NASA’nın Artemis I uzay görevi sırasında kozmik radyasyon tespiti ön koltukta

Kötü hava koşulları ve teknik sorunlar NASA’yı, Ay’ın etrafında ve geriye doğru yolculuk edecek mürettebatsız bir uzay görevi olan Artemis I için Ağustos ve Eylül fırlatma girişimlerini ertelemeye zorlasa da, uzay ajansı Kasım 2022’nin ikinci yarısında bir fırlatma penceresine bakıyor. muhtemelen 16 Kasım. Merakla beklenen uzay uçuşu, roket ve yer sistemleriyle birlikte yeni Orion uzay aracını ilk test edecek.

Artemis I görevi, NASA’nın ay yüzeyini daha fazla araştırmak ve sonunda ayda sürdürülebilir bir karakol kurmak için insan ekiplerini taşıma planlarındaki ilk adımdır. Uçuş ayrıca Mars’a yapılacak bir görev için gereken zemin çalışmalarına da katkıda bulunacak. Artemis, Florida’daki Kennedy Uzay Merkezi’nden havalandığında mürettebat modülüne bağlı iki manken taşıyacağım. Mankenler, Ulusal Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Enstitüsü’nün (NIBIB) desteğiyle Duke Üniversitesi biyomühendislerinden oluşan bir ekip tarafından desteklenen bir projenin parçasıdır.

İnsan uzay araştırmalarının karşı karşıya olduğu zorluklar arasında kozmik radyasyonun yol açtığı sağlık riski yer alıyor. Mankenler, fiziksel fantomlar, ticari bir tedarikçi tarafından üretildi ve orijinal olarak tıbbi görüntüleme testlerinde veya radyolojik uygulamalarda kullanılmak üzere tasarlandı. Uzay görevi için, her bir fantom, böyle bir uzay uçuşu sırasında astronotların absorbe edeceği vücudun çeşitli bölgelerinde biriken radyasyonu ölçmek için sensörlerle donatılacak.

Behrouz Shabestari, “Çeşitli antropomorfik fantomlar, X-ray’den CT’ye tıbbi taramaları değerlendirmek ve ince ayar yapmak için kullanılan kritik araçlar olmuştur. Bu fantomlar, insan anatomisini ve dolayısıyla görüntülemenin etkisini en uygun şekilde temsil ettikleri için özellikle önemlidir,” dedi. Doktora, NIBIB Ulusal Teknoloji Merkezleri Programı Direktörü ve Sağlık Bilişim Teknolojileri Bölümü Başkan Vekili.

“Duke Üniversitesi’ndeki ekip, hesaplamalı modelleme ve tıbbi görüntülemeden kaynaklanan radyasyon dozajının insan toleransını inceleme konusundaki uzmanlıklarını geliştirdi ve şimdi bu uzmanlığı uzay programı için analiz ve çalışmaya yönelik olarak daha da amaçladı.”

Her hayalet kadın anatomisinin bir temsilidir. Araştırmacılar, daha önce Uluslararası Uzay İstasyonunda bulunan bir erkek fantomla radyasyona maruz kalma deneyleri yaptılar. Duke Üniversitesi Sanal Görüntüleme Denemeleri Merkezi (CVIT) Direktörü Ehsan Samei, Ph.D., Duke Üniversitesi Reed ve Martha Rice Seçkin Radyoloji Profesörüne göre, her bir fantom, kesin organ konumları için okumalar toplayacak binden fazla radyasyon sensörüyle gömülüdür. , Tıbbi Fizik, Biyomedikal Mühendisliği, Fizik ve Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği. CVIT araştırmacıları, tıbbi görüntüleme araştırmaları için son 19 yıldır sanal insanların hesaplama modellerini geliştirdiler.

Modeller gerçekçi, dinamik ve çeşitlidir ve pediatrik ve yetişkin, hamile ve hamile olmayan birçok farklı konudan ayrıntılı anatomiler içerir. Ayrıca kalp ve solunum hareketlerini de içerirler ve herhangi bir sayıda hastalığı simüle edebilirler. Samei, “Yeterli gerçekçilikle, bir müdahalenin etkili olup olmadığını anlamak için bir hesaplama modeli üzerinde deneyerek tıbbi deneyler yapabilirsiniz.” Dedi. Bu deneyin kadın fantomlarını kullandığını çünkü kadın anatomisinin radyasyona maruz kalmaya erkek anatomisine göre daha duyarlı olduğunu ve erkek astronot radyasyonuna maruz kalma için maruz kalma tahminlerinin kadın fantom verilerinden alınabileceğini ekledi.

NASA’ya ek olarak, projedeki ortak çalışanlar arasında Alman Havacılık ve Uzay Merkezi, İsrail Uzay Ajansı ve CIRS’deki mühendisler yer alıyor. Test uçuşu sırasında araştırmacılar, Zohar adlı hayalete, vücudu radyasyon emmekten koruma yeteneği açısından değerlendirilecek bir yelek giydirdiler. Diğer hayalet Helga, koruyucu bir kalkanla çevrili olmayacak.

Samei, “Radyasyona maruz kaldığımızda, hasar doğrudan organlarda birikiyor ve farklı organlar farklı seviyelerde radyosensitiviteye sahip” dedi. “Örneğin, göğüs dokusu daha fazla radyoduyarlı olma eğilimindedir, kaslar ise radyoduyarlı değildir. Beyin kalpten daha az radyosensitiftir. Bu nedenle, çalışmanın radyasyonu ve vücutta nerede biriktiğini takip etmesi çok önemlidir. “

Helga ve Zohar, yalnızca vücuttaki akciğerler ve kemikler için tanımları içerecek şekilde özel olarak üretilmiştir. Duke ekibi, diğer her şeyi tanımlamak için bir iç harita oluşturdu. Radyoloji Doçenti ve CVIT Direktör Yardımcısı Paul Segars’a göre, tüm organların nerede olduğunu bulmak için CVIT’in bir parçası olarak geliştirilen sanal modelleri kullandılar.

Segars, “Her sensörün nereye kurulduğunu söyleyen bir hesaplamalı GPS haritamız var.” Dedi. “Organların sanal tanımımız, kalp dozunu telafi etmek veya pankreas dozunu almak için ölçülecek sensörlerin sayısını söyleyen GPS’i sağlıyor.”

NASA, astronotlara yönelik riskleri daha iyi anlamak ve uzay uçuşu veya ayda geçirilen uzun süreler için olası koruyucu önlemlerin tasarımı için radyasyon dozu bilgilerini kullanacak.

Radyasyona maruz kalma, uzun uzay görevlerinde baş edilmesi gereken bir tehlikedir. Samei’ye göre, bir Mars görevi yaklaşık 36 ay sürecek. Samei, “Ay çevresinde bu kadar çok yükün olması, radyasyona maruz kalmanın ne kadar önemli bir sorun olduğunu size anlatıyor” dedi. Zohar ve Helga hayaletleri, insan astronotları kadar ağırdır. “NASA, gerçek astronotlardan elde edebileceğimiz ve asla elde edemeyeceğimiz astronotlara radyasyon dozunun en kesin değerlendirmesini alacak.”

Duke Üniversitesi’nin CVIT laboratuvarı, NIBIB destekli Ulusal Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Merkezleri ağından biridir. Merkezler, çeşitli temel, çeviri ve klinik araştırmalara uygulanabilecek kritik ve benzersiz teknoloji ve yöntemler yaratır. CVIT’teki ekip, yirmi yıldır sanal fantomlarla çalışıyor ve daha yakın zamanda, fantom modellerinde kullanılmak üzere anatomik haritaların tasarımına odaklandı.