدا افراد مبتلا به فلج مغزی را که از ویلچرهای برقی سنتی استفاده می کردند هدف گرفت. VSP با قابلیت حمل، تطبیق پذیری و کارایی بالا به عنوان یک پروتز گفتار مشخص می شود، اگرچه نام محبوب آن "صندل چرخدار سخنگو" گاهی اوقات عملکرد مستقل آن را مبهم می کند. کاربران به راحتی می توانند VSP را از طریق سوئیچ های منفرد یا چندگانه یا صفحه کلید، با استفاده از صدای مصنوعی برای ارتباط کلامی کار کنند. این صدای مصنوعی فرصتهای ارتباطی را گسترش میدهد و تعاملات را در سناریوهای مختلف مانند محیطهای شلوغ، تاریکی، با افرادی که دچار اختلالات بینایی میشوند، با کودکان کوچکتر یا زمانی که پشت شنونده است، امکانپذیر میکند. علاوه بر این، صفحهکلید امکان برنامهنویسی واژگان شخصیشده، از جمله کلمات «سرگرمکننده» و «خطهای دور انداخته» را فراهم میکند و حس بیان فردی را تقویت میکند. نسخه اولیه VSP در می 1979 تکمیل شد، با پیشرفت های بعدی در نوامبر 1979 که کنترل های گفتاری اضافی را معرفی کرد. تا نوامبر 1979، VSP توانست متن انگلیسی را به انگلیسی گفتاری تبدیل کند و کاربران توانایی ذخیره، بازیابی، ویرایش و ایجاد واژگان جدید را به دست آوردند. کنترلها و دوشاخههای همهکاره دستگاه عملکرد «وصل و رفتن» را تضمین میکنند. با توجه به محدودیتهای سیستمهای تشخیص گفتار خودکار (ASR)، پروتزهای گفتار قابل حمل به سمت تشخیص گفتار خاموش (SSR) رفتهاند. هدف از ادغام SSR با VSP شناسایی اطلاعات مربوط به گفتار با استفاده از روش هایی مانند الکترومیوگرافی سطحی (sEMG) است. مدلهای تشخیص گفتار از الگوریتمهایی برای استخراج ویژگیهای مربوط به گفتار از سیگنالهای sEMG استفاده میکنند. این الگوهای سیگنال sEMG سپس توسط مدلهای دستور زبان پردازش میشوند تا دنبالههای کلمات را تشخیص دهند، در حالی که مدلهای مبتنی بر واج برای شناسایی واژگانی که قبلاً آموزش ندیدهاند استفاده میشوند. حسگرهای چند نقطهای که بهطور انعطافپذیر چیده شدهاند، با این الگوریتمها برای ضبط سیگنالهای sEMG از ماهیچههای مفصلی کوچک صورت و گردن انسان استفاده میشوند.
- این ویلچرها که برای قابلیت حمل بیشتر طراحی شده اند، دارای طراحی جمع شونده هستند که امکان ذخیره سازی راحت در صندوق عقب خودرو را فراهم می کند. ساخت آنها شامل مواد مصنوعی پیشرفته است که در اصل توسط ناسا برای کاربردهای هوافضا توسعه یافته بود.
- پیس میکرهای قلبی قابل کاشت با جراحی از فناوری هایی استفاده می کنند که در ابتدا توسط ناسا برای سیستم های ماهواره ای طراحی شده بود. این دستگاهها دادههای حیاتی را در مورد عملکرد ضربانساز، از جمله عمر باتری باقیمانده، برای تسهیل تعویض به موقع انتقال میدهند.
- دفیبریلاتور قلبی قابل کاشت به طور مداوم فعالیت قلبی را کنترل می کند و قادر به ارسال یک تکانه الکتریکی برای بازگرداندن ریتم منظم قلب است.
- ناسا فناوری ارتباط تله متری را برای نظارت بر سلامت فضانوردان از زمین توسعه داد، سیستمی که اکنون برای خدمات پزشکی اورژانس (EMS) اقتباس شده است. آمبولانسها از این فناوری برای انتقال دادههای حیاتی بیمار، مانند قرائتهای الکتروکاردیوگرام (EKG) به بیمارستانها در حین حمل و نقل استفاده میکنند و در نتیجه امکان مداخله پزشکی سریعتر و مؤثرتر را فراهم میکنند.
- درمان بی وزنی از محیط ریزگرانش برای افزایش تحرک افراد با محدودیت های زمینی، از جمله افرادی که معمولاً به ویلچر متکی هستند، استفاده می کند. به عنوان مثال، استیون هاوکینگ، فیزیکدان، بی وزنی را در هواپیمای "Vomit Comet" ناسا در سال 2007 تجربه کرد. این مفهوم همچنین الهام بخش توسعه تردمیل Anti-Gravity، یک فناوری مشتق شده از ناسا است که از "فشار متفاوت هوا برای تقلید ... گرانش" استفاده می کند.
برنامه های اولتراسوند میکروگرانشی
مطالعه پیشرفته تشخیصی اولتراسوند در میکروگرانش، که توسط موسسه ملی تحقیقات زیست پزشکی فضایی تامین می شود، کاربرد فناوری اولتراسوند توسط فضانوردان، از جمله فرماندهان سابق ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) لروی چیائو و گنادی پادالکا را بررسی می کند. این فضانوردان برای تشخیص و مدیریت بالقوه بسیاری از شرایط پزشکی در فضا از متخصصان راه دور راهنمایی دریافت می کنند. پیامدهای گسترده این مطالعه منجر به گسترش آن به آسیب های ورزشی حرفه ای و المپیک و همچنین آموزش دانشجویان پزشکی شده است. پیشبینی میشود که اولتراسوند هدایتشده از راه دور در محیطهای اورژانس زمینی و مراقبتهای بهداشتی روستایی کاربرد قابلتوجهی پیدا کند. شایان ذکر است، یافتههای این تحقیق به طور مستقیم از ایستگاه فضایی بینالمللی برای انتشار به مجله رادیولوژی ارسال شد و اولین مقاله ارسالی از فضا بود.
مراجع
- منابع
- MacPherson G (2007). "بیماری رفع فشار از ارتفاع". هوانوردی، فضا، و پزشکی محیطی. 78 (6): 630–631. PMID 17571668.John-Baptiste A; Cook T; Straus S; Naglie G; et al. (2006). "تحلیل تصمیم در پزشکی هوافضا: هزینه ها و مزایای یک تاسیسات Hyperbaric در فضا". AviationEnvimental. (4): 434–443 PMID 16676656.DeGroot D; دیوین JA; Fulco CS (2003). "بروز واکنش های نامطلوب از 23000 مواجهه با ارتفاعات زمینی شبیه سازی شده تا 8900 متر". هوانوردی، فضا، و پزشکی محیطی. 74 (9): 994–997. PMID 14503681.انجمن پزشکی فضایی
- انجمن پزشکی فضایی
- توضیحات پزشکی فضایی
- انتشارات سری تاریخ ناسا
- Sleep in Space: ضبط دیجیتال خواب که توسط ناسا در طول ماموریت STS-90 و STS-95 استفاده شده است
- راه حلی برای نیازهای پزشکی و محیط های محدود در فضا - ناسا