在太空做手术有哪些困难?

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Image caption (图片来源:Getty Images)

要参加在伦敦举行的世界极端医学大会(International World Extreme Medicine Conference),需要具备一定的勇气。

当我悄悄走进礼堂时,屡破世界纪录的极地探险家雷纳夫·法因斯爵士(Sir Ranulph Fiennes)正在滔滔不绝、绘声绘色地描述着他的同伴在一次北极探险时遭遇的脚部冻伤。法因斯详细阐述了一块腐烂的皮肤如何在他朋友的靴子里被慢慢剥下,暴露出神经末端。他还在现场展示了当时的照片。就连一些对血肉模糊的场景习以为常的医护人员也都把脸扭向一边,足以见得那张照片有多么血腥恐怖。

法因斯曾经接受过地球上最严酷环境的洗礼,挑战过最冷、最高、最危险的环境,也有好几次险些命丧异乡——他遭受过饥饿和病痛,还曾被冻掉过手指,有时甚至需要自己为自己做截肢手术。

Image caption 在国际空间站上,宇航员只是短暂远离了医疗设施——但如果他们是在去往火星的半路上呢?(图片来源:NASA/SPL)

几个世纪以来,与世隔绝的极端环境中随机应变地治疗伤病,甚至实施手术,已经成为探险者的重要技能。随着各国宇航局纷纷规划月球和火星探索计划,接下来的演讲嘉宾把主题放在了终极探险环境中的急救医学问题上。

“我猜很多人把我视作《星际迷航》里的麦考伊医生——这太抬举我了。”演讲结束后,医生兼,美国航空航天局(NASA)宇航员迈克尔·巴拉特(Michael Barratt)对我坦陈,“可惜的是,我们现在还没有那么多成员,更没有电影里那种专职太空医生。”

事实上,你的那番想象完全不切实际。在真实的世界中,太空医务室没有舒适的沙发,没有闪烁的灯光,也没有发着古怪声音的医疗器械探头。国际空间站上的医疗设施非常原始——几乎与普通的公共室内泳池里的设备处在同一水平。

“工具箱里可能有一套很简陋的医疗设备。”巴拉特说,“我们有一个除颤仪、一台呼吸机,还有一些急救药物,这样一来,我们就能稳定住受了重伤的人,但不能长期维持病人的生命。”

太空伤病

幸运的是,国际空间站成员之前遭遇的医疗问题都没有危及生命。只有一位宇航员——意大利人卢卡·帕米塔诺(Luca Parmitano)——在太空行走时因为头盔漏水而险些溺水。然而,国际空间站还是存在很多太空环境中独有的常规问题。除了肌肉和骨骼损耗等长期挑战外,居住在国际空间站上的宇航员还汇报了许多医疗问题。

Image caption 未来的月球基地需要拥有自己的医院吗?(图片来源:David A Hardy/Science Photo Library)

“我们都遭遇了晕动病、背痛、视力改变——这其实是因为视觉神经和视网膜的变化造成的。”巴拉特说,“免疫系统变化了,体液调控也变化了……这些变化都有可能给你造成一系列健康问题。”

由于国际空间站距离地面只有400公里(250英里),所以当前的政策是将遭受严重伤病的宇航员通过联盟号宇宙飞船尽快送回地球。“我们只需要几个小时就能将宇航员送回到地球上的医疗中心。”巴拉特说,“但如果想去更远的地方,这个问题就会变得更加严峻。如果你在前往月球或火星的半路上怎么办?”

为了了解在外层空间实施急诊手术所面临的挑战,科学家们进行了多次零重力手术实验。早在1991年,当工程师计划为太空站配备一个设施齐全的医务室时,外科医生便在失重飞机上对麻醉后的兔子实施了手术。

结果并不乐观。

Image caption 如果宇航员在火星上发生腿部骨折,就有可能危及生命(图片来源:Science Photo LIbrary)

“如何保持液体不外泄是我们面临的挑战之一。”巴拉特说,“所以,如果血管破裂,表面张力就会导致血液吸附在手术台上,而不是流到地缝里。”

这还不是最糟糕的情况。“如果你的动脉被割破,”他解释道,“血压足以将血液喷射到周围的空气中,妨碍你的视野——这对我们来说是一个要命的问题。”NASA最近支持了一项在失重飞机上进行的研究,希望能用一个充满液体的小圆顶罩住病人所在的手术区域,让医生可以操作仪器、手术刀和内窥镜。这个设备不仅能避免血液四处喷溅,还有助于保持伤口清洁。由于微粒在太空中不会下沉,所以各类细菌会在太空站里四处漂浮,大幅增加感染的几率。

手术机器人

控制疼痛也是一大问题。“在严格控制的环境中使用吸入式麻醉剂非常困难。”巴拉特说,“我们的污染物移除系统无法应对这种情况,所以必须开发其他方案。”

NASA还在研究遥控机器人的可行性——由人类外科医生在地球上控制手术机器人——甚至全自动手术机器人。“一台能够(独自)完成整台手术的外科手术机器人似乎有点遥远,但这正是我们努力的方向。”巴拉特说。

Image caption 这种与世隔绝且缺乏医疗设施的环境与极地探险者所处的环境相似(图片来源:Getty Images)

“我认为我们更有可能在工作人员中配备一位掌握基础技能的医务官,以便我们可以向此人发送详细指令,进行我们所谓的‘及时’(just in time)培训——通过复习手术视频或进行虚拟练习的方式来实施手术。”他说,“然后部署机器人辅助设备……这有可能会成功。”

如果你认为,让不合格的同事在DIY(Do It Yourself, 自己动手)视频的指导下实施手术是一件难以想象的事情,那就千万不要报名参加任何火星任务。在执行登陆月球或火星的计划时,宇航员一旦受伤,这番设想就有可能变成现实。在外星球的表面,倘若宇航员发生腿部骨折或者阑尾破裂,几乎没有可能接受与地球上相同的治疗。

“离地球越远,我们所能携带的仪器和人员就会受到越多的限制。”巴拉特说,“如果你要去月球,仍然可以进行一些实时通讯,而且可以与地面上的人对话,但要回到地球却很困难——很可能需要5天时间。”

对于登陆火星这样的任务来说,由于重量限制非常严格,因此能够携带的手术器具很少。而由于存在信号延迟,所以不可能让地球上的专家远程遥控机器人,或者与火星上的人展开实时通讯。

Image caption 太空中的零重力环境意味着手术可能成为一件危险而混乱的事情(图片来源:Getty Images)

事实上,前往月球或火星的宇航员不得不面临更大的风险,这一点与极地探险颇为相似。

“这有点像古代的探险活动——有很多东西都不能带到火星去,而最好的医疗服务远在数亿英里之外。”巴拉特说,“无论是个人、团队、宇航局还是公众,都必须接受这种风险。”

但巴拉特仍然很乐观,他相信自己的接班人有朝一日可以获得与麦考伊医生相同的设施。“太空医务室肯定会在未来成为现实,但在我们突破成本收益障碍之前,仍然要在人员数量、飞船尺寸和偏远程度方面受到种种局限。”

“麦考伊医生会出现……但不会很快出现。”

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(责编:凯露)

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