Europejska Agencja Kosmiczna powierza GMV monitorowanie stanu zdrowia astronautów
Specjaliści z branży medycyny kosmicznej z Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) międzynarodowej firmie technologicznej GMV realizację projektu o nazwie ALISSE. Jego celem jest opracowanie technologii z zakresu sztucznej inteligencji, opartej na głębokim uczeniu, która będzie wspomagać astronautów i kierować ich działaniami w procesie pozyskiwania wysokiej jakości diagnostycznych obrazów ultrasonograficznych różnych narządów, jakie ucierpiały na skutek warunków panujących podczas załogowych podróży kosmicznych. Ułatwi to pracę lekarzom specjalistom, którzy będą w stanie na odległość zidentyfikować z Ziemi na wczesnym etapie schorzenia, na jakie mogą cierpieć astronauci, oraz zastosować odpowiednią terapię zapobiegającą ich dalszemu postępowi. Partnerem klinicznym projektu jest Sekcja Radiologii Oddziału Ratunkowego Szpitala Uniwersyteckiego La Paz, na której czele stoi Milagros Martí de Gracia. Ponadto naukowcy z kierowanego przez José Manuela Udíasa Moinelo zespołu Fizyki Jądrowej z Uniwersytetu Complutense w Madrycie (UCM) pracują nad utworzeniem niezwykle realistycznych symulacji, które poprawią niezawodność systemu w tak nieznanym środowisku jak przestrzeń kosmiczna.
Astronauci to profesjonaliści cieszący się dobrym stanem zdrowia. Mogą pochwalić się doskonałym wzrokiem i dobrą kondycją fizyczną, wysokim poziomem umięśnienia, gibkością i sprawnością manualną. Niemniej jednak przestrzeń kosmiczna jest środowiskiem wysoce nieprzyjaznym dla ciała ludzkiego. Wiele naszych narządów jest podatnych na choroby z powodu braku występowania zjawiska grawitacji w tym środowisku lub narażenia na promieniowanie kosmiczne. W takich okolicznościach następuje zazwyczaj utrata masy kostnej i mięśniowej, zaburzenia czynności wątroby, zwiększa się prawdopodobieństwo powstawania kamieni nerkowych i skrzeplin, pojawia się problem dalekowzroczności itp. Promieniowanie kosmiczne wywiera również bardzo negatywny wpływ na śledzionę, układ odpornościowy i serce.
Fakt borykania się z tymi patologiami jest niezwykle istotny nie tylko ze względu na ich negatywny wpływ na wydajność astronautów, ale również z uwagi na możliwe komplikacje medyczne, jakie mogłyby wymagać przeprowadzenia operacji lub ewakuacji. De facto, przed wyruszeniem w kosmos, astronauci uczestniczą w przeszkoleniu w postaci czterdziestogodzinnego kursu medycznego, który pozwala im – podczas ich sześciomiesięcznego pobytu na orbicie, w przypadku Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) – poradzić sobie z powszechnie występującymi problemami zdrowotnymi. Ponadto jednemu z członków ISS przydzielana jest funkcja oficjalnego lekarza (CMO).
Obecnie jedynym używanym sprzętem do obrazowania medycznego jest urządzenie ultradźwiękowe, ponieważ sprzęt ultradźwiękowy ma unikalne cechy, takie jak bezpieczeństwo, niewielkie rozmiary oraz możliwość pozyskiwania obrazów w czasie rzeczywistym, co czyni go idealnym do realizacji misji kosmicznych. Niemniej jednak technika stosowana w celu prawidłowego uzyskiwania obrazów o wartości klinicznej z użyciem tego typu sprzętu jest trudna do opanowania i wymaga specjalistycznego przeszkolenia z zakresu radiologii oraz kilkuletniej praktyki prowadzonej pod czujnym okiem ekspertów. Dlatego astronautom trudno jest opanować tę metodę diagnostyki obrazowej przy jednoczesnym przechodzeniu wysoce złożonego i intensywnego szkolenia w innych dziedzinach.
Dzięki względnej bliskości ISS naziemny zespół medyczny dotychczas kierował działaniami astronautów w zakresie korzystania z ultrasonografów do celów uzyskiwania obrazów medycznych poprzez wideokonferencje podczas prowadzenia badań. Jednak w przypadku misji, w których odległość od Ziemi jest większa, opóźnienie w otrzymywaniu obrazów i komunikacji utrudnia precyzyjne badanie medyczne astronautów, co uniemożliwia pracę za pomocą wideokonferencji w celu uzyskania precyzyjnych obrazów medycznych do postawienia diagnozy.
Wyzwania związane z załogowymi misjami kosmicznymi
Eksploracja przestrzeni międzyplanetarnej, nowa Międzynarodowa Stacja Gateway krążąca wokół Księżyca oraz przyszłe misje załogowe na Marsa stawiają przed nami nowe wyzwania, w ramach których zdrowie astronautów stanowi absolutny priorytet.
W hipotetycznej misji na Marsa załoga znajdzie się w odległości od 54 do 402 milionów kilometrów od Ziemi, co uniemożliwia powrót na tę planetę w celu pilnego wyleczenia uczestników tejże misji. Telemedycyna i zdalne monitorowanie nie byłyby w tym przypadku wystarczająco skuteczne, zarówno ze względu na jakość przesyłanych obrazów, jak i z powodu opóźnienia w sygnale komunikacji radiowej, które wymagałoby do 20 minut na dotarcie z Ziemi na Marsa (i kolejnych 20 minut na otrzymanie odpowiedzi zwrotnej). Aby znaleźć wyjście z tej sytuacji, GMV proponuje rozwiązanie umożliwiające personelowi niewyspecjalizowanemu w zakresie radiologii uzyskiwanie istotnych z klinicznego punktu widzenia obrazów ultrasonograficznych narządów wewnętrznych, które następnie będzie można przesłać na Ziemię w celu poddania ich analizie i interpretacji przez lekarzy specjalistów.
W tym celu – jak wyjaśnia Carlos Illana, menedżer ds. produktu w Pionie Secure e-Solutions GMV – „w ramach projektu ALISSE badane są nowe techniki z zakresu sztucznej inteligencji, które umożliwią kierowanie działaniami członków załogi i pomaganie im w pozyskiwaniu obrazów o jakości diagnostycznej, eliminując tym samym potrzebę prowadzenia interaktywnych konsultacji z lekarzami specjalistami na Ziemi w celu uzyskania wspomnianych obrazów. Tym sposobem będzie można wykryć na wczesnym etapie ewentualne schorzenia członków załogi statku kosmicznego oraz śledzić ich rozwój za pomocą obrazów ultrasonograficznych”.
Oprogramowanie, które firma GMV opracowuje w ramach projektu ALISSE, pomoże w analizowaniu obrazów ultrasonograficznych zgodnie z protokołami charakterystycznymi dla każdego narządu i pokieruje w czasie rzeczywistym działaniami każdego członka załogi mającego podstawową wiedzę z zakresu anatomii. Na przykład w przypadku nerki znajdującej się w stanie zapalnym, która może być „powiększona” przez występujący w niej kamień, rozwiązanie autorstwa firmy GMV podpowie, jak należy ustawić sondę i odpowiednio dostosować parametry na urządzeniu USG, aby uzyskać obraz lepszej jakości (moc akustyczna, głębokość, wzmocnienie), tak aby móc w tym samym czasie oglądać oraz porównywać zarówno uzyskaną, jak i referencyjną płaszczyznę przekroju.
W tym celu – jak wyjaśnia ekspert z ramienia GMV – „proponujemy opracowanie nowej technologii ultradźwięków sterowanych komputerowo ze specjalistycznym podejściem opartym na wykorzystaniu sztucznej inteligencji i głębokiego uczenia (deep learning)”. Doświadczenia z poprzednich badań w obrębie tych architektur wykorzystywane są tu do celów odkrywania nowych, które pozwolą stawić czoła wyzwaniom takim jak: monitorowanie procesu umieszczania sondy, wykrywanie znormalizowanych płaszczyzn o wysokiej wartości diagnostycznej, generowanie realistycznych danych ultrasonograficznych oraz regulacja wzmocnienia i głębi w obrębie jakości obrazu. Wszystko to dzięki wsparciu klinicznemu Sekcji Radiologii Oddziału Ratunkowego Szpitala La Paz, przy udziale dr Diez Tascón, Dr. Alonso, Dr Parry, Dr Ossaby – wywodzących się z Oddziału Radiologii wspomnianego szpitala, którego ordynatorem jest Dr Garzón (kierownik projektu) – i we współpracy z zespołem Fizyki Jądrowej z Uniwersytetu Complutense w Madrycie, zajmującym się doskonaleniem najbardziej zaawansowanych technik z zakresu inteligentnego obrazowania ultrasonograficznego (Smart Ultrasound Imaging).
Więcej informacji:
Dział Marketingu i Komunikacji
Pion Secure e-Solutions