王立祥：神舟十九号载人飞船 航天员安全首当其冲

编者按：10月29日上午，在神舟十九号载人飞行任务新闻发布会上，经任务总指挥部研究决定，瞄准北京时间10月30日04时27分发射神舟十九号载人飞船。纵观世界航天发展成就史，履行航天使命的宇航员功不可没；如何确保宇航员在与地球迥异的太空中生存，克服外部宇宙环境对机体身心的严重影响，科学应对心脏呼吸骤停等恶性事件，是生命医学面临的重要机遇与挑战，尤其航天员安全首当其冲！如何根据太空活动规律、针对太空舱内特点，探索给予宇航员全方位的生命支持，发掘太空心肺复苏的技法共识尤为重要。分享王立祥教授与杨利伟航天员署名发表在2014年《中华急诊医学》杂志上“构建太空心肺复苏生命支持系统”一文，在探索浩瀚宇宙开辟太空生命支持新高地更具现实意义。

1、航天员穿戴太空自动式除颤背心

国际空间站中，每人每年出现导致能力丧失的心血管事件发生机率为1%。以往曾发生因航天员严重心律失常而提前返航的医学事件（和平号空间站任务）；处于太空舱内密闭狭小空间，担负高要求飞行安全的宇航员，其面临着巨大的心理压力所构成的心理负面效应，亦可能导致自发性心室纤颤。适时电击除颤成为保证宇航员安全的首要手段。实现在不需要脱去宇航服的状态下，为宇航员穿戴一种自动式除颤背心，自动感知心电异常并进行应急电击除颤成为必然。该装置外观类似于背心，后背正中及左心前区放置贴敷式除颤电极板，环胸部的电极带包括四个感应电极，用以记录心电信号并传至处理器进行分析。一旦发现心律失常，自动式除颤背心即可自动充电并涂布耦合剂于电极，然后自动放电完成心脏电除颤过程恢复正常心律。

2、航天员穿戴太空感应式复苏腹带

在载人飞行中，地面上的航天医学工作者通过航天器上装有的医学监测设备来监测宇航员心电、呼吸、血压、体温等生理指标，及时了解其身体状况并且给予诊断和治疗方案。然而当航天器再入大气层时，会因与空气摩擦使返回舱表面产生几千度的高温，高温使其外围的空气电离形成等离子层，隔绝返回舱与地面的通信，这种现象叫作黑障。在黑障期，一旦宇航员发生呼吸心搏骤停，往往难以收到医学专业人员的指导。在此特殊时期，如果宇航服内已配备感应式复苏腹带将为其生存提供极大帮助。此束带可以通过传感器自主感知宇航员心率和呼吸的异常并分析整合，通过系于腹部的充气式束带的舒缩对宇航员进行腹部心肺复苏。当腹带缩紧时，腹腔压力迅速升高，可使膈肌上升，抬挤心脏，发挥“心泵”作用，增加胸膜腔内压，提高心排血量，并能促使存在于腹部器官中的25%的人体血液流入心脏；腹带放松时，腹腔压力迅速降低，膈肌下移，扩大胸腔的容积，增加胸腔的负压，充分发挥“胸泵”机制，促进血液回流。另一方面，可使膈肌上下移动，使得胸腔压力发生变化，膈肌下移时胸腔负压增大，有利于空气进入肺部，膈肌上移时则利于肺部气体排出，发挥了“肺泵”作用。腹部加压与放松的过程，可同时完成循环与呼吸支持，真正实现一体化的心肺复苏。

3、航天员穿戴太空反搏式加压短裤

太空舱内的失重环境，给机体带来一系列的生理病理变化。其一，机体在失重的环境下无须一定的肌张力来维持特定的姿势，肌肉收缩与舒张活动大为减弱，使肌肉泵作用难以显现；其二，失去重力的向下吸引，全身体液向身体上半部分转移，胸腔及头部血液丰富。其三，机体在失重的环境下可使心血管系统对抗重力的调节能力下降，导致心肌萎缩和收缩功能下降。当太空舱返回地面，宇航员重新受到重力的作用，体液迅速再分布，向下肢汇集，同时心肌收缩力较前减弱影响血压水平，更加重了头部及心肺系统缺血缺氧，这是造成呼吸心搏骤停的潜在隐患。我们设计了反搏式加压短裤，以期克服这种体液再分布的不利影响。该装置由两个腿部充气加压袖带与一个腹部充气加压袖带及自动充气泵组成。在其内侧面有突出的圆点以加大对血管的按压力度。在太空舱返回地面的途中，用反搏式加压短裤加压腹部及下肢，使血液再分布时间延长，增强机体的适应能力。在返回地面后，自动充气加压装置在加压与放松过程中，使下肢及腹主动脉血液反向流动，增加主动脉压力，增强心脑灌注，防止重力因素导致的心脏意外事件。

在人类向太空进军的今天，为确保宇航员生命安全之万无一失，需要医学工作者未雨绸缪，创造性地研发适宜太空的生命医学支持技法；尤其是应对心脏呼吸骤停这一严重影响航天任务的意外事件。我们通过分析太空的特殊环境及宇航员的特殊状态，探讨了特殊的应对方法：自动除颤背心、感应式复苏腹带及反搏式加压短裤，并以此构建“三位一体”的太空心肺复苏生命支持系统；欲求打开“天窗”而道破“天机”，开发适合航天环境的生命支持“航天服”时不我待！

【参考文献】

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作者：王立祥