在去火星的太空旅途中突发心脏病该怎么办

2021/4/19 9:41:46 来源:新浪科技 作者:任天 责编:远洋

北京时间 4 月 19 日消息,在距离地球几百万公里外的太空,哪怕是极轻微的健康问题都可能是致命的。不过,尽管困难重重,太空“药剂师”还是给出了一些创造性的解决方案。

在宇航员的工作中,处理超出常人经验范围的情况是必不可少的一部分。即便如此,我们仍然可以想象国际空间站的宇航员在太空飞行期间第一次被诊断出现静脉血栓时的心情。当然,无论在什么时间、什么地点,在颈静脉里发现血凝块都是令人不适的,但如果是在距离地球表面 400 多公里的的地方,发生这种情况实在是很不方便。

幸运的是,国际空间站配备了抗凝血剂药物,可以应对这种潜在的生命威胁。尽管如此,在治疗进行到一半的时候,宇航员的服药剂量不得不减少三分之一,以等待补给飞船送来更多的药物。几个月后,这名并未透露身份的宇航员返回地球,后来完全康复。

2020 年 1 月,《新英格兰医学杂志》(New England Journal of Medicine)发表了一篇论文,描述了这一事件的细节。可以说,该事件之所以能取得圆满的结局,很大程度上是因为宇航员与地球上的医疗专业人员保持着定期联系,并可以获得药物补给。想象一下,如果是在第一次火星任务中,宇航员们可能就要面临没有补给飞船的问题,而且无法与地球进行快速的通话。

“最终,我们将不得不承担一些重大风险,特别是如果想超越地球轨道的话,”欧洲空间局医疗项目和技术团队负责人乔纳森・斯科特说,“这就是我们的工作,尽可能地降低风险。”

很显然,降低风险并不是一件容易的事,因为太空是一个非常危险的地方。甚至穿上宇航服也会增加宇航员溺死和指甲脱落的风险。在地球大气层之外活动时,宇航员会暴露在辐射中,其后果尚不完全清楚,但不太可能安然无虞。失重或许很有趣,但也会导致一系列问题,包括骨骼和肌肉的损耗。一些宇航员的视力开始下降。随着在太空中待的时间越长,所有这些问题都变得越来越紧迫。

最重要的是,宇航员和地球上的我们一样,也会遇到各种各样的健康问题,但却无法方便地去医院治疗。美国国家航空航天局列出了大约 100 种可能在太空发生的疾病,包括牙痛、流鼻血、脊椎骨折和化学烧伤等。对于国际空间站的宇航员来说,生病后返回地球还是可能做到的,但如果是在前往火星的途中,情况就变得相当棘手了。往返火星大约需要 3 年时间,这意味着途中如果出现医疗紧急情况,宇航员之间就必须互相帮助,进行治疗。

如果你在飞往火星的途中心脏骤停,那可以放心,研究人员已经考虑过如何在太空中实施心肺复苏(一种方法是用双脚抵住天花板,双臂向下按压病人的胸部)。由于宇航员的年龄范围和良好的身体素质,他们不太可能患中风或突发阑尾炎。这一点很重要,因为如果真的发生这些情况,他们就会陷入乔纳森・斯科特所说的“无效医疗”的境地。换句话说,任何人对此都无能为力。

在国际空间站上,当医疗事故发生时,宇航员可以求助美国国家航空航天局众多医学专家的专业知识。斯科特说:“病人在空间站,医生在地面,如果有问题的话,病人可以向这些医生咨询。”到宇航员到达火星时,如果有可能与地球通讯的话,将会有 40 分钟的延迟。斯科特说:“我们必须开始准备,不仅要能够诊断太空飞行中可能出现的健康问题,还要能够进行治疗。”

人工智能可能是很好的解决方案,但如果你想象的是《星际迷航》(Star Trek)中那样的全息医生,请降低你的预期,这在未来几十年里可能都无法实现。美国国家航空航天局负责探索太空医疗能力的科学家克里斯・林哈特表示:“我们还需要很多、很多年才能实现这样的目标,目前只能(让宇航员)说明医疗紧急情况的性质。”

伊曼纽尔・乌奎塔是太空健康转化研究所(TRISH)的副首席科学家。该研究所是美国国家航空航天局资助的项目之一,主要研究深空任务的医疗服务。尽管完全实现人工智能诊疗尚需时日,但乌奎塔认为某种形式的人工智能仍可以发挥关键作用。“这对火星任务而言至关重要,”他说。尽管在火星任务的宇航员中可能会包括一名医生,但乌奎塔解释道:“没有一个医生可以知道一切。而且,如果那个宇航员生病了怎么办?”

TRISH 资助的研究项目包括“Butterfly iQ”,一款可供非医务人员使用的手持式超声波诊断设备,这非常有实用性,尤其是在没有庞大设备和训练有素的操作者的情况下。另一款诊断工具是 VisualDx,具有相当的人工智能,最初开发用于分析图像和识别皮肤状况。目前,这项技术已被用于帮助宇航员诊断在太空中最常见的各种状况,而且无需连接互联网。

减少医疗设备的数量和大小,以及使用这些设备所需的专业技术水平,将是人类登上火星的关键。另一个关键是保持足够数量的消耗性医疗用品。目前,宇航员在太空所需要的几乎所有东西都是从地球带来的(国际空间站上的大部分饮用水则是从废水中回收的,包括宇航员自己的汗水和尿液)。

美国国家航空航天局的一项研究得出结论,一艘前往火星的飞船应该储存 248 升的静脉注射液,这在宇宙飞船上会占据大量宝贵的空间。因此,在过去的十年里,美国国家航空航天局一直致力于利用饮用水来制造静脉注射液。目前研究人员正在改进这项技术,以便将其用于火星任务。林哈特说:“你可能会在去火星的路上遇到一个生病或受伤的人,宇航员打开供水系统的开关,再把一个袋子挂在水龙头上,五分钟后,你就会能得到满满一袋无菌静脉注射液。”

从此前国际空间站的血栓事件可以看到,保持充足的药物供应也是一个问题。部分原因是宇宙飞船的药柜空间有限,另一方面,药物在太空中的降解速度也比在地球上更快,可能是暴露在辐射中导致的。而且,宇航员往往需要服用大量的药物。2017 年一项对国际空间站宇航员的研究发现,宇航员平均每周都要服用四种药物。

菲尔・威廉姆斯是英国诺丁汉大学的生物物理学教授,领导着世界上第一个太空药物研究项目。他的团队正在研究太空环境下的免疫系统和抗生素耐药性等问题,并已将线虫送上了国际空间站,以研究微重力下肌肉的分解。

威廉姆斯和他的同事们也在研究如何解决药物供应问题,他说:“我们正在寻找就地和按需生产药物的方法。”通过从抗辐射细菌中筛选出能够制造蛋白质的种类,并将其与蛋白质类药物的 DNA 配对,威廉姆斯的团队成功地在试管里生产出了更多的药物。威廉姆斯表示,在未来,使用 3D 打印技术甚至能够“用一个黑匣子,输入你想要的东西,然后就能取出药物”。

这项技术或许在第一次火星任务时就能用上,但也可能没那么快。如果人类想要殖民其他星球的话,我们就需要走得更远,而不仅仅是在太空中生产药物。这可能涉及 3D 打印医疗技术和更先进的手术工具,甚至是可替换的器官;目前科学家正在研究在国际空间站上 3D 打印人类心脏的可能性。

科学家的最终目标是研究出如何在太空中用最少的资源来治疗疾病,这对于深空探索至关重要,而另一方面,这在地球上也有很多应用。毕竟,如果我们能减少太空中的“无效治疗”,我们也能其应用在地球上的类似场景中。“如果能在火星上治疗人类,那我们就能在任何地方展开治疗,”威廉姆斯说,“在南极,在潜水艇中,在联合国难民署的非洲营地里,在小地方的医院里。治疗的地点就变得不那么重要了。”

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关键词:火星宇航员

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