Rymdfysiologi även för jordnära bruk

Rymdfysiologi är ett forskningsområde som handlar om hur människokroppen fungerar i tyngdlöshet. Ett mål med forskningen inom detta område är givetvis att göra det lättare för astronauter att klara av långa rymdvistelser och att på ett bra sätt kunna anpassa sig till ett jordeliv när rymdvistelsen är över. Men forskningen inom rymdfysiologin görs även för att vi bättre ska kunna förstå synnerligen jordnära problem som drabbar personer som aldrig varit i närheten av en rymdraket. Ofta gäller forskningen problem som drabbar äldre.

Innan den första bemannade flygningen var man inte säker på att människan kunde överleva i viktlöst tillstånd. Man visste bland annat inte om lungorna skulle klara av att sköta sin funktion när det inte fanns någon tyngdkraft som hjälpte till. Det var ett av skälen till att Gagarin bara fick flyga ett varv under hans historiska första rymdresa.

Nu vet vi att just detta inte är ett problem. Men det finns andra problem som astronauter ställs inför, i synnerhet om rymdvistelsen blir långvarig. Till de största problemen hör att astronauterna förlorar ben- och muskelmassa. Detta är även ett problem som äldre har. Därför hoppas forskarna få hjälp av rymdfysiologin med att bättre förstå och kunna förhindra benskörhet hos äldre personer.

Andra problem som astronauter har är att mängden röda blodkroppar minskar och att immunförsvaret blir lite sämre. Även dessa problem liknar de som drabbar äldre. Därför finns det förhoppningar om att den forskning som görs på rymdfarare på sikt även ska vara till nytta för dessa.

Upptäcker grå starr tidigare

En ny diagnosmetod för grå starr är ett exempel på ett oförutsett resultat av rymdteknik som togs fram för helt andra tillämpningar. En kompakt fiberoptisk prob som ursprungligen utvecklades för rymdbruk används nu på ögonkliniker som den första icke-invasiva tekniken för att tidigt upptäcka grå starr. 
Tekniken utvecklades ursprungligen för att analysera hur proteinkristaller växer i tyngdlöshet. Nu används tekniken för att spåra proteiner som avslöjar begynnande grå starr, en sjukdom som är ett av de vanligaste skälen till blindhet i världen.

Ny ultraljudsteknik upptäcker skador och läker ben

En ultraljudsutrustning som utvecklats av forskare med målsättningen att kunna övervaka skelettet på astronauter under långa vistelser i rymden, som vid en resa till Mars, kommer även att hjälpa läkare på jorden att tidigt upptäcka tecken på benskörhet hos äldre och att hjälpa till att snabba på läkeprocessen efter benbrott. Med den nya utrustningen kommer läkare inte bara att kunna mäta hur täta skelettbenen är, utan även styrkan och strukturen – kvaliteten – på benmaterialet.

Man har sedan tidigare vetat att ultraljud kan stimulera läkeprocessen. Det har varit svårt att använda detta i vården eftersom tidigare ultraljudsutrustningar inte haft tillräcklig precision. Men det kommer den nya rymdutvecklade ultraljudsutrustningen att ha.

Minnesmetall används för att dra ihop brottytorna vid ett benbrott

Rymdindustrin använder en sorts legeringar som kallas minnesmetall, eller Shape Memory Alloys, SMA. Det är legeringar som efter en deformation återvänder till sin ursprungliga form när de ändrar temperatur. 
Inom rymdtekniken används de som aktuatorer för att kontrollera rörelser, ungefär som en liten motor. På grund av sina speciella egenskaper har de också visat sig användbara inom medicinen. Bland annat kan de användas för att dra ihop brottytorna vid ett benbrott.

Rymdtoaletter ger säkrare benmärgstransplantationer

Att teknik utvecklad för rymdtoaletter kan ge säkrare transplantationer av benmärg är kanske ett av de bästa exemplen på att det är svårt att förutse var spjutspetskunnande kommer att hitta en tillämpning. Eftersom en rymdfarkost är ett slutet system är det mycket viktigt att avfallet från toaletter behandlas på ett säkert sätt. Kontaminationer från avfallet kan annars äventyra hela uppdraget.

Avdelningar för benmärgstransplantationer måste också vara extremt rena. Det beror på att patienterna där har ett artificiellt försvagat immunsystem för att transplantationen ska gå att genomföra. Genom att använda teknik utvecklad för rymdtoaletterna går det att ha toaletter nära patienterna utan att riskera att bakterier från avfallet orsakar infektioner eller andra problem.

Mäter stråldoser inne i kroppen

En strålningsmätare utvecklad för att mäta strålningsnivåer finns nu på marknaden för personlig dosmätning inom medicinen. Ett av de företag som arbetar med detta är svenska ScandiDos i Uppsala. 
Satelliter och rymdsonder är utsatta för höga strålningsnivåer och har mycket känslig elektronik. Därför är det oerhört betydelsefullt att kunna mäta och kommunicera de strålningsdoser instrumenten utsätts för. För detta utvecklade rymdindustrin en elektronisk krets som kallas RADFET (radiation-sensitive field-effect transistor), som gör just detta. Den används nu för att mäta strålningsnivåer inne i kroppen på cancerpatienter. Detta gör att strålbehandlingen kan göras effektivare med mindre skador på omgivande vävnad än tidigare. RADFET:s kan även användas vid vissa fall av kärlförträngning när man använder strålning tillsammans med uppblåsbara "ballonger" för att vidga förträngda kärl.

Jordobservationsteknik varnar för stroke

Samma typ av teknik för att snabbt analysera bilder som används av jordobservationssatelliter används nu av läkare för att i realtid ge bilder av hur blodet flödar i vener och artärer. Tekniken användes ursprungligen på jordobservationssatelliter exempelvis för att spåra förändringar i landanvändningen inom jordbruket. Nu hjälper även tekniken läkare att tidigare upptäcka kärlförträngningar och på så sätt varna för stroke och andra cirkulationsrubbningar.

Upptäckt av cancerceller

Satellitutrustning baserad på mikrovågor har länge använts för att kunna skapa kortsiktiga väderprognoser, men också för att kunna studera klimat- och ozonförändringar. Denna teknik kan nu även användas för att upptäcka cancerceller tidigt.

Bättre bilder med rymdteknik

Precis som inom jordobservationen används inom medicinen ett flertal olika tekniker för avbildning. Detta gäller både för att behandla och inom forskningen. De medicinska och satellitbaserade tillämpningarna kräver båda den absolut bästa tekniken som finns tillgänglig, och har båda vunnit på det samarbete som finns mellan områdena.

Förebyggande vård och friskvård

Andra resultat från rymdområdet hittar en tillämpning inom den förebyggande vården och friskvården.

Att muskler förtvinar och ben blir sköra är ett stort problem för astronauter, i synnerhet om de stannar i rymden länge. Den svenske professorn i idrottsvetenskap Per Tesch har tagit fram en helt ny metod för att minska dessa problem. Resultaten av forskningen kommer även att komma till användning för att utveckla träningsmetoder för sport, rehabilitering och motion.

Den utrustning Per Tesch och hans kollegor tagit fram liknar en stor jojo. Finessen med maskinen ur en idrottsfysiologisk synvinkel är att den betonar det excentriska, bromsande rörelsemomentet. Det finns bland annat försök som visar att träning med "jojon" minskar risken för skador på musklerna på baksidan av låret, så kallade hamstringsskador, vilka hör till de vanligaste idrottsskadorna.
Användaren drar i ett rep som sitter fästat vid ett snurrande svänghjul, eller trampar på fotplattor som sitter fästade i repet. Användaren måste använda kraft både för att dra ut repet (sätta snurr på svänghjulet) och för att hålla emot när det rullar in (bromsa svänghjulet). Genom att använda ett svänghjul kommer maskinen runt problemet att använda vikter för styrketräning i tyngdlöshet. Jojon är också både enklare och effektivare än andra system som använts, och den väger bara ett par kilo. Men eftersom svänghjulet har en relativt stor diameter kan det generera alldeles tillräckligt med kraft.

Förhindra plötslig spädbarnsdöd

Genom att använda teknik utvecklad för rymden har ett belgiskt företag och belgiska forskare tagit fram spädbarnspyjamasen Mamagoose. Den ska minska antalet fall av plötslig spädbarnsdöd. Pyjamasen har inbyggda sensorer och en liten dataprocesseringsenhet, och är tvättbar. Pyjamasen mäter spädbarnets hjärt- och andningsfrekvens och larmar om de sjunker för lågt. Tekniken utvecklades ursprungligen av Esa för att övervaka astronauters hälsa under rymdfärder.

Bättre pacemakers

Avancerade pacemakers har utvecklats med hjälp av NASA:s teknologi för tvåvägskommunikation som ursprungligen användes för att kommunicera med satelliter. Läkarna kan finjustera pacemakern från utsidan av kroppen och på sätt slipper patienten opereras.

Övervakning av pulsen

Nasa använder sig av sensorer för att övervaka astronauternas hjärtverksamhet medan de är i rymden. Dessa sensorer finns idag på träningsutrustning i vanliga gym och rehabiliteringscenter för att enkelt kunna avläsa pulsen hos den som tränar och justera farten därefter.

Rymdteknik filtrerar sjuka hus

Hus som blir "sjuka" på grund av dålig ventilation och närvaro av ohälsosamma partiklar i luften är ett stort problem, särskilt för känsliga individer. Genom att anpassa ett biologisk reningssystem ursprungligen avsett för rymdbruk har ett företag tagit fram ett filter som kombinerar biologisk rening med ett kolfilter som kan hjälpa till att rena sådana sjuka hus. Föroreningarna som filtret renar från luften blir föda för växterna i filtret medan den renade luften kan cirkulera tillbaka till rummet.

Hållbarare mat

För att astronauter ska kunna stanna i rymden de långa tider som exempelvis en resa till Mars eller en lång vistelse på en rymdstation innebär så måste maten hålla länge. Forskningen på lagringsbarhet och säkerhet för rymdmaten kan på sikt leda till bättre procedurer för att hantera den mat som hamnar på våra butiker och på våra tallrikar.

Telemedicin

Ett nytt teknikområde inom medicin och hälsovård är Telemedicin, som innebär att ge medicinsk vård på distans. Telemedicin kan vara så enkelt som att två personer inom vården diskuterar ett fall över telefon eller så komplext som att läkare med hjälp av satellitteknologi och videokonferensutrustning i realtid diskuterar eller hjälper till att behandla ett pågående akut vårdfall.

Allt eftersom satellittekniken gör tjänster som interaktiv digital-tv och höga överföringshastigheter allt mer tillgängliga och tillgängliga på allt fler platser som tidigare var svåra att nå kommer det även att finnas mycket bättre förutsättningar för telemedicin och andra hälsorelaterade stödfunktioner och program.

Allt fler flygbolag världen över använder sig av "Tempus IC telemedicin system" som ESA (European Space Agency) i samarbete med brittiska RDT har utvecklat. Med hjälp av Tempus IC kan kabinpersonalen mäta blodtryck, sockernivå, temp och puls på en resenär och skicka mätresultaten och rörliga bilder via satellit till läkare på marken för bedömning. I filmklippet nedan beskrivs (på engelska) hur tekniken används.

Ultraljud på distans

Astronauter i rymden måste kunna hantera många olika medicinska situationer utan tillgång på kvalificerad medicinsk personal. Därför är det viktigt att utveckla rutiner för att kunna hantera dessa situationer på bästa sätt med den personal som finns till hands.

Ett exempel är att använda ultraljudsundersökningar för att spåra och åtgärda problem. Försök har gjorts på den internationella rymdstationen ISS, där astronauter gjort ultraljudsundersökningar på varandra och sedan sänt bilderna till experter på jorden. Dessa experter kan sedan ge råd om hur situationen ifråga ska lösas på bästa sätt.

Metoder som utvecklas inom detta område kan mycket väl hitta tillämpningar inom den dagliga medicinen, där de första på olycksplatser sällan är experter.

Rymdteknik hjälper tandläkaren

Avancerad mikromekanik utvecklad för rymden kan hjälpa tandläkaren att ta bättre röntgenbilder. Tekniken har utvecklats av det svenska företaget Scint-X, och det är avancerade mikromekaniska tillverkningsprocesser utvecklade av det svenska rymdteknikföretaget NanoSpace som gjort den nya tekniken möjlig.

Scint-X detektor kan leverera en betydligt bättre upplösning än dagens detektorer, vilket gör att tandläkarna kan göra säkrare diagnoser, och detektorn kan göras tunnare, vilket gör det bekvämare för patienten. Tekniken kan även användas inom andra områden, som materialforskning och inspektion av komponenter, där Scint-X teknik kan nå bättre resultat än nuvarande teknik.

Det har också visat sig att det material som används för att skydda rymdfärjan under nedfärden genom atmosfären kan vara ett betydligt bättre material att göra tandbryggor av än dagens material.
Minnesmetall, eller Shape Memory Alloys, kan användas i tandställningar för att korrigera positionen på tänder. Tandställningar baserade på minnesmetall har visat sig betydligt effektivare än traditionella tandställningar. De är dessutom komfortablare för patienten, inte minst viktigt kanske med tanke på att många tandställningspatienter är barn och ungdomar.