2021年6月18日，三名中國航天員進入天和核心艙，標志著中國首次進入自己的空間站。據(jù)悉，航天員將完成為期3個月的在軌駐留，開展機械臂操作、出倉活動等工作。長期生活在太空中，一個不可忽視的問題就是身體健康和機能的維護。在太空失重環(huán)境下，一旦當航天員需要緊急手術(shù)時，如何進行應急保障是一個難題。    近期，Anesthesiology雜志在線刊發(fā)一篇臨床焦點綜述，探討人類在火星或月球表面面臨嚴重外科手術(shù)緊急情況時的關鍵挑戰(zhàn)，例如重大創(chuàng)傷。文章檢索了現(xiàn)有文獻中與太空醫(yī)療撤離、遠程醫(yī)療、麻醉和手術(shù)以及康復相關的因素。該文還分析了一些可能影響麻醉實踐的技術(shù)和未來概念。    該篇綜述的第一作者Matthieu Komorowski，一直著迷于太空醫(yī)學問題。12年前，他作為太空醫(yī)學的實習生，前往德國科隆的歐洲宇航員中心學習。隨后，他有前往美國國家航空航天局，開始研究如何在太空實施麻醉。我們的征途是星辰和大海。人類對外空間環(huán)境的每一步探索和利用，都在不斷拓展人類的疆域，也將帶來新的醫(yī)學問題。    該文為開源獲取文章，麻海新知對其予以編譯，以饗讀者。    登陸火星兩個月后，一名宇航員在艙外活動中摔倒，導致股骨骨折。返回地球幾無可能，必須立刻進行處理?，F(xiàn)代探險家在遇到極端的生理和地理環(huán)境下，救援、醫(yī)療和交通運輸需要迅速而創(chuàng)新的方法。人類的太空探索正是如此，尤其是面臨緊急醫(yī)療和創(chuàng)傷護理等挑戰(zhàn)時。    在太空任務中，宇航員面臨的最大風險是創(chuàng)傷、失血性休克和感染。通過電腦模擬及對航天探索中預測可能發(fā)生的醫(yī)療事件進行分析，每次火星飛行任務中發(fā)生下肢骨折事件的風險為4.6%（6名宇航員組950天任務），專家們認為這種創(chuàng)傷對任務的影響最大（在30種嚴重醫(yī)療事件中位列第5）。    在月球或火星上活動的持續(xù)時間、距離和活動類型，導致的危險暴露與地球軌道不同。月球環(huán)境獨特，帶來引力降低、電離輻射、流星體、行星塵埃、減壓病和極端溫度等極端挑戰(zhàn)。在星球地表探索期間進行大量艙外活動，會使宇航員面臨的外傷事故和減壓病累積風險較高。失重會使骨密度降低，幾個月未治療會進展為骨質(zhì)疏松，增加宇航員病理性骨折的發(fā)生風險。

一、太空任務中的醫(yī)療難題

    1．撤回地球的難度大    去往火星的行程可能需要200天，因而緊急返回地球幾乎不可能，乘員必須自力更生。月球也是如此，緊急情況下從決定撤離至到達地球醫(yī)療點至少4天，即刻撤離的可能性很小。來自地球的航空救援醫(yī)療隊要花幾周時間才能到達現(xiàn)場，不能對傷亡人員及時處理。    2．醫(yī)療用品和補給要求高    在極端環(huán)境下，理想的醫(yī)療支持要求設備、人員能力與最可能的醫(yī)療條件相匹配。醫(yī)療包的設計必須協(xié)調(diào)乘員的技能與其他各種參數(shù)，包括容量、重量、預期醫(yī)療狀況負載的功率需求（依據(jù)任務持續(xù)時間和艙外活動次數(shù)等）、乘員人數(shù)。

表1早期太空任務、國際空間站及未來太空探索任務中的醫(yī)療包清單

   表1顯示了早期太空探索和當前國際空間站的醫(yī)療包內(nèi)容，以及未來太空探索任務較需要的物品。當前國際空間站的醫(yī)療包無法進行侵入性手術(shù)或長時間的器官支持，因此需要進行重大更新以用于將來的飛行任務。危重患者的醫(yī)療護理除了需要臨床技能，更需要大量支持服務和設備，例如水、電、外科手術(shù)設備和消毒手段、個人防護設備、實驗室檢查、成像設備、血液制品以及連續(xù)供氧。然而，這些設備的數(shù)量與目前的存儲能力并不匹配，在月球基地的補給選擇極為有限，火星更難實現(xiàn)。若乘員只憑一些隨身攜帶的物品，很難保證設備的可靠性和適航性。

   此外，太空環(huán)境會加快藥物的降解，因此需要設計特殊藥物包裝。超聲檢查可用于各種臨床場景，例如創(chuàng)傷評估、氣胸診斷、血容量和心功能監(jiān)測、區(qū)域阻滯或輔助骨折外固定。超聲仍將是主要影像手段。

   3. 醫(yī)療技能必須全面

   當前國際空間站計劃要求配置醫(yī)務人員，太空探索任務的最佳醫(yī)生是接受相關外科手術(shù)和野外訓練的急診科醫(yī)生。表2概述了已在航天或太空模擬環(huán)境中進行了調(diào)試的相關急救技能。同時，醫(yī)務人員還必須具有廣泛的基礎知識，熟悉非醫(yī)療任務，具備基本的外科手術(shù)技能和管理危重患者的能力，他們可能擔任多個角色，既是外科醫(yī)師又是麻醉醫(yī)師。乘員技能冗余對提高安全性至關重要，特別是指定的機組醫(yī)師喪失工作能力時。建議培訓幾名乘員來處理最常見的緊急情況，可以參考世界衛(wèi)生組織的醫(yī)療能力模型，其包括基本的復蘇和初級創(chuàng)傷護理。

表2在航天或太空模擬環(huán)境中需具備的急救技能

   4. 遠程醫(yī)療存在延遲

   遠程醫(yī)療可通過遠程通信技術(shù)為偏遠地區(qū)的患者提供專業(yè)的診斷和治療建議。當前航天飛行中，遠程醫(yī)療被廣泛用于遠程監(jiān)測、培訓、診斷和治療宇航員。月球與地球之間幾乎可以實時通信，延遲約為2 s，這允許語音和視頻通信，但很可能不允許外科手術(shù)機器人等危險操作。然而，在火星通信延遲可達4至20分鐘，這將阻止實時通信和設備遠程控制。這也推動了非同步遠程醫(yī)療的發(fā)展，例如在火星上進行闌尾切除模擬手術(shù)。

二、麻醉與手術(shù)管理面臨的挑戰(zhàn)

      1. 生理系統(tǒng)      生理系統(tǒng)會受太空微重力影響。心血管系統(tǒng)主要特征包括：流體向頭部轉(zhuǎn)移；血容量減少、心功能減弱；下肢靜脈順應性增加；動脈系統(tǒng)阻力和壓力反射改變（圖1）。心血管系統(tǒng)將很難應對失血等挑戰(zhàn)，重力恢復時生理狀態(tài)會需要更久時間適應。目前尚不知道在月球/火星表面人類心血管變化的程度以及避免這些變化所需的重力水平，因此需要更多研究來探索這些基礎問題。   除心血管系統(tǒng)外，麻醉醫(yī)師還會擔憂宇航員膿毒癥發(fā)生風險的升高。許多因素加劇感染風險，包括衛(wèi)生條件受限、免疫系統(tǒng)改變、抗生素活性降低、細菌抵抗力增強以及受試者和環(huán)境中微生物組新發(fā)現(xiàn)的動態(tài)變化。   圖1在不同引力環(huán)境中   人體心血管系統(tǒng)的變化        2. 麻醉方案的選擇      在困難環(huán)境中選擇麻醉方案一般取決于以下因素，包括患者狀況、護理人員經(jīng)驗、藥物和設備的可獲得性、緊急程度、是否飽腹及患者意愿。經(jīng)驗有限的麻醉人員應使用能勝任的、確保安全且可廣泛應用的技術(shù)。有人建議，在技能和用品有限的情況下，應盡可能減少全身麻醉劑的使用。      直至今日，在太空飛行期間或任務完成后的短期內(nèi)都沒有接受麻醉的案例。因此，在缺乏強有力證據(jù)的情況下，應根據(jù)最壞情況來制定方案，對宇航員進行手術(shù)應基于下述情況考慮：病情嚴重、血容量減少、困難插管且不耐受琥珀酰膽堿；飽胃；并由受過有限培訓的非醫(yī)務人員進行過處理?？傊瑧M可能嘗試區(qū)域阻滯。任務前短期訓練與現(xiàn)場實踐相結(jié)合將使乘員在區(qū)域阻滯獲得成功。當不合適或區(qū)域阻滯失敗時，需要全身麻醉。      建議實施簡化靜脈麻醉方案：清醒鎮(zhèn)靜（用于操作檢查、外周手術(shù)和淺表軀干手術(shù)）和進行氣管插管的全身麻醉（用于頭面部和深部軀干手術(shù)）。通常不建議在這樣小的封閉環(huán)境中使用揮發(fā)性麻醉劑。另外，目前還沒有關于在失重或部分重力下進行椎管內(nèi)麻醉的安全性和有效性的研究，交感神經(jīng)阻滯對微重力環(huán)境下患者的影響應引起關注。      3. 手術(shù)面臨的風險      在月球表面進行手術(shù)僅限于對挽救生命或四肢絕對必要的手術(shù)。對不復雜的闌尾炎等疾病，非手術(shù)治療是首選。股骨骨折時，可采用石膏或外部固定器等臨時穩(wěn)定措施。這些臨時措施的技術(shù)難度小，但對臨床骨愈合而言欠佳，且不利于撤離。對股骨干骨折，使用順行髓內(nèi)釘早期固定仍是公認的標準措施。太空飛行中X線檢查不太實際，超聲檢查簡單易學，可以勾勒出骨折的解剖結(jié)構(gòu)并指導介入治療。盡管確認遠端鎖定螺釘非常困難，但超聲預計能顯示髓內(nèi)釘位置。用于遠端鎖定螺釘有效的非影像引導技術(shù)已有描述，但可能需要更大的手術(shù)暴露及適當?shù)拈]合方法，低重力對此的影響仍存在爭議。      髓內(nèi)穩(wěn)定的康復目標是術(shù)后第一天完全負重，以及髖關節(jié)和膝關節(jié)的早期活動，這在低重力環(huán)境中是可能的。然而，計算機模型和體內(nèi)模型均強調(diào)了生物學對骨折愈合的深遠影響，提示需要進行后續(xù)影像學檢查和評估骨折不愈合的風險。在太空發(fā)生靜脈血栓和栓塞的風險可能會增加，因此需要采取適當?shù)难A防措施。  

三、心理和行為健康

   1.個人因素      封閉且局限的極端環(huán)境會帶來生理和心理壓力。長期暴露于壓力、疲勞、社交孤立、照明條件和晝夜節(jié)律改變等因素，人類行為健康遭受威脅。在孤立和局限的環(huán)境中生活會產(chǎn)生負面心理反應，包括輕度認知障礙、時間感受紊亂、主動性下降、睡眠障礙、精神癥狀、焦慮、抑郁和社交沖突。這些因素會損害乘員應對緊急醫(yī)療事件的能力，增加包括認知錯誤在內(nèi)的風險。專家共識確定了長期航天過程中處理嚴重醫(yī)療緊急情況的關鍵非技術(shù)技能，其中就包括正確交換信息的能力，支持和領導/服從能力。      此外，在漫長的太空任務中，緊急醫(yī)療是小概率事件，因此要維持幾個月或幾年的基本技術(shù)技能和非技術(shù)技能將非常困難。      其次，突發(fā)事件本質(zhì)上包括認知錯誤在內(nèi)的各種錯誤。認知錯誤會導致錯誤的診斷或治療。麻醉中最常見的認知錯誤和偏倚類型包括錨定（專注于一個問題而不了解整體情況）、可用性偏倚（由于情緒性的經(jīng)歷記憶而選擇最先想到的診斷）、過早斷定（過早接受診斷，未考慮到可能存在其他合理的差異性）、確認偏倚（僅搜尋或確認自己期望的或懷疑的診斷信息）。這些認知錯誤（和其他常見錯誤）在麻醉緊急事件中占50％至80％。      2.團隊合作      緊急事件通常會通過整合各種信息使整個團隊適應和協(xié)調(diào)復雜的任務、檢測并糾正體系的不穩(wěn)定性。輕微的認知或組織性無法識別的錯誤會迅速升級為災難性故障。如果發(fā)生重大醫(yī)療事件，乘員將向地球醫(yī)學專家請求緊急援助。在通信不穩(wěn)定或延遲的情況下，雙方及時交換相關信息將面臨相當大的挑戰(zhàn)。遠程醫(yī)療中，由于不同的社交模式可能會導致地球和太空團隊難以協(xié)調(diào)，必須建立共享的心理模型和正確的相互理解，以避免協(xié)調(diào)不當、產(chǎn)生沖突。  

四、從太空醫(yī)療到地球醫(yī)療的成果轉(zhuǎn)化

      許多創(chuàng)新性概念或技術(shù)，在航天和地球上應用均有益，不僅能拓展專家能力，還能為農(nóng)村或偏遠地區(qū)缺乏專業(yè)知識的醫(yī)務人員提供幫助。      最初在航天領域開發(fā)的許多技術(shù)和概念使陸地醫(yī)學發(fā)展受益，特別是麻醉學。太空機構(gòu)以對風險評估和安全文化高度重視。NASA是第一個提出安全矩陣概念的組織，該矩陣通過結(jié)合其可能性和嚴重程度來量化潛在威脅的影響。來自航空航天業(yè)的相關風險量化方法已應用于醫(yī)療康復和麻醉。例如，失效模式和效果分析法可減少麻醉中的用藥錯誤。      為太空飛行而開發(fā)的遠程醫(yī)療技術(shù)和生物遙測技術(shù)被用于支持對地球偏遠地區(qū)的醫(yī)療和外科緊急情況的管理。經(jīng)典案例是在南極進行的脊柱麻醉下髕腱斷裂修復術(shù)，由位于馬薩諸塞州波士頓的外科醫(yī)師和麻醉醫(yī)師協(xié)助。視頻數(shù)據(jù)增強了遠程醫(yī)療支持的價值，遠程專家可以實時看到由操作超聲探頭的新手生成的圖像，遠程指導地球上的醫(yī)生或月球表面上的乘員進行區(qū)域阻滯。在通信延遲較低的情況下，可通過在低地球軌道上進行測試的遠程操作機器人超聲儀來提高圖像質(zhì)量。由于人工智能輔助的超聲儀可定位血管或神經(jīng)等重要結(jié)構(gòu)，因此能用全自動超聲儀進行檢查，自動獲得高質(zhì)量圖像，提供診斷建議以及中線定位或神經(jīng)阻滯等程序。      氣道和心血管問題仍是麻醉相關病殘和死亡的兩大原因，人工智能推動的創(chuàng)新可能會提供寶貴的幫助。盡管遠程遙控的智能喉鏡已有報道，但仍有一些模型試圖通過識別相關解剖標志并操縱內(nèi)窺鏡來提供自動插管。多個團隊已報道了能優(yōu)化麻醉藥、液體和升壓藥輸送的閉環(huán)系統(tǒng)，對護理質(zhì)量和安全性產(chǎn)生積極影響，在遠程環(huán)境和太空飛行中都將極為有用。  

五、討論

      本綜述著重分析了影響太空嚴重醫(yī)療事故管理的生理、后勤、醫(yī)學和環(huán)境因素。醫(yī)學挑戰(zhàn)是關鍵問題，由于極端的環(huán)境因素及醫(yī)療技能和用品問題，在地球附近提供高級醫(yī)療服務并疏散患者仍面臨困難。      在未來太空探索任務中，將可用的醫(yī)療包和機載醫(yī)療技能與預期的醫(yī)療和手術(shù)條件相匹配極具挑戰(zhàn)。環(huán)境的獨特性可導致使用極端措施，在最壞的情況下，只有最有限的裝備，任何嚴重的醫(yī)療事件都將意味著乘員的死亡。在這種情況下，乘員甚至不需要醫(yī)生，因為試飛員、天文學家或地質(zhì)學家會帶來更多有價值的技能。      但是，對宇航員進行的一項調(diào)查證實，他們對艙上的醫(yī)生會更有信心。從好的方面來看，醫(yī)學教育的進步和出色的宇航員素質(zhì)使得他們即使沒有經(jīng)過醫(yī)學培訓，也可執(zhí)行醫(yī)療程序，包括高級程序，例如肢體阻滯、全身麻醉。相關的模擬環(huán)境中證明，新手可以執(zhí)行麻醉醫(yī)師通常執(zhí)行的任務，包括快速順序誘導和經(jīng)口氣管插管。超聲可能是輔助完成這些操作的首選。即便是新手，運用超聲也可加快掌握一些關鍵技能的速度。例如，運用超聲引導只需少于10次就可掌握中心靜脈置管和臂叢神經(jīng)阻滯?；谌斯ぶ悄艿尼t(yī)療技術(shù)（例如增強現(xiàn)實設備、智能超聲機器或用于血液動力學優(yōu)化或全身麻醉的閉環(huán)系統(tǒng)）也提供了希望，這些輔助工具可幫助乘員診斷疾病和執(zhí)行醫(yī)療程序。      沒有醫(yī)療設備時，即使是訓練有素的醫(yī)生也會無能無力。有效載荷量和存儲的限制將意味著用于月球和火星探測任務的醫(yī)療包可能比在國際空間站上更為緊湊。計算機模型對幫助設計滿足嚴格任務限制的醫(yī)療包很重要。此外，乘員還可能要利用到現(xiàn)場資源，例如建筑、電力、建立靜脈通路、3D打印外科設備、甚至輸血。乘員可通過新鮮的全血輸注來緩解預期的血液制品缺乏，這也意味著乘員選擇標準中將增加血液相容性指標檢測。      在長期太空任務中，尤其需要關注的是宇航員的行為健康，這是長時間在孤立而密閉環(huán)境中生活最大的挑戰(zhàn)之一，需要專門的實驗研究投入以及開發(fā)和測試新對策。  

六、總結(jié)

隨著人類太空探索計劃的擴大，健康風險與嚴重醫(yī)療事件風險逐漸增加。盡管可以通過提供必要的醫(yī)療技能和設備來降低風險，考慮到醫(yī)療/外科緊急情況的異質(zhì)性，我們?nèi)孕枵J識到任務的不確定性、進行人員培訓的必要性以及充分利用現(xiàn)場條件。醫(yī)學無疑將在未來的太空探索計劃中發(fā)揮至關重要的作用。提供緊急護理仍然是關鍵，通過提高對太空醫(yī)學理解和技術(shù)進步可能有助于克服這一障礙。此外，這些方案及經(jīng)驗可能會對地球上一些資源有限、環(huán)境嚴峻的醫(yī)師和患者提供幫助。

（張笑婷 編譯  薄祿龍 評述）

原始文獻：KomorowskiM, Thierry S, Stark C, Sykes M, Hinkelbein J. On the Challenges of Anesthesiaand Surgery during Interplanetary Spaceflight. Anesthesiology.2021;10.1097/ALN.0000000000003789. doi:10.1097/ALN.0000000000003789

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