月や火星への有人ミッションや商業宇宙飛行の多くの計画が年々一般的になる中、宇宙の健康被害に対処する医療手順を開発する必要性が高まっています。放射線被ばく、骨密度、筋肉の減少に関する通常の懸念とは別に、傷害の程度や状態を判断するための診断ツールも利用できる必要があります。それらを開発し、宇宙飛行士の健康と長寿を確保することは、成長を続ける「宇宙医学」分野の目標です。
最近、国際的な学際的な研究者チームが商業宇宙飛行中に最初の X 線診断を実施し、大きなマイルストーンに達しました。過去 40 年間、超音波が唯一信頼できる医療画像ツールであったため、これは宇宙医学における大きな一歩ですが、限界もあります。宇宙飛行ミッションの期間と距離が長くなるにつれて、幅広い健康問題に対処できる信頼性の高い診断ツールの必要性が高まります。
この研究は、メイヨークリニックの航空宇宙医学教授、シェイナ・ギフォード博士が主導した。これには、カリフォルニア大学サンディエゴ校（UCSD）、スタンフォード大学、放射線科物流コンサルタントシアトル、マサチューセッツ工科大学（MIT）医工学科学研究所、MinXray、KAイメージング、ウォータールー大学、宇宙探査テクノロジーズなどの放射線科医、技術者、エンジニアが含まれていた。彼らの任務の結果は雑誌に掲載されました 放射線科。
JAXA (宇宙航空研究開発機構) の古川聡宇宙飛行士は、改良された CEVIS システムをペダルで漕ぎ、宇宙飛行中に筋肉と骨の密度レベルを維持します。 (クレジット: NASA)
物流上の理由により、宇宙医学と全身医療画像処理は 40 年以上にわたり超音波に限定されてきました。超音波検査はポータブル機器や画像機器で実行できますが、X線画像撮影には従来、宇宙飛行士が受ける放射線量が増加する大型の機械が必要でした。ギフォード氏は、北米放射線学会 (RSNA) からの最近のプレスリリースで次のように説明しています。
航空宇宙医学にとって、宇宙で病気や傷害を診断するための複数の画像診断モダリティを持つことは夢でした。 X 線検査は迅速かつ簡単で、診断上価値があります。従来の X 線装置は非常に大型で、大量の放射線を発生するため、動きがあった場合には画像がぼやける傾向があります。宇宙にあるものは常に動いているため、軌道上で診断画像を取得するのは技術的に難しすぎるという考えがありました。
近年、市販のポータブル X 線装置が開発され、この医療技術へのアクセスが劇的に増加したことで状況は変わりました。十分なサービスを受けられていない地域社会や発展途上国における携帯医療以外にも、宇宙医療も応用の可能性があります。 2022 年、ギフォードと彼女のチームは、宇宙飛行の微小重力をシミュレートする放物線飛行中にポータブル X 線システムを使用する実現可能性を調査しました。彼女はこう言いました。
ポータブル X 線装置は、太陽光発電で動作し、医療の専門知識を持たない人でも操作できるため、ケンタッキー ダービー、スーパー ボウルのサイドライン、世界中の資源の少ない地域など、あらゆる場所で使用されています。私は、標準的なポータブル システムであれば、打ち上げ前のテストに耐え、最小限の訓練を受けた乗組員が宇宙で運用できる可能性が非常に高いと考えていました。
飛行前に、3人の乗組員がポータブルX線システムの使い方について4時間の訓練を行い、スペースXの担当者は宇宙船のシステムの衝撃テストと互換性テストを実施した。困難にもかかわらず、乗組員は模擬微小重力環境で手のデジタル X 線写真を取得することに成功しました。これに基づいて、ギフォード博士と彼女のチームはスペースXと提携して、起業家チュン・ワン氏が後援する商用宇宙飛行ミッションであるFram2中にポータブルX線システムをテストした。
ギフォード博士とそのチームが Fram2 商業宇宙飛行中に取得した X 線画像。クレジット: Gifford、SA 他(2026年)
このミッションは宇宙船を極軌道に送り込んだ初めてのミッションで、極軌道に滞在したのはわずか3日半強だった。ギフォード氏はこう語った。
宇宙飛行に対応した X 線システムは、乗組員の健康だけでなく、医療以外のミッションクリティカルな業務にも重大な影響を与えるでしょう。人類が宇宙に存在し続けるためには、X 線は乗組員だけでなく、電子機器や宇宙服などの他のミッションコンポーネントにとっても不可欠です。これらの物体を分解せずに内部を調べる唯一の方法は、X 線撮影することです。
この研究では、チームは超ポータブルデジタル X 線発生器を含む X 線システムを使用して、飛行前および飛行中に解剖学的スキャンと機器のスキャンを取得しました。これらには、手、前腕、腹部、骨盤、胸部の X 線画像が含まれていました。システムを校正するためにファントム物体の X 線を取得した後、乗組員は同じ解剖学的部分の飛行中の画像を取得しました。乗務員は飛行後にも X 線写真を撮影し、飛行前と帰国飛行中の画像を再現しました。
すべての X 線画像は 3 人の独立した放射線科医によって評価されましたが、全体的な画像品質に違いはありませんでした。胸部、骨盤、腹部の位置決めに関してはスコアが低かったものの、全体的な空間解像度、コントラスト解像度、および位置決めは診断用 X 線写真と一致していました。乗組員も、X 線システムは使いやすく、手順も理解しやすかったと述べています。ギフォード氏は次のように要約しました。
私たちの研究は、宇宙で初めて人体用の X 線写真と機器を取得することにより、軌道上での X 線撮影と、乗組員の健康状態とハードウェアの評価のための拡張された診断機能の実現可能性を実証しました。診断に役立つ X 線を宇宙で取得することは、誰でも行うことができます。最も過酷な環境の1つで4時間のトレーニングを受けた3人の非常に才能のある非医療従事者は、それをうまくやって、うまくやり遂げました。
ポータブル X 線システムの開発は、宇宙医学を超えて、軌道上の故障した衛星の画像化や月面分析用の月面探査車の装備など、他の宇宙関連の用途にも広がっています。
「ポータブル画像システムのサイズをさらに縮小し、堅牢性と使いやすさを向上させて、将来のミッションに組み込むことができるようになることを願っています」とギフォード氏は付け加えた。 「自律型小型X線システムが世界中に普及すれば、公衆衛生の変革をもたらす可能性もあります」と彼女は付け加えた。 「宇宙と地球上の X 線に関しては、限界はありません。」
追加資料: RSNA、放射線学
