فضا در خدمت پزشکی و سلامت

به گزارش شفا آنلاین: از ويژگي‌هاي متمايزكننده محيط فضا از زمين، مي‌توان به نبود جاذبه موثر (ميكروگراويتي)، وجود پرتوهاي كيهاني و نبود ريتم سيركادين (24 ساعت) اشاره كرد. از ابتداي ماموريت‌هاي فضايي تاكنون مشخص شده است كه قرارگيري در فضا با تغييرات سازشي و غيرسازشي (بيماري) در بدن انسان همراه است. فضانوردان در ماموريت‌هاي خود، دچار مشكلاتي چون تهوع، شيفت و تغيير در ميزان مايعات بدن، اختلال در الگوي خواب، كاهش مقاومت و سيستم ايمني بدن و ديگر تغييرات سازشي مي‌گردند. با بازگشت به زمين، بسياري از اين تغييرات مجددا تعديل مي‌شوند كه اين تعديل در برخي مشكلات به‌ سرعت و در برخي ديگر به صورت تدريجي و كند اتفاق می‌افتد. برای مثال تغييراتي چون كاهش توده استخواني و اتروفي استخوان‌ها، سال‌ها زمان مي‌برد تا به حالت اول و طبيعي برگردد. به نظر مي‌رسد كه اين تغييرات سازشي و غيرسازشي حاصل تغييرات در سطح سلول‌ها و عملكرد آنها باشد.

شرايط ويژه فضا و ساير سيارات به دليل تفاوت‌هاي بارز با شرايط زمين، مي‌تواند محيط منحصر به فردي براي پيشرفت و توسعه دانش و تكنولوژي بشر فراهم سازد. ايجاد شرايط كامل بي‌وزني به‌ويژه در تركيب با ساير فاكتورهاي فضا، مانند پرتوهاي كيهاني، را نمي‌توان به طور كامل بر روي زمين شبيه‌سازي كرد. مطالعه كامل و جامع تاثير اين شرايط بر زیستمند‌هاي زنده را تنها مي‌توان در فضا انجام داد. با اين وجود به دليل هزينه بر بودن تحقيقات درفضا، بسياري از اين مطالعات در شرايط شبيه سازي شده بر روي زمين انجام مي شود. مطالعات فضايي تا به امروز نشان داده است كه نتايج به دست آمده از اين مطالعات نه تنها در رفع مشكلات ماموريت‌هاي فضايي سودمند واقع شده است بلكه در ارتقای كيفيت زندگي بشر روي زمين نيز بسيار موثر بوده است. از آن جا كه تجهيزات فضايي براي كار در شرايط سخت و ويژه طراحي و ساخته شده‌اند بدون شك داراي دقت و كيفيت بالاتري براي شرايط زميني خواهند بود و موجب تسهيل و سرعت بخشيدن به گسترش علم در حوزه هاي مختلف شده‌اند. بدون شک رشد و توسعه ایران اسلامي در گرو گسترش بیش از پیش علوم و فناوری‌های نوین در بخش‌های مختلف به ‌ویژه در مراکز علمی و دانشگاهی در حوزه‌هاي هوافضا است.

شرايط ويژه فضا و ساير سيارات به دليل تفاوت‌هاي بارز با شرايط زمين، مي‌تواند محيط منحصر به فردي براي پيشرفت و توسعه دانش و تكنولوژي بشر فراهم سازد.

فناوري هاي فضايي و پزشكي

فضانوردان در ماموريت‌هاي خود، با مشكلات عديده‌اي چون تهوع، شيفت و تغيير در ميزان مايعات بدن، اختلال در الگوي خواب، كاهش مقاومت و سيستم ايمني بدن، اتروفي عضلاني و كاهش توده استخواني و ديگر تغييرات سازشي مواجه هستند. با بازگشت به زمين، بسياري از اين تغييرات مجددا تعديل مي‌گردد كه اين تعديل براي برخي مشكلات به‌سرعت و براي برخي ديگر به صورت تدريجي و كند است. به طور نمونه تغييراتي چون كاهش توده استخواني و اتروفي استخوان‌ها، سال‌ها زمان مي‌برد تا به حالت اول و طبيعي برگردد. تحقيقاتی که به منظور تعيين روند اين تغييرات و همچنين پيشگيري و يا كم كردن سرعت ايجاد اين آسيب‌ها در ماموريت‌هاي فضايي مورد استفاده قرار می‌گرفتند، در بهبود كيفيت زندگي بشر نيز تاثير به سزايي داشته‌اند. همچنين مانيتورينگ علایم حياتي فضانوردان نيز در طول ماموريت فضايي امري لازم و ضروري براي بررسي روند تغييرات فيزيولوژيك و همچنين ارزيابي سلامت فضانورد است. امروزه بسياري از دستگاه‌ها و سيستم‌هايي كه در مراكز پزشكي استفاده مي‌شوند در ابتدا براي كاربردهاي هوافضايي و استفاده در محيط‌هاي سفينه و شرايط فضايي طراحي و ساخته شده بودند. فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند اسپکترومتر مینیاتوری، تجهیزات اولتراسوند قلبی، تصویربرداری از استخوان، روش‌های غیرتهاجمی برای بررسی‌های بیوشیمیایی نمونه‌‌های خون و بافت و پیشرفت روش‌های درمان آسیب‌های نخاعی همگی نتيجه مطالعات فضايي هستند.

درمان و تشخیص سرطان

در سال 1996 مرگ و میر زنان ناشی از سرطان سینه در امریکا حدودا 44560 نفر بود. پیشرفت‌های اخیر در فناوری فضایی در حال حاضر منجر به تحول چشمگیری در فناوری تصویر برداری شده است. یکی از این فناوری‌ها سیستم ماموگرافی دیجیتال است که این سیستم به طور دقیقی نمونه برداری از سینه را امکان پذیر می سازد. در این دستگاه از backside-thinned CCD بهره گرفته شده است که اولین بار برای اسپکترومتر تلسکوپ‌های فضایی طراحی و ساخته شده بود. در واقع فناوری فضایی باعث شد ماموگرافی دیجیتال مستقیم ظرف کمتر از 2 سال پیشرفت قابل توجهی داشته باشد و در تشخیص زودرس و درمان سرطان سینه موثر باشد.

درمان بيماري هاي قلبي عروقي

نتیجه تحقیقات دانشمندان و پزشکان در زمینه فضا، کشف روش‌های نوین درمان پزشکی و ارتقای بهداشت و سلامت بر روی زمین بوده است. به طور نمونه می‌توان به ساخت وسایل قرارگیری درون بطن قلب (ventricular assist device) برای بیمارانی که دچار نارسایی قلبی هستند و منتظر پیوند قلب هستند اشاره کرد. پیشرفت در تکنیک‌های تله مدیسین که به پزشکان این امکان را می‌دهد که بتوانند بیماران را در نقاط دور افتاده تحت مراقبت و درمان قرار دهند و همچنین در سفرهای فضایی بیماری و مشکلات بهداشتی فضانوردان را تشخیص دهند و درمان کنند نیز از نتایج این تحقیقات است. برنامه‌های آموزشی فضايي به طور موثر برای جلوگیری از اختلالات حاد قلبي عروقي در شرایط استراحت مطلق یا سفرهای فضایی توسعه يافته است. امروزه این فناوری برای درمان بیمارانی که به مدت طولانی بستری هستند به کار گرفته می شود. از جمله این بیماری‌ها می‌توان به زنان جوانی با سندروم تاکی کاردی که سندرومی ناتوان کننده است و مانع از راست ایستادن بیمار در مدت زمان طولانی می شود؛ و همچنین بیماران چاق، فشار خون بالا، نارسایی قلبی و یا بیماران ایسکمی و افراد داری پوکی استخوان می باشد اشاره کرد.

تحقیقات فضایی در پیشرفت علم مهندسی پزشکی

فناوری هوافضا در زمینه‌های مختلف علم پزشکی مثل پردازش تصاویر دیجیتال، پزشکی و زیست‌شناسی فضایی، میکروالکترونیک، اپتیک، الکترواپتیک و تصویربرداری التراسونیک، کاربردهای ثانویه پیدا کرده است. در واقع دستاورد‌های فناوری فضایی، مشکلات علوم پزشکی و بهداشت را حل نموده است. یکی از این موارد ساخت سنسورهای غیر تهاجمی برای بررسی عملکرد عضلانی و بازتوانی بیماران است. این سنسورها بدون نیاز به وارد کردن سوزن زیر پوست، مستقیما روی پوست قرار می‌گیرند و با استفاده از امواج مادون قرمز pH عضله و میزان مصرف اکسیژن آن را اندازه می‌گیرند. همچنين ساخت دستگاه‌های قابل حمل، سبک و اولتراسونیک برای تشخیص و درمان‌های پزشکی که به کمک آنها می‌توان خونریزی‌های داخلی، تومورهای بدخیم را تشخیص داد و برای شکستن سنگ‌های کلیه از آنها استفاده نمود. در فضا تشخیص بیماری و همچنین حفظ سلامتی  به دلیل محدود بودن امکانات و نبود پزشک بسیار مشکل است لذا سیستم‌های جدید به گونه‌ای طراحی شده‌اند که افراد غیر حرفه‌ای نیز بتوانند به راحتی کار درمان در ایستگاه‌های فضایی را انجام دهند.

نتیجه تحقیقات دانشمندان و پزشکان در زمینه فضا، کشف روش‌های نوین درمان پزشکی و ارتقای بهداشت و سلامت بر روی زمین بوده است

بهداشت و تغذیه

تحقیقات در بخش بهداشت و تغذیه در سه حیطه اصلی تغذیه هوایی (aviation nutritional)، بهداشت تغذیه و بهداشت هوافضایی جای می‌گیرد که شامل بررسی در زمینه نیازمندی‌های تغذیه‌ای برای سفرهای فضایی، اثرات ضدخستگی آنتی اکسیدان‌ها و ارتباط بین هیپوکسی، تهویه و آنتی اکسیدان‌ها است.

درمان

آنالیز خونی یکی از بهترین روش‌های مانیتورینگ سلامت و تغییرات فیزیولوژیک بدن فضانوردان پس از قرارگیری در معرض بی وزنی است. دانشمندان یک سیستم بسیار سبک را برای آنالیز نمونه خون ساخته‌اند که lab-on-a-chip نام دارد. این سیستم انجام تست‌های خونی مختلف در فضا را امکان پذیر می‌سازد. همچنین این سیستم قادر است پنج نوع مختلف از سلول‌های خونی را اندازه بگیرد و همچنین پروتئین‌های پلاسما و سرم را شناسایی کند. این دستگاه در ابتدا برای کار در سفینه‌های فضایی طراحی و ساخته شد و امروزه این فناوری روی زمین در مناطق مختلفی مثل اورژانس‌های پزشکی، کلینیک‌ها و مناطق روستایی که تجهیزات زیادی در اختیار ندارند کاربرد دارد و باعث می‌شود که زمان مورد نیاز برای منتقل کردن نمونه خونی به آزمایشگاه کاهش یابد.

خود درمانی اختلالات روحی و افسردگی

 مجموعه‌ای از برنامه‌های درمانی ساخته شده است تا فضانورد بتواند بیماری‌های روحی و اختلالات شخصیتی خود را به موقع تشخیص دهد و بیماری خود را در طول سفرهای فضایی طولانی مدت درمان کند. در این برنامه فرد می‌تواند با استفاده از روش‌های رفتار- شناختی، افسردگی، استرس و اختلالات شخصیتی خود را درمان کند. امروزه این سیستم برای درمان تعداد زیادی از افراد، مخصوصا افراد ساکن در مناطق فاقد مراکز بهداشت روانی، کاربرد دارد. از این سیستم می‌توان در مدارس، ادارات دولتی، مراکز نظامی، کشتی‌ها و حتی منازل استفاده کرد.

تکنیک های اولتراسوند برای درمان شکستگی استخوان

پوکی استخوان یکی از عوارض پیری و همچنین سفرهای فضایی است که باعث می‌شود استحکام استخوان و توانایی تحمل بار خارجی کاهش یابد و استخوان مستعد شکستگی شود. برای حل این مشکلات دستگاهی به نام scanning confocal acoustic navigation ساخته شده است که به کمک آن می‌توان پارامترهای استخوانی، تراکم مواد معدنی و ساختار استخوانی را بررسی نمود. این ابزار همچنین برای بهبود شکستگی استخوان با استفاده از تكنيك‌هاي اولتراسوند کاربرد دارد. مهمترین دستاورد ساخت این دستگاه در علم پزشکی ایجاد یک روش درمانی غیر تهاجمی، دستگاه سبک و قابل حمل است که به راحتی در کلینیک‌های پزشکی برای مانیتورینگ سلامت استخوان و تسریع در بهبود شکستگی به کار گرفته می‌شود.

ریتم خواب و بیداری

کمبود خواب و یا اختلال در الگوی خواب می‌تواند سلامت افراد را تحت تاثیرقرار دهد. به طوری که کاهش میزان خواب باعث افزایش خطر چاقی و دیابت می‌شود، پاسخ بدن به دارو و واکسن کاهش می‌یابد و عملکرد سیستم قلب و عروق دچار تغییر می‌شود. برای حل مشکل خواب در فضانوردان نرم افزاری طراحی شده است که با استفاده از مدل سازی ریاضی می‌تواند به فضانوردان و تیم پشتیبان آنها روی زمین در تنظیم الگوی خواب و بیداری کمک کند. این فناوری روی زمین برای افرادی که در مشاغل خاص یا کارهای شیفتی فعالیت دارند و نیاز به افزایش ساعات کاری دارند و یا افرادی که در سفرهای طولانی مدت ریتم طبیعی خواب و بیداری در آنها مختل می شود کاربرد دارد.

رایانه‌های اپتیکال برای تشخیص استرس‌های روحی

فضانوردان طی ماموریت‌های فضایی باید بتوانند یک سری امور ضروری را برای کنترل سیستم‌های مختلف فضاپیما بدون هیچگونه استرسی انجام دهند. بنابراین آنها در تمام مدت ماموریت باید از نظر وجود استرس‌های روحی، احساسات منفی و خستگی که می‌تواند عملکرد آنها را تحت تاثیر قرار دهد بطور دقیق ارزیابی شوند. برای این منظور رایانه‌های هوشمندی ساخته شد، تا زمانی که خستگی یا استرس در عضلات چهره فرد ایجاد شود توسط رایانه تشخیص داده شود. دوربین‌های این سیستم، شکل و حرکات صورت را بصورت سه بعدی ضبط می‌کنند و استرس، خستگی و احساسات فرد را بطور مداوم و دقیق آنالیز می‌کنند. کاربرد این سیستم روی زمین برای مانیتورینگ روانی افرادی است که وظایف حساس دارند.

موارد دیگری از نقش فناوري‌هاي فضايي در افزايش كيفيت زندگي و سلامت غربالگری بیماران دارای ریسک بالای بیماری‌های قلبي-عروقي و توسعه استراتژی‌هایی برای کاهش خطرات قلبي عروقي در جوامع بشری و انتشار سلامت عمومی، اقداماتی جهت جلوگیری و کاهش آسیب‌های قلبی و عروقی ناشی از  تشعشعات زمینی مانند سلاح‌های هسته‌ای، رادیوتراپی در درمان سرطان‌ها و اشعه‌های خورشیدی است. همچنین به عنوان نمونه‌های دیگر تاثیر فناوری فضایی بر کیفیت زندگی می‌توان به  تکنیک‌های ماورای صوت توسعه یافته برای آنالیز داده‌های قلبی عروقی، توصیه‌هایی برای بهبود ایمنی و سلامت مردم، هدفمند کردن داروها در بافت هدف، دستیابی به نتایج بهتر و اثرات جانبی کمتر با میزان کمی از دارو، اقدام عملی برای کاهش دادن اتروفی و ضعف عضلانی در افرادی که بر اثر جراحی یا اسیب قادر به حرکت نیستند اشاره کرد.