Weltraummedizin wird smart

Intelligente medizinische Geräte, die Astronauten bei Notfällen wie elektrischen Verbrennungen helfen, werden möglicherweise bereits im nächsten Monat Teil der Internationalen Raumstation ISS. Später können sich Astronauten in Schwierigkeiten auch auf virtuelle Kliniken auf der Erde verlassen, um eingehende medizinische Hilfe zu erhalten.

Diese Technologien, die auf der Juni-Sitzung der American Telemedicine Association in Fort Lauderdale, FL, vorgestellt wurden, könnten auch verwendet werden, um Menschen vor Ort an abgelegenen Orten ohne Arzt in der Nähe zu helfen.

Kleiner und intelligenter



Forscher der Wyle Laboratories in Houston, Texas, und des Johnson Space Center der NASA entwickeln intelligente Versionen von mechanischen Beatmungsgeräten, IV-Pumpen, Vitalparametermonitoren und anderen therapeutischen und diagnostischen Geräten.

Die neuen Geräte kommunizieren über drahtlose Verbindungen und sind kleiner, leichter und robuster als bestehende, sagt George Beck, Ingenieur und Projektleiter für die Intensivpflege im Orbit bei Wyle.

Sie sind auch schlauer, da sie nicht darauf beschränkt sind, den Zustand einer Person aufzuzeichnen, sondern auch einen Behandlungsplan ausspucken können, damit der Astronaut im Weltraum genau weiß, was als nächstes zu tun ist.

Als zusätzliche Absicherung können medizinische Experten auf der Erde die Maschinen überwachen, wenn Kommunikationsleitungen zur Raumstation geöffnet sind.

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Um die Geräte vorzubereiten, überprüften die Forscher die Bandbreite medizinischer Probleme, denen Astronauten im Weltraum begegnen könnten, und programmierten dann geeignete medizinische Protokolle in die Software.

Da immer mehr Menschen für längere Zeit ins All geflogen werden, steigt die Wahrscheinlichkeit medizinischer Probleme an Bord, sagt Beck mit Blick auf die erste bemannte Mission zum Mars, die vielleicht nicht mehr als 10 Jahre entfernt ist.

Virtuelle Kooperationskliniken

Für ernsthafte medizinische Notfälle im Weltraum, wie Knochenbrüche oder sogar Herzversagen, haben Forscher der University of New Mexico Telemedizin-Technologien evaluiert, die Experten relevanter medizinischer Zentren mit der Raumstation und anderen Standorten verbinden könnten.

Astronauten der geplanten Mars-Mission könnten beispielsweise medizinische Informationen an eine virtuelle kollaborative Klinik von Experten auf der Erde senden, sagt Dr. Dale Alverson, medizinischer Direktor des Telehealth and Cybermedicine Research Center an der University of New Mexico.

Verbunden mit Hochgeschwindigkeits-Breitband- und Satellitenverbindungen würden die Klinikmitglieder interaktiv 3D-Rekonstruktionen der Daten in Echtzeit überprüfen, um den besten Verfahrensansatz zur Behandlung dieses spezifischen Problems oder dieser Verletzung zu bestimmen, sagt Alverson. Ein virtueller Leitfaden zum Behandlungsplan könnte dann an das Pflegepersonal im Weltraum zurückgesendet werden, der Bilder und Anweisungen für die gewünschte Vorgehensweise bietet.

Diese Telemedizin-Technologie sollte besonders nützlich sein, wenn die Sprachkommunikation in Echtzeit unpraktisch oder unzuverlässig wird, fügt Dr. Muriel Ross von der University of New Mexico hinzu. Auf dem Mars zum Beispiel kann es zwischen vier und 40 Minuten dauern, bis Sprachsignale zur Erde eintreffen, abhängig von der Position des Planeten in Bezug auf die Erde.

CyberSkalpell

In Ross' vorheriger Position als Direktorin des NASA Ames Center for Bioinformatics arbeitete sie bereits an der Entwicklung von Virtual-Reality-Tools, die Astronauten im Weltraum sowie physisch verstreuten Ärzten auf der Erde wertvolle medizinische Informationen übermitteln konnten.

Das CyberScalpel ist ein bei Ames entwickeltes Instrument, mit dem 3D-Simulationen auf einem Computerbildschirm operiert werden können, sodass Chirurgen Verfahren virtuell testen oder proben können, bevor sie sie am Patienten durchführen, sagt Ross. Das CyberScalpel schneidet Bilder von menschlichem Gewebe ähnlich wie ein Messer durch Lebensmittel, fügt sie hinzu.

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Sollte ein Astronaut beispielsweise eine Fraktur erleiden, könnten Mitglieder einer virtuellen Klinik das CyberScalpel verwenden, um den Frakturbereich zu rekonstruieren und die erforderlichen Maßnahmen zur Wiederherstellung des Knochens oder anderweitigen Reparatur anzuzeigen. Bilder aus der virtuellen Operation könnten an die Betreuer im Weltraum übertragen werden, entweder für die Probe in der Raumstation oder als Leitfaden während des eigentlichen Eingriffs.

Das Ideal ist immer, alles so einfach zu machen, dass jemand von der Straße kommen und es benutzen kann, sagt Ross.

Irdischer Gebrauch

Die Wirksamkeit der virtuellen Klinik wurde 1999 deutlich, als fünf medizinische Experten aus so weit entfernten Orten wie Kalifornien und Ohio Navajo-Patienten in Shiprock, einer abgelegenen Stadt in der Wüste von New Mexico, versorgten. Die Behandlung des defekten Herzens eines Säuglings wurde zusammen mit anderen Formen der Herzchirurgie demonstriert.

Die teilnehmenden Ärzte führten ihre Eingriffe an 3-D-Rekonstruktionen eines virtuellen Patienten durch, während andere Ärzte jede Bewegung auf Computerbildschirmen an ihren jeweiligen Standorten verfolgten.

Anderswo auf der Erde wurde virtuelle Medizin am Polarkreis eingesetzt, aber Ross weist darauf hin, dass ein allgemeiner Mangel an medizinischer Finanzierung in Verbindung mit den hohen Kosten für Breitbandkommunikation den Fortschritt in Richtung einer flächendeckenden Verfügbarkeit verlangsamen könnte.

Bis 2011 oder 2012, wenn Astronauten zur ersten bemannten Mission zum Mars starten sollen, sollten jedoch hochempfindliche Sensoren und Scanner bereit sein, die dreidimensionale neuronale und anatomische Bilder erzeugen können. Diese Sensoren könnten in ein T-Shirt oder vielleicht in Handheld-Geräte ähnlich wie Palm Pilots eingebettet werden.

Darüber hinaus könnten Computertomographie-Scans von jedem Astronauten vor dem Start durchgeführt werden, um genaue Daten über den Zustand des Astronauten vor dem Start zu erhalten, um etwaige Verletzungen im Weltraum zu berücksichtigen.

Es sei sogar möglich, sagt Ross, dass eines Tages ein Roboterchirurg der Pflegekraft bei Missionen zum Mars oder anderswo helfen könnte.

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