航天医学为神十保驾护航
6月11日17时38分，执行中国最新载人航天及科研探索任务的神舟十号飞船呼啸升空，自此聂海胜、张晓光和王亚平3名航天员将展开15天“太空旅行”，成为迄今我国载人航天飞行时间最长的一次。如何在太空中保障航天员的生命安全，尽可能为航天员创造健康、高效的工作生活环境？第四军医大学航空航天医学系有关专家表示，我国已在中短期太空飞行航天员健康保障方面积累了丰富经验，此次可谓做好了万全准备。
失重仍是健康最大挑战
“根据常规，航天飞行时间在7天之内为短期，1个月以上为长期，两者之间为中期。神十与神九相同，均为中短期飞行。”第四军医大学航空航天医学系航空航天生物动力学教研室主任孙喜庆教授说，综合考虑此次200公里～300公里的近地轨道飞行高度，以及15天的飞行时间，失重超过了辐射、心理障碍等，成为威胁航天员健康的头号敌人。
失重会引发心血管功能失调、航天贫血症、骨质疏松、肌肉萎缩、免疫功能下降、空间运动病等。中短期飞行中，前庭功能、心血管系统、骨骼肌肉、水电解质平衡4个方面所受影响更为明显。
孙喜庆指出，失重环境中出现的第一个达到临床疾病标准的生理变化，是由前庭功能紊乱引起的空间运动病。“这种影响在航天员进入失重环境后，1分钟内就会发生，在飞行第2天～第3天时最为明显，发生率高达50%以上，就像在地面上晕车一样，主要表现是呕吐、厌食、头痛等。”
此外，失重也会造成水电解质紊乱。孙喜庆说，由于体液大量丢失，并且从下肢向头部重新分布，航天员会出现不同程度的头胀、头晕等感觉，并出现鼻咽部及面部水肿、皱纹消失、眼睑变厚、球结膜充血、下肢皮肤皱缩等症状。同时，失重环境下，航天员肌肉系统尤其是抗重力肌也会出现萎缩。
“飞行过程中心血管系统也会受到影响，但这种影响往往在回到地面时才体现出来，主要表现为立位耐力和运动耐力明显下降。”孙喜庆解释说，航天员返回地面后，垂直站立时会引起晕厥和意识丧失。因此，航天员在返回后，通常都需要用担架抬到车上。
孙喜庆特别强调，上述生理性变化并不会对航天员的身体造成病理性改变。“根据国内外的研究结果，有两点看法是一致的：一是人至少可以适应1年多的失重环境，这期间所引起的生理变化在返回地球后经过一段时间可以恢复；二是失重时各生理系统变化的潜伏期、持续时间和反应程度是不同的。例如，空间运动病在进入失重状态后1周内基本消失；心血管系统的最大反应在3周左右，随后逐渐转变为一种新的、适应失重环境的水平。只有骨质疏松和肌肉萎缩随着飞行时间的延长有逐渐加重的趋势。”
多环节协同确保任务完成
如何在保证航天员生命安全的基础上，确保任务高效顺利完成？第四军医大学航空航天生理学教研室主任余志斌教授表示，航天医学的目的就是使人体适应特殊环境，完成航天特殊作业。它贯穿了航天员选拔、训练、飞行中的各个方面。
“以失重为例，国外资料显示，空间运动病的发病率高达60%～70%，而我国至今没有一名航天员发生空间运动病，这得益于有效的医学保障以及前期选拔和训练时的严格要求。”孙喜庆说，欧洲在航天员选拔时不会对前庭功能进行特别考量，而我国将前庭功能作为评选重要指标之一。同时，在训练阶段提高航天员的前庭功能，并在飞行期间使用太空养心丸等中药进行药物防护。
天宫一号中已经安装好了自行车功量计、下体负压裤及拉力器等设备。其中，自行车功量计已被证明在航天员长期飞行中，可全面锻炼心血管系统，提高人体心肺功能，维持下肢力量；而下体负压裤常在返回前使用，通过特殊装置促使航天员血液向下身分布，增加心血管系统的反应能力，增强返回地表后的立位耐力。“神九期间，我国第一位女航天员刘洋在天宫一号内首次使用自行车功量计进行锻炼，而其他两项设备也许会在此次神十飞行期间被首次使用。”孙喜庆说。
孙喜庆介绍，为确保飞行中航天员身体处于最佳状态，每名航天员都会穿着“生命背心”，该设备能够监测血压、呼吸等生命指标变化，一旦出现问题，地面医监医保人员可以指导航天员自我治疗。同时，飞船内也配备了航天药箱、小药包和个人急救小药包，能满足常见疾病治疗所需。
孙喜庆特别强调，飞船起飞、降落时的超重状态对航天员带来的安全风险更大。“有研究显示，飞船起飞时，航天员需要承受相当于自身体重4倍～5倍的重力。虽然只有几分钟，但如果此时航天员直坐在舱内，会因重力负荷过大瞬间丧失意识，这也就是为什么我们看到航天员在起飞降落阶段，都采用12度～15度角度斜躺在舱内的原因。”
医学研究或覆盖五个方面
虽然此次神十与天空一号对接后，将进行的医学相关研究内容还没有公布。但专家在接受采访时表示，参照国外相关中短期飞行航天医学研究，无外乎就失重对于前庭功能、心血管系统、体液丢失、肌肉系统、骨质丧失等5个方面的影响展开。
余志斌说，关于前庭功能，通常采用偏轴旋转座椅检测前庭感知运动状态的能力，用旋转桶实验检测前庭感知空间位置的能力，采用计算机控制的动态姿势检测系统评定前庭—脊髓反射功能等。心血管功能改变也是关注的一大方面，但由于目前航天员在太空中只能通过无创方式进行检测，了解心血管系统功能紊乱的程度与机制难度很大，当前通常采取血压与心电图等无创方法监测心血管功能的变化。
余志斌指出，进入失重环境后1天～2天，人体水分丧失可达1升～1.4升，然后稳定在已降低的水平上。“神九时，我国航天员首次使用自主研制的失重环境下人体质量测量仪对人体质量进行测量，精度达到了被测物体质量的±1%。”此外，抗重力骨骼肌萎缩问题也值得关注。例如，有研究显示，失重飞行7天～10天，80%航天员的手肌力量减少4公斤～22公斤，腿肌力量的减少比手肌更多。
“当前航天医学研究最重要的一点就是空间骨质丧失防护问题。”余志斌说，美国国家航空航天局曾应用风险管理决策理论对长期空间飞行中的风险大小进行排序，空间骨丢失位列风险因素之首。“国外会利用小型骨密度仪监测桡骨密度。而我国采用的简单可行的方法是测量尿钙含量与骨吸收标志物含量，以此推测骨质丧失的程度。”
航天医学诸多挑战尚需攻克
此次神十天地往返运输系统的首次应用性飞行，可为我国建立空间站奠定坚实的基础。在采访中，专家直言，我国在中短期航天医学保障方面已达到国际先进水平，但在长期航天医学保障方便仍面临诸多挑战，一些难题也是美、俄等航天发展第一梯队尚未解决的。
“有研究显示，失重状态下，每月骨质丧失达到1%～2%，而且没有自限性，这就意味着飞行时间越长，丢失越多，骨折、尿结石等风险也增大。”余志斌说，一名45岁的航天员在往返火星的过程中（800余天），骨密度会降低到相当于80岁老人的程度，目前美国正在国际空间站上尝试给航天员服用第五代双膦酸盐类药物，以防治骨质丧失。“但截至目前，国际航天医学界也没有找到有效的对抗措施，人工重力可能是最终的解决方案之一。”
余志斌表示，长期飞行对于前庭功能和神经系统、造血系统、免疫系统的远期影响虽然国外已有研究报道，但在我国仍处于空白。“在失重环境下，由于细菌生长速度比地面快，因此会造成两方面的危害。一是人体内的非致病菌可能会转化为致病菌，对健康产生威胁；二是大肠杆菌等人体内的非致病菌在飞行器内快速生长，侵蚀飞船内的生命保障系统，间接威胁航天员生命安全。因此，与航天环境医学有关的太空微生物学研究应提上日程。”
孙喜庆提出，对于远程医学监测、应急处置和诊断系统领域的研究，我国也刚刚起步。目前，国际空间站已经配备了名为“太空人体研究设备架”的综合医学诊断系统，包括电源、指令和数据处理系统、真空吸尘器、常规医学诊断设备、超声成像装置等。其中，检查的常规项目包括动态血压、12导静态心电图、血细胞比容等。而与此相比，我国神舟号飞船能够远程监测的项目仅有心电、体温、脉搏和血压等基本生理参数，因此，集中优势资源，开发技术先进的医学监测和诊疗系统，特别是优先开发航天员体液和生化在轨检测技术、航天员影像检测技术、航天员在轨医疗技术和医学防护技术，亟待纳入航天医学的研究计划。
失重仍是健康最大挑战
“根据常规，航天飞行时间在7天之内为短期，1个月以上为长期，两者之间为中期。神十与神九相同，均为中短期飞行。”第四军医大学航空航天医学系航空航天生物动力学教研室主任孙喜庆教授说，综合考虑此次200公里～300公里的近地轨道飞行高度，以及15天的飞行时间，失重超过了辐射、心理障碍等，成为威胁航天员健康的头号敌人。
失重会引发心血管功能失调、航天贫血症、骨质疏松、肌肉萎缩、免疫功能下降、空间运动病等。中短期飞行中，前庭功能、心血管系统、骨骼肌肉、水电解质平衡4个方面所受影响更为明显。
孙喜庆指出，失重环境中出现的第一个达到临床疾病标准的生理变化，是由前庭功能紊乱引起的空间运动病。“这种影响在航天员进入失重环境后，1分钟内就会发生，在飞行第2天～第3天时最为明显，发生率高达50%以上，就像在地面上晕车一样，主要表现是呕吐、厌食、头痛等。”
此外，失重也会造成水电解质紊乱。孙喜庆说，由于体液大量丢失，并且从下肢向头部重新分布，航天员会出现不同程度的头胀、头晕等感觉，并出现鼻咽部及面部水肿、皱纹消失、眼睑变厚、球结膜充血、下肢皮肤皱缩等症状。同时，失重环境下，航天员肌肉系统尤其是抗重力肌也会出现萎缩。
“飞行过程中心血管系统也会受到影响，但这种影响往往在回到地面时才体现出来，主要表现为立位耐力和运动耐力明显下降。”孙喜庆解释说，航天员返回地面后，垂直站立时会引起晕厥和意识丧失。因此，航天员在返回后，通常都需要用担架抬到车上。
孙喜庆特别强调，上述生理性变化并不会对航天员的身体造成病理性改变。“根据国内外的研究结果，有两点看法是一致的：一是人至少可以适应1年多的失重环境，这期间所引起的生理变化在返回地球后经过一段时间可以恢复；二是失重时各生理系统变化的潜伏期、持续时间和反应程度是不同的。例如，空间运动病在进入失重状态后1周内基本消失；心血管系统的最大反应在3周左右，随后逐渐转变为一种新的、适应失重环境的水平。只有骨质疏松和肌肉萎缩随着飞行时间的延长有逐渐加重的趋势。”
多环节协同确保任务完成
如何在保证航天员生命安全的基础上，确保任务高效顺利完成？第四军医大学航空航天生理学教研室主任余志斌教授表示，航天医学的目的就是使人体适应特殊环境，完成航天特殊作业。它贯穿了航天员选拔、训练、飞行中的各个方面。
“以失重为例，国外资料显示，空间运动病的发病率高达60%～70%，而我国至今没有一名航天员发生空间运动病，这得益于有效的医学保障以及前期选拔和训练时的严格要求。”孙喜庆说，欧洲在航天员选拔时不会对前庭功能进行特别考量，而我国将前庭功能作为评选重要指标之一。同时，在训练阶段提高航天员的前庭功能，并在飞行期间使用太空养心丸等中药进行药物防护。
天宫一号中已经安装好了自行车功量计、下体负压裤及拉力器等设备。其中，自行车功量计已被证明在航天员长期飞行中，可全面锻炼心血管系统，提高人体心肺功能，维持下肢力量；而下体负压裤常在返回前使用，通过特殊装置促使航天员血液向下身分布，增加心血管系统的反应能力，增强返回地表后的立位耐力。“神九期间，我国第一位女航天员刘洋在天宫一号内首次使用自行车功量计进行锻炼，而其他两项设备也许会在此次神十飞行期间被首次使用。”孙喜庆说。
孙喜庆介绍，为确保飞行中航天员身体处于最佳状态，每名航天员都会穿着“生命背心”，该设备能够监测血压、呼吸等生命指标变化，一旦出现问题，地面医监医保人员可以指导航天员自我治疗。同时，飞船内也配备了航天药箱、小药包和个人急救小药包，能满足常见疾病治疗所需。
孙喜庆特别强调，飞船起飞、降落时的超重状态对航天员带来的安全风险更大。“有研究显示，飞船起飞时，航天员需要承受相当于自身体重4倍～5倍的重力。虽然只有几分钟，但如果此时航天员直坐在舱内，会因重力负荷过大瞬间丧失意识，这也就是为什么我们看到航天员在起飞降落阶段，都采用12度～15度角度斜躺在舱内的原因。”
医学研究或覆盖五个方面
虽然此次神十与天空一号对接后，将进行的医学相关研究内容还没有公布。但专家在接受采访时表示，参照国外相关中短期飞行航天医学研究，无外乎就失重对于前庭功能、心血管系统、体液丢失、肌肉系统、骨质丧失等5个方面的影响展开。
余志斌说，关于前庭功能，通常采用偏轴旋转座椅检测前庭感知运动状态的能力，用旋转桶实验检测前庭感知空间位置的能力，采用计算机控制的动态姿势检测系统评定前庭—脊髓反射功能等。心血管功能改变也是关注的一大方面，但由于目前航天员在太空中只能通过无创方式进行检测，了解心血管系统功能紊乱的程度与机制难度很大，当前通常采取血压与心电图等无创方法监测心血管功能的变化。
余志斌指出，进入失重环境后1天～2天，人体水分丧失可达1升～1.4升，然后稳定在已降低的水平上。“神九时，我国航天员首次使用自主研制的失重环境下人体质量测量仪对人体质量进行测量，精度达到了被测物体质量的±1%。”此外，抗重力骨骼肌萎缩问题也值得关注。例如，有研究显示，失重飞行7天～10天，80%航天员的手肌力量减少4公斤～22公斤，腿肌力量的减少比手肌更多。
“当前航天医学研究最重要的一点就是空间骨质丧失防护问题。”余志斌说，美国国家航空航天局曾应用风险管理决策理论对长期空间飞行中的风险大小进行排序，空间骨丢失位列风险因素之首。“国外会利用小型骨密度仪监测桡骨密度。而我国采用的简单可行的方法是测量尿钙含量与骨吸收标志物含量，以此推测骨质丧失的程度。”
航天医学诸多挑战尚需攻克
此次神十天地往返运输系统的首次应用性飞行，可为我国建立空间站奠定坚实的基础。在采访中，专家直言，我国在中短期航天医学保障方面已达到国际先进水平，但在长期航天医学保障方便仍面临诸多挑战，一些难题也是美、俄等航天发展第一梯队尚未解决的。
“有研究显示，失重状态下，每月骨质丧失达到1%～2%，而且没有自限性，这就意味着飞行时间越长，丢失越多，骨折、尿结石等风险也增大。”余志斌说，一名45岁的航天员在往返火星的过程中（800余天），骨密度会降低到相当于80岁老人的程度，目前美国正在国际空间站上尝试给航天员服用第五代双膦酸盐类药物，以防治骨质丧失。“但截至目前，国际航天医学界也没有找到有效的对抗措施，人工重力可能是最终的解决方案之一。”
余志斌表示，长期飞行对于前庭功能和神经系统、造血系统、免疫系统的远期影响虽然国外已有研究报道，但在我国仍处于空白。“在失重环境下，由于细菌生长速度比地面快，因此会造成两方面的危害。一是人体内的非致病菌可能会转化为致病菌，对健康产生威胁；二是大肠杆菌等人体内的非致病菌在飞行器内快速生长，侵蚀飞船内的生命保障系统，间接威胁航天员生命安全。因此，与航天环境医学有关的太空微生物学研究应提上日程。”
孙喜庆提出，对于远程医学监测、应急处置和诊断系统领域的研究，我国也刚刚起步。目前，国际空间站已经配备了名为“太空人体研究设备架”的综合医学诊断系统，包括电源、指令和数据处理系统、真空吸尘器、常规医学诊断设备、超声成像装置等。其中，检查的常规项目包括动态血压、12导静态心电图、血细胞比容等。而与此相比，我国神舟号飞船能够远程监测的项目仅有心电、体温、脉搏和血压等基本生理参数，因此，集中优势资源，开发技术先进的医学监测和诊疗系统，特别是优先开发航天员体液和生化在轨检测技术、航天员影像检测技术、航天员在轨医疗技术和医学防护技术，亟待纳入航天医学的研究计划。
(来源：《健康报》发布日期：2013-06-13 本报记者 王 丹 通讯员 檀林)