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从漂浮的内脏到血液,如何在太空中做手术?

2020-07-13 10:57 · 稿源:站长之家

今年早些时候,有报道称一名宇航员在太空中颈部形成了一个可能危及生命的血凝块。好在医生通过药物治疗成功地避免了手术。但是考虑到太空机构和私人航天公司已经计划在未来几十年将人类送上火星,下次遇到这种情况可能就没那么幸运了。

外科急症实际上是人类太空旅行的主要挑战之一。但是在过去的几年里,太空医学研究人员提出了许多解决问题的想法,比如手术机器人3D打印机等等。

火星离地球最近时,距离也达到了 5460 万公里( 3390 万英里)。相比之下,国际空间站(ISS)的轨道距离地球仅 400 公里。对于国际空间站上的手术紧急情况,其步骤是在实时通信的帮助下稳定病人病情并将他们送回地球。但这种方式在火星任务中就行不通了,因为宇航员要返回地球需要数月或数年时间,而且可能存在超过 20 分钟的通信延迟。

除了距离问题,前往火星过程中面临的极端环境包括微重力、高辐射水平和封闭式增压舱或太空服等等,对宇航员的身体来说很困难,需要时间来适应。

宇航员 太空

我们已经知道,太空旅行会改变宇航员的细胞、血压调节和心脏功能。它还会影响身体的液体分布,削弱骨骼和肌肉。太空旅行者也可能更容易感染。因此,就手术适应度而言,受伤或身体不适的宇航员已经处于生理上的劣势。

那么宇航员真正需要手术的可能性有多大呢?研究人员估计,就七人小组来说,在一次火星任务中,平均每2. 4 年会有一次手术急诊。主要原因有损伤、阑尾炎、胆囊炎或癌症。宇航员在被选中时要经过广泛的筛选,但健康人也可能出现外科急诊,而且在极端的太空环境中可能会恶化。

漂浮的内脏和血液

在微重力环境下进行外科手术是可能实现的,并且已经进行相关实验,不过还没有在人体上进行。例如,在微重力条件下,宇航员成功修复了老鼠的尾巴,并对动物进行了腹腔镜检查——一种用于检查和修复腹部内部器官的微创外科手术。

这些手术带来了新的创新和改进,比如磁化手术工具,使它们能够固定在手术台上,同时也固定住“外科医生”。

但有一个问题,那就是在开腹手术中,肠子会四处漂浮,模糊了手术视野。为了解决这个问题,太空旅行者应该选择微创手术技术,最理想的是在病人的内部腔内通过一个小切口使用相机和仪器进行手术。

最近,在一次抛物线“零重力”飞行中,外科医生对假腹部进行了一次肠镜检查,成功地止住了创伤性出血。但他们警告说,在宇航员身上执行这样的手术,心理压力是非常大的。

体液在太空和火星上也会有不同的表现。由于表面张力,我们血管中的血液可能会粘在仪器上。漂浮的水滴也可能形成限制外科医生视野的气流,这种情况并不理想。。封闭舱室的循环空气也可能有感染风险。手术气泡和止血手术工具可能是解决办法。

研究人员已经开发并测试了各种微重力环境下的手术“外罩”。例如,NASA评估了一个封闭系统,该系统包括一个带臂孔的外科手术用透顶篷,目的是防止污染。

然而,当绕火星飞行或在火星上着陆时,我们在理想情况下需要一个假想的“创伤舱”,配备防辐射、外科手术机器人、先进的生命支持系统和约束装置。这将是一个专带有过滤空气供应和计算机的专用模块,以帮助诊断和治疗。

机器人和3D打印技术

根据到目前为止在太空进行的手术表明,大量的辅助设备是必不可少的。这是宇航员前往火星中可能不能携带的“奢侈品”,因为火箭上不能带太多设备。因此,有人建议可以携带3D打印机,并使用来自火星本身的材料来开发手术工具。

没有手术经验的工作人员已经在3D打印的工具上成功测试,过简单地切割和缝合材料(不是真正的身体)来完成类似于手术的任务。使用3D打印工具,如毛巾夹、手术刀手柄和牙钳,在时间完成度上没有显著差异。

使用机器人手术是另一种在地球上经常使用的选择,目前也已经在行星旅行中进行测试。然而,太空通讯的落后将使远程控制成为一个问题。理想情况下,外科手术机器人需要是可以完全自主进行的。

对于火星任务中可能发生的手术紧急情况,人们进行了大量的研究和准备工作,但仍有许多未知因素,尤其是在诊断和麻醉方面。从根本上说,预防胜于手术。因此,选择健康的宇航员和开发必要的工程解决方案来保护他们将是至关重要的。

注:本文编译自TNW,原文标题《From floating guts to ‘sticky’ blood — here’s how to do surgery in space

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