Una salute spaziale
Come la medicina nello spazio sta cambiando la sanità sulla terra
Di Pierdomenico Memeo
- Obiettivo Primario: 3 - Salute e benessere
«Una minuscola crepa e il nostro sangue bollirà in tredici secondi.
Un’eruzione solare, ci ritroviamo cotti sui nostri stessi sedili. [...]
Lo spazio è malattia e pericolo, avvolti nel buio e nel silenzio!»
Leonard “Bones” McCoy (Star Trek, 2009)
Come si fa a prendersi cura della salute degli astronauti quando si trovano nello spazio, in orbita intorno alla Terra, oppure quando diventerà possibile viaggiare verso altri luoghi del Sistema Solare? E cosa possiamo imparare da queste attività apparentemente così lontane dalla vita di tutti i giorni?
La medicina spaziale nasce dalla necessità di tutelare la vita e la salute degli astronauti in condizioni estreme che includono assenza di peso (microgravità), isolamento (fisico ma anche personale) e radiazioni di vario tipo a cui sono sottoposti i loro corpi durante le missioni nello spazio. Ogni missione, dai primi voli delle capsule Vostok alle lunghe permanenze sulla Stazione Spaziale Internazionale, ha dovuto affrontare problemi medici complessi lontano dall’ambiente familiare della Terra, sviluppando soluzioni tecnologiche innovative che potessero risolvere i problemi che si incontravano via via che i “viaggi spaziali” diventavano più lunghi e più complessi.
Molte di queste trovano oggi applicazione negli ospedali, in un processo di sviluppo tecnologico grazie al quale le sfide del volo spaziale generano benefici sanitari per tutti.
Sistemi di monitoraggio a distanza e telemedicina
Il primo problema della medicina spaziale è la distanza. Garantire assistenza medica agli equipaggi in orbita intorno alla Terra ha spinto lo sviluppo della telemedicina e del monitoraggio remoto, oggi pilastri dell’assistenza sanitaria anche in contesti terrestri ma ugualmente isolati, come avamposti in luoghi remoti o missioni di soccorso in situazioni difficili.
Già durante le missioni spaziali del programma Apollo, gli ingegneri idearono sensori biometrici miniaturizzati e sistemi di telemetria per trasmettere in tempo reale i parametri vitali degli astronauti ai medici a Terra. Quando Neil Armstrong camminò sulla Luna nel 1969, indossava sotto la tuta sensori cardiaci collegati a un trasmettitore Spacelabs, una tecnologia che aveva già debuttato con successo nella missione Gemini IV nel 1965.
Dopo quelle missioni, la stessa azienda adattò il sistema per uso clinico: nacque così uno dei primi monitor cardiaci portatili commerciali. Oggi i discendenti di quella soluzione si trovano in ogni terapia intensiva, consentendo di tracciare ECG, pressione e altri segni vitali dei pazienti 24 ore su 24. In questo modo, un’idea sviluppata per esigenze spaziali è diventata uno standard salvavita in ospedale.
Negli ultimi decenni, le attività sulla Stazione Spaziale Internazionale hanno dimostrato che anche esami diagnostici complessi possono essere eseguiti a distanza. Per ovvi motivi di spazio e di opportunità, non era possibile installare sulla ISS grandi macchine radiologiche come apparecchi tomografici e apparati per la risonanza magnetica: per questo, la NASA ha puntato invece sulla possibilità di eseguire esami ecografici a distanza come strumento principale di diagnostica per immagini. Nel 2000 è nato il progetto ADUM (Advanced Diagnostic Ultrasound in Microgravity): i medici a Terra hanno addestrato gli astronauti ad usare un ecografo portatile (dal peso complessivo di appena 5 kg) per esaminare i compagni di equipaggio, guidandoli da remoto. I risultati sono stati sorprendenti: con appena poche ore di training, gli astronauti sono riusciti a diagnosticare in orbita condizioni come un pneumotorace (polmone collassato) o fratture, ottenendo immagini ecografiche di qualità clinica inviate via satellite ai centri medici sulla Terran.
Questo successo ha avuto ricadute dirette: il protocollo sviluppato sulla ISS è stato trasferito in contesti terrestri estremi (spedizioni in alta montagna, regioni remote) per fornire ecografie in teleconsulto dove non ci sono radiologi disponibili. Sono nati anche dispositivi dedicati, come il sistema portatile DistanceDoc, che si collega a qualsiasi ecografo e ne trasmette le immagini in tempo reale via internet con definizione quasi originale. Tecnologie simili, derivate dal bisogno di curare un astronauta a distanza, oggi permettono a medici e paramedici di prendersi cura dei pazienti ovunque si trovino, abbattendo le distanze attraverso la telemedicina.
Già durante le missioni spaziali del programma Apollo, gli ingegneri idearono sensori biometrici miniaturizzati e sistemi di telemetria per trasmettere in tempo reale i parametri vitali degli astronauti ai medici a Terra. Quando Neil Armstrong camminò sulla Luna nel 1969, indossava sotto la tuta sensori cardiaci collegati a un trasmettitore Spacelabs, una tecnologia che aveva già debuttato con successo nella missione Gemini IV nel 1965.
Dopo quelle missioni, la stessa azienda adattò il sistema per uso clinico: nacque così uno dei primi monitor cardiaci portatili commerciali. Oggi i discendenti di quella soluzione si trovano in ogni terapia intensiva, consentendo di tracciare ECG, pressione e altri segni vitali dei pazienti 24 ore su 24. In questo modo, un’idea sviluppata per esigenze spaziali è diventata uno standard salvavita in ospedale.
Negli ultimi decenni, le attività sulla Stazione Spaziale Internazionale hanno dimostrato che anche esami diagnostici complessi possono essere eseguiti a distanza. Per ovvi motivi di spazio e di opportunità, non era possibile installare sulla ISS grandi macchine radiologiche come apparecchi tomografici e apparati per la risonanza magnetica: per questo, la NASA ha puntato invece sulla possibilità di eseguire esami ecografici a distanza come strumento principale di diagnostica per immagini. Nel 2000 è nato il progetto ADUM (Advanced Diagnostic Ultrasound in Microgravity): i medici a Terra hanno addestrato gli astronauti ad usare un ecografo portatile (dal peso complessivo di appena 5 kg) per esaminare i compagni di equipaggio, guidandoli da remoto. I risultati sono stati sorprendenti: con appena poche ore di training, gli astronauti sono riusciti a diagnosticare in orbita condizioni come un pneumotorace (polmone collassato) o fratture, ottenendo immagini ecografiche di qualità clinica inviate via satellite ai centri medici sulla Terran.
Questo successo ha avuto ricadute dirette: il protocollo sviluppato sulla ISS è stato trasferito in contesti terrestri estremi (spedizioni in alta montagna, regioni remote) per fornire ecografie in teleconsulto dove non ci sono radiologi disponibili. Sono nati anche dispositivi dedicati, come il sistema portatile DistanceDoc, che si collega a qualsiasi ecografo e ne trasmette le immagini in tempo reale via internet con definizione quasi originale. Tecnologie simili, derivate dal bisogno di curare un astronauta a distanza, oggi permettono a medici e paramedici di prendersi cura dei pazienti ovunque si trovino, abbattendo le distanze attraverso la telemedicina.
Diagnostica e imaging medico
Le missioni Apollo della NASA non hanno lasciato in eredità solo le impronte sulla superficie polverosa della Luna e le immagini della bandiera americana sul paesaggio lunare, ma anche tecnologie che hanno trasformato la diagnostica per immagini.
Per ovviare alla distanze e alle interferenze dovute alle radiazioni spaziali, negli Anni Sessanta la NASA si trovò costretta sviluppare sistemi di elaborazione digitale delle immagini per migliorare le foto inviate da sonde lunari: queste tecniche (conversione di segnali analogici in digitale ed elaborazione al computer) vennero presto adattate ad altri campi: molti dei sistemi di diagnostica per immagini moderni sono diretti discendenti di quella stagione pionieristica.
Anche più recentemente la tecnologia spaziale ha affinato i metodi diagnostici. Un esempio viene dal processamento di immagini: software sviluppati dal Goddard Space Flight Center della NASA per analisi geospaziali sono stati riconvertiti in ambito sanitario. Una piccola azienda statunitense ha infatti incorporato un algoritmo NASA in un nuovo sistema (chiamato MED-SEG) pensato per aiutare i medici a interpretare mammografie, ecografie e altre immagini medicali, migliorandone l’analisi diagnostica. Questo riutilizzo di know-how spaziale sta contribuendo a diagnosticare precocemente patologie come i tumori al seno, dimostrando come le tecnologie per l’esplorazione possono essere riadattate a beneficio dei pazienti sulla Terra.
Per ovviare alla distanze e alle interferenze dovute alle radiazioni spaziali, negli Anni Sessanta la NASA si trovò costretta sviluppare sistemi di elaborazione digitale delle immagini per migliorare le foto inviate da sonde lunari: queste tecniche (conversione di segnali analogici in digitale ed elaborazione al computer) vennero presto adattate ad altri campi: molti dei sistemi di diagnostica per immagini moderni sono diretti discendenti di quella stagione pionieristica.
Anche più recentemente la tecnologia spaziale ha affinato i metodi diagnostici. Un esempio viene dal processamento di immagini: software sviluppati dal Goddard Space Flight Center della NASA per analisi geospaziali sono stati riconvertiti in ambito sanitario. Una piccola azienda statunitense ha infatti incorporato un algoritmo NASA in un nuovo sistema (chiamato MED-SEG) pensato per aiutare i medici a interpretare mammografie, ecografie e altre immagini medicali, migliorandone l’analisi diagnostica. Questo riutilizzo di know-how spaziale sta contribuendo a diagnosticare precocemente patologie come i tumori al seno, dimostrando come le tecnologie per l’esplorazione possono essere riadattate a beneficio dei pazienti sulla Terra.
Proposta di attività per la classe
Diario dell’Ufficiale Medico Capo
Questa attività si può proporre per gruppi o per singoli studenti. In molte produzioni cinematografiche e televisive di fantascienza si incontrano personaggi che svolgono il ruolo di medico o addetto alla salute dell’equipaggio dell’astronave, della stazione spaziale, o della colonia extraterrestre.
All’interno degli episodi e delle pellicole singole, individua alcuni strumenti, (apparecchi o sostanze) utilizzati da questi personaggi e racconta in un racconto brevissimo il loro uso nella diagnosi o terapia di malattie reali e conosciute oggi.
Esempi di medici e scienziati biomedici che compaiono in diverse serie tv e film di fantascienza:
- Leonard “Bones” McCoy (Star Trek serie originale)
- Beverly Crusher (Star Trek The Next Generation)
- Julian Bashir (Star Trek Deep Space Nine)
- Medico Olografico di Emergenza (Star Trek Voyager)
- Phlox (Star Trek Enterprise)
- Hugh Culber (Star Trek Discovery)
- Joseph M’Benga, Christine Chapel (Star Trek Strange New Worlds)
- Stephen Franklin (Babylon 5)
- Simon Tam (Firefly)
- Sherman Cottle (Battlestar Galactica)
- Janet Fraiser (Stargate SG-1)
- Carson Beckett (Stargate Atlantis)
- Lisa Park (Stargate Universe)
- Claire Finn (The Orville)
- Zhaan (Farscape)
- Owen Harper (Torchwood)
- Helen Russell (Space 1999)
- Luther Rosenthal (Sunshine)
- Brackish Okun (Independence Day)
- Zira (Il pianeta della scimmie)
- John A. Zoidberg (Futurama)
- T’Ana (Star Trek Lower Decks)
- Kuroō Hazama (Black Jack)
- Takani Megumi (Rurouni Kenshin)
- Ritsuko Akagi (Neon Genesis Evangelion)
- Umataro Tenma (Astroboy)
- Stephen Strange (Marvel Comics)
- Henry “Hank” McCoy (X-Men)
- Bruce Banner (Marvel Comics)
- Moira MacTagger (X-Men)
- …
Sitografia
Six Earthbound Benefits Thanks to the International Space Station | NASA Spinoff
New Spinoff Publication Shares How NASA Innovations Benefit Life on Earth
Ultrasound Scans in Space Transform Medicine on Earth - NASA
Published Results From ISS National Lab-Sponsored Research Suggests a Novel Therapeutic Compound Could Help Prevent Bone Loss
Health and Medicine | NASA Spinoff
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