26. februarja, 2021

Ocenjevanje možnosti kirurgije v vesolju na Univerzi v Louisvillu

ADD ProS 300x168 - Ocenjevanje možnosti kirurgije v vesolju na Univerzi v LouisvilluUniverza v Louisvillu in Inštitut za kardiovaskularne inovacije sta sklenila partnerstvo na področju raziskav kirurških operacij na dolgotrajnih vesoljskih poletih ter razvoja inštrumentarija za potencialno uporabo v splošni laparoskopiji.

Kirurgija v mikrogravitaciji

6 1 300x182 - Ocenjevanje možnosti kirurgije v vesolju na Univerzi v LouisvilluRaziskovalci načrtujejo tudi eksperiment v okviru projekta podprtega s straniagencije NASA na brezpilotnem vesoljskem plovilu SpaceShipTwo (VirginGalactic), za katerega bo treba razviti popolnoma avtomatiziran sistem za podporo komponentam FMS in MFSW.

 

Izziv

V zgodovini vesoljskih poletov na srečo še niso bili potrebni kirurški posegi ali takojšnja kirurška obravnava posledic nezgode v vesolju. Kljub tehnološkemu napredku, ki je ljudem omogočil dolgotrajno bivanje onkraj roba Zemljine atmosfere, pa bi se moral danes pacient v primeru potrebe po nujni medicinski pomoči vrniti na Zemljo v kapsuli. Vsak načrt za odpravo na Luno, Mars in še naprej mora z absolutno gotovostjo predvideti tudi zdravstvene zaplete in s tem v zvezi je ključnega pomenaustrezno zdravljenje takoj po poškodbi.

Rešitev

Konceptualizacija in razvoj kirurške izolacijske kupole odpirata možnosti za kirurgijo v vesolju. Kupola za svoje delovanje potrebuje sistem upravljanja fluidov (FMS) in večfunkcijsko kirurško orodje (MFSW) za omejitev in nadzor operativnega polja ter delo v odsotnosti težnosti. Za samodejno proženje eksperimentov v pogojih mikrogravitacije na testnih poletih s slavnim letalom VomitComet se uporabljajo programirljivi inštrumenti FPGA iz podjetja NI.

 

Avtomatizacija vodenja, meritev in validacije

Raziskovalci so v zgodnjih fazah razvoja uporabljali ročno manipulacijo fluidov s tehniko pritiska na gumb za polnjenje in praznjenje kupole. Prototip druge generacije je nato omogočil polsamodejno vodenje in krmiljenje na osnovi časovnika, toda noben od omenjenih pristopov ni bil primeren za izvedbo eksperimenta med letom na vesoljskem plovilu brez posadke.

Komponenti FMS in MFSW sta bili zasnovani za delovanje z avtomatiziranim vodenjem, programiranim za izvedbo določene serije korakov v natančno določenih časovnih trenutkov in brez ročnega poseganja ljudi.

Za sprožitev eksperimenta so bili uporabljeni podatki o mikrogravitaciji (< 0,02 G) iz vgrajenega pospeškomera. Razvita je bila programska oprema za sprožitev zajema podatkov z visoko ločljivostjo ob vstopu v mikrogravitacijo. Le-to so dosegli tako, da so sistem naložili v eksperimentalno napravo z aerodinamičnim ščitom in jo odvrgli s 24-metrskega stolpa v Nasinem raziskovalnem središču Glenn.Padec je trajal 2,2 sekunde.

»Ti validacijski preizkusi so ključnega pomena, saj bo treba eksperiment na koncu opraviti v dveh minutah v pogojih brez težnosti. Na plovilu ne bo posadke, zato se bo moral cel eksperiment odviti samodejno,« pojasnjuje Christopher Higginson z Univerze v Louisvillu.

 

Daljnosežne priložnosti

Uporaba popolnoma funkcionalnega sistema FMS in zbirke kirurških kupol ustreznih velikosti predstavlja kompaktno in učinkovito tehniko za izvajanje kirurških operacij med vesoljskimi poleti. Sistem FMS bo upravljal dovajanje vseh potrebnih fluidov za zaščito vesoljskega plovila in pacienta, MFSW pa bo odigral vlogo dodatnega pomočnika za omejeno število ljudi na dolgotrajnem vesoljskem poletu (posadke bodo štele od štiri do šest članov). Možnost zdravljenja članov posadke brez vračanja na Zemljo pomeni prihranek časa in denarja, najbolj pomembno pa je, da obvaruje človeška življenja. Tako se bo izboljšala celotna stopnja varnosti vesoljskih odprav in povečala gotovost v uspeh dolgotrajnih vesoljskih misij z izhodiščem na Zemlji. Sistem FMS pa ne omogoča le vesoljske kirurgije, saj ima tudi potencial za upravljanje fluidov v zemeljski kirurgiji. Odpravlja namreč potrebo po nekaterih medicinskih pripomočkih in dodatnem osebju pri izvajanju laparoskopskih operacij na domačem planetu.

ni.com

 

Beseda podpredsednika NI raziskovalcem

6 2 - Ocenjevanje možnosti kirurgije v vesolju na Univerzi v LouisvilluRaziskovalci vsak dan uporabljajo platformo NI za premikanje meja odkrivanja. Vodijo jih veliki izzivi, s katerimi se sooča človeštvo ter gospodarski in tehnični trendi, ki spreminjajo brezžične komunikacije, prevoz in energijo. Ideje, teorije in prototipi, ki se začnejo v laboratorijih za akademske raziskave, segajo v vse bolj zapletene aplikacije in sčasoma vplivajo na življenja vseh v obliki komercialne tehnologije.

Tako raznoliki, kot je morda področje njihovih raziskovalnih središč, se akademiki soočajo s podobnimi izzivi, ne glede na področje. Cilj NI je bil vedno pomagati znanstvenikom in inženirjem, da preživijo svoj čas na nečem novem in inovativnem, tako da ponudi natančnost, ponovljivost in prilagodljivost skozi platformo, ki jih potrebujejo za potrditev in prototip raziskav.

Prispevek je del priročnika, ki nam služi kot prostor za izmenjavo spoznanj in najboljših praks svetovne raziskovalne skupnosti skozi predstavitve novih raziskav, izvedenih s pomočjo platforme NI.

2021-294