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航天醫(yī)學(xué)為何如此重要？移民太空可行嗎？

來(lái)源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月15日 19:56

航天醫(yī)學(xué)為何如此重要？移民太空可行嗎？

2021-06-21 DY MedSci原創(chuàng)

中國(guó)人首次進(jìn)入了屬于自己的空間站（CSS），這也意味著空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)的開(kāi)展將得到有效推進(jìn)。

6月17日9時(shí)22分，神舟十二號(hào)成功發(fā)射升空，18時(shí)48分，神舟十二號(hào)航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波先后進(jìn)入天和核心艙，中國(guó)人首次進(jìn)入了屬于自己的空間站（CSS），這也意味著空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)的開(kāi)展將得到有效推進(jìn)。

神舟十二號(hào)模擬圖。來(lái)源：航天科技集團(tuán)五院

我國(guó)空間站航天醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)總體規(guī)劃的5個(gè)方向的總體考慮為：針對(duì)長(zhǎng)期飛行對(duì)航天員健康影響與防護(hù)技術(shù)研究，瞄準(zhǔn)長(zhǎng)期飛行的醫(yī)學(xué)風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)開(kāi)展失重生理效應(yīng)、機(jī)制、防護(hù)新技術(shù)前沿研究，發(fā)展醫(yī)學(xué)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)、評(píng)估與減控能力；針對(duì)空間輻射對(duì)航天員健康的影響與防護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究，為后續(xù)深空星際探索奠定理論技術(shù)基礎(chǔ)；針對(duì)航天員行為與能力研究，瞄準(zhǔn)航天飛行人-系統(tǒng)作業(yè)主要風(fēng)險(xiǎn)，聚焦長(zhǎng)期飛行人的行為能力變化及其測(cè)評(píng)和調(diào)控技術(shù)、未來(lái)智能化人機(jī)交互與功能分配等熱點(diǎn)問(wèn)題；針對(duì)先進(jìn)的在軌監(jiān)測(cè)與醫(yī)學(xué)處置技術(shù)研究，建設(shè)期主要瞄準(zhǔn)人體健康精準(zhǔn)在線監(jiān)測(cè)需求，發(fā)展高敏感性芯片技術(shù)、長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)可穿戴監(jiān)測(cè)技術(shù)等；針對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)航天應(yīng)用技術(shù)研究，發(fā)展面向長(zhǎng)期飛行的航天醫(yī)學(xué)問(wèn)題防治的藥物、穴位刺激、導(dǎo)引等新方法。

此前，在關(guān)于航天醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等實(shí)（試）驗(yàn)方面，我們已經(jīng)做了許多探索空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)，包括驗(yàn)證了長(zhǎng)期載人駐留健康保障關(guān)鍵技術(shù)和新技術(shù)、研制了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有高度沉浸感的航天員在軌心理舒緩系統(tǒng)、首次建立了天地遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)、并首次利用超聲醫(yī)學(xué)技術(shù)和激光多普勒技術(shù)系統(tǒng)在軌開(kāi)展了心血管功能研究等，開(kāi)創(chuàng)多個(gè)國(guó)際先例。

為什么航天醫(yī)學(xué)很重要？

航天醫(yī)學(xué)是宇航員在外太空的實(shí)踐醫(yī)學(xué)，航天衛(wèi)生是科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，以預(yù)防或控制可能導(dǎo)致航天員暴露于健康危害，如失明、骨質(zhì)流失、心律不齊等心血管疾病、減壓?。ㄈ梭w因周遭環(huán)境壓力急速降低時(shí)造成的疾病，減壓病在太空中的癥狀可能包括胸痛、呼吸急促、咳嗽或深呼吸疼痛、異常疲勞、頭暈、頭暈、頭痛、不明原因的肌肉骨骼疼痛、刺痛或麻木、四肢無(wú)力或視力異常）、氣壓傷、免疫系統(tǒng)功能低下、感染風(fēng)險(xiǎn)增加、肌肉量減少、智力喪失和阿爾茨海默病風(fēng)險(xiǎn)增加、輻射致癌等等。

2018年10月，美國(guó)宇航局資助的研究人員發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間的外太空旅行，包括前往火星，輻射可能會(huì)嚴(yán)重?fù)p害宇航員的胃腸組織。2013年5月31日，美國(guó)宇航局科學(xué)家報(bào)告說(shuō)，根據(jù)火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的RAD在從火星旅行時(shí)檢測(cè)到的高能粒子輻射量，人類(lèi)的火星任務(wù)可能涉及巨大的輻射風(fēng)險(xiǎn)。

從地球到火星的旅程中檢測(cè)到的輻射劑量（2011-2013），Wikipedia

因此為了保護(hù)宇航員，創(chuàng)造更長(zhǎng)時(shí)間太空飛行的可能性，進(jìn)行航天醫(yī)學(xué)研究會(huì)為人類(lèi)提供確保星際旅行安全所需的深度知識(shí)。而且毫無(wú)疑問(wèn)，宇航員并不是唯一受益于航空醫(yī)學(xué)研究的人。

這些好處以各種形式出現(xiàn)，通常來(lái)自我們?nèi)粘Ｉ钪鞋F(xiàn)在認(rèn)為理所當(dāng)然的設(shè)備，例如由于需要特殊涂層來(lái)保護(hù)宇航員頭盔面罩而產(chǎn)生的防紫外線眼鏡；以及高科技醫(yī)學(xué)檢查手段，例如源自為月球成像開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)增強(qiáng)技術(shù)的 CAT 掃描儀和 MRI 技術(shù)；或來(lái)自NASA用于測(cè)量遙遠(yuǎn)天體的溫度的紅外傳感器原理的簡(jiǎn)單耳溫計(jì)。

目前全世界已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種醫(yī)療產(chǎn)品，它們是太空衍生產(chǎn)品，是太空計(jì)劃產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。例如由美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）、美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）等機(jī)構(gòu)進(jìn)行的聯(lián)合研究顯示，航空醫(yī)學(xué)的應(yīng)用將使某些特定社會(huì)群體，尤其是老年人受益。相關(guān)成果如下：

用于治療癌癥的放射療法：1980年，美國(guó)NASA俄亥俄州克利夫蘭格倫研究中心與與克利夫蘭診所合作，采用混合光束模式進(jìn)行治療了30名胰腺腺癌患者，包括一些非常晚期的患者，發(fā)現(xiàn)治療的耐受性良好，12個(gè)月的生存率為33%，中位生存期為7個(gè)月。

Preliminary results of fast neutron treatments in carcinoma of the pancreas.https://ntrs.nasa.gov/citations/19800016490

可折疊步行器：由 NASA 為飛機(jī)和航天器開(kāi)發(fā)的輕質(zhì)金屬材料制成，可折疊步行器便攜且易于管理。個(gè)人警報(bào)系統(tǒng)：該設(shè)備依賴(lài)于 NASA 開(kāi)發(fā)的遙測(cè)技術(shù)，需要緊急醫(yī)療或安全援助的個(gè)人可以佩戴。肌肉刺激器裝置：這種設(shè)備每天使用半小時(shí)，以防止癱瘓者的肌肉萎縮。它為肌肉提供電刺激，相當(dāng)于每周慢跑三英里?？?糖尿病足部測(cè)繪：這項(xiàng)技術(shù)同樣由NASA俄亥俄州克利夫蘭格倫研究中心研發(fā)，用于幫助監(jiān)測(cè)糖尿病足部并發(fā)癥。腎透析機(jī)：其依靠 NASA 開(kāi)發(fā)的技術(shù)來(lái)去除體液中的有毒廢物。外科植入式心臟起搏器：這類(lèi)設(shè)備也依賴(lài)于 NASA 開(kāi)發(fā)的用于衛(wèi)星的技術(shù)?？蓚鬟_(dá)有關(guān)起搏器活動(dòng)的信息，例如需要更換電池前的剩余時(shí)間。 EMS 通信：由 NASA 開(kāi)發(fā)用于在地球和太空之間進(jìn)行遙測(cè)通信的技術(shù)，可從地面監(jiān)測(cè)太空中宇航員的健康狀況。救護(hù)車(chē)中使用了相同的技術(shù)，可以將患者信息（例如心電圖讀數(shù)）發(fā)送到醫(yī)院，以便使其得到更快更好的治療。

這樣的技術(shù)應(yīng)用還有很多很多，總而言之，航空醫(yī)學(xué)提高了我們對(duì)地球上人類(lèi)生理學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的理解。與空間相關(guān)的研究一直在推動(dòng)工程和生命科學(xué)的極限，這反過(guò)來(lái)又使我們所有人受益。

像杰夫·貝索斯和埃隆·馬斯克這樣的億萬(wàn)富翁正在迅速準(zhǔn)備在未來(lái)幾十年逃離地球、移民火星。雖然看似荒誕，但科學(xué)技術(shù)的發(fā)展讓我們正不斷靠近在外太空生活的理想。比如，近期一項(xiàng)來(lái)自日本的新研究暗示，人類(lèi)或許可能在外太空繁衍后代。

DOI: 10.1126/sciadv.abg5554

在以往的認(rèn)知里，精子在外太空可能不再有效力。日本的研究人員便將小鼠的精子樣本凍干并送上國(guó)際空間站，來(lái)觀察這一人類(lèi)生命關(guān)鍵元素在太空的惡劣輻射中表現(xiàn)如何。

首先，研究小組從12只小鼠身上提取并凍干了精子樣本（FD 精子），并將它們密封在輕質(zhì)膠囊中，以便送上國(guó)際空間站。因?yàn)檫@些樣本是凍干的，而不是新鮮的，所以它們不需要任何額外的冷藏（這將增加實(shí)驗(yàn)的重量和成本）。同時(shí)，研究人員還在地球上保留了凍干小鼠精子樣本，以便在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)進(jìn)行比較。

空間站樣本以不同的時(shí)間間隔（9個(gè)月、2年、5年10個(gè)月）被送回地球。取回樣本后，研究小組使用輻射探測(cè)器來(lái)測(cè)量太空精子所承受的輻射量。結(jié)果顯示，精子核中 DNA 損傷的程度隨著輻射劑量的增加而增加，呈劑量依賴(lài)性（r = 0.407）。在國(guó)際空間站儲(chǔ)存6年精子的總暴露量比地面儲(chǔ)存區(qū)高約170倍。

FD精子對(duì)輻射的耐受性

隨后，研究人員將太空精子和對(duì)照精子植入地球上的雌性小鼠體內(nèi)，都產(chǎn)生了遺傳上正常的幼崽。在太空中儲(chǔ)存了6年的精子共誕生了168只幼崽，所有這些幼崽的外觀都很正常，在綜合基因表達(dá)分析中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常情況。而這種積極的結(jié)果可以在長(zhǎng)達(dá)200年的太空輻射中持續(xù)下去。

胚胎質(zhì)量和足月發(fā)育情況

該研究的第一作者、日本山梨大學(xué)生殖生物學(xué)助理教授Sayaka Wakayama認(rèn)為，這些發(fā)現(xiàn)將有助于人類(lèi)為新的太空時(shí)代做好準(zhǔn)備。弄清楚輻射是否會(huì)損害精子，以及對(duì)其他生殖細(xì)胞，如卵子和胚胎的影響，不僅對(duì)人類(lèi)的生存至關(guān)重要，也對(duì)地球上所有其他物種的生存至關(guān)重要。

總之，在醫(yī)療保健和醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，航天醫(yī)學(xué)被認(rèn)為是醫(yī)療創(chuàng)新的中心，因?yàn)榛A(chǔ)的研究-開(kāi)發(fā)鏈解決了在極端環(huán)境條件下實(shí)施醫(yī)療救助和醫(yī)療保健的問(wèn)題?？臻g生命科學(xué)研究取得的進(jìn)展正在轉(zhuǎn)化為地球上的醫(yī)療保健，特別是考慮到偏遠(yuǎn)地區(qū)或自然災(zāi)害中的醫(yī)療保健服務(wù)。未來(lái)我們還需提高對(duì)載人航天任務(wù)中使用的醫(yī)療保健和地面醫(yī)療保健之間的一些相似性的認(rèn)識(shí)，以航天醫(yī)學(xué)造福更多人類(lèi)。

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