高分航天医疗剧：论一名太空华佗的基本修养_风闻

作者：王茸

校对：杨伯顺 王婧彧 张砚斌 张宇辰

审阅：牧夫天文校对组

美编：崔郁

后台：库特莉亚芙卡 李子琦

最近，三国的火星竞赛把太阳系搅动得沸沸扬扬，令人审美疲劳倍增。人类啥时候去火星自然也成了大家的谈资。送碳基生物去火星，肯定要比去空间站和月球更为复杂，要做的准备也更加缜密，决定也需要更加慎重。

虽然可以说科学和科幻只在一线之间，但你不得不承认大部分地球居民在十年之内都很难拿到去火星的船票。一位吃瓜天文爱好者的优秀素质有哪些？除了理性围观发射、认真参与NASA操办的“名字”上火星真情秀外，地球飞往火星的路途漫漫，操碎了心的群众还会问：火星和意外哪个先来？宇航员受伤了怎么处理？得了阑尾炎咋办？怎么做手术？诸如此类…… “在太空里如何做手术”这个瓜，今天我们就洗洗切切吃了它。

这个医疗舱好酷有木有？

Credit: BJS

01

国际空间站真实病例：

棘手的血凝块与阑尾炎

某宇航员在国际空间站执行一项为期6个月的任务。在一次评估微重力对于颈静脉的影响研究中，他被诊断出患有血凝块。地面上的医疗专家们远程指导该宇航员完成了超声波检查， 并且让他学会了在空间站内注射药物。经过多日的治疗后，血凝块逐渐缩小。在其返回地面24小时后，血块消失。

另一个病例中，一名俄罗斯宇航员因突发阑尾炎不得不尽快返回地球。是的，你没看错，在地球上割起来易如反掌的阑尾，在国际空间站上，我们却搞不定。

因此，我们要一脸严肃地和大家唠唠“如何在太空中做个外科医生”这个科学大瓜。

02

科学吃瓜姿势I：可以是历史剧

如何理性吃瓜，科学家和医学家们早就走在了群众前面。2018年，著名《英国外科杂志》（BJS, British Journal of Surgery）刊载了一篇文章——《太空外科术》（Surgery in Space）（或者，刊载了一篇题为《太空外科术》的文章），题目短小，但信息量巨大。作者从空间旅行者可能会遇到的体液转移、心血管补偿机制、骨骼变化、免疫失调、神经官能敏感、外伤、阑尾炎、胆囊炎、头部损伤与颅内疾病、辐射引发的疾病、感染等等话题，一直聊到了太空中的外伤支持与治疗手段等。

Credit: NASA/ESA

上图中，国际空间站的哥伦布实验室舱内，NASA宇航员Chris Cassidy在对ESA宇航员Luca Parmitano进行脊柱超声检查。医疗团队发现宇航员在执行空间站长期任务时会长高约3%，返回地球后会“缩”回正常身高。图中的超声检测就是为了研究宇航员“长高”的原因而进行的。大家重点看一下这个蓝色的仪器，这就是国际空间站2017年配备的小型便携式超声仪。

今年7月，血凝块这个案例被旧事重提，又一次走进了公众视野。这一次，相关的文章发表在了澳大利亚 “知乎”The Conversation上。（作者注：The Conversation是一家独立的非盈利科学与学术科普网站，话题覆盖科技、政治、社会、医学、经济、教育、文化艺术等。2011年在澳大利亚墨尔本创立，2013年在英国上线。大家有兴趣可以去看看，内容还是很好玩的。https://theconversation.com/）

从血凝块这个案例出发，文章阐述了太空旅行外科手术的研究进展：首先，微重力下的外科手术是可行的， 但对器械的要求也不低，比如可以吸附在工作台上的磁性手术工具将成为手术标配。除了这些可圈可点的进展外，研究中也平静地道出了类似恐怖片的场面：比如肠子呀器官呀会飘出来模糊视线等等。（不要走开，下文会有片场描述。）

无论是重归月球，还是飞向火星，科技、医疗的挑战层出不穷，路漫漫其修远。

03

科学吃瓜姿势II：可以是纪录片

路有多远，困难就有多大。国际空间站上的急救意味着可以依靠地面团队的支持来稳定患者情况。然后，患者就会被尽快安排回到地面。

场景换到月球，好像还没那么糟。只要建好一些定居点，患者就能先被稳定下来，虽然得到的地球医疗指导会有些许延时，但还不至于特别差。尽管比起国际空间站，从月球返回地球会更复杂一些，但总归是有应急解决方案的。

再来看火星。火星和地球的最短距离约5460万公里，最远超过4亿公里，平均距离2.25亿公里。抓住发射窗口的话，从地球去火星要走6个月（看下图大家就会懂）。医疗沟通不可能“实时”，无论如何都一定会有20分钟左右的延迟。送病人回地球，至少需要半年以上。结局可能略悲惨，不敢想。

Credit: NASA

距离不是唯一的问题。长时间暴露在辐射中和微重力下对身体的影响也不容忽视。微重力以“润物细无声”的方式不仅日积月累地默默干预你的身体，而且严重改变了人类外科手术的模式。

人体对微重力影响的一个回应就是血液的重新分布。血液聚集于头部时，心脏和血管中的血液会相应减少，血浆和血液的含量也会相应改变。心跳速率下降，血压下降、人体变得更容易感染。如果宇航员受伤需要进行外科手术，微重力下的身体状况会非常棘手。

04

科学吃瓜姿势III：带你走进恐怖片场

此外，科学家们估算了外科手术需要进行的机率。按照火星计划来算，一个7人组的宇航员团队大约每2.4年需要进行一次外科手术。什么情况下更需要手术呢？主要是四种：阑尾炎、外伤、胆囊炎和癌症。哪怕是对宇航员保持常规密集的健康检查，这几种情况也会突然出现。

国际空间站的动物实验已经开始，目前还没有进行人类实验。比如说，宇航员要学会怎么修复小白鼠的断尾、完成腹腔镜的检查等等。回到我们的恐怖片场：零重力条件下，切开皮肤、肌肉层，肠飞出，血飞流，视线模糊……有啥办法能解决呢？一个方案是锁孔手术（keyhole surgery），切口小，可以利用微小工具和摄像机进行操作。但是，控制血液的飞溅与漂浮仍然是一个难题。

对阑尾炎手术来说，锁孔手术或许可行。但如果遇到了创伤性的事故呢？想象一个痛到大叫、翻来覆去的宇航员横在你面前的场景。可以对他们进行麻醉吗？那得有麻醉师才行呀。血流如注，带来感染咋办？万一血不是滴下来，而是聚在器械周围怎么整？

不忍直视，但却是可能发生的现实。

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科学吃瓜姿势IV：可以是靠谱的科幻电影

当科幻照进现实，电影中的自动诊断与手术舱距离我们有多远？

Credit: 20th Century Fox

科幻与科学，有时只在一念之间。

电影里的炫酷医疗舱读者们都不陌生。科学家也对微重力手术舱做了相关研究。NASA就在鼓捣外科舱系统，一个有着透明塑料罩的闭合系统，可以将手臂从罩上的管孔伸进去救治里面的病人。

手术机器人也是一个非常有潜力的解决方案。机器人医生已经被用于心脏病、胸腔和胃肠手术等。但它们还不是完全的人工智能，仍然需要一个真正的外科医生远程操作。在地球上可行，但在通讯延迟20分钟的火星之旅中，就不那么可靠了。

宇宙飞船没有地面医院那么宽敞的空间。首先遇到的难题是：需要携带多少医疗器械呢？国际空间站有一个“药房”，里面配有血液稀释剂、注射器等，但不可能为了应对每一种急症而配备好所有的医疗设备。

也许不用带所有的东西，如果3D打印能帮上忙的话。

目前已经可以用3D打印制造出一批医疗用品了。也有研究初步印证了这个成果：在一个为期4个月的模拟地球-火星任务中，没有任何外科经验的宇航员顺利完成了16组准备、切开和缝合的任务，让研究者们比较了宇航员们使用4种打印的ABS树脂工具与传统工具的速度。尽管这些研究结果还很有限，但至少证明了3D打印在外科手术中，或者是火星任务中是大有可为的。

未来已来，未知亦来

空间任务都是烧钱的大买卖，每一笔投入都会受到管控。我们不可能要求宇航员要有精湛的外科技术，也不能强求所有的急救设备都在手边。不能避免每一起事故，也不能救治每一个患者，但是每一个飞向火星的宇航员对整个任务的完成都弥足珍贵。一个伤残的宇航员很有可能也为其他人带来风险。目前，解决这些问题的方案仍然是：预防事故发生、遴选更健康的宇航员、寻找更好的技术方案。

明代绘制的汉名医华佗

Credit: 南熏殿旧藏《历代圣贤名人像册》

未来已来，未知亦来。或许有一天，面目慈祥的机器人华佗对你说：“麻醉开始，倒数3分钟”。等你苏醒时，火星就在眼前。

参考资料

1.https://www.universetoday.com/146995/how-would-we-do-surgery-in-space/

2.http://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_5435640

3.https://bjssjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/bjs.10908

4.https://www.nasa.gov/image-feature/spinal-ultrasound-investigation/

5.https://theconversation.com/from-floating-guts-to-sticky-blood-heres-how-to-do-surgery-in-space-141837

6.https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27634701/

7.https://www.annemergmed.com/article/S0196-0644(05)00204-0/fulltext

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北方的NEOWISE彗星 

影像来源及版权: Bill Peters