Utilizzando un apparecchio radiografico portatile a bordo di un volo spaziale commerciale di SpaceX, sono state acquisite le prime radiografie diagnostiche in orbita. “SpaceXray”, titola con un azzeccatissimo gioco di parole lo studio che descrive i risultati, pubblicati oggi sulla rivista della Radiological Society of North America (Rsna) Radiology.
Radiografie di una mano prima, durante e dopo il volo. Le radiografie della mano sono state acquisite (A) prima del volo da un membro dell’equipaggio, (B) durante il volo il primo giorno dopo il lancio (L+1) da un membro dell’equipaggio e (C) dopo il volo da un operatore esterno all’equipaggio utilizzando lo stesso protocollo di imaging. Crediti: Radiological Society of North America (Rsna)
Per oltre quarant’anni, l’ecografia è stata l’unica metodica di imaging medico utilizzata con affidabilità durante i voli spaziali. Tuttavia, con l’aumento della durata e della distanza delle missioni, e il conseguente incremento del rischio di eventi medici avversi, i limiti dell’ecografia sono diventati sempre meno accettabili. L’ecografia richiede infatti una formazione significativa dell’operatore e dipende dalla trasmissione delle onde sonore attraverso un mezzo idoneo.
«Disporre di più di una modalità di imaging per diagnosticare malattie e traumi nello spazio è da tempo un obiettivo della medicina aerospaziale», dice Sheyna Gifford, prima autrice dello studio e docente di medicina aerospaziale alla Mayo Clinic di Rochester, Minnesota. «Le radiografie sono rapide, semplici da eseguire e di grande valore diagnostico».
Già nel 2022, durante un volo parabolico, un equipaggio con una formazione medica minima aveva utilizzato con successo un sistema portatile per acquisire una radiografia digitale della mano in condizioni di microgravità. Le dimensioni degli apparecchi radiografici tradizionali sono sempre state l’ostacolo maggiore all’impiego di questa tecnica nello spazio.
«Le apparecchiature radiografiche tradizionali sono molto ingombranti, emettono quantità elevate di radiazioni e tendono a produrre immagini sfocate in presenza di movimento», spiega Gifford. «Poiché nello spazio tutto è costantemente in movimento, si è sempre ritenuto che ottenere immagini diagnostiche in orbita fosse una sfida tecnica troppo complessa».
Il gruppo di ricerca ha collaborato con SpaceX per valutare la possibilità di utilizzare un sistema radiografico portatile commerciale off-the-shelf, cioè disponibile sul mercato senza modifiche specifiche, durante Fram2, una missione orbitale polare di SpaceX della durata di tre giorni e mezzo.
«Le apparecchiature radiografiche portatili sono già utilizzate in moltissimi contesti: dal Kentucky Derby ai bordi campo del Super Bowl, fino alle aree del mondo con risorse limitate, perché possono funzionare con alimentazione solare ed essere impiegate anche da persone prive di competenze mediche», spiega Gifford. «Eravamo convinti che un sistema commerciale standard avesse ottime probabilità di superare i test pre-lancio e di poter essere utilizzato nello spazio da membri dell’equipaggio con un addestramento minimo».
Nello studio prospettico, i membri dell’equipaggio hanno acquisito radiografie anatomiche e di componenti tecnici sia prima del lancio sia durante il volo, utilizzando un sistema dotato di un generatore radiografico digitale wireless ultraportatile. Tutte le immagini sono state valutate da radiologi indipendenti.
«Un sistema radiografico pronto per l’impiego nello spazio avrebbe implicazioni profonde non solo per la salute dell’equipaggio, ma anche per attività operative fondamentali non mediche», continua l’autrice. «Per garantire una presenza umana stabile nello spazio, le radiografie sono essenziali non solo per gli astronauti, ma anche per verificare lo stato di componenti come apparecchiature elettroniche e tute spaziali. L’unico modo per esaminare l’interno di questi oggetti senza smontarli è utilizzare i raggi X».
Prima della missione, tre membri dell’equipaggio – che era composto totalmente da civili – hanno ricevuto quattro ore di addestramento sull’utilizzo del sistema radiografico portatile. Il personale di SpaceX ha inoltre effettuato test di resistenza agli urti e di compatibilità con il veicolo spaziale. Prima del decollo sono state acquisite radiografie della mano, dell’avambraccio, dell’addome, del bacino e del torace.
La missione Fram2 è stata lanciata il 31 marzo 2025 a bordo di un razzo SpaceX Falcon 9, raggiungendo un’orbita polare di 90 gradi a un’altitudine compresa tra 425 e 450 chilometri. La missione è durata 3 giorni e 14 ore e si è conclusa con il rientro sulla Terra il 4 aprile 2025. Durante l’atterraggio e le operazioni di recupero, il generatore radiografico ha riportato lievi danni strutturali superficiali, mentre i componenti interni e le prestazioni radiografiche sono rimasti inalterati. Durante il volo, senza alcun supporto da terra, sono state acquisite immagini radiografiche di un fantoccio utilizzato per calibrare il sistema, di uno smartwatch, della mano, dell’avambraccio, dell’addome, del bacino e del torace. Le immagini sono state trasmesse immediatamente a un computer di bordo e valutate dall’equipaggio. Dopo il rientro sono state inoltre acquisite nuove radiografie per replicare gli esami effettuati prima e durante la missione.
Radiografie toraciche rappresentative effettuate prima, durante e dopo il volo. Le radiografie toraciche sono state acquisite (A) prima del volo da un membro dell’equipaggio, (B, C) durante il volo il terzo giorno dopo il lancio (L+3) da un membro dell’equipaggio e (D) dopo il volo da un operatore esterno all’equipaggio utilizzando lo stesso protocollo di imaging. Crediti: Radiological Society of North America (Rsna)
Tre radiologi indipendenti hanno valutato tutte le immagini considerando qualità complessiva, risoluzione spaziale, risoluzione di contrasto e corretto posizionamento del paziente. I ricercatori non hanno riscontrato differenze nella qualità complessiva delle immagini, nella risoluzione spaziale o nella risoluzione di contrasto tra le radiografie ottenute prima del volo e quelle acquisite in orbita. Sebbene il posizionamento risultasse leggermente meno accurato nelle immagini del torace, del bacino e dell’addome, tutte le radiografie eseguite durante la missione hanno raggiunto una qualità sufficiente per l’impiego diagnostico.
«Con l’acquisizione delle prime radiografie di esseri umani e di apparecchiature nello spazio, il nostro studio dimostra la fattibilità della radiografia in orbita e l’ampliamento delle capacità diagnostiche a disposizione degli equipaggi, sia per la salute degli astronauti sia per la valutazione dell’hardware», dice Gifford. «Ottenere radiografie utili dal punto di vista diagnostico nello spazio è un’attività che può essere eseguita da chiunque: tre persone prive di formazione medica, dopo appena quattro ore di addestramento e in uno degli ambienti più ostili immaginabili, ci sono riuscite con precisione e successo».
I membri dell’equipaggio hanno espresso un giudizio fortemente positivo sulla facilità d’uso del sistema radiografico e sulla semplicità dei protocolli di acquisizione. Hanno suggerito alcuni miglioramenti, tra cui l’introduzione di sistemi per fissare saldamente il rivelatore e il generatore di raggi X durante l’utilizzo. E la dose di radiazioni stimata per l’equipaggio non è risultata superiore a quella associata ai normali esami radiografici eseguiti sulla Terra. Saranno comunque necessari ulteriori studi per definire linee guida relative alle indicazioni cliniche degli esami, all’interpretazione delle immagini e ai valori di riferimento dell’imaging nello spazio. E tra le possibili applicazioni future dei sistemi radiografici portatili c’è anche l’ispezione di satelliti malfunzionanti direttamente in orbita e l’integrazione di strumenti radiografici nei rover lunari per l’analisi della superficie lunare. Senza contare che l’avanzamento tecnologico richiesto per creare sistemi radiografici miniaturizzati adatti all’uso spaziale potrebbe rivoluzionare anche il mondo della medicina a Terra.
Per saperne di più:
- Leggi su Radiology l’articolo “SpaceXray: Feasibility and Diagnostic Capabilities of On-Orbit Medical Radiography“, di Sheyna E. Gifford, Michael Pohlen, Adam S. Wang, David J. Lerner, Anna Wadhwa, Michael Cairnie, B.S., Jeanne Walter, B.S., Karim S. Karim, Steven Tilley, II, Amol Karnick, Marissa A. Rosenberg, and Lonnie G. Petersen