Як робили рентген у космосі й чи відрізняється результат від земного
Вперше в історії освоєння космосу астронавти на орбіті зуміли зробити діагностичні рентгенівські знімки власного тіла. Це досягнення стало результатом багаторічної праці вчених та інженерів, які прагнули забезпечити майбутніх дослідників глибокого космосу надійними інструментами для виявлення травм і хвороб. Про успішний експеримент опублікували наукову статтю в журналі Radiology.
Як було до цього моменту?
Протягом понад 40 років єдиною практичною технологією візуалізації в космосі залишався ультразвук. Ультразвукове дослідження (УЗД) базується на поширенні високочастотних звукових хвиль, які відбиваються від внутрішніх тканин.
Цей метод став золотим стандартом для орбітальних станцій через свою безпеку, портативність та зручність у використанні: датчик можна щільно притиснути до тіла, що критично важливо в умовах мікрогравітації, де будь-який об'єкт намагається "відлетіти".
Проте УЗД вимагає спеціальної підготовки для правильної інтерпретації результатів, тоді як рентгенівські знімки дають набагато чіткішу картину стану кісток і внутрішніх органів.
Перші кроки до нового стандарту
Впровадження рентгенографії в космосі вчені тривалий час вважали надскладним завданням. Традиційні апарати занадто громіздкі, а сам процес вимагає ідеального позиціонування джерела випромінювання, детектора та пацієнта. Будь-який рух у невагомості міг зіпсувати знімок.
Лише нещодавній прогрес у створенні мініатюрних бездротових пристроїв на акумуляторах зробив цей прорив можливим. Перші вдалі спроби провели ще у 2022 році під час параболічних польотів, які на кілька секунд створюють штучну невагомість, але справжнє випробування чекало на дослідників в умовах реальної орбіти.
Прорив під час місії Fram2
Майданчиком для історичного експерименту стала місія SpaceX Fram2 – перший в історії цивільний політ по полярній орбіті. Екіпаж корабля Resilience провів у космосі трохи більше трьох днів.
Перед польотом астронавти пройшли лише чотири години спеціальної підготовки, щоб навчитися користуватися ультрапортативним цифровим рентген-генератором. У результаті вони успішно зафіксували стан своїх рук, передпліч, грудної клітки, черевної порожнини та тазу. Крім того, для контролю якості команда зняла спеціальний фантомний об'єкт і навіть звичайний смарт-годинник.
Рентгенівські знімки кистей рук, зроблені перед польотом, на орбіті та після польоту у трьох різних осіб / Фото Шейна Е. Гіффорд та інші автори
Рентген грудної клітки, зроблений (A) перед польотом, (B) та (C) під час польоту, та (D) після польоту / Фото Шейна Е. Гіффорд та інші автори
Фантомний об'єкт та смарт-годинник, зображені на орбіті / Фото Шейна Е. Гіффорд та інші автори
Коли отримані дані передали на Землю, незалежна група радіологів підтвердила: якість усіх знімків є достатньо високою для встановлення точного діагнозу. Найлегше було працювати з кінцівками, оскільки їх простіше зафіксувати в нерухомому стані. Знімки торсу виявилися дещо складнішими у виконанні та мали трохи нижчу якість, проте все одно є інформативними.
Додаткові плюси
Крім медицини, нова технологія відкриває шлях до так званого неруйнівного контролю обладнання. Знімки смарт-годинника довели, що компактний рентген-апарат можна використовувати для перевірки критично важливих вузлів космічного корабля на наявність прихованих пошкоджень або втоми металу. Це значно підвищує безпеку тривалих місій, де кожна несправність може стати фатальною.
Обмеження та недоліки
Попри успіх, дослідники визнають наявність певних обмежень. Наприклад, під час повернення на Землю апаратура зазнала пошкоджень, хоча й зберегла працездатність. Для майбутніх польотів на Місяць або Марс вченим доведеться розробити ще міцніші та витриваліші системи.
Також велика відстань від Землі може унеможливити швидку консультацію з фахівцями в режимі реального часу. Для розв'язання цієї проблеми розробники планують використовувати штучний інтелект, який допоможе астронавтам миттєво аналізувати знімки та виявляти патології самостійно без сторонньої допомоги.