在太空動手術(shù)

封霓

一間全封閉的膠囊狀透明艙中，一個人被牢牢束縛在手術(shù)臺上，一動不動地躺著，各式各樣的刀具在他的周圍散發(fā)著森森冷光。兩三個人走進艙中，慢慢向床上的人走去……就在他們拿起刀具的同時，忽然所有人都漂浮并翻滾起來，但他們毫不驚慌，因為為了這場太空中的囊腫切除手術(shù)，他們已準(zhǔn)備多時。

太空病人真不少

我們一直有一個夢想，當(dāng)?shù)厍驘o法再容納人類生存的時候，我們能在茫茫宇宙中，找到第二個地球，但是直到如今我們還有很多基本的問題都沒有解決，比如每個人都無法逃開的疾病問題。

與地球相比，太空的近真空、強輻射、微重力、大溫差等環(huán)境的變化會給人類帶來許多的健康問題。在失重的狀態(tài)下，人們會“頭重腳輕”，倒立或平躺在空中，此時人體中的一部分體液會倒流進胸部和頭部，血液分布的不平衡會造成上半身浮腫，下半身萎縮。而由于缺乏與之對抗的重力，支撐人體的骨骼和肌肉組織也會萎縮，整個人就像脫水的魚。宇航員在太空飛行的初期常會出現(xiàn)惡心、嘔吐和胃部不適等癥狀，有些人還會因為血液倒流出現(xiàn)呼吸不暢、頭面腫脹等癥狀。

雖然人類在太空變得脆弱了，但細菌卻十分適應(yīng)太空環(huán)境，它們在太空的生存率和感染性更強，美國宇航員弗雷德·海斯就有過腎臟感染經(jīng)歷。2017年，美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校的研究人員與美國宇航局合作，在空間站中培養(yǎng)了一批大腸桿菌，觀察它們的生存情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在太空中的大腸桿菌比地面的對照組生長速度更快，在同等條件下細胞的數(shù)目多了25%。

后來，研究人員又在培養(yǎng)皿中加入了抗生素，發(fā)現(xiàn)在太空中，大腸桿菌的耐藥性也提高了，細胞數(shù)量比地面對照組增長了13倍，外膜增厚了25%～4 3%。研究人員認(rèn)為，由于缺乏重力，太空中的細菌與抗生素等滅菌藥物相互接觸的表面積變小，抗生素的殺傷力降低。同時，細菌會通過增厚細胞壁和外膜來防御，并相互聯(lián)結(jié)生長，這樣外層細胞就可以保護內(nèi)部的細胞，免于接觸抗生素，這樣細菌的耐藥性就比在地球上提高了。因此，人類在太空中將更易被病菌感染，且需要攝入更多的藥物才能殺滅病菌，這對細胞的傷害也加大了。

除了感染性疾病，其他疾病的發(fā)生率也可能提高。在肌肉萎縮、骨骼退化的情況下，即使進行簡單的運動也變得不太安全，也許人們茶余飯后想走出太空艙，在滿天繁星中來場浪漫的太空漫步，但一不小心就可能因跌跤導(dǎo)致骨折。而在沒有大氣層遮蔽宇宙射線的太空中，腫瘤和癌癥等疾病也更易發(fā)生。

地球人在太空中患病的風(fēng)險更大，到時候，我們的醫(yī)療水平能不能跟上病人數(shù)量的激增呢？

太空手術(shù)如何做

為了解決上述問題，科學(xué)家們已開始探索太空醫(yī)療了。在太空中，藥物治療無疑是治病的首選方案，在空間站培育致病菌正是為了研究細菌在太空中的表現(xiàn)，尋找有效的抗菌藥物。最近，還有醫(yī)生使用抗凝藥物幫助太空站的宇航員消除了頸部血栓的報道。但是總有一些疾病需要動手術(shù)，為了未來能做好太空手術(shù)，醫(yī)生們已經(jīng)在實驗室做了很多場零重力模擬手術(shù)，而文章開頭的那臺手術(shù)正是第一場在真人身上進行的模擬手術(shù)。

為了模擬失重環(huán)境，飛機在3小時的飛行過程中需要在空中畫出30個拋物線軌跡，乘客們就像在坐過山車，在機艙內(nèi)起起落落，無法掌控身體平衡。病人被固定在手術(shù)臺上，所有手術(shù)器械用強力磁鐵吸掛在手術(shù)臺的周圍，而醫(yī)生和助手則被繩子固定在滑軌上，且隨時準(zhǔn)備用手扶住墻或抓住扶手，以防四處漂移。當(dāng)醫(yī)生在接近病人或彼此間保持相對平衡時，就要抓緊時間進行手術(shù)。

由3名外科醫(yī)生、2名麻醉師組成的醫(yī)療團隊用了10分鐘順利切除了病人前臂中的一塊脂肪瘤，期間遇到的最大問題是血液的噴濺。與地球上不同，傷口處流出的血液不會垂直落向地面，而是在傷口周圍聚集，并隨著飛機飛行方向的改變向手術(shù)室各處擴散。如果是在太空中，這些血珠也會先聚集在傷口處，遮擋醫(yī)生的視線，隨后會像人類一樣漂浮在空中。最后，為了避免對視野造成干擾，一名醫(yī)生被專門抽調(diào)出來，負責(zé)用真空機吸取空中的血珠。

為了更好地解決這個問題，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)家詹姆斯·安塔基想出了一個好辦法：在傷口上搭一個透明“帳篷”。安塔基在一場手臂大出血的模擬手術(shù)中嘗試了這一方法，他在傷口處罩上了一個由一種彈性材料制成的透明小球，當(dāng)手術(shù)刀在小球上劃開一條縫時，材料的彈性能讓小球迅速恢復(fù)原狀，其原理與現(xiàn)在常見的真空輪胎相似。有了這層保護罩，血液就不會噴濺到空中，透明材料也不會遮擋視線。

如果需要動手術(shù)的位置在身體更深處，安塔基會借助腹腔鏡的幫助。先在病人腰部劃開幾個1厘米的小切口，放入與專用監(jiān)視器相連的微型攝像頭。此時攝像機就變成了醫(yī)生的眼睛，醫(yī)生將特制的加長手術(shù)器械從切口處深入體內(nèi)，對照著屏幕上的圖像完成與正常手術(shù)同樣的步驟。使用這個方法，醫(yī)生只需在患者實施手術(shù)部位的四周開幾個“鑰匙孔”式的小孔，大大減小了血液噴濺和細菌感染的風(fēng)險。

機器醫(yī)生來幫忙

近年來，在中美等國家的各大醫(yī)院的手術(shù)室中，逐漸出現(xiàn)了一些“新面孔”——機器人醫(yī)生，它們已開始作為主刀醫(yī)生參與了包括心臟外科、婦產(chǎn)科和泌尿科等多臺手術(shù)。手術(shù)過程中，人類醫(yī)生只需要負責(zé)調(diào)整參數(shù)和觀摩監(jiān)督。太空手術(shù)能不能也引進機器人醫(yī)生呢？美國一個研究團隊驗證了機器人進行太空手術(shù)的可能性。

參與手術(shù)的機器人醫(yī)生是由美國微創(chuàng)手術(shù)醫(yī)師德米特里·歐尼可夫和謝恩·費瑞特共同制造的，它們的樣子非常迷你，每個只有七八厘米高，大小與一支口紅相近，靠小小的輪子在病人的傷口上滑行，適時操刀動手術(shù)。手術(shù)地點設(shè)在美國佛羅里達群島的海平面以下18米處的一個類似潛水艇的研究艙中，這是為了模擬太空環(huán)境交通和通訊不便的情況，同時研究艙內(nèi)部還會模擬太空失重狀態(tài)。在為期九天的水下實驗中，機器人醫(yī)生在人類醫(yī)生的語音遙控中完成了一臺腹腔鏡闌尾切除手術(shù)。

在手術(shù)中，機器人醫(yī)生在歐尼可夫的指導(dǎo)下各司其職：其中一名口紅大小的機器人通過腹腔鏡管進入模擬患者體內(nèi)，這個機器人具有可傾斜和平移的攝像頭，可以在患者體內(nèi)按要求移動;另一個機器人負責(zé)在體外打燈和錄像，監(jiān)控手術(shù)情況;配備有不同手術(shù)器具和縫合線的機器人輪番上陣;還有一位機器人裝有切片設(shè)施，它需要在手術(shù)間隙對從病人身上取下的部分組織進行檢查，為后續(xù)診斷和治療提供依據(jù)。在多位“醫(yī)生”的配合下，這臺手術(shù)順利完成了。

此外，美國亞拉巴馬大學(xué)的胸外科醫(yī)生羅伯特·瑟利夫在研制的可以吞入腹中的機器人醫(yī)生，美國靈巧應(yīng)用機器人公司研制的拍片、注射、切縫一體化的機器人醫(yī)生等未來都可能成為獨當(dāng)一面的太空醫(yī)生。到時候，我們就不用擔(dān)心太空醫(yī)院爆滿，醫(yī)療資源供不應(yīng)求了。

解決了太空醫(yī)療這個大問題，我們距離實現(xiàn)進軍宇宙的夢想又近了一步。