太空中如何安全的动手术?

新闻资讯2024-06-09 12:37小乐

太空中如何安全的动手术?

全封闭的胶囊状透明舱内,一个人被牢牢地束缚在手术台上,一动不动地躺着,周围各种刀子散发着冰冷的光芒。两三个人走进了船舱,慢慢的朝着床上的人走去……就在他们拿起刀子的时候,所有人都突然飘了起来,卷了起来,但是他们并没有惊慌,因为对于这个空间中的囊肿他们已经被为切除手术做了很长时间的准备。

太空里有这么多病人

我们一直都有一个梦想。当地球不再能够容纳人类生存时,我们可以在浩瀚的宇宙中寻找第二个地球。然而,到目前为止,我们还有许多基本问题没有解决。例如,每个人都无法逃脱。疾病问题。

与地球相比,太空中近真空、强辐射、微重力、温差大等环境变化会给人类带来很多健康问题。在失重状态下,人会“头重脚轻”,倒立或平躺在空中。这时,人体内的部分体液就会回流到胸部和头部。血液分布不平衡,会导致上半身水肿,下半身萎缩。由于缺乏与之对抗的重力,支撑人体的骨骼和肌肉组织也会萎缩,让整个人看起来就像一条脱水的鱼。宇航员在太空飞行初期经常会出现恶心、呕吐、胃部不适等症状。有些人还会因血液倒流而出现呼吸困难、头面部肿胀等症状。

尽管人类在太空中变得更加脆弱,但细菌却非常适应太空环境。他们在太空中的生存率和感染率更强。美国宇航员弗雷德·海斯(Fred Hayes)患有肾脏感染。 2017年,科罗拉多大学博尔德分校的研究人员与NASA合作,在空间站培养了一批大肠杆菌并观察它们的存活情况。结果显示,太空中的大肠杆菌比地面上的对照组生长速度更快,相同条件下细胞数量增加了25%。

后来,研究人员在培养皿中添加了抗生素,发现大肠杆菌在太空中的耐药性也增强了。细胞数量较地面对照组增加13倍,外膜增厚25%~43%。研究人员认为,由于缺乏重力,细菌与抗生素等消毒药物在太空中相互接触的表面积变小,抗生素的杀伤力降低。同时,细菌会通过加厚细胞壁和外膜,并在彼此接触的情况下生长来保护自己,这样外层细胞可以保护内部细胞免受抗生素的侵害,使细菌比地球上的细菌具有更强的抵抗力。因此,人类在太空中会更容易受到细菌感染,需要摄入更多的药物来杀死细菌,这也会增加对细胞的损害。

除了传染病之外,其他疾病的发病率也可能会增加。在肌肉萎缩和骨骼退化的情况下,即使是简单的运动也变得不安全。也许人们想在晚饭后走出太空舱,来一次浪漫的星空太空漫步,但一不小心,就有可能因跌倒而摔倒。造成骨折。在太空中,没有大气层来屏蔽宇宙射线,更容易发生肿瘤、癌症等疾病。

地球上的人们在太空中患病的风险更大。到那时,我们的医疗水平能跟上患者数量的激增吗?

如何进行太空手术

为了解决上述问题,科学家们开始探索太空医疗。在太空中,药物治疗无疑是治疗疾病的首选。在空间站培养致病菌的目的是研究细菌在太空中的行为,寻找有效的抗菌药物。近日,有报道称,空间站上的宇航员使用抗凝剂帮助消除颈部血栓。但总有一些疾病需要手术治疗。为了将来进行太空手术,医生们在实验室里进行了多次零重力模拟手术,而文章开头的手术是第一次在真人身上进行模拟手术。手术。

为了模拟失重环境,飞机需要在三个小时的飞行过程中在空中画出30条抛物线轨迹。乘客就像坐过山车一样,在机舱内起起落落,无法控制身体平衡。病人固定在手术台上,所有手术器械用强磁铁悬挂在手术台周围。医生和助手用绳子固定在滑轨上,随时准备用手扶住墙壁或抓住扶手,防止飘落。当医生与患者距离较近或彼此相对平衡时,必须抓紧时间进行手术。

由三名外科医生和两名麻醉师组成的医疗团队用了10分钟,成功切除了患者前臂的脂肪瘤。过程中遇到的最大问题就是血溅。与地球上不同的是,从伤口流出的血液并不是垂直落到地面,而是聚集在伤口周围,并随着飞机改变飞行方向而扩散到整个手术室。如果是在太空中,这些血珠首先会聚集在伤口处,挡住医生的视线,然后再像人类一样漂浮在空中。最后,为了避免干扰视野,专门指派了医生用真空机吸出空气中的血滴。

为了更好地解决这个问题,美国卡内基梅隆大学生物医学科学家詹姆斯·安塔基想出了一个好办法:在伤口上搭建一个透明的“帐篷”。安塔基在手臂大出血的模拟手术中尝试了这种方法。他用一个由弹性材料制成的透明球覆盖伤口。当手术刀在球上切开一条缝时,材料的弹性使球能够快速恢复到原来的形状。其原理与现在常见的真空轮胎类似。有了这个防护罩,血液就不会溅到空气中,透明材质也不会遮挡视线。

如果手术在体内较深的地方,安塔基将使用腹腔镜。首先,在患者腰部开几个1厘米的小切口,插入一个连接到特殊监视器的微型摄像机。这时,摄像机就变成了医生的眼睛。医生将特制的加长手术器械从切口插入体内,根据屏幕上的图像完成与正常手术相同的步骤。使用这种方法,医生只需在患者手术部位周围开几个“钥匙孔”式的小孔,大大降低了血液飞溅和细菌感染的风险。

机器人医生来帮忙

近年来,一些“新面孔”——机器人医生逐渐出现在中国和美国各大医院的手术室中。他们开始在多家医院担任主任医师参与其中,包括心外科、妇产科、泌尿科等。手术。手术过程中,人类医生只需负责调整参数和观察监督即可。太空手术也能引入机器人医生吗?美国研究小组验证了机器人进行太空手术的可能性。

参与手术的机器人医生由美国微创外科医生德米特里·奥尼科夫和谢恩·费雷特联合打造。它们非常迷你,每个只有七八厘米高,和口红差不多大小。它利用小轮子在病人的伤口上滑行,并在正确的时间进行手术。作业地点位于美国佛罗里达群岛海平面以下18米的一个类似潜艇的研究舱内。这是为了模拟太空环境中交通和通讯不便的情况。同时,研究舱内部也模拟了太空失重状态。在为期9 天的水下实验中,机器人医生通过人类医生的语音遥控器进行了腹腔镜阑尾切除术。

手术过程中,机器人医生在奥尼科夫的指导下各司其职:其中一台口红大小的机器人通过腹腔镜管进入模拟患者体内。这个机器人有一个可以倾斜和平移的摄像头,可以按压和固定病人的身体。需要移动;另一个机器人负责体外照明、录像,并监控运行情况;配备不同手术器械和缝线的机器人轮流进行;另一个机器人配备了切片设施,需要在手术之间从患者身上采集样本。检查一些底层组织,为后续的诊断和治疗提供依据。在众多“医生”的配合下,手术顺利完成。

此外,美国阿拉巴马大学胸外科医生罗伯特·瑟利夫正在研发一种可以吞入腹部的机器人医生,以及美国Dexterous Applied公司开发的集X光、注射、切开于一体的机器人医生。机器人公司可能会成为未来一位独特的太空医生。到时候,我们就不用再担心太空医院爆满、医疗资源紧缺的问题了。

解决了太空医疗这一大难题,我们离实现进入宇宙的梦想又近了一步。

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