动手术 太空中如何安全的动手术?

一间全封闭的胶囊状透明舱中,一个人被牢牢束缚在手术台上,一动不动地躺着,各式各样的刀具在他的周围散发着森森冷光。两三个人走进舱中,慢慢向床上的人走去……就在他们拿起刀具的同时,忽然所有人都漂浮并翻滚起来,但他们毫不惊慌,因为为了这场太空中的囊肿切除手术,他们已准备多时。
太空病人真不少
我们一直有一个梦想,当地球无法再容纳人类生存的时候,我们能在茫茫宇宙中,找到第二个地球,但是直到如今我们还有很多基本的问题都没有解决,比如每个人都无法逃开的疾病问题。
与地球相比,太空的近真空、强辐射、微重力、大温差等环境的变化会给人类带来许多的健康问题。在失重的状态下,人们会“头重脚轻”,倒立或平躺在空中,此时人体中的一部分体液会倒流进胸部和头部,血液分布的不平衡会造成上半身浮肿,下半身萎缩。而由于缺乏与之对抗的重力,支撑人体的骨骼和肌肉组织也会萎缩,整个人就像脱水的鱼。宇航员在太空飞行的初期常会出现恶心、呕吐和胃部不适等症状,有些人还会因为血液倒流出现呼吸不畅、头面肿胀等症状。
虽然人类在太空变得脆弱了,但细菌却十分适应太空环境,它们在太空的生存率和感染性更强,美国宇航员弗雷德·海斯就有过肾脏感染经历。2017年,美国科罗拉多大学博尔德分校的研究人员与美国宇航局合作,在空间站中培养了一批大肠杆菌,观察它们的生存情况。结果发现,在太空中的大肠杆菌比地面的对照组生长速度更快,在同等条件下细胞的数目多了25%。
后来,研究人员又在培养皿中加入了抗生素,发现在太空中,大肠杆菌的耐药性也提高了,细胞数量比地面对照组增长了13倍,外膜增厚了25%~43%。研究人员认为,由于缺乏重力,太空中的细菌与抗生素等灭菌药物相互接触的表面积变小,抗生素的杀伤力降低。同时,细菌会通过增厚细胞壁和外膜来防御,并相互联结生长,这样外层细胞就可以保护内部的细胞,免于接触抗生素,这样细菌的耐药性就比在地球上提高了。因此,人类在太空中将更易被病菌感染,且需要摄入更多的药物才能杀灭病菌,这对细胞的伤害也加大了。
除了感染性疾病,其他疾病的发生率也可能提高。在肌肉萎缩、骨骼退化的情况下,即使进行简单的运动也变得不太安全,也许人们茶余饭后想走出太空舱,在满天繁星中来场浪漫的太空漫步,但一不小心就可能因跌跤导致骨折。而在没有大气层遮蔽宇宙射线的太空中,肿瘤和癌症等疾病也更易发生。
动手术|太空中如何安全的动手术?】地球人在太空中患病的风险更大,到时候,我们的医疗水平能不能跟上病人数量的激增呢?
太空手术如何做
为了解决上述问题,科学家们已开始探索太空医疗了。在太空中,药物治疗无疑是治病的首选方案,在空间站培育致病菌正是为了研究细菌在太空中的表现,寻找有效的抗菌药物。最近,还有医生使用抗凝药物帮助太空站的宇航员消除了颈部血栓的报道。但是总有一些疾病需要动手术,为了未来能做好太空手术,医生们已经在实验室做了很多场零重力模拟手术,而文章开头的那台手术正是第一场在真人身上进行的模拟手术。
为了模拟失重环境,飞机在3小时的飞行过程中需要在空中画出30个抛物线轨迹,乘客们就像在坐过山车,在机舱内起起落落,无法掌控身体平衡。病人被固定在手术台上,所有手术器械用强力磁铁吸挂在手术台的周围,而医生和助手则被绳子固定在滑轨上,且随时准备用手扶住墙或抓住扶手,以防四处漂移。当医生在接近病人或彼此间保持相对平衡时,就要抓紧时间进行手术。
由3名外科医生、2名麻醉师组成的医疗团队用了10分钟顺利切除了病人前臂中的一块脂肪瘤,期间遇到的最大问题是血液的喷溅。与地球上不同,伤口处流出的血液不会垂直落向地面,而是在伤口周围聚集,并随着飞机飞行方向的改变向手术室各处扩散。如果是在太空中,这些血珠也会先聚集在伤口处,遮挡医生的视线,随后会像人类一样漂浮在空中。最后,为了避免对视野造成干扰,一名医生被专门抽调出来,负责用真空机吸取空中的血珠。
为了更好地解决这个问题,美国卡内基梅隆大学的生物医学家詹姆斯·安塔基想出了一个好办法:在伤口上搭一个透明“帐篷”。安塔基在一场手臂大出血的模拟手术中尝试了这一方法,他在伤口处罩上了一个由一种弹性材料制成的透明小球,当手术刀在小球上划开一条缝时,材料的弹性能让小球迅速恢复原状,其原理与现在常见的真空轮胎相似。有了这层保护罩,血液就不会喷溅到空中,透明材料也不会遮挡视线。

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