高分航天醫療劇：論一名太空華佗的基本修養_風聞

作者：王茸

校對：楊伯順 王婧彧 張硯斌 張宇辰

審閲：牧夫天文校對組

美編：崔鬱

後台：庫特莉亞芙卡 李子琦

最近，三國的火星競賽把太陽系攪動得沸沸揚揚，令人審美疲勞倍增。人類啥時候去火星自然也成了大家的談資。送碳基生物去火星，肯定要比去空間站和月球更為複雜，要做的準備也更加縝密，決定也需要更加慎重。

雖然可以説科學和科幻只在一線之間，但你不得不承認大部分地球居民在十年之內都很難拿到去火星的船票。一位吃瓜天文愛好者的優秀素質有哪些？除了理性圍觀發射、認真參與NASA操辦的“名字”上火星真情秀外，地球飛往火星的路途漫漫，操碎了心的羣眾還會問：火星和意外哪個先來？宇航員受傷了怎麼處理？得了闌尾炎咋辦？怎麼做手術？諸如此類…… “在太空裏如何做手術”這個瓜，今天我們就洗洗切切吃了它。

這個醫療艙好酷有木有？

Credit: BJS

01

國際空間站真實病例：

棘手的血凝塊與闌尾炎

某宇航員在國際空間站執行一項為期6個月的任務。在一次評估微重力對於頸靜脈的影響研究中，他被診斷出患有血凝塊。地面上的醫療專家們遠程指導該宇航員完成了超聲波檢查， 並且讓他學會了在空間站內注射藥物。經過多日的治療後，血凝塊逐漸縮小。在其返回地面24小時後，血塊消失。

另一個病例中，一名俄羅斯宇航員因突發闌尾炎不得不盡快返回地球。是的，你沒看錯，在地球上割起來易如反掌的闌尾，在國際空間站上，我們卻搞不定。

因此，我們要一臉嚴肅地和大家嘮嘮“如何在太空中做個外科醫生”這個科學大瓜。

02

科學吃瓜姿勢I：可以是歷史劇

如何理性吃瓜，科學家和醫學家們早就走在了羣眾前面。2018年，著名《英國外科雜誌》（BJS, British Journal of Surgery）刊載了一篇文章——《太空外科術》（Surgery in Space）（或者，刊載了一篇題為《太空外科術》的文章），題目短小，但信息量巨大。作者從空間旅行者可能會遇到的體液轉移、心血管補償機制、骨骼變化、免疫失調、神經官能敏感、外傷、闌尾炎、膽囊炎、頭部損傷與顱內疾病、輻射引發的疾病、感染等等話題，一直聊到了太空中的外傷支持與治療手段等。

Credit: NASA/ESA

上圖中，國際空間站的哥倫布實驗室艙內，NASA宇航員Chris Cassidy在對ESA宇航員Luca Parmitano進行脊柱超聲檢查。醫療團隊發現宇航員在執行空間站長期任務時會長高約3%，返回地球后會“縮”回正常身高。圖中的超聲檢測就是為了研究宇航員“長高”的原因而進行的。大家重點看一下這個藍色的儀器，這就是國際空間站2017年配備的小型便攜式超聲儀。

今年7月，血凝塊這個案例被舊事重提，又一次走進了公眾視野。這一次，相關的文章發表在了澳大利亞 “知乎”The Conversation上。（作者注：The Conversation是一家獨立的非盈利科學與學術科普網站，話題覆蓋科技、政治、社會、醫學、經濟、教育、文化藝術等。2011年在澳大利亞墨爾本創立，2013年在英國上線。大家有興趣可以去看看，內容還是很好玩的。https://theconversation.com/）

從血凝塊這個案例出發，文章闡述了太空旅行外科手術的研究進展：首先，微重力下的外科手術是可行的， 但對器械的要求也不低，比如可以吸附在工作台上的磁性手術工具將成為手術標配。除了這些可圈可點的進展外，研究中也平靜地道出了類似恐怖片的場面：比如腸子呀器官呀會飄出來模糊視線等等。（不要走開，下文會有片場描述。）

無論是重歸月球，還是飛向火星，科技、醫療的挑戰層出不窮，路漫漫其修遠。

03

科學吃瓜姿勢II：可以是紀錄片

路有多遠，困難就有多大。國際空間站上的急救意味着可以依靠地面團隊的支持來穩定患者情況。然後，患者就會被儘快安排回到地面。

場景換到月球，好像還沒那麼糟。只要建好一些定居點，患者就能先被穩定下來，雖然得到的地球醫療指導會有些許延時，但還不至於特別差。儘管比起國際空間站，從月球返回地球會更復雜一些，但總歸是有應急解決方案的。

再來看火星。火星和地球的最短距離約5460萬公里，最遠超過4億公里，平均距離2.25億公里。抓住發射窗口的話，從地球去火星要走6個月（看下圖大家就會懂）。醫療溝通不可能“實時”，無論如何都一定會有20分鐘左右的延遲。送病人回地球，至少需要半年以上。結局可能略悲慘，不敢想。

Credit: NASA

距離不是唯一的問題。長時間暴露在輻射中和微重力下對身體的影響也不容忽視。微重力以“潤物細無聲”的方式不僅日積月累地默默干預你的身體，而且嚴重改變了人類外科手術的模式。

人體對微重力影響的一個回應就是血液的重新分佈。血液聚集於頭部時，心臟和血管中的血液會相應減少，血漿和血液的含量也會相應改變。心跳速率下降，血壓下降、人體變得更容易感染。如果宇航員受傷需要進行外科手術，微重力下的身體狀況會非常棘手。

04

科學吃瓜姿勢III：帶你走進恐怖片場

此外，科學家們估算了外科手術需要進行的機率。按照火星計劃來算，一個7人組的宇航員團隊大約每2.4年需要進行一次外科手術。什麼情況下更需要手術呢？主要是四種：闌尾炎、外傷、膽囊炎和癌症。哪怕是對宇航員保持常規密集的健康檢查，這幾種情況也會突然出現。

國際空間站的動物實驗已經開始，目前還沒有進行人類實驗。比如説，宇航員要學會怎麼修復小白鼠的斷尾、完成腹腔鏡的檢查等等。回到我們的恐怖片場：零重力條件下，切開皮膚、肌肉層，腸飛出，血飛流，視線模糊……有啥辦法能解決呢？一個方案是鎖孔手術（keyhole surgery），切口小，可以利用微小工具和攝像機進行操作。但是，控制血液的飛濺與漂浮仍然是一個難題。

對闌尾炎手術來説，鎖孔手術或許可行。但如果遇到了創傷性的事故呢？想象一個痛到大叫、翻來覆去的宇航員橫在你面前的場景。可以對他們進行麻醉嗎？那得有麻醉師才行呀。血流如注，帶來感染咋辦？萬一血不是滴下來，而是聚在器械周圍怎麼整？

不忍直視，但卻是可能發生的現實。

05

科學吃瓜姿勢IV：可以是靠譜的科幻電影

當科幻照進現實，電影中的自動診斷與手術艙距離我們有多遠？

Credit: 20th Century Fox

科幻與科學，有時只在一念之間。

電影裏的炫酷醫療艙讀者們都不陌生。科學家也對微重力手術艙做了相關研究。NASA就在鼓搗外科艙系統，一個有着透明塑料罩的閉合系統，可以將手臂從罩上的管孔伸進去救治裏面的病人。

手術機器人也是一個非常有潛力的解決方案。機器人醫生已經被用於心臟病、胸腔和胃腸手術等。但它們還不是完全的人工智能，仍然需要一個真正的外科醫生遠程操作。在地球上可行，但在通訊延遲20分鐘的火星之旅中，就不那麼可靠了。

宇宙飛船沒有地面醫院那麼寬敞的空間。首先遇到的難題是：需要攜帶多少醫療器械呢？國際空間站有一個“藥房”，裏面配有血液稀釋劑、注射器等，但不可能為了應對每一種急症而配備好所有的醫療設備。

也許不用帶所有的東西，如果3D打印能幫上忙的話。

目前已經可以用3D打印製造出一批醫療用品了。也有研究初步印證了這個成果：在一個為期4個月的模擬地球-火星任務中，沒有任何外科經驗的宇航員順利完成了16組準備、切開和縫合的任務，讓研究者們比較了宇航員們使用4種打印的ABS樹脂工具與傳統工具的速度。儘管這些研究結果還很有限，但至少證明了3D打印在外科手術中，或者是火星任務中是大有可為的。

未來已來，未知亦來

空間任務都是燒錢的大買賣，每一筆投入都會受到管控。我們不可能要求宇航員要有精湛的外科技術，也不能強求所有的急救設備都在手邊。不能避免每一起事故，也不能救治每一個患者，但是每一個飛向火星的宇航員對整個任務的完成都彌足珍貴。一個傷殘的宇航員很有可能也為其他人帶來風險。目前，解決這些問題的方案仍然是：預防事故發生、遴選更健康的宇航員、尋找更好的技術方案。

明代繪製的漢名醫華佗

Credit: 南燻殿舊藏《歷代聖賢名人像冊》

未來已來，未知亦來。或許有一天，面目慈祥的機器人華佗對你説：“麻醉開始，倒數3分鐘”。等你甦醒時，火星就在眼前。

參考資料

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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影像來源及版權: Bill Peters