Экстренная стоматологическая помощь на пути к Марсу

Технический перевод статьи журнала ROOM, № 3(9) 2016

Однако, что делать, если во время длительного полета в глубоком космосе у кого-либо из членов экипажа возникли стоматологические или челюстные проблемы, когда отсутствует лечение и нет элементарного обезболивающего? С трудом можно представить, что профессиональный стоматолог или зубной техник будут являться частью экипажа на период длительных космических полетов, при том, что в настоящее время отсутствуют какие-либо процедуры или доступные технологии для поддержания и восстановления зубов во время длительных миссий, на фоне единственного планового и документально подтверждённого осмотра полости рта в космическом пространстве восходящего к 1973 году (рисунок 1).

Рисунок 1

В настоящее время европейская многопрофильная команда разрабатывает процедуру, которая сочетает стоматологические методы с техническими возможностями 3D-технологии для создания стратегии, которая объединит доступные ресурсы, как на пути в нужный пункт назначения, так и обратно на Землю.

Существенно важно, чтобы астронавты, космонавты или тайконавты оставались в добром здравии на все время космического полета с целью выполнения задач, обозначенных миссией и возвращались на Землю в хорошей физической форме. В этом кроется причина, почему широкий спектр медицинских осмотров проводится в рамках процесса отбора космонавтов и во время обучения с целью обеспечения наилучшего состояния здоровья каждого члена экипажа в момент запуска.

До сих пор, на протяжении всей истории полетов человека в космос возникновение стоматологических травм было минимальным. Во время американской программы Apollo и Skylab, никаких стоматологических проблем, которые могли повлиять на выполнение программы не было зафиксировано, хотя есть, как минимум, некоторая информация, что один астронавт НАСА временно подправил сместившуюся коронку . Совсем наоборот, в течение полетов космических станций «Мир» и «Салют» поступали сообщения о потере пломб и коронок и, по меньшей мере, один серьезный инцидент с сильной болью имел место во время космического полета Салют-6.

Гигиена полости рта является основной проблемой для космонавтов и идет рука об руку с общим состоянием здоровья. Кандидаты в астронавты проверяются на наличие стоматологических проблем до отбора, а избранные должны придерживаться кропотливой рутинной гигиены и поддерживать здоровое состояние полости рта. Основной целью является предотвращение, даже в расчёте на самые высокие стандарты, возможности возникновения критических стоматологических проблем в космическом пространстве. Последний анализ всех медицинских обстоятельств показал, что единственным обстоятельством, которое, скорее всего, заставит члена экипажа покинуть Международную космическую станцию (МКС), является зубной абсцесс.

Русский космонавт Юрий Романенко пережил две недели изнурительной зубной боли во время космического полета Салют-6 в 1978 году, которую удалось снять только после его возвращения на Землю. В то время, и, к сожалению, для Романенко, Советский Союз не имел стоматологического протокола на случай непредвиденных обстоятельств.

Во время американской программы Mercury, полеты были настолько короткими, что не было никакой необходимости в стоматологическом протоколе на случай возникновения чрезвычайной ситуации во время полета, основное внимание уделялось профилактическим мерам. С увеличением продолжительности времени полета последующих программ Gemini, в качестве превентивной меры в пролетный набор добавляется зубная щетка.

Далее миссии Apollo включили легко усваиваемые средства для чистки зубов и зубную нить, а также антибиотики. Инструменты, наподобие пинцетов и временных пломбировочных материалов впервые были введены, когда в начале 1970-х годов на орбиту была выведена космическая станция Skylab, и продолжают оставаться частью разрастающегося аварийного комплекта для орбитальных экипажей.

В настоящее время для Международной космической станции (МКС), все члены экипажа проходят предполетные медицинские осмотры, в том числе стоматологическую проверку и получают базовые медицинские навыки. Два астронавта в каждой экспедиции проходят дополнительное обучение в качестве медицинских работников, а на МКС есть медицинское оборудование и инструменты, чтобы помочь в устранении наиболее общих возможных медицинских проблем. В некоторых случаях, существует вероятность установить порядок с подробными инструкциями для стоматологических чрезвычайных ситуаций, тем не менее, в большей степени, все упирается в медицинскую помощь по возвращении на Землю.

Вполне естественно, что вероятность оказания стоматологической помощи в полете увеличивается с продолжительностью миссии, а также количеством членов экипажа. Таким образом, мы можем предположить, что стоматологические чрезвычайные ситуации будут происходить во время длительных полетов на Луну, астероиды и Марс.

В резком контрасте с космическими полетами по орбите Земли, подобные дальние космические полеты не допускают легкой репатриации больного или тяжело травмированного члена экипажа, поэтому все аварийные ситуации должны быть отработаны самим экипажем, используя подручные ресурсы.

Таким образом, долгосрочные миссии за пределы Луны потребуют, как специального оборудования, так и специальной подготовки экипажей в области базовых знаний и методов, чтобы иметь дело, по крайней мере с наиболее распространенными стоматологическими и/или челюстными проблемами, которые вызывают боль, дисфункции и/или сильный дискомфорт. Потенциальные риски как для самой миссии, так и для членов экипажа будут значительно возрастать с увеличением продолжительности и удаленности, будущих исследовательских космических полетов на Луну, Марс и в глубокий космос.

Стоматологические чрезвычайные ситуации являются лишь одним из многих дополнительных и важных рисков, подлежащих оценке в планировании будущих долгосрочных исследовательских миссий.

На основе последних стандартных процедур, используемых на Земле в рамках конкретной стоматологической проблемы, была разработана адаптированная процедура для космического пространства. Каждая процедура включает в себя ряд последовательностей и предполагаемый сценарий для реставрации зубов, основанный на вымышленной травме космонавта во время миссии на Марс. В 1972 году во время полета Аполлон 16 астронавт Чарли Дьюк избежал травмы, когда он случайно упал во время постановки эксперимента (рисунок 2), но в нашем вымышленном сценарии астронавт в полете на Марс падает во время обычной работы по программе и травмирует челюсть (рисунок 2).

Рисунок 2

В результате, член экипажа страдает от сильной боли и не может больше выполнять свои обязанности. Травма также приводит к потере коронки, и он нуждается в срочной медицинской помощи. После такого инцидента, предлагаемая процедура включает в себя медицинский осмотр и диагностику в «медицинском центре» базы, где впоследствии получивший ранения астронавт или один из его соратников выполняет интраоральное сканирование, чтобы сделать индивидуальные 3D-сканирования зубов и прилегающих тканей (рис 3).

Рисунок 3

В процессе сканирования есть возможность управлять качеством 3D-сканирования, одновременно, данные передаются на Землю. Здесь команда зубных экспертов оценивает данные, и зубной техник проектирует виртуальную 3D- модель требуемого стоматологического шплинта, коронки или зубных протезов, чтобы соответствовать потребностям пострадавшего члена экипажа (рис. 4).

Рисунок 4

Эти наборы данных передаются обратно в среду обитания на Марсе, где бортовой 3D-принтер или фрезерный станок используется для автоматического изготовления реставрации из керамики, смолы или другого полезного материала. Затем наш вымышленный астронавт или его соратник вставляет и цементирует коронку. Направляющий механизм посадки зубного протеза помогает разместить коронку в правильном положении. Он тщательно удаляет излишки цемента и при необходимости любые окклюзионные помехи. После успешного прилегания коронки, астронавт избавляется от боли и обратно готов исполнять свои служебные обязанности.

Для демонстрации рабочего процесса стоматологического лечения с удаленной поддержкой, были успешно смоделированы выбранные последовательности разработанной технической процедуры «в условиях Марса» во время двухнедельной имитации космического полета на Марс «AMADEE-15», организованной Австрийским космическим форумом в августе 2015 года (рисунки 5 и 6). Процедура была усовершенствована на основании результатов моделирования, чтобы свести к минимуму ошибки в процессе сканирования, во время передачи данных, и в результате человеческой «обработки».

Рисунок 5

Рисунок 6

Существует целый ряд проблем, которые необходимо решить, чтобы свести их к минимуму и подготовиться к стоматологическим чрезвычайным ситуациям на борту. Помимо выбора и разработки процедур, материалов и технологий для преодоления стоматологических чрезвычайных ситуаций, а также стратегии для их профилактики, остается целый ряд научных, технических и эксплуатационных аспектов. Некоторые из них обсуждались на ICES (Международной конференции по экологическим системам) в июле 2016 года в Вене, Австрия.

В принципе, как мы и показали, 3D-принтер с низкотемпературным пластмассовым сырьем может использоваться в космическом пространстве, таким образом, технология 3D печати физически осуществима. Разнообразие материалов 3D-печати, пригодных для стоматологической продукции, уже доступны, и дальнейшие разработки в этой области динамично продвигаются. Тем не менее, многие действительно важные и открытые вопросы касаются рабочих процессов и человеческого фактора. Высокая точность посадки имплантата для установки реставрации является наиболее важным моментом для успешного лечения, но что можно сделать, если имплантат не подходит?

На самом же деле, неточность посадки имплантата в большинстве случаев не является проблемой технологии или материала, тем не менее происходит в процессе, таким образом, в дополнение к интеграции конкретных технологий, материалов и индивидуальных ноу-хау, в процесс проектирования наиболее важно включить человеческий фактор.

Следующим логичным шагом представляется моделирование выбранных последовательностей в условиях микрогравитации, во время параболического полета, чтобы проверить методику для пилотируемых космических полетов, усовершенствовать процедуры и привлечь промышленных и научных партнеров.

Во время длительных космических полетов, технические средства автоматизированного проектирования и программирования (CAD-CAM-технологии) могут быть не только полезными для разработки и производства временных или постоянных коронок, или пломб, но и, например, для изготовления стабилизирующих назубных шин или направляющих для инъекций (рисунок 7), в частности, для анестезии нижнеальвеолярного нерва.

Рисунок 7

Авторы материала:

Сандра Хеплик-Мейсбургер,
старший преподаватель
кафедры строительных конструкций
и дизайна Венского
технологического университета,
Австрия

Хервиг Мейсбургер,
стоматологическая компания
Meusburger Dentaltechnik GmbH,
Вена, Австрия

Ульрих Лоцманн,
директор департамента
ортопедической стоматологии и
орофациальных функций,
Филиппс-Университет,
Марбург, Германия

Технический перевод статьи журнала ROOM

Оригинал статьи можно прочитать по этой ссылке
Astronautics Emergency dental treatment on way to Mars
 журнал ROOM №3 (9) 2016