Sprawdzenie, jak misja kosmiczna wpływa na układ mięśniowo-szkieletowy astronautów, a zwłaszcza na ich tkanki miękkie, będzie głównym celem eksperymentu Astro Performance (Mollis Textus) zaplanowanego w ramach misji IGNIS z udziałem polskiego astronauty Sławosza Uznańskiego-Wiśniewskiego. Jak mówi w rozmowie z RMF FM koordynator eksperymentu dr Norbert Kapiński z firmy Smarter Diagnostics, astronauci byli badani przed misją i będą badani po powrocie. Dane, wśród których będą m.in. wyniki obrazowania z wykorzystaniem rezonansu magnetycznego i badań krwi, będą analizowane przy pomocy sztucznej inteligencji, by pomóc w przyszłości w optymalizacji protokołu przygotowywania astronautów czy kosmicznych turystów. A metoda diagnostyczna z wykorzystaniem AI przyda się też na Ziemi - sportowcom i miłośnikom aktywności fizycznej.
Grzegorz Jasiński: Panie doktorze Mollis Textus. Nazwa tajemnicza. Co to za eksperyment?
Dr Norbert Kapiński: To znaczy nazwa, która się pojawia na stronach, to Astro Performance i oficjalna nazwa eksperymentu Mollis Textus, którą zgłosiliśmy jeszcze przy okazji samego projektu do ESA i POLSA. Mollis Textus to po prostu po łacinie tkanka miękka i odnosi się do problemu, który chcemy poruszyć w naszym eksperymencie. My badamy tkanki miękkie układu mięśniowo-szkieletowego u astronautów, którzy będą uczestniczyć w misji x 4 i przebywać na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
Oczywiście badania tego, jak zarówno szkielet astronautów, jak i mięśnie astronautów reagują na stan nieważkości, zwłaszcza stan przedłużonej nieważkości, to jest jeden z kluczowych elementów badań medycznych przy misjach kosmicznych. Czym państwa badanie będzie się różnić?
My badamy astronautów przed misją, w zasadzie kilka miesięcy przed misją i po przylocie, żeby ocenić wpływ całej misji kosmicznej. Mam na myśli też i przygotowania do tej misji, pewnego rodzaju aktywności, które się dzieją jeszcze przed startem. Potem oczywiście wpływ samej tej mikrograwitacji i efektów, które są spodziewane na ISS, jak i to, co się wydarzy później po powrocie, czyli aspekt rekonwalescencji po pobycie właśnie w takim intensywnym środowisku. To wszystko chcemy zmierzyć proponowanymi metodami. Natomiast głównym wyróżnikiem jest to, że do analizy danych będziemy wykorzystywać system sztucznej inteligencji, który pozwoli nam zintegrować te wszystkie informacje w postaci, nazwijmy to takiego bliźniaka cyfrowego i lepiej wnioskować o stanie układu ruchu, układu mięśniowo-szkieletowego u astronautów właśnie przed taką misją i po powrocie. Dodatkowo mamy też grupę referencyjną, nazywamy tak bliźniaków naszych astronautów, którzy już teraz ćwiczą tutaj na Ziemi i pozwolą nam właśnie scharakteryzować te zmiany, które są istotne, które mogą wynikać z pobytu w stanie mikrograwitacji i rozróżnić je od tych, które są charakterystyczne dla samych przygotowań astronautów na Ziemi.
Państwo proponujecie te badania w oparciu o doświadczenia na Ziemi, w oparciu o doświadczenia firmy, która oferuje taką innowacyjną diagnostykę dla osób, które dbają o to, żeby na Ziemi nie ulec kontuzjom. Na czym polega ta państwa metoda badania tkanek miękkich, mięśni i ścięgien, zarówno sportowców, jak i takich sportowców niedzielnych, którzy szczególnie są na te kontuzje podatni? Co w tym jest oryginalnego, najważniejszego?
Smarter Diagnostics to jest ta firma, o której pan mówi. Powstała 5 lat temu jako spin off Uniwersytetu Warszawskiego. Też wywodzi się z szeregu doświadczeń, które na Uniwersytecie Warszawskim powstały w różnego rodzaju projektach, programach właśnie głównie z medycyną sportową, ortopedią, związanych z układem ruchu. No i tutaj w ramach spółki my pracujemy nad właśnie rozwiązaniem AI do tego, żeby skutecznie integrować dane diagnostyczne, dane medyczne, jak i też niemedyczne i wnioskować na temat możliwie dobrego przygotowania motorycznego sportowców, osób, które zawodowo zajmują się sportem, jak i amatorsko. Tak jak pan słusznie zauważył. No i pomagać im realizować swoje cele sportowe tak, żeby mogli unikać urazów, a jednocześnie zwiększać swoją wydajność. I co jest innowacyjne, to to, że AI pomaga w bardzo złożonym procesie łączenia tych danych ze sobą po to, żeby umożliwić skuteczne wnioskowanie. Możemy spojrzeć na to w ten sposób, że jeśli chodzi o ceny diagnostyki czy usług diagnostycznych w ostatnich latach, jest spadek tych cen. Można popatrzeć choćby na sekwencjonowanie genetyczne, które na początku kosztowało miliardy dolarów, teraz można zrealizować takie badania za 700 dolarów, a już niedługo za 200 dolarów. To samo jest z rezonansem magnetycznym. To samo jest z niektórymi badaniami krwi. I tak dalej, i tak dalej. Natomiast osób, które potrafią zinterpretować tak dużą ilość danych jest stosunkowo mało. To są zazwyczaj konsylia złożone z wielu lekarzy czy wielu specjalistów. Jest to na pewno dosyć drogi proces i nie dla każdego. Może dla tylko wybitnych sportowców dysponujących bardzo dużym budżetem. A my w spółce staramy się udostępnić ten proces dla większej grupy osób, stosując właśnie takie narzędzia AI, które są w stanie też skutecznie zintegrować te informacje i przełożyć się na praktykę.
Oczywiście te dane, o których pan wspomina, czyli właśnie badania genetyczne czy nawet badania rezonansem magnetycznym, to wciąż są jeszcze skomplikowane, złożone i kosztowne dane. Czy w tym całym pakiecie danych, które państwo analizujecie, są też takie, nazwijmy to, prostsze, bardziej dostępne? Czy tam są, nie wiem, wyniki badań krwi, wyniki badań poziomu cukru, kwasu mlekowego? Co taki chętny - mówimy w tym momencie już nie o wybitnym sportowcu, który jest otoczony całą armią, która dba o niego - ale taki zwykły amatorski sportowiec musiałby przedstawić, żebyście państwo byli go w stanie zdiagnozować?
W ramach takich najprostszych pakietów, które my analizujemy, łączymy badania krwi, zazwyczaj są to podstawowe pakiety, trochę sprofilowane pod kątem zdrowia metabolicznego właśnie, ewentualnie stanów zapalnych i koszt takich pakietów to jest kilkaset złotych. Dalej, mamy badania rezonansem magnetycznym takich głównych struktur, które mogą mieć wpływ na stabilność w ciele ludzkim, czyli staw skokowy, czy staw kolanowy. I zwykle na tych danych się skupiamy w takich najprostszych pakietach. No i również mamy ocenę tak zwaną funkcjonalną, którą też integrujemy w naszym modelu i związaną ze wzorcami chociażby chodu, biegu, wyskoku czy podstawowych ćwiczeń, które bardzo dobrze nam charakteryzują poziom koordynacji neuromięśniowej, czy swobody danego delikwenta.
Czy to są na przykład dane takie, które można wykonać w dowolnej chwili? Czy na przykład to się tak odbywa, że wykonujemy go przed i po jakimś wysiłku? Czy np. ktoś postanawia przebiec pierwszy maraton, więc na początku treningów ma taki panel wykonywany, a potem, kiedy już podejmie pierwszą próbę, to po jej zakończeniu albo po zejściu z trasy gdzieś w połowie. Jak to wygląda w praktyce?
W praktyce, jeżeli pomagamy właśnie osobom aktywnym, to zazwyczaj w przygotowaniu się do jakichś celów i warto tego rodzaju badania diagnostyczne zrealizować na początku tego celu, no a później ewentualnie monitorować jakoś swój postęp. Jeżeli już jesteśmy na przykład blisko maratonu na tydzień wcześniej, no to obowiązują nas zupełnie inne reguły niż właśnie kilka miesięcy wcześniej. Wtedy już zazwyczaj mamy przygotowanie przedstartowe i za późno jest na wszelkiego rodzaju poprawki, więc my rekomendujemy taką pracę, gdzie przynajmniej diagnostyka, taka podstawowa, jest realizowana raz do roku. No a w trakcie sezonu jest jakiś rodzaj monitorowania tych danych.
I teraz przechodzimy w Kosmos. Teraz przechodzimy do państwa eksperymentu. Jak on będzie w praktyce wyglądał na orbicie? Czy tylko polski astronauta Sławosz Uznański-Wiśniewski będzie zaangażowany, czy ze względu na dane osobowe jest jeszcze szansa, że któryś z astronautów w tym weźmie udział? Jak to w praktyce będzie wyglądało?
W praktyce to już się dzieje, bo nasz eksperyment jest ground only i na Ziemi są dwa pomiary astronautów i pierwszy pomiar już został wykonany. Mamy przyjemność pracować z dwoma astronautami, tak że dzięki temu też będziemy mogli publikować wyniki właśnie z uniknięciem tych elementów, o których pan wspomniał, czyli kwestii RODO i możliwości właśnie szerszego omawiania tych danych. Te pierwsze badania będą powtórzone też po powrocie, polegały na tym, że zastosowaliśmy dosyć szeroki panel ocen w zakresie badań krwi, w zakresie badań układu ruchu i w zakresie rezonansu magnetycznego, jak również analizy składu ciała. A więc w zasadzie cztery takie komponenty, które dostarczają nam bardzo kompleksowego opisu układu ruchu i stanu układu mięśniowo-szkieletowego astronautów. Te dane już w tej chwili są podsumowywane, analizowane i właśnie tak jak wspomniałem, integrowane w naszym silniku AI. No i ponowne pomiary zostaną w tożsamy sposób zrealizowane po powrocie tych astronautów. Jeszcze nie wiemy dokładnie kiedy, ale powinno się to odbyć miesiąc do dwóch miesięcy po powrocie. Również je przeanalizujemy i zintegrujemy w naszym silniku AI, no i dzięki temu będziemy mogli skutecznie porównać pewne wyniki i zobaczyć jak one korespondują z wynikami grupy referencyjnej.
Ten miesiąc czy dwa miesiące po misji to się wydaje taki dość bezpieczny i długi czas. Państwo macie pewność, że ewentualne zmiany utrzymają się tak długo?
To zobaczymy. Tak jak powiedziałem, my oceniamy całą misję. To znaczy tam jest szereg aspektów, który wchodzi w grę i też głównym celem jest to, żeby później wrócić z informacją do ESA, Axiom i innych zainteresowanych podmiotów, jak można zoptymalizować samo przygotowanie do misji kosmicznych z wykorzystaniem takich narzędzi jak AI, po to, żeby skuteczniej i szybciej przygotowywać przyszłych astronautów czy nawet turystów kosmicznych do lotów w kosmos. Dla nas w zasadzie dosyć dobrą informacją by było, gdyby stan sprzed misji po miesiącu wrócił już zupełnie do normy. Jeśli chodzi o astronautów. Wydaje nam się, że to się nie wydarzy. Na pewno pewne rzeczy się utrzymają, a być może będą nawet bardzo mocno charakterystyczne i te rzeczy chcemy wychwycić. Natomiast, tak jak wspomniałem, my patrzymy z takiej perspektywy na ten projekt, że liczba osób, które będą wysyłane w najbliższym czasie w Kosmos, będzie intensywnie rosła z uwagi też na misje kosmiczne, na Księżyc czy później na Marsa. Z uwagi też na tą wspomnianą turystykę kosmiczną. To wiąże się z intensyfikacją procesów przygotowań ludzi, którzy też często nie są w dobrej formie ruchowej. No i tutaj wszelkiego rodzaju pomoc i optymalizacja kosztowa i czasowa takich procesów, gdzie AI się bardzo dobrze może nadać, no to są takie właśnie technologiczne aspekty, w których my widzimy potencjał naszych działań.
Wspomniał pan o tej części eksperymentu przed lotem i po locie. A co w trakcie lotu? Bo jedyne co mi przychodzi do głowy, to ewentualnie pobieranie krwi w trakcie lotu. Czy to jest przewidziane, czy to będzie element tej tego eksperymentu?
Nie, my w trakcie lotu nie zbieramy żadnych próbek dotyczących astronautów. Jedyne co, to mamy dostęp, znaczy będziemy mieli dostęp do monitorowania poziomu ich aktywności i ewentualnie wydarzeń, które poza mikro grawitacją mogłyby mieć wpływ na układ ruchu astronautów.
Proszę mi powiedzieć, jaka jest taka optymalna ścieżka wyników tego eksperymentu. Zacznijmy jeszcze od tej ziemskiej części. Czy na podstawie badań państwo na przykład prezentujecie taką sugestię swoim klientom, co powinni robić, jak się powinni przygotowywać, rozgrzewać i ile czasu powinni na tym spędzić? Czy to tak działa?
Tak, jeśli chodzi o tę część kliencką, gdzie realizujemy, tak jak wspomniałem, troszeczkę bardziej uproszczone protokoły oceny, to tutaj sugestia, która wychodzi z naszych narzędzi, dotyczy tego, w jakich proporcjach, jakiego rodzaju treningi są wskazane dla takiej osoby przy odpowiednim celu. No i też ile mniej więcej czasu powinna optymalnie poświęcać na taki trening, żeby spodziewać się wyników. W rozszerzonym aspekcie kierujemy też badania dalej do ekspertów po to, żeby im ułatwić pracę z daną osobą, przygotowującą się do realizacji pewnego celu. Natomiast jeśli mówimy o tych badaniach u astronautów, no to są rozszerzone badania, z którymi do tej pory jeszcze nie pracowaliśmy aż w takim spektrum. I tutaj jest ten element rozwoju naszej technologii o możliwość właśnie poszerzenia spektrum integracji danych.
Czyli to jest szansa na taki, nazwijmy to, zunifikowany potem i przeznaczony indywidualnie dla każdego przyszłego chętnego prywatnego czy zawodowego astronauty, z sugestią, jak się przygotowywać do lotu i jak potem po locie wracać do normalnego życia? Czy tak?
Tak, dla astronauty jak najbardziej, czy też osoby wysyłanej w kosmos. Ale tutaj upatrujemy też potencjał, że ta technologia zostanie przetransferowana później do naszych protokołów, z którymi obecnie pracujemy u sportowców zawodowych, czy właśnie amatorów. No i też śledzenie zmian i ocena automatyczna zmian w tych tkankach miękkich będzie wspomagała jeszcze skuteczniej kwestie związane z rehabilitacją, kwestie związane z powrotem do uprawiania sportu, czy powrotem do gry. Także wszystkie te aspekty, które są bardzo istotne u osób aktywnych.
W przypadku takich eksperymentów zabieranych na orbitę są dwa istotne czynniki, które decydują o tym, na ile kłopotliwy jest ten eksperyment. Po pierwsze to waga eksperymentu i ile tam trzeba ze sobą zabrać. Po drugie to czas, który trzeba na nim spędzić na orbicie. Mam wrażenie, że państwa eksperyment nie obciąża ani jednego budżetu, ani drugiego. Bo tak naprawdę, no owszem, trzeba zabrać astronautów, to oni są, jeśli chodzi o wagę i ciężar, istotnym elementem, ale też nie poświęcają na ten eksperyment czasu tam na górze.
Tak jak wspomniałem, jest to eksperyment ground only. Tak jest nazywany i charakteryzowany przez ESA, więc my nie dodajemy od siebie nic, jeśli chodzi o obowiązki astronauty bezpośrednio na ISS, ani też do payloadu, czyli ładunku wynoszonego na orbitę.
Jeszcze chciałem pana zapytać o ten naziemny element, o tę grupę kontrolną, która tu zostaje. Jakim oni będą podlegać badaniom, jakiemu reżimowi tych badań? Czy to będzie w jakimś takim habitacie naziemnym, jak sobie możemy to wyobrażać?
Ta grupa kontrolna już realizuje swoją część projektu. Oni również mają dwa badania i te badania są zrealizowane dokładnie tak samo jak astronautów, czyli ten sam panel, jeśli chodzi o spektrum pomiarów. Realizujemy je też w odstępie około kilkumiesięcznym i pomiędzy tymi badaniami grupa referencyjna musi utrzymać się w jak najlepszym zdrowiu, a być może nawet poprawić troszeczkę swoje zdrowie, dzięki czemu jesteśmy w stanie później wychwycić, co tak naprawdę było istotną różnicą w stosunku do tego, co się wydarzyło u astronautów, którzy mają szereg stresów i szereg różnych problemów, które mają wpływ na układ ruchu i które chcemy wychwycić. No i właśnie stanowią dla nas taką referencję do porównań i do walidacji pewnych hipotez.
Ta misja trwa 2 tygodnie. To oczywiście w skali misji kosmicznych jest relatywnie nie bardzo długo. Tak sobie myślę, że pewnie państwo chcielibyście nawiązać w ten sposób taką współpracę z ESA i z NASA, żeby zyskać możliwość przebadania astronautów, którzy polecą w dłuższą misję, choćby taką klasyczną, półroczną misję na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Czy takie próby już są, czy będą?
Naturalnie, w tej chwili wszyscy skupiają się dookoła tego, żeby misja się odbyła i żeby wszystko się powiodło. Oczywiście próby i rozmowy już są, natomiast spodziewane jakieś szersze efekty prawdopodobnie dopiero będą po zakończeniu całej misji. Ale naturalnie tak. My przede wszystkim to rozwiązanie budujemy w pierwszej kolejności w ramach tego eksperymentu, żeby później pokazać jego efekty dla potencjalnych interesariuszy. Tutaj mówimy właśnie o agencjach kosmicznych typu ESA, NASA, ale nie tylko. Bo ten przemysł prywatny również się rozwija i to bardzo dynamicznie. Mowa tutaj o firmach typu SpaceX, ale też Axiom Space. Axiom będzie budowało pierwszą prywatną stację kosmiczną i na pewno będzie uczestniczyło bardzo aktywnie w procesie wysyłania turystów kosmicznych. I to jest jeden tylko z przykładów, bo tak jak powiedziałem, patrząc na prognozy, ten rynek będzie dynamicznie rósł. To widać też u inwestorów zainteresowanych tego rodzaju rozwiązaniami. Tak, że jak najbardziej chcemy rozwijać tę technologię w tym kierunku, a jednocześnie oczywiście takie wyzwania i działania z takimi pomysłami, czy właśnie miejscami, jak Kosmos dają nam dużą możliwość rozwijania naszej technologii, przekładania jej na ziemskie warunki.
Dziękuję panu bardzo serdecznie. Trzymamy kciuki w takim razie za powodzenie tej misji i za ciąg dalszy, oczywiście. Bo brzmi to bardzo, bardzo interesująco.
