Astronautas do Fram2 fazem os primeiros raios X diagnósticos em órbita

Há mais de 65 anos, seres humanos atravessam o espaço.

Desde o primeiro voo espacial do cosmonauta Yuri Gagarin, em abril de 1961, a presença humana fora da Terra deixou de ser episódica e se tornou contínua, com equipes internacionais se revezando a bordo da Estação Espacial Internacional.

Nas próximas décadas, tudo indica que essa presença vai aumentar - e, junto com ela, cresce a necessidade de ferramentas médicas essenciais para manter exploradores cósmicos saudáveis.

Pela primeira vez, astronautas em órbita produziram raios X do próprio corpo com qualidade diagnóstica - resultado de anos de trabalho. Os dados foram publicados na revista Radiology.

"Pareceu histórico de várias maneiras", disse à ScienceAlert a pesquisadora em medicina aeroespacial Sheyna Gifford, da Mayo Clinic.

"O fato de isso ter acontecido mudou o futuro da medicina espacial e das missões espaciais. Em um instante, o que antes era impossível se tornou possível."

Por que o raio X em órbita muda a medicina espacial

Por mais de quatro décadas, o ultrassom foi a única tecnologia prática de imagem médica disponível para astronautas em órbita.

O método funciona ao emitir ondas sonoras de alta frequência para dentro do corpo e analisar como elas retornam ao refletir nos tecidos. Para obter e interpretar imagens de ultrassom, é preciso bastante treino, mas a técnica é extremamente versátil.

Já o exame por raio X exige uma fonte de raios X, um detector no lado oposto do corpo e o paciente corretamente posicionado entre os dois. Além disso, é necessário que tudo permaneça imóvel tempo suficiente para a imagem dar certo.

O ultrassom virou padrão no espaço porque é portátil e seguro, e o transdutor pode ser pressionado diretamente contra o corpo - algo muito mais simples em um ambiente de microgravidade, no qual objetos tendem a flutuar e se afastar.

Nos últimos anos, porém, os equipamentos de raio X vêm diminuindo de tamanho e, com o surgimento de dispositivos pequenos, portáteis e alimentados por bateria, cientistas passaram a considerar viável produzir imagens por raio X em órbita.

"A mudança seria significativa: um diagnóstico mais rápido, mais preciso e sem dor. O raio X é uma das ferramentas diagnósticas mais poderosas da medicina moderna por causa da velocidade, da precisão e da possibilidade de ser operado por uma ampla gama de pessoas", afirmou Gifford.

"O raio X no espaço tem o poder de transformar uma suspeita de fratura em uma fratura confirmada em uma fração de minuto."

Um avanço importante ocorreu em 2022, quando pesquisadores conseguiram obter imagens de raio X durante um voo parabólico, que simula por pouco tempo a microgravidade orbital.

Mas, depois de demonstrar que a técnica funciona por alguns segundos, o desafio seguinte era verificar se ela funcionaria em um cenário realmente orbital.

Como o experimento do SpaceX Fram2 foi feito

O teste ocorreu no SpaceX Fram2, uma missão espacial totalmente civil em um voo orbital polar de 3,5 dias a bordo da nave Resilience. (O nome Fram2 é uma referência ao navio que levou exploradores polares famosos como Fridtjof Nansen e Roald Amundsen.)

A tripulação levou um sistema de raio X com um gerador digital ultraportátil, sem fios. Após receber quatro horas de treinamento, o grupo realizou radiografias do próprio corpo antes e durante o voo orbital.

As imagens incluíram um objeto fantoma usado como controle, um relógio inteligente, mãos, antebraços, tórax, abdómen e pelves.

Radiologistas na Terra avaliaram todas as radiografias de forma independente e concluíram que os exames apresentavam qualidade elevada e semelhante entre si, adequada para diagnóstico.

"Em 2022, fizemos parceria com uma empresa comercial de raio X para comprar dois assentos com o provedor de voos parabólicos ZeroG. Quando a gravidade desligou, flutuamos para fora dos assentos, eu levantei a mão e o primeiro raio X digital em gravidade alterada foi feito, assim, desse jeito", relatou Gifford.

"Por décadas, cientistas se desanimaram com o número assustador de graus de liberdade, acreditando que isso resultaria em uma imagem borrada. A nossa solução? Tirar a foto muito, muito rápido."

Como já era esperado, a maior dificuldade não foi obter as imagens em si, e sim alinhar paciente, detector e fonte de raios X - e manter tudo estável pelo tempo necessário para uma boa radiografia.

Mãos e braços foram as regiões mais fáceis de registrar com nitidez, porque é mais simples mantê-las paradas. Já as imagens de tórax, abdómen e pelve foram mais difíceis; a qualidade ficou um pouco abaixo da obtida em mãos e braços, mas ainda acima do limite mínimo para uso diagnóstico.

Além do diagnóstico humano: ensaios não destrutivos em equipamentos

A tecnologia provavelmente não vai ficar restrita ao diagnóstico em pessoas.

Como indicaram as radiografias do relógio inteligente, uma máquina de raio X portátil também pode servir para inspecionar equipamentos da nave e outros componentes críticos da missão em busca de danos ocultos - o que os pesquisadores chamam de ensaios não destrutivos.

"A aplicação atual do raio X espectral na Terra começou com - e ainda é amplamente usada para - ensaios não destrutivos: seu uso em segurança aeroportuária é mundial", explicou Gifford.

"Embora esta equipe tenha sido a primeira a tentar raio X espectral no espaço, uma das muitas razões para fazer isso é porque leva à missão ferramentas poderosas que funcionam muito além da enfermaria."

Limitações atuais e o que falta para missões à Lua e a Marte

Ainda existem limitações a resolver. O tempo disponível para a obtenção de imagens durante o voo impôs um teto ao número e à variedade de radiografias possíveis, e a telessaúde em tempo real pode não estar disponível em futuras missões espaciais.

Os pesquisadores sugerem que, no futuro, análises com apoio de IA possam ajudar astronautas a avaliar a qualidade das imagens e a reconhecer possíveis problemas médicos em missões nas quais radiologistas especialistas na Terra estejam longe demais para oferecer suporte imediato.

Além disso, o aparelho sofreu danos quando a tripulação retornou à Terra, embora tenha continuado funcionando. Para missões futuras rumo à Lua e a Marte, pode ser necessário desenvolver um sistema mais resistente e robusto.

À medida que a humanidade se prepara para essas jornadas históricas, torna-se cada vez mais importante conseguir diagnosticar doenças e lesões sem depender da Terra.

Esta pesquisa marca um passo decisivo em direção às ferramentas médicas fundamentais de que esses futuros exploradores vão precisar ao avançar para além do nosso planeta e entrar no Sistema Solar que os aguarda.

"Na Terra, consideramos este sistema extremamente compacto e portátil", disse Gifford.

"No espaço, este sistema é considerado enorme. Para que os raios X no espaço se tornem rotina e para que a massa e o volume ocupados pelo sistema se justifiquem, ele precisaria ter uma fração do volume que tem hoje."

Ela também destacou que o equipamento precisa ser reforçado para operar no vácuo e que um suporte integrado em tempo real "tornaria este sistema quase universal em missões espaciais: com ou sem humanos a bordo".

Os resultados foram publicados na Radiology.

Este artigo foi verificado por Carly Cassella e editado por Rebecca Dyer. Embora tenhamos orgulho do nosso processo, somos humanos. Se você encontrar algum erro, por favor nos avise.