Biomedicina espacial suministra entendimiento sobre diagnóstico de enfermedades óseas

La tecnología permitirá la predicción temprana de las enfermedades óseas como la osteoporosis y guiará la aceleración de la curación de las fracturas.

Científicos del Instituto de Investigación Nacional Biomédico Espacial de los Estados Unidos (NSBRI; Houston, TX, EUA) están desarrollando la tecnología para ayudar a los astronautas durante los vuelos espaciales largos. De manera similar a las personas ancianas en la Tierra, los astronautas en el espacio pierden estructura y calidad ósea.

El Dr. Yi-Xian Qin, líder del equipo asociado para los sistemas médicos inteligentes del NSBRI, llama a esta tecnología navegación acústica confocal de barrido (SCAN). Reportó que la meta es desarrollar un dispositivo médico pequeño que sea fácil de usar y amigable para los pacientes. "SCAN usa ultrasonido no invasivo y no destructivo para hacer imágenes óseas. Permitirá identificar regiones débiles, hacer diagnósticos y ayudar a curar fracturas”, dijo el Dr. Qin, quien también es el director del Laboratorio de Investigación de Bioingeniería Ortopédica en la Universidad Stony Brook Universidad del Estado de Nueva York (Stony Brook, NY, EUA).

Las fracturas relacionadas con el estrés son un gran problema para los astronautas durante las misiones largas a la luna o en el espacio. Según el Dr. Qin, la tasa de fracturas podría ser alta en la luna debido a la fuerza de la carga de trabajo, los trajes espaciales pesados y la gravedad que es un sexto de la de la Tierra

Los investigadores están desarrollando la nueva tecnología usando la imaginología diagnóstica acústica confocal de barrido para el diagnóstico, y la tecnología pulsada de ultrasonido de baja intensidad, para los tratamientos. En comparación a los equipos actuales de ultrasonido, la tecnología nueva del Dr. Qin es más avanzada debido a su capacidad de evaluar un número mayor de parámetros y está diseñada para la imaginología de los tejidos duros como el hueso. "Nuestra tecnología de ultrasonido nueva puede detectar la densidad mineral ósea. Además podemos evaluar la calidad del hueso como la rigidez y predecir el riesgo de fractura”, dijo el Dr. Qin. "La evaluación general de la calidad ósea, incluyendo la fortaleza y estructura es esencial, porque el riesgo de fractura probablemente está más relacionada con la calidad del hueso, en lugar de solo la densidad.

En la tierra, las máquinas de rayos-x son las herramientas estándar para monitorizar la salud ósea pero se usan solamente para detectar la densidad mineral ósea. Las máquinas de rayos-x no son adecuadas para uso en el espacio debido al riesgo que la radiación presenta para los astronautas, que están expuestos a niveles más altos de radiación por fuera de la atmósfera y el campo magnético, protectores de la Tierra.

El Dr. Qin está realizando actualmente evaluaciones clínicas de la parte diagnóstica de la tecnología. En la Tierra, se requieren seis semanas para curar una fractura en condiciones normales. El proceso de curación puede ser más demorado en el espacio. Según el Dr. Qin, el dispositivo ayudará a acelerar la curación de las fracturas estimulando la regeneración ósea.

Se ha usado el ultrasonido para curar fracturas, pero no ha sido efectivo debido a su falta de exactitud en el sitio de la fractura. Es aquí donde el método guiado del Dr. Qin tendrá sus ventajas. "Estamos tratando de usar la tecnología de ultrasonido como forma de obtener una imagen del sitio de la fractura”, dijo el Dr. Qin. "Una sonda integrada disparará directamente ultrasonido a la región de la fractura. Esperamos que esto acelere efectivamente la curación de las fracturas”.

La tecnología SCAN también debería ser una herramienta de ayuda para los proveedores de salud en la Tierra que están manejando una población cada vez más vieja, y para aquellos en áreas rurales donde el acceso a las instalaciones médicas está limitado. Además de ser pequeño y más fácil de usar que las máquinas de medición de densidad mineral ósea, el equipo de ultrasonido podría ser hasta 10 veces más barato de comprar y operar. "Si podemos suministrar una máquinas costo-efectiva, fácil de operar al consultorio médico, los médicos pueden monitorizar a sus pacientes con costo mínimo”, dijo el Dr. Qin.

El proyecto del Dr. Qin es uno de nueve estudios dedicados al desarrollo de sistemas médicos nuevos integrados para dar cuidado de salud de calidad en el espacio, del Equipo de Sistemas y Tecnología Médicos Inteligentes del NSBRI. Otras áreas que se están investigando incluyen cirugía espacial y técnicas de apoyo, sistemas de monitorización de la salud y riesgo de rutina, y sistemas y dispositivos automatizados para ayudar en la toma de decisiones, entrenamiento y diagnóstico. Los sistemas nuevos tendrán beneficios inmediatos para el cuidado de la salud en la Tierra.

El NSBRI, financiado por la Administración Aeronáutica y Espacial Nacional de los Estados Unidos (NASA; Washington DC, EUA), es un consorcio de instituciones que estudian los riesgos de la salud relacionados con los vuelos espaciales de larga duración. Los proyectos de ciencia, tecnología y educación se realizan en más de 60 instituciones en todos los Estados Unidos.

Enlaces relacionados:
National Space Biomedical Research Institute
Orthopedic Bioengineering Research Laboratory at Stony Brook University-State University of New York