據(jù)報(bào)道，一名宇航員在太空?qǐng)?zhí)行任務(wù)時(shí)患上了危及生命的血栓，最終在地球醫(yī)生的幫助下被成功利用。藥物疾病得到了治療，避免了手術(shù)。但是考慮到空間，機(jī)構(gòu)和私人太空飛行公司決心在未來(lái)幾十年內(nèi)把人類(lèi)送上火星，下次遇到這樣的情況，我們可能就沒(méi)那么幸運(yùn)了。所以為了改變這種情況，人們也提出了機(jī)器人、3D打印等假想的解決方案。
事實(shí)上，外科急診是人類(lèi)太空旅行的一大挑戰(zhàn)。但在過(guò)去幾年中，太空醫(yī)學(xué)研究人員提出了各種想法，從手術(shù)機(jī)器人到3D打印機(jī)，希望解決這個(gè)問(wèn)題。
火星與地球的最近距離也是5460萬(wàn)公里，相比之下，國(guó)際空間站的軌道距離地球只有400公里。如果國(guó)際空間站上出現(xiàn)外科急癥，一般程序是借助實(shí)時(shí)通訊讓病人穩(wěn)定下來(lái)，然后送回地球。但這種方法在火星任務(wù)中是行不通的，因?yàn)閷⒉∪怂突氐厍蛑辽傩枰獛讉€(gè)月到幾年的時(shí)間，通信可能會(huì)延遲20分鐘以上。
除了距離的問(wèn)題，往返火星和在火星上旅行時(shí)的極端環(huán)境還包括微重力、高輻射水平和封閉的壓縮艙或防護(hù)服。這會(huì)對(duì)宇航員的身體造成壓力，需要很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)適應(yīng)。
我們已經(jīng)知道，太空旅行會(huì)改變宇航員的細(xì)胞、血壓調(diào)節(jié)和心臟功能，還會(huì)影響體液的分布，使骨骼松散，肌肉松弛。太空旅行者也可能更容易受到感染。因此，僅從手術(shù)的適應(yīng)性來(lái)說(shuō)，受傷或身體不適的航天員已經(jīng)處于生理劣勢(shì)。
宇航員克里斯·哈德菲爾德在國(guó)際空間站使用心臟實(shí)驗(yàn)室。
漂浮的內(nèi)臟
在微重力環(huán)境下操作實(shí)際上是可能的，也有人嘗試過(guò)，但不是在人類(lèi)身上。宇航員已經(jīng)成功地在微重力條件下修復(fù)了老鼠的尾巴，并對(duì)動(dòng)物進(jìn)行了腹腔鏡手術(shù)(一種檢查和修復(fù)腹部?jī)?nèi)臟器官的微創(chuàng)手術(shù))。這些手術(shù)帶來(lái)了新的創(chuàng)新和改進(jìn)，比如磁化手術(shù)工具，使其吸附在手術(shù)臺(tái)上；以及固定的“太空外科醫(yī)生”。
但是還有一個(gè)問(wèn)題，就是在開(kāi)腹手術(shù)過(guò)程中，腸子會(huì)飄來(lái)飄去，模糊手術(shù)視野。為了解決這個(gè)問(wèn)題，太空旅行者可以選擇微創(chuàng)手術(shù)，比如小切口手術(shù)。理想情況下，相機(jī)和工具用于通過(guò)小切口在患者的腔內(nèi)進(jìn)行手術(shù)。
最近，在一次拋物線“零重力”飛行中，外科醫(yī)生在一個(gè)假腹部上完成了腹腔鏡手術(shù)，并成功止住了創(chuàng)傷性出血。但他們表示，如果給同船的航天員做這樣的手術(shù)，心理壓力會(huì)很大。
另外，在太空和火星，體液的流動(dòng)也會(huì)不一樣。由于表面張力，靜脈血可能會(huì)粘附在手術(shù)器械上。漂浮的水滴也可能形成水流，影響手術(shù)醫(yī)生的視野，這當(dāng)然不是我們希望看到的。密閉艙內(nèi)的空氣流通也會(huì)帶來(lái)感染的風(fēng)險(xiǎn)。在這方面，可以排斥血液的手術(shù)泡和手術(shù)工具可能會(huì)有所幫助。
研究人員在微重力環(huán)境下開(kāi)發(fā)并測(cè)試了各種外科隔離室。例如，美國(guó)宇航局之前評(píng)估了一個(gè)封閉系統(tǒng)，其中包括一個(gè)透明的塑料手術(shù)罩，帶有手臂端口以防止污染。
但是，在環(huán)繞軌道飛行或在火星定居時(shí)，理想情況下，我們?nèi)匀恍枰粋€(gè)假想的“創(chuàng)傷救援艙”，具有輻射屏蔽、手術(shù)機(jī)器人、高級(jí)生命支持系統(tǒng)和隔離系統(tǒng)等功能。這將是一個(gè)特殊的機(jī)艙，有過(guò)濾空氣供應(yīng)和計(jì)算機(jī)來(lái)協(xié)助診斷和治療。
機(jī)器人和3D打印
迄今為止，在太空中操作的經(jīng)驗(yàn)表明，大量的輔助設(shè)備是必不可少的。但是，對(duì)于踏上火星之旅的機(jī)組人員來(lái)說(shuō)，這是一種奢望，因?yàn)榛鸺裏o(wú)法搭載這么多設(shè)備。所以有人提出，我們不妨利用火星上的當(dāng)?shù)夭牧希?D打印機(jī)制作手術(shù)工具。
之前沒(méi)有手術(shù)經(jīng)驗(yàn)的人成功測(cè)試了這些3D打印工具，像手術(shù)一樣切割縫合材料(當(dāng)然不是人體)。用3D打印工具(如毛巾夾、手術(shù)手柄、牙鉗)完成任務(wù)的時(shí)間和正常情況下需要的時(shí)間相差不大。
火星定居點(diǎn)可能需要一個(gè)創(chuàng)傷模塊。
機(jī)器人手術(shù)是另一種選擇。機(jī)器人手術(shù)在地球上已經(jīng)變得越來(lái)越普遍，研究人員也已經(jīng)測(cè)試了用于星際旅行的機(jī)器人手術(shù)。美國(guó)宇航局正在佛羅里達(dá)群島的寶瓶座水下實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行一系列極端環(huán)境任務(wù)。在NEEMO 7任務(wù)中，研究人員從另一個(gè)實(shí)驗(yàn)室控制了機(jī)器人，并成功進(jìn)行了手術(shù)，從假體中取出了假膽囊和腎結(jié)石。然而，空間通信的延遲對(duì)于遠(yuǎn)程控制來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。理想情況下，手術(shù)機(jī)器人需要自動(dòng)執(zhí)行手術(shù)。
盡管研究人員對(duì)未來(lái)火星任務(wù)中可能出現(xiàn)的外科急癥做了大量的研究和準(zhǔn)備，但仍有許多未知，尤其是在診斷和麻醉方面。最后，預(yù)防勝于手術(shù)。因此，選擇健康的宇航員并開(kāi)發(fā)保護(hù)宇航員所需的工程解決方案是最好的方法。