Note de l’éditeur: Artemis I, une mission spatiale sans pilote effectuant un voyage aller-retour autour de la Lune, a été lancée le 16 novembre 2022. Ce vol spatial très attendu sera le premier à tester le nouveau vaisseau spatial Orion avec sa fusée et ses systèmes au sol. (Mis à jour le 16 novembre 2022)
Rendu du Phantom retournant sur la Lune et sur la Terre lors de la mission Artemis I. Image NASA/Lockheed Martin/DLR.
La mission Artemis I est la première étape du plan de la NASA visant à amener un équipage humain pour explorer davantage la surface lunaire et éventuellement établir un avant-poste permanent sur la Lune. Ce vol contribuera également aux travaux préparatoires nécessaires à une mission vers Mars. Artemis I transportera deux mannequins attachés à son module d’équipage lors de son décollage du Kennedy Space Center en Floride. Le mannequin fait partie d’un projet facilité par une équipe de bio-ingénieurs de l’Université Duke en collaboration avec l’Institut national d’imagerie biomédicale et de bio-ingénierie (NIBIB).
L’un des défis auxquels est confrontée l’exploration spatiale humaine réside dans les risques sanitaires posés par le rayonnement cosmique. Les mannequins, fantômes physiques, sont fabriqués par des fournisseurs commerciaux et ont été initialement conçus pour être utilisés dans les tests d’imagerie médicale ou les cabinets de radiologie. Pour les missions spatiales, chaque fantôme sera équipé de capteurs permettant de mesurer l’accumulation de rayonnements dans diverses parties du corps que les astronautes absorberont pendant le vol spatial.
« Une variété de fantômes anthropomorphes sont devenus des outils importants pour évaluer et améliorer l’analyse médicale allant des rayons X à la tomodensitométrie. “Ces fantômes sont très importants car ils représentent l’anatomie humaine et représentent donc l’impact de l’imagerie de la manière la plus pertinente”, a déclaré Behrouz Shabestri, directeur du programme du Centre national de technologie du NIBIB et directeur par intérim de la division des technologies informatiques de la santé. D. dit-il. “L’équipe de l’Université Duke a perfectionné son expertise dans l’étude de la tolérance humaine aux doses de rayonnement grâce à la modélisation informatique et à l’imagerie médicale et applique désormais cette expertise à l’analyse et à l’étude du programme spatial.”
Le laboratoire CVIT de l’Université Duke crée des modèles informatiques réalistes, dynamiques et diversifiés de patients. L’animation montre les mouvements dynamiques du cœur et de la respiration du modèle d’exemple. image de l’université Duke
Chaque sprite représente l’anatomie féminine. Les chercheurs ont d’abord mené des expériences d’exposition aux radiations avec un fantôme masculin sur la Station spatiale internationale. Selon Ehsan Samee, Ph.D., directeur du Center for Virtual Imaging Testing (CVIT) de l’Université Duke, Duke University Reed et Martha Rice, professeur émérite de radiologie, chaque fantôme est équipé de plus d’un millier de capteurs de rayonnement qui permettent une détection précise des organes. . . Collectera des lectures pour l’emplacement. , Physique médicale, Génie biomédical, Physique et Génie électrique et informatique. Les chercheurs du CVIT développent depuis 19 ans des modèles informatiques d’humains virtuels pour la recherche en imagerie médicale.
Les modèles sont réalistes, dynamiques et diversifiés, montrant l’anatomie détaillée d’une variété de sujets – enfants et adultes, enceintes et non enceintes. Les mouvements incluent également des mouvements cardiaques et respiratoires et peuvent simuler un certain nombre de maladies. “Avec suffisamment de réalisme, vous pouvez mener des expériences médicales en les essayant sur des modèles informatiques pour savoir si une intervention est efficace ou non”, a déclaré Sami. Il a expliqué que des fantômes féminins ont été utilisés dans cette expérience parce que l’anatomie féminine est plus sensible à l’exposition aux radiations que celle des hommes et que le risque d’exposition aux radiations pour les astronautes masculins peut être estimé à partir des données sur les fantômes féminins.
Outre la NASA, les collaborateurs du projet comprennent des ingénieurs du Centre aérospatial allemand, de l’Agence spatiale israélienne et du CIRS. Lors du test en vol, les chercheurs ont équipé le Phantom, nommé Zohar, d’un gilet qui permettra d’évaluer sa capacité à protéger le corps de l’absorption des radiations. Le deuxième fantôme, Helga, ne sera entouré d’aucun bouclier protecteur.
«Lorsque nous sommes exposés aux radiations, les dommages se déposent directement dans les organes – et chaque organe a un niveau de radiosensibilité différent», explique Sami. Par exemple, le tissu mammaire est plus radiosensible, tandis que le muscle est moins radiosensible. Le cerveau est moins sensible aux radiations que le cœur. Par conséquent, des recherches doivent être menées pour suivre les rayonnements et déterminer où ils s’accumulent dans le corps.
Helga et le Zohar ont été spécifiquement créés pour inclure des définitions uniquement des poumons et des os du corps. L’équipe Duke a créé une carte interne pour tout déterminer. Selon Paul Segers, PhD, professeur de radiologie et directeur adjoint du CVIT, ils ont utilisé un modèle virtuel développé dans le cadre du CVIT pour découvrir où se trouvaient tous les organes.
“Nous disposons d’une carte GPS informatique qui nous indique où chaque capteur est installé”, a déclaré Segers. “Notre définition virtuelle d’un organe fournit le GPS, qui nous indique le nombre de capteurs à mesurer pour déterminer une dose cardiaque ou obtenir une dose pancréatique.”
La NASA utilisera les informations sur les doses de rayonnement pour mieux comprendre les risques posés aux astronautes et concevoir des mesures de protection potentielles pour les vols spatiaux ou les longues périodes passées sur la Lune.
L’exposition aux radiations constitue un danger dans les missions spatiales à long terme. Selon Samee, la mission sur Mars devra voyager environ 36 mois. “Nous avons tellement de masse à parcourir autour de la Lune que cela montre à quel point la question de l’exposition aux radiations est importante”, a déclaré Sami. Zohar et Helga Phantom pèsent le même poids que les astronautes humains. “La NASA recevra l’évaluation la plus définitive des doses de rayonnement reçues par les astronautes que nous ayons jamais obtenue et que nous n’obtiendrons jamais de la part de vrais astronautes.”
Le laboratoire CVIT de l’Université Duke fait partie d’un réseau national de centres d’imagerie biomédicale et de biotechnologie soutenus par NIBIB. Ces centres créent des technologies et des méthodes importantes et uniques qui peuvent être appliquées à la recherche fondamentale, translationnelle et clinique. L’équipe CVIT travaille avec des fantômes virtuels depuis deux décennies et s’est récemment concentrée sur la conception de cartes structurelles à utiliser dans des modèles fantômes.
Ce projet de recherche a été soutenu en partie par la subvention NIBIB EB028744.
Helga et Zohar, passagers fantômes, sur le poste de pilotage du vaisseau spatial Orion. Photo NASA/LM/DLR
2024-07-14 11:43:46
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