اسكلت يكي از سيستم هاي مهم انسان است كه سبب حفظ وضعيت ايستاده و استوار بدن در برابر نيروي جاذبه مي شود.
به طور طبيعي اسكلت انسان در محيط جاذبه 1 جي زمين رشد و نمو مي كند و ساختار استخواني آن به شكلي طراحي شده است كه در مقابل نيروهاي وارد بر خود مقاومت كند.
لايه خارجي استخوان را پريوست (در مقابل لايه داخلي يا آندوست) گويند.
بافت استخواني محيطي به شكل تيغه هاي استخواني در زير پريوست قرار دارد.
در لايه هاي زيرين، مجاري استخواني هم مركز (نظير تنه درخت) در اطراف يك منبع خوني قرار مي گيرد و سيستم هاي هاورس (استئون) را مي سازد. بافت استخواني از دو قسمت سخت قشري در خارج، و مغز استخوان در داخل تشكيل شده است. قسمتي از استخوان كه در مجاورت مغز استخوان قرار دارد، استخوان اسفنجي (ترابكولار) نام دارد.
استخوان قشري ، در حدود 80 درصد استخوان بندي افراد بزرگسال را تشكيل مي دهد و اكثراً در تنه استخوآنهاي دراز وجود دارد. استخوان اسفنجي به صورت تيغه هاي موازي ميكروسكوپي آرايش مي يابد و بيشتر در تنه مهره ها، دنده ها، لگن و انتهاي استخوآنهاي دراز وجود دارد. ترتيب قرارگيري بافت اسفنجي و متراكم، استحكام مناسب را براي تحرك فراهم مي سازد. قسمت اسفنجي استخوان وزن بدن را متحمل مي شود و آن را در برابر شكستگي محفوظ مي كند. بافت استخواني دائماً در حال بازسازي است و كلسيم مورد نياز بدن به طور متناوب از ذخاير اسكلتي آزاد مي شود.
فضانورداني كه بي تحركي طولاني مدت را تجربه مي كنند، مانند بيماران بستري، قطع نخاع، فلج اندام هاي تحتاني، و كساني كه اندام هايشان مدت ها در گچ مي ماند، بخش زيادي از توده استخواني، قدرت استخواني، و عضلاني خود را از دست مي دهند. مطالعات مختلف بر روي فضانوردان نشان مي دهد كه از دست رفتن توده استخواني در مأموريت هاي فضايي به طور متوسط، حدود 1 تا 2 درصد در ماه و از دست دادن كلسيم در فضانوردان تقريباً 10 برابر ميزان از دست دادن كلسيم در بدن زنان در اوايل يائسگي است (بيشترين ميزان ازبين رفتن توده استخواني انسان در روي زمين). كاهش توده استخوان باعث كاهش قدرت استخواني و افزايش خطر شكستگي مي شود كه يكي از مشكلات سلامتي فعلي فضانوردان است و سبب اختلال در كاركرد آنها در مأموريت هاي فضايي مي شود. پوكي استخوان در فضانوردان يكي از بزرگ ترين موانع مأموريت هاي طولاني مدت مثل سفر به مريخ است.
آموخته هاي ما درباره پوكي استخوان در فضا موجب خواهد شد تا اين معضل را، كه بيماري شايع و ناتوان كننده اي در كره زمين است، بهتر بشناسيم. اخيراً دانشمندان متوجه شده اند كه اشعه درماني در بيماران مبتلا به سرطان، خطر شكستگي خودبه خودي استخوان را افزايش مي دهد و اين واقعيت افق جديدي از تحقيقات براي محققان است. بتمن يكي از دانشمندان ناسا، كه در حال حاضر بر روي پوكي استخوان كار مي كند، مي گويد: "بروز شكستگي استخوان در زنان يائسه اي كه به علت سرطان گردن رحم و روده بزرگ تحت درمان با اشعه (راديوتراپي) قرار مي گيرند 60 درصد و در بيماران مبتلا به سرطان مقعد به ميزان 200 درصد افزايش مي يابد". با توجه به آنكه كاهش توده استخواني در فضانوردان و مواجه آنها با تشعشعات كيهاني در مأموريت هاي فضايي 30 ماهه به مريخ، امري اجتناب ناپذير است بايد شرايطي مهيا كرد تا بتوان مسافران را در برابر آن محافظت نمود.
بتمن در جولاي 2006، 35 موش ماده را در معرض يك مواجهه (تك دُز) اشعه به شدت 2گري قرار داد. البته اين مقدار تقريباً معادل شدت اشعه اي است كه براي فرد مبتلا به سرطان استفاده مي شود. وي موش ها را به 4 گروه تقسيم كرد و اثر اشعه هاي مختلف گاما (امواج الكترومغناطيسي با طول موج كوتاه و انرژي بالا كه به وسيله مواد راديواكتيو تابيده مي شود)، پروتون (از اجزاي اتم با بار مثبت و اندازه حدوداً 1836 برابر بزرگ تر از الكترون)، كربن و يونيزه (اشعه با قدرت بالا با انرژي كافي براي خارج كردن الكترون از مدار حركتي و در نتيجه بارداركردن هسته) را روي آنها بررسي كرد. سپس قسمت ابتدايي استخوان بزرگ ساق پا (تيبيا) و استخوان ران (فمور) را به وسيله سي تي اسكن بررسي كرد. طبق نتايج به دست آمده، اشعه كربن باعث شد تا توده استخوان اسفنجي 39 درصد (بيشترين كاهش) كاهش يابد. اشعه هاي پروتون، يونيزه و گاما به ترتيب 35، 34 و 29 درصد توده استخوان اسفنجي را كاهش دادند. ميزان كاهش اتصالات متحمل كننده وزن در استخوان اسفنجي در بين چهار گروه، حدود 46 تا 64 درصد متغير بود. شايان ذكر است كه قطع اتصالات استخواني برگشت پذير نيست و با درمان هاي جبراني بهبود نمي يابد. تك تك اشعه هاي؛ گاما، پروتون، كربن و يونيزان در اين مطالعه نسبت به مجموع اين اشعه ها (پروتون و يون هاي سنگين يا اشعه هاي يونيزان) تخريب كمتري داشت. طبق اظهارات بتمن در ميزان هاي بسيار پايين اشعه هم، كه انتظار كاهش توده استخواني نمي رفت، اين معضل مشاهده شد. براساس مطالعه بتمن مشخص شده است كه اشعه بر روي قسمت قشري و سخت استخوان اثر محسوسي ندارد و فقط ناحيه اسفنجي را تحت تأثير قرار مي دهد. براساس نتايج اين مطالعه، تشعشعات فضايي موجب تشديد كاهش توده استخواني و وخيم تر شدن اثرات زيان آور بي وزني بر روي استخوان مي شود
| 
