Wetenschappelijk onderzoek voor ruimtemissies levert veel innovaties voor de geneeskunde op. Voorbeelden zijn onder meer telegeneeskunde, diagnostische beeldvorming en monitoringsystemen voor pandemieën. Welke uitvindingen beschermen de gezondheid als een ziekenhuis honderden kilometers verderop staat, en hoe kunnen nieuwe, voor het verkennen van de ruimte ontwikkelde, technologieën patiënten op aarde ondersteunen?
Patiënt in de ruimte, dokter op aarde
Astronauten in de ruimte kunnen dezelfde gezondheidsproblemen ervaren als wij hier op aarde, aangevuld met extra risico's als gevolg van het gebrek aan zwaartekracht: spieratrofie, botzwakte of hartziekten. Hoewel er bij elke ruimtemissie een arts meegaat, zijn de mogelijkheden voor die arts beperkt. De voornaamste uitdaging is de ruimte zelf. Op het Internationale Ruimtestation (ISS), 400 tot 500 kilometer boven het aardoppervlak, telt elke vrije centimeter. Daardoor is het onmogelijk om uitgebreide medische apparatuur mee te nemen. Daarbij komt dat je een patiënt vanuit het ISS niet zomaar even naar een ziekenhuis op aarde kunt sturen. Het regelen van een ongeplande terugkeer naar aarde kan maanden duren. Dit is de reden waarom personen die in aanmerking komen voor buitenaardse missies een perfecte gezondheid moeten hebben.
"De astronauten nemen het heel serieus en doen veel werk om zich fysiek voor te bereiden op een missie. Ze volgen ook trainingsprotocollen en oefenen minimaal twee uur per dag aan boord", aldus Sergi Vaquer, chirurg en hoofd van de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA). Gezondheid is echter niet iets dat volledig controleerbaar is.
Wetenschappers werken al lang aan oplossingen om medische hulp op afstand te verlenen. Telegeneeskunde op het ISS is standaard, waardoor de arts aan boord van het ruimtestation medische specialisten op aarde kan raadplegen. In februari 2024 vond een nieuwe doorbraak in de ruimtegeneeskunde plaats: Aan boord van het ISS werd de eerste simulatie van een operatie met behulp van een miniatuur chirurgische robot uitgevoerd. Dit project maakt deel uit van het medisch onderzoek ten behoeve van het Artemis-programma. De NASA is van plan om in 2026 opnieuw naar de maan te gaan om daar een basis te bouwen voor mogelijke verdere verkenning van Mars.
De operatierobot, genaamd SpaceMIRA, weegt slechts 0,9 kg. Ondanks een vertraging in de signaaloverdracht tussen het ISS en de aarde kan het medische team zijn bewegingen controleren. Hoewel chirurgen een eenvoudige test hebben uitgevoerd waarbij een elastiekje nauwkeurig werd doorgesneden, markeert dit een belangrijke stap op weg naar robot ondersteunde operaties in de ruimte die vanuit de aarde uitgevoerd worden. Wetenschappers hopen met deze technologie bijvoorbeeld operaties te kunnen uitvoeren aan de blindedarm van een astronaut, waardoor de missieveiligheid aanzienlijk wordt verbeterd.
In de ruimte kun je geen ontbrekend chirurgisch instrument of een prothese bestellen. Dat is waar 3D-bioprinters die botstructuren kunnen creëren een rol gaan spelen. Wetenschappers werken onder andere ook aan bioprinting van de huid.
Ruimtevaartuitvindingen betreden de commerciële markt
Naast de aardse ziekten, worden kosmonauten geconfronteerd met gezondheidsrisico's die verband houden met gewichtloosheid: botten verliezen hun dichtheid en spieren atrofiëren. Daarom moeten ze minimaal twee uur per dag bewegen. Anti-zwaartekrachtloopbanden zijn geïnspireerd op fitnessprogramma's die zijn ontwikkeld voor astronauten om de effecten van verminderde zwaartekracht op het lichaam te helpen beheersen.
De ruimte vergemakkelijkt ook het onderzoek naar botatrofie en de ontwikkeling van nieuwe therapieën voor osteoporose. Naast zwaartekrachtgebrek kan ruimtestraling het DNA beschadigen, waardoor het risico op kanker toeneemt. Wetenschappers werken aan medicijnen om de schadelijke effecten van straling te verzachten. Eén succesverhaal is lichttechnologie die de bijwerkingen van chemotherapie bij kankerpatiënten vermindert.
Telegeneeskunde in de ruimte is afhankelijk van satellietcommunicatie omdat er geen aardse verbindingen (kabel, glasvezel, mobiele netwerken) voor internettoegang zijn. Sommige apparaten die voor het ISS zijn ontwikkeld, zoals Tempus Pro, worden nu gebruikt in vliegtuigen of oorlogsgebieden. Tempus Pro is een draagbaar monitor- en medisch apparaat voor het meten van vitale functies. Het is oorspronkelijk ontwikkeld voor de European Space Agency (ESA) om de gezondheid van astronauten in de ruimte te monitoren. Het verzamelt en verzendt medische gegevens, waardoor medische consultaties op afstand met experts op aarde mogelijk zijn.
ESA is baanbrekend op het gebied van medische innovaties, waaronder compacte diagnostische systemen voor het analyseren van gezondheidsparameters op basis van kleine bloedmonsters en tele-radiologie apparatuur die door astronauten zelf bediend kunnen worden. Uitvindingen op dit gebied kunnen bijdragen aan de verdere ontwikkeling van telegeneeskunde.
Het is de moeite waard te vermelden dat medische beeldvorming, die vaak in ziekenhuizen wordt gebruikt, zijn oorsprong vindt in beeldverwerkingstechnologie die door NASA is ontwikkeld om foto’s van de maan te verbeteren. De LVAD, een linkerventrikelhulpapparaat dat in 1995 werd uitgevonden, is geïnspireerd op de brandstofpomp van de space shuttle. NASA publiceert regelmatig een lijst met soortgelijke innovaties die in commerciële producten zijn omgezet. Het Spin-off rapport van NASA uit 2024 toont meer dan 40 medische en andere commerciële technologieën die zijn afgeleid van de onderzoeks- en ontwikkelingsmogelijkheden van het agentschap. Tot de meest opwindende voorbeelden behoren een door de FDA goedgekeurde draadloze arthroscopische camera, een smartwatch van medische kwaliteit en simulatie-, voorspellings- en responssoftware.
Big Brother voor de gezondheid
Een andere groep medische innovaties komt voort uit data die vanuit de ruimte zijn verzameld door het Global Navigation Satellite System (GloNaSS) en nauwkeurige beelden van de aarde. Dat die helpen bij het beter begrijpen van de klimaatverandering, het monitoren van infectieziekten en het maken van epidemiologische kaarten.
Satellietbeelden illustreerden de effecten van lockdowns tijdens de coronapandemie. Het Galileo-navigatiesysteem, beschikbaar op meer dan 2 miljard smartphones, verbeterde het effect van de corona-apps door infectieketens te volgen en te waarschuwen voor contact met geïnfecteerde personen. Samengestelde gegevens zijn een waardevolle informatiebron geworden, die volksgezondheidsorganisaties helpt infecties in kaart te brengen en acties te plannen om de verspreiding van virussen tijdens eerdere uitbraken zoals Ebola in Afrika te beperken.
Ruimtevaartorganisaties lanceren de nodige veelbelovende onderzoeksinitiatieven op het snijvlak van geneeskunde en nieuwe technologieën. Dit is van cruciaal belang omdat de plannen voor het verkennen van de ruimte ambitieus zijn en bemande missies steeds langer duren. NASA, ESA en andere organisaties streven ernaar ruimtevaartuigen te maken waarmee we tientallen jaren, of zelfs meerdere generaties (zogenaamde interstellaire missies buiten het zonnestelsel) kunnen reizen. Hiervoor is het nodig dat het hele levensecosysteem, inclusief ziekenhuizen, wordt geminiaturiseerd. In 2021 startten ESA, de British Space Agency en de NHS het Hospital of the Future-project om zich op dergelijke missies voor te bereiden.
Ruimteverkenning is een dure onderneming. Geschat wordt dat het onderhoud van het ISS alleen al jaarlijks zo'n 3 tot 4 miljard dollar kost. Het budget van NASA voor 2025 bedraagt 25,4 miljard dollar. Gelukkig wordt dit geld ook besteed aan innovaties om het klimaat en de gezondheid van mensen op aarde beter te beschermen.
