【環(huán)球視野】

　　1.艱難的救治環(huán)境

　　1997年2月24日，在俄羅斯“和平”（Mir）號空間站上，一臺氧氣發(fā)生器在維護操作過程中出現(xiàn)問題，一小塊高氯酸鋰著火了。空間站距離地面超過350千米，且處于失重狀態(tài)，形勢十分緊迫。濃厚的煙霧中混合著燃料顆粒和融化的金屬滴，漂浮在空間站中，使宇航員面臨嚴重燒傷和因窒息而失去意識的風險。火焰還可能穿過空間站內(nèi)壁，使生活艙失壓，這將迅速導致宇航員死亡。機組成員們急忙戴上呼吸防護面罩，以免吸入有毒煙霧，并啟動滅火裝置，在警報聲中僅用幾分鐘就控制了火勢。他們僅受了幾處輕傷，奇跡般地避免了最壞的情況發(fā)生。這場緊急事故體現(xiàn)了空間站中對宇航員生存造成威脅的三大隱患：火災、失壓和艙內(nèi)空氣污染。如果宇航員在任務期間受了重傷，空間站上的種種限制將讓救治變得非常復雜。

　　就像獨自環(huán)球航行的水手那樣，發(fā)生事故時宇航員不一定總是能獲得醫(yī)療援助，尤其難以緊急撤離。因此，宇航員必須避免風險，而不是等風險發(fā)生時再去承受。他們需要預判種種情況，面對各種突發(fā)健康狀況時盡可能獨立處理。國際空間站已經(jīng)環(huán)繞近地軌道運行了二十多年，最近中國空間站也加入其中，這一全新的人類生活方式引發(fā)了相關行業(yè)對醫(yī)療風險管理的思考。無論是軌道飛行還是亞軌道飛行，太空旅行也帶來了新的問題，例如參與者需要滿足什么樣的健康條件。過于嚴格的標準會減少潛在旅客的數(shù)量，而過于寬松的標準會在飛行過程中帶來慢性病惡化的風險，目前我們還未能在兩者之間找到一個平衡點。此外，所謂的深空探索（如月球表面探索和火星探索）也提出了新的問題，例如，在這種惡劣環(huán)境下人類的防護和適應能力如何，更不必說完全自主地在這樣的環(huán)境中進行醫(yī)療護理的艱難程度了。

　　2.充滿風險的空間

　　即使是空間站內(nèi)的日?；顒?，有時候也會帶來危險。就像在潛水艇上一樣，宇航員要一連數(shù)月生活在一個狹小、嘈雜的空間里，周圍是數(shù)不清的電線、控制面板和制冷系統(tǒng)，理論上這些設備都可能引發(fā)觸電、燒傷或刺激性物質(zhì)暴露。太空任務的另一特殊之處在于，需要出艙對某些設備（如電池、電纜、天線等）進行維護和維修操作。這些艙外活動具有風險，而且對體力要求很高。這類活動通常持續(xù)數(shù)小時，其間宇航員要保持精神高度集中。這些任務中使用的宇航服是真正的獨立迷你空間站，包含了所有維持生命所必需的設備。在宇航服內(nèi)部，宇航員處于低壓環(huán)境（30千帕），這提升了宇航服的靈活性，以便宇航員活動肢體，操作工具。從艙內(nèi)氣壓到宇航服內(nèi)低壓環(huán)境的轉(zhuǎn)換是受到控制的，在一個減壓室內(nèi)完成，以避免宇航員患上減壓病，這種病與人們熟知的潛水員減壓病相似。最后，還存在一個重大的風險因素：與太空垃圾或微隕石相撞，這些物體的飛行速度可達到每秒數(shù)千米。

　　另一個環(huán)境限制也同樣重要，那就是失重。在地球上，我們能夠行走、跳躍、跑動、保持平衡，并根據(jù)體力活動強度和姿勢變化調(diào)節(jié)心臟輸出量，這是因為我們的生理構造已經(jīng)適應了地球的重力。我們的肌肉、骨骼、內(nèi)耳、心臟和血管系統(tǒng)都在重力作用下經(jīng)過了數(shù)百萬年的演化。而在離地面400千米的高空中，宇航員們處于自由落體狀態(tài)。機體的每一個生理系統(tǒng)都傾向于找到一種新的穩(wěn)態(tài)，即新的功能平衡點，但這種適應是有限的。限制的消失反過來成了一種限制：骨骼礦物質(zhì)逐漸流失，變得越發(fā)脆弱；外力的減少會導致骨骼礦物質(zhì)快速流失，增大了骨折和腎結石的風險；姿勢肌（維持姿勢的肌肉）萎縮，血管壁增厚；視覺敏銳度有時會下降，原因之一是血液重新分布進入上半身造成顱內(nèi)高壓；運動感覺協(xié)調(diào)也改變了。重力的消失造成了一系列癥狀，與衰老或長期臥床的影響相似，這增加了機體對某些疾病的易感性，并削弱了機體在患病或受傷時的應對能力。甚至基因的調(diào)控和表達也會受到影響，就像那項著名的孿生子研究所揭示的那樣。

　　為了在這個遠離醫(yī)療機構的獨特環(huán)境中保護宇航員的健康，各國航天局和醫(yī)療機構已經(jīng)采取了一系列措施，從三個方面來降低風險：預防、應對和機上自主醫(yī)療。

　　一種預防措施就是嚴格選擇身心健康的年輕宇航員，以避免他們在任務期間身體狀況惡化，出現(xiàn)慢性?。ㄈ绨d癇、哮喘或心力衰竭）發(fā)作的狀況。招募完成后，一支醫(yī)療團隊將在整個飛行任務準備階段對宇航員進行健康監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容是標準化的，包含阻抗測試、骨密度控制、眼科和聽力檢查。這些測試是為了確保宇航員出發(fā)前沒有身患疾病，并為起飛后的健康監(jiān)測提供參考數(shù)據(jù)。在起飛前隔離14天能減少將潛伏的傳染性疾病帶入空間站的風險。一切可疑癥狀都會將宇航員排除在任務之外，以確保本人和同事們的健康。一個著名的案例就是肯·馬丁利（Ken Mattingly），他在起飛前幾天被懷疑患上了風疹，無緣“阿波羅”13號（Apollo 13）任務。

　　另一個預防措施就是使用環(huán)境健康系統(tǒng)（EHS）對國際空間站內(nèi)的環(huán)境進行密切監(jiān)控。這個系統(tǒng)包括多臺監(jiān)測設備，能檢測空間站的水或表面潛在的微生物污染?？臻g站內(nèi)的空氣質(zhì)量同樣受到監(jiān)控，系統(tǒng)會在發(fā)現(xiàn)甲醛或一氧化碳等有毒氣體時發(fā)出警報。最后，射線劑量計能監(jiān)測輻射風險，就像地面上的核電站或放射性醫(yī)療機構的工作人員監(jiān)測電離輻射風險那樣。

　　在預防措施的基礎上，還要準備應對措施，目的是減少不可控制的變量（如失重和禁閉環(huán)境）對生理或心理的影響。例如，為了避免太空航行引發(fā)的肌肉流失，宇航員每天必須運動兩個半小時。國際空間站也為此配置了多種設備，有帶安全帶的跑步機和動感單車，還有先進阻抗訓練器（ARED），這是一種適應失重環(huán)境的肌肉訓練設備。另一些應對措施是營養(yǎng)學方面的，科學家正在研究在太空任務期間通過攝入多酚維持肌肉量的方法。

　　前兩種保護措施（預防和應對）是有效的，占據(jù)了近地軌道航天任務中風險管理策略的大部分。不幸的是，在這個危險的環(huán)境里，我們無法完全消除受傷或患病的風險。有統(tǒng)計預測顯示，在持續(xù)6個月的軌道空間站任務中，發(fā)生嚴重疾病或創(chuàng)傷的概率為每人1%到17%。太空探索的歷史上也多次出現(xiàn)先例。在1961-1999年間，國際空間站仍未投入使用的時候，有記錄的在軌飛行器上發(fā)生的嚴重醫(yī)療事件為17起，其中4起事件要求緊急返回地球。面對心率失常、嚴重尿道感染和無法用止痛藥抑制的頭痛，機組負責人選擇了縮短任務時間，以免在飛行器上冒險進行醫(yī)療操作。

　　第三道防線就是為國際空間站內(nèi)部配備醫(yī)療和外科手術設備，以便機組人員盡可能獨立應對各種突發(fā)健康狀況。這就是國際空間站中健康維持系統(tǒng)的作用，它配備超過190種藥品，按照緊急程度分類存放在不同的藥箱里，用于應對最有可能發(fā)生的疾病。例如，沒有惡化風險的輕微感染很容易使用“門診”藥箱處理，這個藥箱中的藥可以很好地應對常見的小毛?。ㄈ缣詹?、惡心、便秘、輕微燒傷等）?？臻g站上還配備了超聲波儀器，可以檢測多種疾病，為診斷帶來了很大的幫助。

　　3.侵略性的細菌

　　宇航員還攜帶了大量的抗生素，以應對肺部或尿路系統(tǒng)的細菌感染。在太空中，多種因素的結合放大了感染的風險。因為環(huán)境狹小而封閉，細菌很容易發(fā)生人際傳播。同時，宇航員的免疫抵抗力也被削弱了，這可能是因為任務的壓力、睡眠紊亂和心律紊亂、放射性環(huán)境和食物營養(yǎng)成分受限。最后，多項研究顯示太空站的條件（封閉、人造的低壓環(huán)境）可能催生對治療有更強抵抗性的細菌（例如形成細菌生物膜，阻礙抗生素滲透和生效），甚至毒性更強的細菌。其中包括2013年德國柏林工業(yè)大學的伊麗莎白·格羅曼（Elisabeth Grohmann）的研究，和2020年美國航空航天局（NASA）的莎米拉·巴塔查里亞（Sharmila Bhattacharya）的研究。

　　此外，太空的輻射環(huán)境會加速藥物活性成分的分解，長此以往可能使藥物失效，這在火星探索等長期任務中可能造成問題，因為不可能在執(zhí)行任務期間得到補給。一些團隊正在研究保護藥物不受宇宙射線影響的包裝方式。而美國加利福尼亞大學戴維斯分校的卡倫·麥克唐納（Karen McDonald）等研究人員的目標是使空間站具備就地生產(chǎn)藥物的能力，比如利用經(jīng)過基因編輯的生菜。

　　作為應對嚴重事故的最后手段，空間站上還配備了高級生命支持包，以便宇航員能在第一時間應對問題。支持包里配備了除顫器、氣管插管設備和簡易呼吸機，還有急救所需的藥物，如腎上腺素和阿托品（atropine）。

　　使用這些設備進行護理操作需要醫(yī)學技能和謹慎心態(tài)。如果一位宇航員自己就來自醫(yī)療機構，他自然會被分配負責空間站的健康護理工作。但大多數(shù)時候，這項責任會落在一位并不是醫(yī)生的宇航員身上。他將接受十幾個小時的急救培訓，被任命為機組健康官（CMO），負責執(zhí)行多種多樣的醫(yī)療操作，包括縫合、牙科手術和導尿。

　　作為補充手段，宇航員還會接受地面上的飛行外科醫(yī)生和太空醫(yī)學專家的監(jiān)測和幫助。工作人員在地面控制中心持續(xù)分析宇航員的各項生理參數(shù)，并在他們需要的時候提供遠程指導。通過規(guī)律的醫(yī)學和生理學監(jiān)測，宇航員能夠獲得健康方面的建議，同時借助空間站上的藥物處理輕微的疾病。

　　有一個數(shù)字可以說明這套醫(yī)療風險控制策略在近地軌道任務中的成功和可靠性：自這套策略在2000年投入使用以來，國際空間站上需要緊急撤離的醫(yī)療事件數(shù)量為零。與最初那個較為悲觀的統(tǒng)計預測相比，這個數(shù)字有些出乎意料。

　　但這樣的成功也不能掩蓋一個事實：每一道防線（預防、控制和自主應對）都有局限性。國際空間站上自主醫(yī)療的一些技術或策略上的弱點，在火星探測等更長期的任務中可能會造成巨大的困難和醫(yī)療困境。

　　在一個容納6個人的空間站里配置一個技術平臺，需要考慮有效載荷、體積、成本、性能和人力等問題，很難做到面面俱到。國際空間站沒有配備用于重癥或長期護理的設備，因此必須有所妥協(xié)，將應對目標對準最有可能發(fā)生的疾病。這些疾病有的可能在飛行期間自發(fā)發(fā)生，與任務本身無關（例如牙齦膿腫），有的和環(huán)境有關，也就是由太空環(huán)境的某種限制條件導致或誘發(fā)的疾病。在發(fā)生嚴重疾病的時候，治療的選項將被快速排除?？臻g站中沒有容易變質(zhì)的血液制品（比如輸血所需的血袋），沒有能進行消化道或血管緊急侵入性操作的手術設備，也沒有足夠的人員能夠在發(fā)生嚴重受傷時執(zhí)行大量的關鍵醫(yī)療操作。為了增強空間站上的自主醫(yī)療能力，NASA在國際空間站測試了一臺生理鹽水發(fā)生器（名為IVGEN）。這種必備溶液能用于配制藥物，或通過靜脈注射為重病患者補充水分。

　　另一重困難在于太空中孤獨的機組成員和地面上的醫(yī)療專家之間的空間隔離。這讓醫(yī)療援助變得更加復雜。地面和國際空間站的音頻和視頻通信中常常發(fā)生信號丟失，這阻礙了信息傳輸。在空間站發(fā)生緊急狀況的時候，雙方對情況的評估都可能發(fā)生錯誤，因為緊急狀況本身就會造成錯誤判斷和認知偏差，正如法國緊急醫(yī)療救助服務系統(tǒng)（SAMU）在實踐中所證明的那樣。各方參與者使用不同的母語，這讓交流越發(fā)困難。在火星探測任務中，這種遠程合作將受到很大的影響，甚至可能失效：無線電通信將出現(xiàn)極大的延遲（有時單向延遲超過20分鐘），在發(fā)生緊急狀況時不可能與地面實時溝通。一些研究團隊正在研究如何使用人工智能、聊天機器人和增強現(xiàn)實等技術，輔助宇航員進行醫(yī)療決策和風險評估。

　　回到國際空間站上。如果發(fā)生危及生命的情況，我們能否選擇緊急撤離？畢竟，?？吭诳臻g站的“聯(lián)盟”號（Soyouz）和“龍”飛船（Crew Dragon）可以在幾小時內(nèi)返回地球。在決定撤離到將宇航員收入地面醫(yī)療中心之間的時間差預計30個小時左右。因此，軌道空間站內(nèi)人員到某個現(xiàn)代醫(yī)療機構的距離，要比某些在南極過冬的船員或科學家更近。對于后者來說，就醫(yī)需要花上幾天時間，甚至可能因為氣象條件的阻礙而無法成行。

　　然而，這種優(yōu)勢被許多困難抵消了，限制了緊急撤離的可行性。例如，根據(jù)新型冠狀病毒疫情期間對病人轉(zhuǎn)院的模型研究，將需要重癥監(jiān)護的宇航員從國際空間站送到地球是不可能的。轉(zhuǎn)運一個需要插管、輔助呼吸和使用鎮(zhèn)靜劑的病人需要大量的后勤保障，包括治療設備（靜脈輸液設備、注射泵、通過氣管插管連接在病人身上的呼吸機）、監(jiān)控設備和人員。狹小的飛船里不可能裝得下這么多醫(yī)療設備。

　　對于國際空間站來說，醫(yī)療原因的緊急撤離會帶來兩個決策上的困難。一方面可能發(fā)生無效撤離，用高昂的成本應對一種本可以用站內(nèi)藥箱治愈的輕微疾病。另一方面，如果在病情初始或發(fā)展階段低估它的嚴重性，就會錯過撤離窗口，只能用空間站上的藥物和設備處理。

　　數(shù)年前國際空間站上發(fā)生的一起事件就體現(xiàn)了這些問題。一名機組成員參加了一項用超聲波檢查血管厚度的研究。在這項研究的某次檢查中，研究團隊意外發(fā)現(xiàn)該宇航員頸內(nèi)靜脈有一個血栓。實際上，失重是導致血栓形成的一個風險因素，靜脈血液流動減緩會誘發(fā)高凝狀態(tài)，就像長期臥床的影響一樣。這樣的血栓是有隱患的。盡管該宇航員當時沒有出現(xiàn)任何不適癥狀，但血栓可能從血管壁上脫落，導致嚴重的肺栓塞，誘發(fā)很可能致命的心力衰竭。

　　機組醫(yī)療團隊面臨的情況十分棘手。是否應該采用拉起就跑（scoop and run）方法，就像應對有代償失調(diào)風險的病人那樣，盡快將其送到醫(yī)療機構，并在轉(zhuǎn)送過程中給予輕度的治療？還是說應該選擇相反的就地治療（stay and play）策略，更加積極介入，用最容易實施的醫(yī)療干預穩(wěn)定病情，再進行可能的轉(zhuǎn)運？

　　在這個案例中，最終的決定是讓宇航員留在機組中，并借助空間站上的醫(yī)藥箱，用抗凝血劑限制血栓生長。依靠前往國際空間站的補給飛船，治療得以持續(xù)到任務結束，例行超聲波檢查沒有發(fā)現(xiàn)任何并發(fā)癥。機組的醫(yī)生們在兩種院前急救策略當中選擇了一個折中的方案。但是，宇航員離地球的距離越遠，就地治療就越有可能成為唯一可行的選項。例如在火星表面探測任務中，醫(yī)療補給或人力增援都會變得復雜，甚至無法實現(xiàn)。

　　　4.模擬失重

　　到目前為止，太空醫(yī)學仍然是一個非常開放的研究領域，隨著太空探索向更遠的距離發(fā)展和對旅客開放，這個領域探討的問題也在發(fā)生變化。為了加深我們對這個領域的理解，國際空間站仍然是一座研究失重科學的重點實驗室。但借助其他方法也能（至少部分地）模擬空間站的特殊條件，比如用飛機進行拋物線飛行，或干浸實驗。干浸實驗的主要操作點位于法國圖盧茲的太空醫(yī)學和生理學研究所（MEDES），這是一座用于建立太空醫(yī)學和生理學基準的機構。干浸實驗會將實驗者包裹在巨大的防水帆布袋中，浸泡在一個大浴缸里，借此模擬失重的影響。這種設備消除了人體支撐點，可以研究失重對肌肉或心臟造成的各種影響。

　　地面上的醫(yī)學也能從這類研究中受益。一些機構將部分研究轉(zhuǎn)向了太空醫(yī)學，法國卡昂大學（University of Caen）的COMET實驗室和勃艮第大學（University of Burgundy）的認知、行為和感覺運動可塑性實驗室（CAPS）就是其中兩所。事實上，行動障礙、住院患者長期臥床和內(nèi)耳病變都與失重引發(fā)的生理變化有相似之處。

　　從太空醫(yī)療中受益的還有遠程醫(yī)療領域。例如在2017年的Proxima任務中，宇航員托馬斯·佩斯凱（Thomas Pesquet）參與了遠程超聲波設備Echo的調(diào)試。目前，地面上的醫(yī)生能夠遠程操作國際空間站上的超聲波探頭。借助這項技術，地球上的醫(yī)學專家也可以遠程對一名患者進行干預，檢查實時獲得的圖片的質(zhì)量，以便更好地根據(jù)檢查結果作出診斷。此外，加拿大航天局還開發(fā)了一種生物監(jiān)測緊身衣，它能夠以非侵入式手段記錄宇航員的生命體征。

　　如今，航天任務的程序員、工程師、研究者、宇航員訓練師和太空醫(yī)療專家之間的緊密合作，能夠盡可能減少宇航員在軌道空間站上發(fā)生疾病的風險，并建立相關的安全標準。人類的深空探索則是另一個更復雜的挑戰(zhàn)。技術的發(fā)展必然還會帶來倫理上的問題，例如當發(fā)生嚴重疾病，需要的資源超出了供給能力時應如何處理。在位于月球或火星上的一座小小的太空站里，無法立即獲得補給或增援，也沒法立即撤離，幸存的希望將變得非常渺茫。盡管如此，一些技術進步也許能提供解決方案，提高這些任務的安全性，進一步拓展探索的邊界。一些雄心勃勃的研究項目甚至在探討人類冬眠的方法。

　　（撰文：賽阿姆斯·蒂埃里（Seamus Thierry），系法國南布列塔尼大學醫(yī)療系統(tǒng)的麻醉與復蘇醫(yī)師，以及心理學、認知、行為與交流實驗室研究員；馬蒂厄·科莫羅夫斯基（Matthieu Komorowski），系英國查令十字醫(yī)院麻醉與復蘇醫(yī)師，以及英國皇家理工學院高級講師；阿德里安諾斯·格萊米斯（Adrianos Golemis），系歐洲航天局的宇航員醫(yī)師，法國太空醫(yī)學和生理學研究所（MEDES）成員；勞拉·安德烈-布瓦耶（Laura Andre-Boyet），系歐洲航天局的宇航員導師，德國漢莎航空培訓中心成員 翻譯：戚譯引）

　　　　（本版圖文由《環(huán)球科學》雜志社供稿）