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航天醫(yī)學為何如此重要？移民太空可行嗎？

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月15日 19:56

航天醫(yī)學為何如此重要？移民太空可行嗎？

2021-06-21 DY MedSci原創(chuàng)

中國人首次進入了屬于自己的空間站（CSS），這也意味著空間科學實驗和技術試驗的開展將得到有效推進。

6月17日9時22分，神舟十二號成功發(fā)射升空，18時48分，神舟十二號航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先后進入天和核心艙，中國人首次進入了屬于自己的空間站（CSS），這也意味著空間科學實驗和技術試驗的開展將得到有效推進。

神舟十二號模擬圖。來源：航天科技集團五院

我國空間站航天醫(yī)學實驗總體規(guī)劃的5個方向的總體考慮為：針對長期飛行對航天員健康影響與防護技術研究，瞄準長期飛行的醫(yī)學風險，系統(tǒng)開展失重生理效應、機制、防護新技術前沿研究，發(fā)展醫(yī)學風險的預測、評估與減控能力；針對空間輻射對航天員健康的影響與防護技術進行研究，為后續(xù)深空星際探索奠定理論技術基礎；針對航天員行為與能力研究，瞄準航天飛行人-系統(tǒng)作業(yè)主要風險，聚焦長期飛行人的行為能力變化及其測評和調控技術、未來智能化人機交互與功能分配等熱點問題；針對先進的在軌監(jiān)測與醫(yī)學處置技術研究，建設期主要瞄準人體健康精準在線監(jiān)測需求，發(fā)展高敏感性芯片技術、長時間動態(tài)可穿戴監(jiān)測技術等；針對傳統(tǒng)醫(yī)學航天應用技術研究，發(fā)展面向長期飛行的航天醫(yī)學問題防治的藥物、穴位刺激、導引等新方法。

此前，在關于航天醫(yī)學領域等實（試）驗方面，我們已經(jīng)做了許多探索空間實驗室任務，包括驗證了長期載人駐留健康保障關鍵技術和新技術、研制了基于虛擬現(xiàn)實技術具有高度沉浸感的航天員在軌心理舒緩系統(tǒng)、首次建立了天地遠程醫(yī)療系統(tǒng)、并首次利用超聲醫(yī)學技術和激光多普勒技術系統(tǒng)在軌開展了心血管功能研究等，開創(chuàng)多個國際先例。

為什么航天醫(yī)學很重要？

航天醫(yī)學是宇航員在外太空的實踐醫(yī)學，航天衛(wèi)生是科學技術的應用，以預防或控制可能導致航天員暴露于健康危害，如失明、骨質流失、心律不齊等心血管疾病、減壓?。ㄈ梭w因周遭環(huán)境壓力急速降低時造成的疾病，減壓病在太空中的癥狀可能包括胸痛、呼吸急促、咳嗽或深呼吸疼痛、異常疲勞、頭暈、頭暈、頭痛、不明原因的肌肉骨骼疼痛、刺痛或麻木、四肢無力或視力異常）、氣壓傷、免疫系統(tǒng)功能低下、感染風險增加、肌肉量減少、智力喪失和阿爾茨海默病風險增加、輻射致癌等等。

2018年10月，美國宇航局資助的研究人員發(fā)現(xiàn)，長時間的外太空旅行，包括前往火星，輻射可能會嚴重損害宇航員的胃腸組織。2013年5月31日，美國宇航局科學家報告說，根據(jù)火星科學實驗室的RAD在從火星旅行時檢測到的高能粒子輻射量，人類的火星任務可能涉及巨大的輻射風險。

從地球到火星的旅程中檢測到的輻射劑量（2011-2013），Wikipedia

因此為了保護宇航員，創(chuàng)造更長時間太空飛行的可能性，進行航天醫(yī)學研究會為人類提供確保星際旅行安全所需的深度知識。而且毫無疑問，宇航員并不是唯一受益于航空醫(yī)學研究的人。

這些好處以各種形式出現(xiàn)，通常來自我們日常生活中現(xiàn)在認為理所當然的設備，例如由于需要特殊涂層來保護宇航員頭盔面罩而產(chǎn)生的防紫外線眼鏡；以及高科技醫(yī)學檢查手段，例如源自為月球成像開發(fā)的計算機增強技術的 CAT 掃描儀和 MRI 技術；或來自NASA用于測量遙遠天體的溫度的紅外傳感器原理的簡單耳溫計。

目前全世界已經(jīng)開發(fā)了幾種醫(yī)療產(chǎn)品，它們是太空衍生產(chǎn)品，是太空計劃產(chǎn)生的醫(yī)學領域的實際應用。例如由美國國家航空航天局（NASA）、美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）等機構進行的聯(lián)合研究顯示，航空醫(yī)學的應用將使某些特定社會群體，尤其是老年人受益。相關成果如下：

用于治療癌癥的放射療法：1980年，美國NASA俄亥俄州克利夫蘭格倫研究中心與與克利夫蘭診所合作，采用混合光束模式進行治療了30名胰腺腺癌患者，包括一些非常晚期的患者，發(fā)現(xiàn)治療的耐受性良好，12個月的生存率為33%，中位生存期為7個月。

Preliminary results of fast neutron treatments in carcinoma of the pancreas.https://ntrs.nasa.gov/citations/19800016490

可折疊步行器：由 NASA 為飛機和航天器開發(fā)的輕質金屬材料制成，可折疊步行器便攜且易于管理。個人警報系統(tǒng)：該設備依賴于 NASA 開發(fā)的遙測技術，需要緊急醫(yī)療或安全援助的個人可以佩戴。肌肉刺激器裝置：這種設備每天使用半小時，以防止癱瘓者的肌肉萎縮。它為肌肉提供電刺激，相當于每周慢跑三英里。克糖尿病足部測繪：這項技術同樣由NASA俄亥俄州克利夫蘭格倫研究中心研發(fā)，用于幫助監(jiān)測糖尿病足部并發(fā)癥。腎透析機：其依靠 NASA 開發(fā)的技術來去除體液中的有毒廢物。外科植入式心臟起搏器：這類設備也依賴于 NASA 開發(fā)的用于衛(wèi)星的技術?？蓚鬟_有關起搏器活動的信息，例如需要更換電池前的剩余時間。 EMS 通信：由 NASA 開發(fā)用于在地球和太空之間進行遙測通信的技術，可從地面監(jiān)測太空中宇航員的健康狀況。救護車中使用了相同的技術，可以將患者信息（例如心電圖讀數(shù)）發(fā)送到醫(yī)院，以便使其得到更快更好的治療。

這樣的技術應用還有很多很多，總而言之，航空醫(yī)學提高了我們對地球上人類生理學和臨床醫(yī)學的理解。與空間相關的研究一直在推動工程和生命科學的極限，這反過來又使我們所有人受益。

像杰夫·貝索斯和埃隆·馬斯克這樣的億萬富翁正在迅速準備在未來幾十年逃離地球、移民火星。雖然看似荒誕，但科學技術的發(fā)展讓我們正不斷靠近在外太空生活的理想。比如，近期一項來自日本的新研究暗示，人類或許可能在外太空繁衍后代。

DOI: 10.1126/sciadv.abg5554

在以往的認知里，精子在外太空可能不再有效力。日本的研究人員便將小鼠的精子樣本凍干并送上國際空間站，來觀察這一人類生命關鍵元素在太空的惡劣輻射中表現(xiàn)如何。

首先，研究小組從12只小鼠身上提取并凍干了精子樣本（FD 精子），并將它們密封在輕質膠囊中，以便送上國際空間站。因為這些樣本是凍干的，而不是新鮮的，所以它們不需要任何額外的冷藏（這將增加實驗的重量和成本）。同時，研究人員還在地球上保留了凍干小鼠精子樣本，以便在實驗結束時進行比較。

空間站樣本以不同的時間間隔（9個月、2年、5年10個月）被送回地球。取回樣本后，研究小組使用輻射探測器來測量太空精子所承受的輻射量。結果顯示，精子核中 DNA 損傷的程度隨著輻射劑量的增加而增加，呈劑量依賴性（r = 0.407）。在國際空間站儲存6年精子的總暴露量比地面儲存區(qū)高約170倍。

FD精子對輻射的耐受性

隨后，研究人員將太空精子和對照精子植入地球上的雌性小鼠體內，都產(chǎn)生了遺傳上正常的幼崽。在太空中儲存了6年的精子共誕生了168只幼崽，所有這些幼崽的外觀都很正常，在綜合基因表達分析中也沒有發(fā)現(xiàn)異常情況。而這種積極的結果可以在長達200年的太空輻射中持續(xù)下去。

胚胎質量和足月發(fā)育情況

該研究的第一作者、日本山梨大學生殖生物學助理教授Sayaka Wakayama認為，這些發(fā)現(xiàn)將有助于人類為新的太空時代做好準備。弄清楚輻射是否會損害精子，以及對其他生殖細胞，如卵子和胚胎的影響，不僅對人類的生存至關重要，也對地球上所有其他物種的生存至關重要。

總之，在醫(yī)療保健和醫(yī)療技術領域，航天醫(yī)學被認為是醫(yī)療創(chuàng)新的中心，因為基礎的研究-開發(fā)鏈解決了在極端環(huán)境條件下實施醫(yī)療救助和醫(yī)療保健的問題。空間生命科學研究取得的進展正在轉化為地球上的醫(yī)療保健，特別是考慮到偏遠地區(qū)或自然災害中的醫(yī)療保健服務。未來我們還需提高對載人航天任務中使用的醫(yī)療保健和地面醫(yī)療保健之間的一些相似性的認識，以航天醫(yī)學造福更多人類。

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