王立祥：守護捧回月壤的“航天人” 開辟太空生命支持新高地

編者按：2024年6月25日，嫦娥六號返回器攜帶約2000克月壤，成功著陸于內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域，標志著人類歷史上首次月球背面采樣返回任務(wù)的順利完成！這一航天史上的奇跡，有賴于不畏險阻勇攀高峰的一代代航天人，尤其致敬率先飛向太空的楊利偉等英雄們！縱觀世界航天發(fā)展成就史，履行航天使命的宇航員功不可沒；如何確保宇航員在與地球迥異的太空中生存，克服外部宇宙環(huán)境對機體身心的嚴重影響，尤其是科學應(yīng)對心臟呼吸驟停等惡性事件，是生命醫(yī)學面臨的重要機遇與挑戰(zhàn)。如何根據(jù)太空活動規(guī)律、針對太空艙內(nèi)特點，探索給予宇航員全方位的生命支持，發(fā)掘太空心肺復(fù)蘇的技法共識尤為重要。分享王立祥教授與楊利偉航天員署名發(fā)表在2014年《中華急診醫(yī)學》雜志上“構(gòu)建太空心肺復(fù)蘇生命支持系統(tǒng)”一文，在探索浩瀚宇宙登上月球開辟太空生命支持新高地更具現(xiàn)實意義。

1、太空自動式除顫背心

國際空間站中，每人每年出現(xiàn)導(dǎo)致能力喪失的心血管事件發(fā)生機率為1%。以往曾發(fā)生因航天員嚴重心律失常而提前返航的醫(yī)學事件（和平號空間站任務(wù)）；處于太空艙內(nèi)密閉狹小空間，擔負高要求飛行安全的宇航員，其面臨著巨大的心理壓力所構(gòu)成的心理負面效應(yīng)，亦可能導(dǎo)致自發(fā)性心室纖顫。適時電擊除顫成為保證宇航員安全的首要手段。實現(xiàn)在不需要脫去宇航服的狀態(tài)下，為宇航員穿戴一種自動式除顫背心，自動感知心電異常并進行應(yīng)急電擊除顫成為必然。該裝置外觀類似于背心，后背正中及左心前區(qū)放置貼敷式除顫電極板，環(huán)胸部的電極帶包括四個感應(yīng)電極，用以記錄心電信號并傳至處理器進行分析。一旦發(fā)現(xiàn)心律失常，自動式除顫背心即可自動充電并涂布耦合劑于電極，然后自動放電完成心臟電除顫過程恢復(fù)正常心律。

2、太空感應(yīng)式復(fù)蘇腹帶

在載人飛行中，地面上的航天醫(yī)學工作者通過航天器上裝有的醫(yī)學監(jiān)測設(shè)備來監(jiān)測宇航員心電、呼吸、血壓、體溫等生理指標，及時了解其身體狀況并且給予診斷和治療方案。然而當航天器再入大氣層時，會因與空氣摩擦使返回艙表面產(chǎn)生幾千度的高溫，高溫使其外圍的空氣電離形成等離子層，隔絕返回艙與地面的通信，這種現(xiàn)象叫作黑障。在黑障期，一旦宇航員發(fā)生呼吸心搏驟停，往往難以收到醫(yī)學專業(yè)人員的指導(dǎo)。在此特殊時期，如果宇航服內(nèi)已配備感應(yīng)式復(fù)蘇腹帶將為其生存提供極大幫助。此束帶可以通過傳感器自主感知宇航員心率和呼吸的異常并分析整合，通過系于腹部的充氣式束帶的舒縮對宇航員進行腹部心肺復(fù)蘇。當腹帶縮緊時，腹腔壓力迅速升高，可使膈肌上升，抬擠心臟，發(fā)揮“心泵”作用，增加胸膜腔內(nèi)壓，提高心排血量，并能促使存在于腹部器官中的25%的人體血液流入心臟；腹帶放松時，腹腔壓力迅速降低，膈肌下移，擴大胸腔的容積，增加胸腔的負壓，充分發(fā)揮“胸泵”機制，促進血液回流。另一方面，可使膈肌上下移動，使得胸腔壓力發(fā)生變化，膈肌下移時胸腔負壓增大，有利于空氣進入肺部，膈肌上移時則利于肺部氣體排出，發(fā)揮了“肺泵”作用。腹部加壓與放松的過程，可同時完成循環(huán)與呼吸支持，真正實現(xiàn)一體化的心肺復(fù)蘇。

3、太空反搏式加壓短褲

太空艙內(nèi)的失重環(huán)境，給機體帶來一系列的生理病理變化。其一，機體在失重的環(huán)境下無須一定的肌張力來維持特定的姿勢，肌肉收縮與舒張活動大為減弱，使肌肉泵作用難以顯現(xiàn)；其二，失去重力的向下吸引，全身體液向身體上半部分轉(zhuǎn)移，胸腔及頭部血液豐富。其三，機體在失重的環(huán)境下可使心血管系統(tǒng)對抗重力的調(diào)節(jié)能力下降，導(dǎo)致心肌萎縮和收縮功能下降。當太空艙返回地面，宇航員重新受到重力的作用，體液迅速再分布，向下肢匯集，同時心肌收縮力較前減弱影響血壓水平，更加重了頭部及心肺系統(tǒng)缺血缺氧，這是造成呼吸心搏驟停的潛在隱患。我們設(shè)計了反搏式加壓短褲，以期克服這種體液再分布的不利影響。該裝置由兩個腿部充氣加壓袖帶與一個腹部充氣加壓袖帶及自動充氣泵組成。在其內(nèi)側(cè)面有突出的圓點以加大對血管的按壓力度。在太空艙返回地面的途中，用反搏式加壓短褲加壓腹部及下肢，使血液再分布時間延長，增強機體的適應(yīng)能力。在返回地面后，自動充氣加壓裝置在加壓與放松過程中，使下肢及腹主動脈血液反向流動，增加主動脈壓力，增強心腦灌注，防止重力因素導(dǎo)致的心臟意外事件。

在人類向太空進軍的今天，為確保宇航員生命安全之萬無一失，需要醫(yī)學工作者未雨綢繆，創(chuàng)造性地研發(fā)適宜太空的生命醫(yī)學支持技法；尤其是應(yīng)對心臟呼吸驟停這一嚴重影響航天任務(wù)的意外事件。我們通過分析太空的特殊環(huán)境及宇航員的特殊狀態(tài)，探討了特殊的應(yīng)對方法：自動除顫背心、感應(yīng)式復(fù)蘇腹帶及反搏式加壓短褲，并以此構(gòu)建“三位一體”的太空心肺復(fù)蘇生命支持系統(tǒng)；欲求打開“天窗”而道破“天機”，開發(fā)適合月球環(huán)境的生命支持“月球服”時不我待！

（文/王立祥，解放軍總醫(yī)院第三醫(yī)學中心原急診科主任、教授、博士生導(dǎo)師，全軍醫(yī)學科技“十二五”心肺復(fù)蘇重點項目首席專家、國家健康科普專家、“科創(chuàng)中國”50先導(dǎo)技術(shù)-腹部提壓心肺復(fù)蘇技術(shù)發(fā)明者、獲全國優(yōu)秀科技工作者榮譽稱號；任中國研究型醫(yī)院學會心肺復(fù)蘇學專委會主委；中國健康管理協(xié)會健康文化委員會主委；中華醫(yī)學會第十屆科學普及分會主委等學術(shù)兼職……）