航天新时代,更多的人有机会飞上太空,麻醉可以为“空中乘客”做些什么?

2021
10/18

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米勒之声
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本文由“梧桐医学”授权转载

作者: 李想  |  审核: 李敏  |  编辑:李想


人类很早就开始有个飞天梦,在1903年,美国莱特兄弟设计制造的飞机成功飞行,后来越飞越高,甚至抵达太空。


相信很多人都有个太空梦,但是目前到过太空的人仍不到600人,大多数是经过仔细医学检查和精挑细选的健康职业宇航员,但这种近乎苛刻的情况即将改变。

最近,两位亿万富翁乘坐各自公司的亚轨道宇宙飞船进行了处女航(图1),这为普通公民作为付费客户飞行开了个头。

图1 亚轨道航天器


那么他们将如何应对太空飞行?对乘客采取的医疗措施应该包括哪些内容呢?这又和麻醉医生有什么关系?


 
商业亚轨道航天和航空航天医学
 


理查德·布兰森爵士(维珍银河公司)和杰夫·贝佐斯(Blue Origin)两个人沿着到达太空但没有进入轨道的亚轨道飞行,在发射的高重力加速度和重返大气层之间存在几分钟的微重力(“失重”)。

许多市民已经购买了短程亚轨道旅游航班的机票,预计这些航班最终将发展成速度惊人的点对点旅行——例如,伦敦到澳大利亚只需2小时。

已经签约运送宇航员到国际空间站的SpaceX也有亚轨道太空旅行的野心,预计亚轨道旅行将在十年内“蚕食”长途航线,到2040年预计年销售额将达到8000亿美元。这似乎有些牵强,但值得考虑的是迄今为止取得的惊人而迅速的发展速度。

动力航空航天的整个历史有可能被一个人的一生所见证,比如日本的凯恩·田中,他是世界上最长寿的人(118岁),出生在莱特兄弟1903年第一次飞行之前。


亚轨道航天是航空和航天医学领域内的一个新领域,统称为 航空航天医学 ,并于2016年被英国正式确认为医学专业。航空航天医学关注与航空航天相关的生理和医学挑战。

在这个多学科小组中有几位麻醉医生,他们致力于实现该专业及其培训计划的监管批准,其中包括麻醉学核心培训,航空航天医学与麻醉和高压氧医学专业之间存在着相当大的交叉作用,麻醉医生参与度也在不断扩大。

 
航空航天医学与麻醉的接口
 

航空航天医学和麻醉学共用一套生理学基础,包括缺氧(无论围手术期或飞行中)以及重力的影响(无论是在手术室、ICU还是在太空中)

由于机舱压力降低,航行人员通常会出现轻度缺氧,航空乘客的动脉血氧饱和度通常会下降到90–95%,而年龄较大或患有呼吸系统疾病的乘客的动脉血氧饱和度通常更

客舱轻度缺氧足以刺激乘客的典型生理反应,包括促红细胞生成素分泌和缺氧性肺血管收缩,并可能通过加重心肺疾病而导致航空旅客的医疗紧急情况。

另一个交叉领域是重力生理学,这显然与宇航员在太空经历严重的生理干扰有关,但实际上对生存在地球上的个体更为重要。每当我们改变姿势时,身体上的重力就会发生变化,唯一的例外可能是怀孕早期,因为子宫内胎儿的浮力在某种程度上模仿了失重。

重力无处不在,所以并不考虑它对从体内液体分布到我们如何静脉插管的方方面面的影响。重力/姿势的影响在手术室和ICU中可能变得特别重要,例如在长时间的机器人手术中使用Trendelenburg姿势,以及在危重患者中使用俯卧姿势。

除了潜在的生理相似性外,麻醉学和航空航天医学共同关注点是人为因素。此外,围手术期医学与军用航空和航天之间也存在技术交叉,包括复杂的生命支持系统和先进的生理监测设备。

在航空医学危重病护理和高压医学领域,是许多麻醉医生的专攻领域。高度、深度和压力等核心生理学概念将这些临床领域联系起来,并将各种活动联系起来,如用空中救护车转移危重病人;用高压氧治疗住院患者;维持军事飞行员将先进飞机推向极限;保护太空行走的宇航员免受太空的影响。

随着商业亚轨道飞行的出现,麻醉医生在空间医学中的潜在参与正在扩大。

 
当宇航员成为患者
 


从理论上讲,宇航员可能受伤或出现健康状况(“成为患者”)需要太空麻醉。这虽然还未发生,但未来将带来独特的挑战,尤其是微重力引起的生理变化,如头部液体大量向下移动、血容量减少以及可能的心血管疾病。


密闭舱环境是吸入麻醉的禁忌症而失重使常规技术的流程复杂化。尽管麻醉文献中的多项研究已经调查了抛物线飞机飞行的相关技术,例如,最近的研究支持在微重力下使用视频喉镜进行插管,但尚未回答如何在太空中提供最好的麻醉。


 
麻醉医生作为太空医生
 


麻醉学专业发展为围术期医学,麻醉医生发展成围术期医生,这一点现在已经很明确了。麻醉医生是评估和优化患者承受巨大生理挑战能力的专家,类似的预评估和优化原则也适用于面临太空飞行压力的普通公民。


这两种情况下的目的都是通过对生理风险进行分层,然后根据需要进行干预以改变这种风险。与航空航天医学和其他专业的同事们一起,麻醉医生能够很好地运用他们在预评估和优化方面的技能和经验成为“飞行医生”。


 
亚轨道生理学和医学的挑战
 


目前还不可能制定亚轨道飞行的医疗飞行标准—其生理效应需要在相关乘客群体中明确。令人欣慰的是,在离心机上模拟重力曲线的作用,许多不同年龄(88岁以下)和各种身体状态良好的人都能承受。


然而,在重返大气层时,胸部至背部方向重力瞬时峰值可能高达6倍常规重力。此时体重会增加六倍,对于一个85公斤的人来说,这是半吨重,这种经历一般比作“大象坐在胸前”


在英国,最近由麻醉医生领导的研究已经在离心机上确定了肺对这些重力值的反应特征,表现为通气/血流比值失调和低氧血症、局部肺通气逆转伴相关气体潴留、呼吸力学受损及呼吸困难。


年轻的健康受试者对这些影响的耐受性很好,但需要研究它们在高危乘客(如肺部病变、心脏疾病或BMI较高的乘客)中潜在的临床意义。


亚轨道飞行对心血管的潜在影响也引发了一些有趣的问题。就像地球上的头朝下倾斜一样,微重力下向头端的显著液体移动会导致颈部静脉扩张,颜面部充血和发生中风的可能性增加。


这种头向的液体移动一直被认为会增加中心静脉压,直到在航天飞机宇航员身上直接测量发现,中心静脉压实际上是在微重力下是下降的,显然是与组织相关的压缩力丧失有关。


在亚轨道飞行期间潜在的恶心呕吐是另一个完全属于麻醉医生专业知识范围内的挑战。晕动症在早期的太空飞行中一直折磨着大多数宇航员。亚轨道飞行本质上是一个大抛物线,但乘客可能会进行高度挑战的动作,如翻筋斗,此时可能会有晕动症的问题。


 
新太空时代的麻醉医生
 


商业太空探索说起来确实令人兴奋,特别是杰夫·贝佐斯(Jeff Bezos)试图实现将所有重工业移出地球来拯救地球的终极抱负。英国的目标是成为欧洲商业亚轨道航天中心,并且正在推动必要的监管框架,包括医疗政策,与英国航天港发展同步。


我们正处于一个历史转折点,麻醉医生有越来越多的机会,而且确实有必要利用这一专业与航空航天医学的密切结合,并在新的太空时代为临床实践和研究做出更多贡献。


参考文献: T. G. Smith, J. C. Buckey Jr. Anaesthetists and aerospace medicine in a new era of human spaceflight[J]. Anaesthesia, 2021.

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关键词:
麻醉,医生,飞行,医学,轨道

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