健康視野 拓展太空

央視國際 2003年10月15日 10:42

　　隨著2003年10月15日上午9點整，神州5號發射的成功，“太空”對於我們每一個人不再是嫦娥玉兔、遙遙星河的神話故事，因為敦煌飛天這個千百年來中國人的夢想終於在今朝實現！

　　隨著發射的成功，太空醫學、太空生物技術、太空食品、太空育種這些名詞會逐漸成為您所關心的話題，因為，我們已經把關注健康的視野拓展到了浩瀚太空。

　　太空醫學

長期太空生活對人體的影響

　　人類長時期處在太空失重狀態下，身體會發生一些什麼樣的變化呢？根據太空醫學和生理學家們研究，以及對宇航員的觀察，大致可以測定的有這樣一些方面：

　　1.頭部：臉部腫脹，眼皮脹大，鼻子堵塞。

　　2.內耳：在失重情況下，重力感受器陷於混亂狀態，使人感到噁心欲吐、頭暈目眩、身體疲勞、四肢無力、發燒和出冷汗。

　　3.腎：腎會收集從骨骼中排出的鈣，從而導致結石。此外，腎功能發生變化，並加速新陳代謝。

　　4.骨骼：骨骼將失去鈣，這會使承重的骨骼更容易折斷。宇航員的身體會不斷萎縮。

　　5.肌肉：承重的肌肉不斷消失，甚至宇航員在太空作定期的飛行時就會出現這種情況。

　　6.血液循環：體液上升到頭部和軀幹。腎開始減少血液，身體産生的紅血球更少了，這將導致宇航員患太空貧血症。

　　7.眼睛：內耳功能紊亂會使眼睛和大腦之間的信號聯絡中斷，這會使宇航員産生視幻覺。

　　8.心臟：血液不能下沉。心臟也同其他肌肉一樣不斷萎縮。在宇航員重返地面後，心臟會出現問題。

　　9.肝臟：肝臟對藥物的處理發生異樣，難以測出宇航員返回地面時體內所含的藥物正常劑量。

　　10.脊椎：脊椎伸長3至6厘米。這導致宇航員患背痛病和神經傳導功能中斷，並導致宇航員發生觸覺障礙。

　　11.內臟：腸梗阻、便秘。

　　12.小腿肚：由於骨骼萎縮和失去體液，小腿肚將萎縮30％。宇航員的行話稱這種腿為“雞腿”。

　　13.免疫系統：免疫系統功能會削弱，因而宇航員易受病菌感染。

太空探索呼喚太空醫學

　　失重

　　“目前，宇航員在太陽系飛行遇到的最大的生理問題就是失重。”美國宇航局約翰遜航天中心的大衛威廉斯這樣説。在地球上，人體為了適應重力的作用，肌肉與骨骼都起到了支撐身體的作用。但在失重條件下，肌肉和骨骼就會認為不用再發揮地球上的支撐作用了。因此，肌肉萎縮與骨質流失（主要是鈣質的流失）變得不可避免。

　　血液循環功：當然，失重對人體的影響還不僅僅是這些，在失重條件下，人體的血液循環功能也受到影響，導致宇航員的腦部供血不足，常常感到頭昏眼花；失重還會對人體的平衡系統造成影響。在地球上，人們判別方位非常方便，但是在太空，這種“本體感受”功能變得非常遲鈍。

　　骨骼的新陳代謝：我們通常認為骨骼的新陳代謝不太活躍，骨頭是剛性的、不變的。然而，事實並非如此，骨骼也是一種活組織，它們的新陳代謝活動同樣繁忙，它們的形狀會因承受壓力的變化而變化。骨骼組織中既有破骨細胞又有成骨細胞。成骨細胞不斷地將磷酸鈣存儲在骨基質中，起成骨作用。破骨細胞則不斷地去除骨基質中的磷酸鈣，起破骨作用。這些活動與我們走路或鍛鍊時肌肉給予骨骼的壓力有關。甚至在我們睡覺的時候，仍然有些肌肉在給骨骼施加壓力，以提供成骨細胞活動所需的刺激。通常情況下，這兩種活動過程相互平衡。

　　一旦進入太空，不妨假設你沒有從事過任何體力活動。由於重力幾乎為零，骨頭缺少壓力，促使成骨細胞活動所需的刺激沒有了，但破骨細胞的活動仍在繼續，因此，破骨和成骨活動之間的平衡被打破了，骨骼被破壞的多，重建的少，導致鈣以及其他組成骨骼的物質流失(骨損失)，使得骨骼變得脆弱了。

　　這種效應在身體的不同部位産生的程度也不一樣。越往下，比如，脊柱、臀部和腿，骨損失就越厲害。不過，太空中的宇航員如果堅持在跑步機上跑步，可適當減緩這樣的效應。

　　太空中的骨損失跟地面上的骨質疏鬆症不完全一樣，因為骨質疏鬆症還與激素的分泌有關，但與過度疲憊、臥床不起的病人所經歷的骨損失基本一樣。

　　目前，研究太空醫學的科學家採取的措施只是讓宇航員進行簡單的身體訓練和藥物治療。在國際空間站上生活的宇航員，每天要抽出兩個小時進行走路或跑步訓練，以保持肌肉的力量。科學家還發明了一種很簡單的練習器材，把兩根有彈性的繩子分別固定在太空艙的一側，宇航員則把繩子另一端套在肩上，然後做蹲起運動鍛鍊骨骼。

　　科學家認為，這些方法對於短期的太空生活也許有用，但長時間的太空旅行就必須依靠人造重力。為此，科學家設計了一種人工動力離心分離機。宇航員在這個類似腳踏車的設備上進行３６０度的旋轉，這種人造重力裝置可以提供連續的“重力”。

　　宇宙射線輻射

　　輻射是太空生活所面臨的另一個重要的問題。現在，解決這個問題的方法是儘量減少宇航員受輻射的時間。但有時宇航員不得不在太空中連續生活幾個月；另外，外層空間的輻射要比在近地軌道嚴重得多。所以，航天器包括宇航服必須盡可能吸收和屏蔽宇宙射線。

　　氫是阻斷高能宇宙射線的最好材料，美國宇航局約翰遜航天中心宇宙放射衛生研究中心主任弗蘭克説：“我們正在尋找一種含有高濃度氫的材料，比如聚乙烯，這種材料碳原子和氫原子的比例為１：２。”但要想完全阻斷宇宙射線，防護層必須有幾米厚，這對航天器或者宇航服來説是不可能的。目前，科學家和宇航員都能接受的方案是：用５～７厘米厚的防護層阻斷３０～３５％的宇宙射線，但仍有７０％的宇宙射線會穿透防護層對宇航員造成傷害。弗蘭克和他的同事目前仍在尋找更好的材料和解決問題的方案。

　　最近，一些科學家發現，抗氧化劑如維生素Ｃ和維生素Ａ可以減少宇宙射線對人體的危害。研究人員也在研究一種方法來標記受損的細胞，讓變態的細胞自己毀滅。研究人員認為，當一個細胞進行分裂增殖的時候，有時會偶然停止分裂檢查基因是否受到損傷，並對受損的基因進行修復。如果用藥品來延長細胞分裂過程中的這種“停頓”，那麼細胞就會有充足的時間來修復受損的基因。

　　疾病

　　即使人類可以防止宇宙射線和失重造成的傷害，但要進行遠距離的太空旅行所面臨的問題仍然很多。比如疾病的診斷和治療。在漫長的太空旅行中，如果宇航員生病的話，那麼，只能取決於旅行者的醫務水平以及所攜帶的醫療器械。

　　太空旅行中，如果宇航員患病返回地球醫治顯然是不現實的，所以醫療技術與醫療水平的提高就顯得尤為重要。其中，遠程診斷技術的應用使太空醫生可以和地球上的醫療專家進行溝通，太空醫生可以把患者的病情，傳給地球上專家進行會診。診斷後的信息再反饋給太空醫生，醫生可以根據會診的結果對患者採取相應的治療。

　　科學家還設想了一種可以製造藥品的裝置，當宇航員需要藥品時，這種裝置可以馬上製造所需的藥品。當然，這種裝置還可以解決另外一個問題，比如地球上又研製出新的抗生素了。這時宇航員只要通過下載製造藥品的相關軟體，掌握製造藥品的方法，就可以在太空中製造新藥了。

　　太空體內健康檢測器

　　為了解決太空旅行中面臨的種種危險．人們正在想盡各種辦法。例如，在航天器內製造人工重力，減輕失重效應；多運動或注射某種激素，以防止骨損失。

　　但是，對於遠離地球的宇航員們來説，最需要的是一種便於在太空中使用的檢測設備，隨時檢測宇航員的身體狀態．在病情剛剛發生尚未惡化之前及時發現，趕緊治療。

　　美國宇航局希望能研製一種微型檢測器，它可以進入人體的細胞內，檢測甚至治療各種疾病。這種想法聽起來似乎比電影《星際旅行》中描繪的還要神奇，但美國密執安大學生物納米技術中心的研究人員已經製造出了這樣的檢測器，並在組織培養細胞中對它進行了測試。這個項目耗資440萬美元，歷時3年。

　　該中心主任詹姆斯貝克博士説，這種檢測器是一種由聚合材料做成的圓球，直徑只有3納米。初次測試的結果令人鼓舞．這些圓球可自動穿過人體細胞膜，附著在DNA上，使細胞發出綠光。貝克希望不久後能在動物身上進行測試。

　　一旦技術成熟了，這些圓球可使病態細胞自動發光，露出馬腳，或發出可被微型核磁共振成像儀接收的信號。貝克説：“這將是一項了不起的成就!”

　　在太空中做手術

　　美國宇航局和瑞士內部固定研究會正在研製一種基於計算機的外科手術模擬器，用來訓練那些將前往火星或從事其他太空旅行的醫生和宇航員，使他們擁有精湛的外科技藝。萬一宇航員在進行太空行走或其他活動時發生骨折，或遇到其他需要做外科手術的事情，他們可以在太空中自己解決而無需返回地球。

　　在這件事情上，美國宇航局和瑞土內部固定研究會的合作可謂水到渠成。美國宇航局在虛擬現實方面處於世界領先地位。瑞士內部固定研究會是一個非贏利性的外科醫生組織，在40年前，他們就獨創性地在外科手術中採用內部固定而不是通常的外部固定方式。正是虛擬技術和內部固定技術使太空手術的實現成為可能。

　　醫生們治療骨折時，通常是用石膏、夾板和繃帶從外面將骨骼固定住，時間大約為幾個星期。這種外部固定的方式會引起紅腫和疼痛。而瑞士內部固定研究會不採用石膏、夾板和繃帶，而用一些插針和細線直接從內部將骨骼固定住。採用內部固定的好處是恢復快，痛苦少，甚至無痛，非常適合在太空中採用。這項技術除了可治療手和腳的骨折外，還可治療骨質疏鬆症和進行面部手術。

　　自從發明這項技術以來，瑞士內部固定研究會已經在世界各地訓練了30萬名外科醫生：在有些國家，80％的骨折都是採用這種方法來治療。

　　大約到2005年，可用於訓練各種手術操作的模擬器將投入使用。瑞士內部固定研究會的安迪威曼説：“這種模擬器不僅可用於整形外科手術的訓練，美國宇航局還可用它來訓練宇航員。因為去火星的旅程至少需要 6個月，在這個過程中，如果有人受傷了，他的同伴就可以給他施行外科手術了。”

　　建立太空醫院

　　經過幾代人的努力，現在人們已經掌握了登月技術，為人類在月球上、土量上建立居住基地奠定了技術基礎。

　　既然人類要上月球、土星，要在那裏生存和居住，就避免不了會發生“太空病”。太空病院大體構想是：設計一個專門用於醫學的航天器，內設太空病毒、細菌分類、培養試驗室，基因合成抗生素生成室，太空藥品製劑中心，營養生成室，緊急處理室，各種檢測室、試驗室外，催眠室及手術室。同時，迅速培養一批太空醫學專家、護理專家、藥物專家、生理專家、研究人類在太空失重的條件下的生理變化，發現宇宙病菌病毒的類型和克服辦法，掌握人類在太空長時間的情緒變化反應。