2021 年 6 月 17 日,神舟十二号载人飞船成功发射升空。下午 18 时 48 分,聂海胜、刘伯明、汤洪波 3 名航天员顺利进入天和核心舱,中国人首次进入了自己的空间站。

在出发之前的今天凌晨,3 名航天员在神舟十二号载人飞行任务见面会上接受了媒体采访。和其他会面略有不同的是,3 名航天员和记者之间隔着一道严密的玻璃房。

据报道,这是由于 3 名航天员正在进行三级医学隔离(最高级别隔离防护)。

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图源:央视新闻视频截图

航天员为何在出发前要接受隔离?在太空执行任务时,航天员会生病吗?发生紧急医疗情况,又该如何处理?

航天员在太空会生病吗?

首先,这个问题的答案是肯定的。据 NASA 统计,航天员在太空最常发生的疾病主要包括上呼吸道感染、尿路感染和皮肤感染等。

1968 年,美国阿波罗 7 号在执行任务期间,就发生了一起航天史上最为著名的「全员感冒事件」。

指令长 Wally Schirra 在起飞前几天曾因淋雨感冒,但在医疗干预下很快痊愈。然而,起飞 15 个小时后,Wally 再次出现了感冒症状,并很快传染给了其他 2 名航天员。

阿波罗 7 号三名航天员(中间为指令长 Wally Schirra)(图源:NASA)

尽管病情并不致命,但由于没有重力可以促进鼻腔黏液排除,「太空感冒」变得难以忍受。在服用了阿斯匹林等药物后,航天员们的病情没有好转,反而加重了烦躁和易怒的情况,以至于多次与地面人员发生争执,甚至在重返大气层时,以「鼻窦压力无法缓解」为由,拒绝佩戴头盔。

虽然 3 名航天员最终顺利重返地球,但此次事件也在一定程度上导致 3 人失去了 NASA 的信任,此后再也没有执行过航天任务。这次任务后,NASA 开始对航天员实施飞行前的隔离,要求与其他人进行有限的、有监控的接触,避免类似问题再次发生。

1981 年,美国 NASA 正式确定了飞行前「健康稳定计划」。规定航天员训练设施和所在的工作区域必须确保安全可靠,只有那些通过医学检查的人员能够进入,如果距离航天员 6 英尺以内,还必须配戴口罩。每个与乘员接触的人都必须主动进行体检和健康申报。

而在我国,相应的航天员医学隔离制度也已经十分完善。在起飞前的 7 到 10 天,航天员就要进行医学隔离,以尽量减少接触到易导致航天员生病的细菌、病毒等微生物。此外,在航天员进舱前,还要对航天员进行全面检疫。

结束任务返回地面后,航天员还要接受隔离恢复。由飞行返回后第 1 周参照执行 Ⅲ 级传染病预防隔离制度,第 2 周至第 3 周参照执行 Ⅱ 级传染病预防隔离制度,此后调整为 Ⅰ 级传染病预防隔离制度。

同时,航天员还需要接受医学检查与评估、医学恢复及体质恢复训练,重点关注心肺储备功能、运动系统功能和骨质疏松、肌肉萎缩等的全面恢复。

太空中的紧急医疗事件

孤立无援的太空中,一旦发生紧急医疗事件,又该如何处理?

2020 年 1 月,NEJM 刊载一篇病例报告,一名 NASA 航天员在国际空间站中执行长期任务时出现颈部深静脉血栓。这是人类第一次在太空出现真正需要医生介入治疗的情况。

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NEJM 截图

颈内静脉血栓相较于其他深静脉血栓更为少见,在这个部位得血栓的病人往往伴有 Virchow 三连征:血管内膜损伤、血流状态异常、血液高凝状态。在地球上,颈内静脉血栓就已经是一个极其棘手的病症,10.3% 的病人会并发肺栓塞,死亡率高达 44%。

而在太空中,这种不稳定的颈内静脉血栓会变得更危险,更无法控制:除了能向下脱落会造成肺栓塞,栓子还有可能向脑袋的方向进展而形成脑静脉血栓,这都是些能直接致命的并发症。

医疗团队首先考量了返航地球的可行性,但是,返航的船舱进入大气层后,会在重力的作用下极速下坠,产生的冲击力足以使得血栓脱落,给原本没有任何症状的患者致命一击。

幸运的是,患者在国际空间站的药箱里找到了 20 小瓶能使用 40 天的抗凝药依诺肝素。在血栓发现还不到 24 小时时间里,患者成功自行注射了第一针依诺肝素。

在血栓发现的第 43 天,NASA 发射了一艘装有口服抗凝药物的火箭。患者继续使用药物,最终坚持到任务结束,顺利返航地球。

治疗时间线

图源:论文配图

回到地球后 10 天的随诊显示,患者的颈内静脉血栓已经消失,不需进一步治疗。

NASA 医疗团队的最新文章分析了近期 11 位飞赴太空的航天员,发现除了这名患者,还有 1 名宇航员也有出现血栓的情况。但这些血栓到底是因为这两位宇航员自身某些因素导致的,还是太空微重力环境造成的,还有待探讨。

航天员在展示空间站药箱

图源:NASA

早在 50 年前人类第一次进军宇宙,宇航员就有带着药箱上太空的「习俗」,但至于这个小小的药箱该装些什么药,一直没有做最后的定论。随着一次又一次的航天飞行,一波又一波医学和航天知识的更新换代,这个药箱的内容也逐渐完善。

据 NASA 于 2016 年公布的药品清单,空间站药箱包括对乙酰氨基酚和布洛芬在内的各种非处方药物。

而据航天员健康中心主任李勇枝介绍,较长时间暴露于太空环境会扰乱宇航员的生理系统,并可能发生特定于太空的疾病,如心血管疾病、急性辐射综合症、低压减压病和骨质疏松性骨折等。而我国航天药箱会根据航天疾病谱,装配与航天环境相关的疾病、临床各科疾病、急症等相关的药物器械。

另一方面,航天员也需要掌握止血、清创、包扎换药、心肺复苏、捶击复律等自救互救技能。不过,在太空的特殊环境下,常见的急救策略也需要因地制宜,例如心肺复苏 (CPR),就需要采取倒立式按压法,或将腿缠绕在患者身上以防止漂浮(Evetts-Russomano 法)。

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Evetts-Russomano 法心肺复苏

图源:参考资料

太空中一旦发生紧急医疗事件,最为重要的还是地面支持。2016 年,我国天地远程医疗会诊系统在神舟十一号载人飞行任务中被成功试验。

除了正常天地话音和双向视频外,天地远程医疗会诊系统同时连接天宫二号空间实验室、航天员支持室和地面支持医院,可准确实时显示航天员常规医学检查和无创心功能检查等数据。

当病情复杂难以诊断时,地面医院的临床专家可对疾病诊断和处理提出建议,再交由航天员中心进行决策处理。

2016 年我国天地远程医疗会诊系统试验画面

图源:央视新闻

中国迎来空间站时代,多项医疗相关项目获批

2021 年 4 月 29 日,天和核心舱发射升空,中国迎来了真正的「空间站时代」。而此次神舟十二号飞船成功发射,更是首次将 3 名宇航员送往「天宫号」空间站。

按照计划,「天宫号」空间站预计在 2022 年左右完成在轨建造,成为可部署医学、物理、天文等高水平实验设备的国家级太空实验室。

2019 年 6 月 12 日,中国载人航天工程办公室正式宣布了来自 17 个国家的 9 个项目成为中国空间站科学实验首批入选项目,项目涉及的领域包括空间天文学、微重力流体物理与燃烧科学、地球科学、应用新技术、空间生命科学与生物技术等。

中国空间站科学实验首批入选项目宣布(图源:新华网)

其中最受医疗领域关注的,无疑是「太空肿瘤试验:来自个体内健康和肿瘤组织的 3D 类器官培养物由于空间条件导致的早期突变特征研究」

这项研究项目由挪威科技大学、国际空间大学、荷兰阿姆斯特丹自由大学,和比利时核研究中心共同提出申请并联合实施。

研究的目的是,充分验证两个重要的假设:重力和宇宙辐射会分别对人类个体内的健康和肿瘤结肠组织的 3D 类器官 DNA 产生独特的突变特征

如果这两个或其中一个假设成立,研究成果将会对当前的癌症病因学产生重大的科学影响,并对预防和治愈癌症提供新的见解,也将回答长期深空探测飞行任务中有关致癌风险和乘组健康的不确定性问题。

其他获批项目中,和医学领域联系较为密切的还有「微重力对致病菌生长和生物膜产生的影响」

该项目由火星学会秘鲁分会和火星学会西班牙分会联合提出申请并实施,主要研究微重力条件对致病菌生长和生物膜产生的影响,并与地面条件下的影响进行对比。对于深入了解致病菌在可变的重力条件或低重力条件下的表现具有重要意义。

航天员陈冬在天宫二号科普失重心血管功能研究实验(图源:央视新闻)

除了空间站项目外,此前,我国首个太空实验室「天宫二号」也曾开展「失重心血管功能研究」,探究了微重力环境下,人体的体液重新分布,心血管的调节能力和泵血情况与地面相比有何差异。

由于在轨空间有限,对实验设备小型化、集成度要求都比较高,科研人员综合运用了多种新型技术,还专门为这项实验中心血管功能指标采集设计了一套系统。

2021 年 6 月 17 日下午 18 时 48 分,聂海胜、刘伯明、汤洪波 3 名航天员顺利进入天和核心舱,中国人首次进入了属于自己的空间站。

中国空间站时代已经徐徐拉开帷幕,未来,一代又一代航天人将前赴后继踏上更加遥远的旅程。在永不止歇的太空探索中,将会有更优秀的医护团队成为航天员的坚强后盾,也会有更多医学研究被送往太空,开启全新领域。

航空和医学,或许也是对「仰望星空,脚踏实地」的另一重诠释。

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聂海胜、刘伯明、汤洪波在太空

参考资料:

[1]https://astronomy.com/news/2018/10/apollo-7-nasas-first-mini-mutiny-in-space

[2]《科普 | 隔离太无聊?看航天员如何度过隔离期》中国载人航天https://mp.weixin.qq.com/s/-TdQSR9gfiYVFU1ZmDDyQQ

[3]Auñón-Chancellor SM, Pattarini JM, Moll S, Sargsyan A. Venous Thrombosis during Spaceflight. N Engl J Med. 2020 Jan 2;382(1):89-90.

[4]Evetts, Simon & Evetts, Lisa & Russomano, Thais & Castro, João & Ernsting, John. (2005). Basic life support in microgravity: Evaluation of a novel method during parabolic flight. Aviation, space, and environmental medicine. 76. 506-10.

[5]http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/10/358811.shtm

[6]https://www.unoosa.org/documents/doc/psa/hsti/CSS_1stAO/1stAO_FinSelResults.pdf