火星計劃不得不面對的世俗議題,宇航員生病了怎么辦?
“這趟旅程有去無回,但我并不會死在那里,因為要在那里開啟我的新生活?!边@是電影《登入火星》(Approaching The Unknown)里頭,William 艦長執(zhí)行單程火星計劃時說的話。
人類對于探索外太空一直懷有夢想,在 Space X 創(chuàng)辦人馬斯克的強力宣傳下,以及美國在日前宣布重啟登月。太空旅游、移民火星等觀點又開始受到世人矚目。不過,在探索未知讓人類到達嶄新高度的激情下,回到現(xiàn)實層面,要實現(xiàn)這些愿景仍是困難重重,光是第一步要離開地球,實際得面對的麻煩就不計其數(shù),除了如何打造出穩(wěn)定、安全的航天器之外,當航天員遠離塵囂遁入深空,還是得處理世俗問題,例如如何維持生命。
在電影里,宇宙飛船的供水系統(tǒng)出狀況,William 艦長耗費心力修理機器才解決了沒水可喝的危機。除此之外,還有一個更直接的問題—航天員在外太空執(zhí)行任務時生病了該怎么辦?
這個問題恐怕很多人沒有想過,人吃五谷雜糧,難免不得病,只是航天員作為人類探索未知的先鋒,唯有他們維持穩(wěn)定的身心狀態(tài),后續(xù)的探索及冒險才得以繼續(xù)下去,因此太空醫(yī)療以及太空中的急救醫(yī)學開始備受關(guān)注,成為世界極端醫(yī)學會議(World Extreme Medicine Conference)的主要議題之一。
航天員、醫(yī)生、機器人?
DT 君采訪了 MIT 訪問學者、太空醫(yī)學(Space Medicine)領(lǐng)域的專家 Matthieu Komorowski。這位擁有帝國理工學院(Imperial College London)醫(yī)藥生物工程博士學位、當過人道救援醫(yī)生的法國人,現(xiàn)在積極投入太空醫(yī)學,他的工作是“給予航天員現(xiàn)場的醫(yī)療訓練(on the spot training),讓他們具備醫(yī)護技能,讓宇宙飛船上有更多的醫(yī)療備援(medical skills redundancy)?!?/p>
成為航天員,一直是 Matthieu Komorowski 的目標,他曾在 2008 年向歐洲航天局申請航天員選拔,“有 8500 位的候選人,只選了 6 位,所以機會非常渺?!保M管如此,也不減他對太空的喜愛,2014 年他參加了在美國猶他州的火星沙漠研究站(Mars Society Desert Research Station)的火星任務模擬,參與未來太空探索任務的手術(shù)和麻醉研究。而且他不僅對太空有興趣,也熱衷于投入艱難惡劣環(huán)境的醫(yī)療研究,還取得了高壓、潛水、高山的醫(yī)療救護資格。
一般多數(shù)人對太空醫(yī)療一詞感到相當陌生及好奇,因此我們向 Matthieu Komorowski 提出一些疑惑,他的回答讓我們明白了這個領(lǐng)域的重要性。
1、 在經(jīng)典的科幻電影《星際迷航》中,有一個主要角色就是醫(yī)生 McCoy,所以我們可能會問:航天員生病了不是有醫(yī)生照顧嗎?
他指出:在實際情況下,在太空上醫(yī)療人力及資源很有限。一艘宇宙飛船上的成員包含機師、機械工程師、地質(zhì)學家、航天員,有時可能會有一位醫(yī)生,如果船上有足夠的醫(yī)生,當然不需要這樣做,但如果醫(yī)生生病了該怎么辦?因此提升非醫(yī)療人士的醫(yī)療技能就變得很重要。
2. 假設(shè)航天員生病了,可以通過遠程視頻協(xié)助看診嗎?
他表示:火星與地球的平均距離是 2 億多公里外,通訊延遲有 20 分鐘的時間差,當緊急情況或意外發(fā)生,這 20 分鐘就是關(guān)鍵。
3. 能不能把機器人送上太空,讓它們負責醫(yī)生的任務?
他認為:醫(yī)生機器人確實有不少相關(guān)研究及測試,但就現(xiàn)階段來說,現(xiàn)今機器人技術(shù)尚未到位,體積大且重,因為宇宙飛船的空間較小,手術(shù)機器人或相關(guān)醫(yī)療設(shè)備需要較大的環(huán)境來操作,宇宙飛船的負載重量也是一大問題。
圖 | 太空醫(yī)學領(lǐng)域?qū)<?Matthieu Komorowski。(圖片來源:DT 君)
想要移民火星,醫(yī)療風險升高
60 年代,有一位俄羅斯外交醫(yī)生 Leonid Rogozov 在前往南極考察的期間,出現(xiàn)疲倦、惡心的癥狀,接著腹部右側(cè)開始強烈疼痛,身為醫(yī)生的他,判斷自己得了急性盲腸炎(acute appendicitis),在極地荒野里為了求生,他不得不決定替自己動手術(shù),并開始向同事分配任務,拿燈、拿鏡子,協(xié)助他順利開刀。兩周后他恢復正常工作,而一張 Leonid Rogozov 幫自己剖肚開腸的照片成了經(jīng)典畫面。
圖 | 俄羅斯外交醫(yī)生 Leonid Rogozov 在南極時得了急性盲腸炎,因當?shù)厝狈︶t(yī)療資源,只好自己動手術(shù)割掉盲腸。航天員可以這樣做嗎?很困難。(圖片來源:BBC 網(wǎng)站)
就在 Leonid Rogozov 替自己切掉盲腸的前 18 天,俄羅斯航天員 Yuri Gagarin 乘著宇宙飛船飛行了 108 分鐘,成為第一位登上太空的航天員,此后人類變成了一個星際物種。但如果航天員在執(zhí)行任務時,得了盲腸炎該怎么辦?“有人會說,還不簡單,那就在出發(fā)前把盲腸割掉啊?!盡atthieu Komorowski 回答:這的確是可行的一個方法,確實也有人提議。但如果發(fā)炎的不是盲腸呢?如果是傷了一條腿或是一只手臂呢?
截至目前,上過太空的人類大約 560 位,當你在閱讀這篇文章時,正有 6 位航天員在上頭執(zhí)行任務。
如何在太空中維持健康始終是個重大挑戰(zhàn),所以各國的航天部門都傾向挑選最健康的人執(zhí)行任務。幸運的是,目前還沒有發(fā)生過航天員在太空中受重傷或需要動大手術(shù)的情況,不過,當不少科技創(chuàng)業(yè)家、多國政府積極展開太空領(lǐng)域的探索計劃,將目標從低地球軌道轉(zhuǎn)向深空,例如火星,就難以保證憾事不會發(fā)生。
身為美國國家航空航天局(NASA)的航天員,同時也是醫(yī)學博士的 Mike Barratt 就曾在世界極端醫(yī)學會議上指出,“在低軌道繞行的國際空間站(International Space Station,ISS)距離地球大約 400 公里,如果航天員生重病、受重傷,目前的方案是通過聯(lián)盟號宇宙飛船(Soyuz spacecraft)把他們快速送回地球。大概只需要幾個小時就能抵達醫(yī)療中心。但如果想去更遠的地方,象是前往火星的半路上,就會變得很冒險,充滿不確定性。”
隨著航行任務的距離越遠,例如前往火星大約需要 6 個月時間(火星與地球間的距離會不斷變化),醫(yī)療事件的風險就越高。而且要在太空進行手術(shù)的難度很高,如何保持液體不外泄是最大的難題。因此,除了學術(shù)單位或醫(yī)療系統(tǒng)試圖找出可行的解決方案,例如深空急救外科、手術(shù)機器人,航天員學習醫(yī)護技能已經(jīng)是必要,提升駐點的醫(yī)護備援能量,讓航天員不僅自救還可能救人。
Matthieu Komorowski 指出,外太空醫(yī)療有幾個挑戰(zhàn),首先是病人的生理狀態(tài),航天員在出發(fā)前通常有良好的體態(tài),一到太空后,身體狀況就會因無重力環(huán)境而開始變化。同時,到了外太空,技術(shù)跟醫(yī)療技能都會變得很受限。另外,在太空的穩(wěn)定度下降,壞損率增加,因此需要有更強的藥品包裝科技。而且太空不像地球上的醫(yī)院一樣有足夠的血庫。
目前 ISS 對于航員的醫(yī)療監(jiān)測主要是定期收集太空工作人員的健康信息,包括在飛行前、飛行期間、飛行后的數(shù)據(jù),并且加以研究,希望借此開發(fā)更多可以應用在太空的生物和免疫測試工具。
在 ISS 上,也有一套醫(yī)療工具箱 CHeCS(Crew Health Care System),可以監(jiān)測氣體污染物、微生物污染物、水質(zhì),同時也提供氧氣瓶、氮氣瓶和一些醫(yī)療包,象是先進生命支持包(ALSP)內(nèi)有 5 公升的氯化鈉注射液(Sodium Chloride Solution)、靜脈點滴注射器、藥包、呼吸面罩、急救手術(shù)器材,另外還有呼吸支持包、除顫器(defibrillator)、折疊擔架等。
不過,在面對生命大事時,這些可能并不足夠。Mike Barratt 就曾指出,在 ISS 醫(yī)護人員的工具箱非常簡單,除顫器、小型呼吸器、一些急救藥品如腎上腺素注射藥 EpiPen 等。利用這些物資,我們可以暫時穩(wěn)定受重傷的人,但無法長期維持病人的生命。
維持生命不只是工程問題
執(zhí)行火星任務可能會遇到幾個醫(yī)療問題,包括輻射、骨質(zhì)疏松、心血管功能失調(diào)、減壓病(DCS)等。Matthieu Komorowski 研究太空醫(yī)學文獻時發(fā)現(xiàn),在所有關(guān)于航天員的安全和健康的擔憂中,創(chuàng)傷性傷害是最令人擔心的問題。
長期生活在太空中,身體也會以各種其他方式開始變化,象是血液總量和紅血球量下降,血管也不會收縮和膨脹,免疫系統(tǒng)和傷口愈合變得緩慢,骨頭更容易斷裂,同時,傳染性細菌對抗生素的抗藥性增加。這些都會使得創(chuàng)傷性的傷勢更加嚴重。
另外,想要在太空動手術(shù)也是相當困難,身為麻醉醫(yī)生的 Matthieu Komorowski 就指出,用來讓人全身麻醉的藥物其實相當危險,降低血壓、擴張血管,必須經(jīng)過良好的訓練才能精細控制劑量。
他認為,必須針對火星計劃打造醫(yī)療方案,首先就是增加人員的醫(yī)療技能,另外是預測航員可能失去生命的不同情境,設(shè)計不同的醫(yī)療藥箱,例如敗血癥(sepsis)、急性放射?。╝cute radiation sickness)、姿位性低血壓(orthostatic hypotension)、創(chuàng)傷及失血。
地球上生命的起源是一個謎,但光有科技是不夠的,除了工程需求外,還得考慮到生物學與人類文化,至少還有最直接的醫(yī)療問題。因此,Matthieu Komorowski 積極協(xié)助航天員具備醫(yī)療技能,在航天員可能只具有簡單的醫(yī)療概念,但通過現(xiàn)場的教學指導,目前大約是 50 個小時的課程,讓他們能夠知道何時該做什么事。
這份工作最令他感到開心的是,這個訓練的主要目的就是提供技能的備援、是拯救生命。
“航天員的領(lǐng)悟力跟學習能力都很好,他們具備很高的知識水準、很聰明,加上受過一些機械受訓,他們手都很巧,即便是復雜的護理流程,都學得很快。”他說。只要越多的航員擁有了急救的能力,就越能保護他們的生命。
“你想上火星嗎?”DT 君詢問 Matthieu Komorowski。“當然!我非常想?!彼患铀妓餍χf出肯定的答案,“雖然我不知道會不會發(fā)生,因為選拔的機率很低?!彼恢狈浅τ谌祟惾绾卧诶щy環(huán)境生存這個議題,懷抱很高的興趣,“我的信念是,如果我們不持續(xù)探索未知,那我們?nèi)祟惥蜁г谶@世界上。這不是科幻電影才會出現(xiàn)的情節(jié),而是非常實際的議題?!?/p>
在《登入火星》的最后,William 艦長說了一句話:“我知道地球上有什么在等我。那么,宇宙呢?”這應該是太空探索的最好注解了。
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