6 сфер здравоохранения, которые могут улучшить космические технологии

6 сфер здравоохранения, которые могут улучшить космические технологии

24 Jun 2021
45
Прослушать

Космические технологии используются в здравоохранении уже несколько десятилетий (например, витамины в детском молоке были разработаны для использования в космосе). Однако по мере того, как возможности космоса становились дешевле и лучше изучались, технологии, разработанные для использования в космосе, стали внедрять в повседневные продукты здравоохранения. Например, для американского NASA обеспечение здоровья космонавтов вдали от родной планеты является одним из главных приоритетов. От экспериментов на Международной космической станции до исследований в области аэронавтики, программы NASA разрабатывают новые технологии, которые могут улучшить физическую форму, лечить болезни и спасать жизни. От карманных лабораторий до стетоскопов нового уровня - вот несколько примеров технологий в области здравоохранения и медицины.

Сегодня наземные технологии отправляются в космос для поддержания здоровья космонавтов, а космические технологии адаптируются и для людей на Земле.

Технологии здравоохранения, вдохновленные космическими технологиями, помогли обеспечить диагностику рака кишечника в режиме реального времени (пилюли для колоноскопии), разработать более компактные 3D-рентгеновские аппараты и улучшить медицинское обслуживание в удаленных местах с помощью дистанционной диагностики и приложения, предназначенного для людей, подверженных риску социальной изоляции и проблем с психическим здоровьем.

Производитель "умной" одежды Hexoskin совместно с космонавтами разработал системы медицинского мониторинга для лунных и марсианских миссий. В начале июня портативный ультразвуковой аппарат Butterfly iQ был отправлен на Международную космическую станцию (МКС), чтобы помочь контролировать и оценивать состояние здоровья космонавтов. Но всех нас больше интересует влияние этих космических полетов на технологии здравоохранения и то, как они могут помочь изменить будущее нашего здравоохранения.

Хотя некоторые из них могут показаться немного... инопланетными, такие медицинские технологии, разработанные для внеземных миссий, могут найти прочную опору на Земле, и мы рассмотрим 6 областей, в которых это может произойти.

Диагностика самых отдаленных пациентов

Обитатели МКС представляют собой пациентов, живущих в чрезвычайно отдаленных условиях. Они живут в замкнутом и изолированном месте, в нескольких сотнях километров от ближайшего медицинского учреждения. Но это относится и ко многим людям, живущим на Земле. Однако космонавты имеют доступ к передовым технологиям для дистанционного мониторинга своего здоровья и их можно адаптировать для тех, кто живет в районах с ограниченными медицинскими ресурсами на Земле.

Компания VisualDX разработала алгоритм машинного обучения, обученный на клинических данных, который помогает неспециалистам в области здравоохранения диагностировать некоторые заболевания кожи. Сделав фотографию проблемы и ответив на несколько вопросов, программное обеспечение направляет космонавтов для постановки диагноза, даже если врач недоступен. VisualDX работает над созданием автономного режима для своего приложения.

Американский Трансляционный исследовательский институт космического здоровья (TRISH) помогает VisualDx адаптировать приложение для космонавтов. Это позволит им помогать друг другу в случае отсутствия медицинского работника. Легко понять преимущество адаптации такого диагностического инструмента для чрезвычайных ситуаций и районов с ограниченными ресурсами на Земле.

Собственные алгоритмы машинного обучения NASA также были адаптированы для мониторинга здравоохранения на самой Земле. Компания Ejenta на основе алгоритмов агентства разработала облачную систему, которая получает информацию о здоровье пациентов из носимых устройств и медицинских карт. Некоторые исследования показали, что с помощью системы Ejenta врачи могут даже выявлять заболевания на ранних стадиях и предотвращать осложнения.

Минимизированные лаборатории и диагностические устройства

Доступ к лабораторным инструментам для дальнейшего анализа состояния здоровья удаленных пациентов ограничен, а то и вовсе отсутствует. Чтобы решить эту проблему на МКС, NASA и TRISH решили уменьшить лабораторию, возможно, взяв пример с фантастических технологий из известного фильма "Звездного пути".

Они сотрудничают с компанией 1Drop Diagnostics, которая ранее разработала портативное устройство, способное проводить анализ крови в любых условиях. Более компактная, удобная для космических полетов версия может измерять ряд биомаркеров для определения сердечно-сосудистой функции, работы почек и печени по небольшому образцу крови.

Ранее NASA также разработало наносенсорное устройство, которое может помочь обнаружить определенные заболевания неинвазивным способом. Небольшой чип состоит из серии нанохимических датчиков, которые в сочетании с системой мониторинга, состоящей из датчиков влажности, температуры и давления/потока, могут применяться для измерения метаболических параметров, химических и физических свойств дыхания человека в режиме реального времени для неинвазивной и недорогой медицинской диагностики. Они, в свою очередь, могут помочь определить основное заболевание. Например, в выдыхаемом воздухе диабетиков первого типа содержится ацетон, который можно обнаружить с помощью такого устройства.

На сегодняшний день на рынке не существует подобной технологии. Но эта технология NASA уже легко доступна для применения в системе здравоохранения. С диапазоном обнаружения от нескольких частиц на миллион или даже на миллиард эта технология, называемая наносенсорным массивом, обеспечивает работу высокочувствительного, маломощного и компактного инструмента для анализа на месте и в реальном времени. Она меняет способ и время принятия решений, помогая пациенту и медицинской организации минимизировать затраты, оптимизировать ресурсы, снизить риск и сократить время, необходимое для проведения ответных мер.

Исследовательский центр NASA имени Гленна разработал портативный прибор для метаболического анализа (PUMA) для высокоточного измерения метаболических функций человека в режиме реального времени. PUMA - это носимое устройство с питанием от батареи, которое измеряет концентрацию углекислого газа и кислорода во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе, а также частоту сердечных сокращений, температуру, давление газа, скорость потока воздуха при вдохе и выдохе. Устройство передает данные по беспроводной связи на портативный компьютер для анализа в режиме реального времени. Поскольку технология упакована в компактное и носимое устройство и может использоваться в любом месте, возможно множество применений, от обеспечения здоровья и безопасности космонавтов, пилотов, водолазов и шахтеров до мониторинга пациентов с легочными заболеваниями и оценки уровня физической подготовки солдат и спортсменов.

Чтобы сэкономить ценное пространство и вес для космических полетов, в NASA умеют превращать инструменты с одной задачей в "швейцарские ножи". В частности, специалисты NASA смогли разработать улучшенную версию стетоскопа, которая дает врачам возможность диагностировать больше медицинских проблем, чем традиционный прибор этого типа. Этот усовершенствованное устройство может обнаружить смертельно опасные проблемы с сердцем и легкими, которые обычно выявляются только с помощью более дорогих и трудоемких методов, таких как компьютерная томография или эхокардиограмма. Кроме того, его можно использовать для мониторинга сердца плода. Компактный и доступный, стетоскоп NASA может принести пользу тем регионам мира, которые не могут позволить себе дорогостоящее оборудование для медицинских исследований.

Носимые устройства нового поколения

Конечно, космонавтам необходимо отслеживать больше жизненно важных показателей, и они могут делать это, как и мы, с помощью носимых устройств. Но носимые устройства, готовые к использованию в космосе, могут расширить границы того, что мы можем ожидать от таких персональных датчиков здоровья.

Первый носимый прибор EmbracePlus, готовый к полету на Марс, разработан компанией Empatica. Это смарт-часы с низким энергопотреблением, которые могут непрерывно контролировать ряд параметров, таких как электрическая активность кожи, частота сердечных сокращений или насыщенность крови кислородом. В них также используется искусственный интеллект, который помогает пользователю интерпретировать показания. Компания даже разработала зарядное устройство на запястье, чтобы обеспечить непрерывный мониторинг здоровья.

Устройства для улучшение когнитивных способностей

TRISH исследует и новые способы повышения эффективности выполнения космонавтами задач, требующих умственного напряжения.

В сотрудничестве с Городским колледжем Нью-Йорка они изучают возможности использования света в ближнем инфракрасном диапазоне для улучшения сосудистой и метаболической функции клеток. Их методика предполагает применение безопасных уровней лазерного излучения, направленных на лоб, чтобы улучшить работу мозга.

Другая группа ученых из TRISH изучает использование ультразвуковых методов для повышения работоспособности космонавтов. Они разработали носимый прибор, который неинвазивно стимулирует определенные участки мозга.

Эти методы определенно звучат как нетрадиционные. Но они могут привести к созданию "умного" устройства, закрепляемого на голове, которая неинвазивно поможет людям сохранять высокую работоспособность даже в неблагоприятных условиях.

Внеземные органы для земных нужд

В будущем мы можем увидеть еще более фантастические технологии из космоса. Более конкретно, ткани и органы из космоса могут быть доставлены на Землю, чтобы решить проблему острой нехватки органов для трансплантации. Речь идет о биопечати человеческих тканей в космосе. Микрогравитационная среда на станции подходит для 3D-печати тканей, поскольку она сводит к минимуму риск разрушения под действием гравитации. Хотя эксперты ожидают, что пройдет более десяти лет, прежде чем жизнеспособные ткани и даже органы, напечатанные с помощью этого метода, будут пересажены человеку, он может обеспечить индивидуальные органы с пониженным риском отторжения.

Обеспечение чистых условий

Использовав технологию, первоначально разработанную для очистки сточных вод для повторного использования на Международной космической станции, инженеры NASA создали мощное фильтрационное устройство, которое очищает воду от загрязняющих веществ. Отфильтрованная вода не только безопасна для питья, но и достаточно чиста для использования в медицинских процедурах. Это делает ее идеальной для тех регионов мира, где запасы чистой воды ограничены. Помимо высокой эффективности, эта технология также требует меньше энергии, чем обычные системы фильтрации.

Уникальность технологии заключается в использовании акустики, а не давления, для прогона воды через углеродные нанотрубки малого диаметра.

По материалам NASA Technology Transfer Program, Medical Futurist, HealthManagement.org, Fierce Biotech.