史上初の宇宙でのX線撮影に成功, 月ミッションにおける宇宙飛行士の健康管理に新たな地平
注目画像： NASAグレン研究センターの研究者ケリー・ギルキー、サイ・ペベリル、ダニエル・ファン、チェイス・ハディックス、アリエル・トカーズが、オハイオ州クリーブランドのNASAグレン研究センターで、将来の宇宙ミッション向けのポータブルX線システムをテストしている。クレジット：NASA／Sara Lowthian-Hanna
医療用X線撮影が初めて宇宙で行われた, これは、月、火星、そしてその先への将来のミッションで宇宙飛行士が負傷を診断する方法を変革する可能性のある画期的な成果である。
このマイルストーンは、2025年3月31日に打ち上げられ、3日半にわたって極軌道を飛行した民間のFram2 Crew Dragonミッションで達成された。市販のポータブルX線システムを使用して、4人の乗組員は手、前腕、骨盤、腹部、胸部、および電子機器ハードウェアの診断用画像を撮影した。この研究成果は2026年7月14日付けで医学誌Radiologyに掲載された。
「宇宙での疾病や負傷の診断に複数の画像診断モダリティを持つことは、航空宇宙医学の夢でした」と、本研究の筆頭著者でミネソタ州ロチェスターのメイヨー・クリニック航空宇宙医学助教授のシーナ・ギフォード医師は述べた。「X線は迅速で簡便、かつ診断価値が高いのです。」
この成果は、宇宙医学における長年の制約を解決するものである。40年以上にわたり、超音波検査が軌道上で利用可能な唯一の信頼性のある画像診断ツールであった。しかし超音波は音波が伝わる媒体を必要とし、相当な操作訓練が必要であり、軟部組織の画像化に限定される。X線は骨折、歯科損傷、ハードウェアの損傷を検出することでこのギャップを埋める, これらはすべて、治療のための地球帰還が不可能な長期ミッションにおいて極めて重要な能力である。
「市販のポータブルシステムは、打ち上げ前試験を十分に生き残り、最小限の訓練を受けた乗組員によって宇宙で運用可能であると確信していました」とギフォードは述べた。
X線装置を操作した乗組員は、飛行前の訓練時間がわずか4時間であった。限られた準備にもかかわらず、彼らが撮影した画像は診断上有用と判断され, 骨折などの負傷を特定するのに十分であった。装置はわずかな外部の擦り傷のみで地球に帰還し、宇宙飛行に必要な堅牢性を実証した。
従来のX線装置は大型で、相当な放射線を発生し、被写体が動くと画像がぼやける。軌道上ではすべてが常に運動しているため、多くの専門家は宇宙での診断用X線撮影は技術的に困難すぎると想定していた。
「宇宙ではすべてが絶えず動いているため、軌道上で診断用画像を取得することは技術的に困難すぎるというのが通説でした」とギフォードは述べた。
Fram2で使用されたポータブルシステムは小型で太陽電池駆動であり、非医療従事者による使用を想定して設計されている。デジタル画像を即座に撮影でき、フィルム現像の必要がない。乗組員の推定被曝線量は地球上の標準的な臨床画像診断と同等であった。
二重用途技術
医療用以外にも、X線システムはハードウェア検査において価値を発揮した。乗組員は宇宙船内の電子機器やその他の機器を撮影し、宇宙飛行士の骨折診断に使用した同じツールが宇宙服の破れを特定したり、故障した回路基板を診断したりできることを実証した。
NASAはクリーブランドのグレン研究センターでポータブルX線システムの独立した試験を実施している。同機関は200以上の市販システムを審査し、3つ, MinXray、Remedi、Fujifilm, をさらなる評価用に選定した。研究者らはこれらのシステムを解剖学的ファントム、宇宙服、ローバーの車輪でテストし、将来のミッションへの統合に備えている。
「ミニX線のような技術革新は、私たちがこれまで以上に遠くの宇宙へと挑戦する中で、宇宙飛行士の健康維持に役立つでしょう」とNASAのショーン・ダフィー代理長官は述べた。「月と火星への将来のミッションは、NASAグレンの科学者たちの研究によってより安全になるでしょう。」
NASAは2025年末までに単一の装置を選定し、2026年または2027年初頭に国際宇宙ステーションでの試験を予定している。
仕組み
ポータブルX線装置は小型で堅牢であり、非医療従事者でも操作可能である。超音波とは異なり、X線は真空中でも機能するため、宇宙環境に最適である。Fram2のシステムは、微小重力下での固定以外に宇宙飛行用の改造をまったく必要としない市販のユニットであった。
研究チームは軌道上試験の前に、2022年に「ボミット・コメット」での放物線飛行中にコンセプトを検証し、シミュレートされた微小重力下で人間の手の撮影を行った。
軌道上でシステムを使用した乗組員は、X線検出器と発振器をキャビン内で固定するための、より優れた取り付け・クランプ機構の改善を提案した。チームはこのフィードバックに基づいて、システムのさらなる小型化と堅牢性の向上を計画している。
将来の応用
その影響は低軌道をはるかに超える。地球との通信遅延が数秒に及ぶ月面では、ミッションコントロールとのリアルタイム相談なしに骨折や内臓損傷を診断できる能力が命を救う可能性がある。同様の技術は月面ローバーに搭載して表面分析に使用したり、軌道上の衛星ハードウェアの点検に利用したりできる。
「有人および機器のX線撮影を宇宙で初めて実施したことにより、私たちの研究は軌道上X線撮影の実現可能性と、乗組員の健康およびハードウェア評価のための診断能力拡大を実証しました」とギフォードは述べた。
この技術は地球上でも重要な応用が可能である。ポータブルX線システムは、遠隔地の村、被災地、病院へのアクセスが限られた地域に診断画像診断をもたらすことができる。
「自律型ミニチュアX線システムを世界中に普及させることは、公衆衛生の状況を一変させる可能性もあります」とギフォードは付け加えた。「X線に関して言えば、宇宙でも地球上でも、空は限界ではありません。」
今後の展開
ギフォードは、検査適応、画像解釈、宇宙飛行士の画像診断ベースラインに関するガイドラインを確立するために、さらなる前向き研究が必要だと述べた。チームはシステムサイズをさらに縮小し、使いやすさを向上させて、X線撮影機能が将来の有人ミッションの標準装備として組み込まれることを目指している。
NASAのアルテミス計画が今十年後半に宇宙飛行士を月に送り返し、2030年代には有人火星ミッションが計画されている中、深宇宙で自律的に医学的状態を診断する能力は将来のニーズではなく, 喫緊の要件である。宇宙初のX線撮影は、その要件を満たすための重要な一歩となる。
出典：Radiology（RSNA）、NASAグレン研究センター、SpaceX／Fram2ミッションデータ
雅子 訳