Meditsiin Marsil: kuidas säilitada tervist punasel planeedil

Kõigist inimeste Marsile jõudmise väljakutsetest pole see, mille lahendamisest me kõige kaugemal seisame, midagi pistmist rakettide, elupaikade või keerukate veefiltreerimissüsteemidega. Suur probleem, millega peame silmitsi seisma, on inimkeha piirangud.

Meie kehad on uskumatult kohanduvad erinevate keskkondadega siin Maal, kuid mitte nii palju, kui tegemist on teiste planeetide keskkonnaga.

Rääkisime kahe kosmosemeditsiini eksperdiga, et saada teavet selle kohta, kuidas ravite haigeid või vigastatud patsiente kosmoses ja mida Suured lahtised küsimused puudutavad nende astronautide tervist, keda kavatseme päikesesüsteemi saata.

See artikkel on osa Elu Marsil10-osaline sari, mis uurib tipptasemel teadust ja tehnoloogiat, mis võimaldab inimestel Marsi hõivata

Keha ruumis

Me teame juba palju

kuidas inimkeha reageerib kosmosemissioonidele tänu üle kahe aastakümne kestnud uuringutele Rahvusvahelise Kosmosejaama (ISS) kohta. Sealne mikrogravitatsioonikeskkond põhjustab kehas mitmesuguseid muutusi, sealhulgas luukadu, lihaste atroofiat ja vedelike ümberjaotumist. (kui gravitatsioon ei tõmba vedelikke alla, kogunevad need keha ülaossa), samuti muud seotud probleemid, nagu kahjustus nägemus. Need sümptomid ilmnevad tüüpilistel kuue kuu kuni ühe aasta pikkustel ringreisidel, mida astronaudid ISS-il sooritavad, mis on ligikaudu võrreldav ajaga, mis missioonil Marsile reisimiseks kuluks.

Hea uudis on see, et teadlased on leidnud mitmeid viise nende mõjude neutraliseerimiseks, näiteks mitmetunnise igapäevase treeningu tähtsuse, et vältida lihaste kurnatust.

Euroopa Kosmoseagentuuri lennukirurg Filippo Castrucci ütles Digital Trendsile, et a pikaajaline kosmoselend, nagu missioon Marsile, oleks meditsiiniliselt paljuski sarnane viibimisega ISS-il. Ja see tähendab, et võime olla üsna kindlad, et astronaudid suudavad Marsile reisida, ilma et tekiks tervisehäda.

"20 aasta jooksul, mil ISS on alaliselt elatud, ei ole orbiidil seni ilmnenud ühtegi meditsiinilist evakueerimist vajavat terviseseisundit," ütles ta ja lisas, et on aidanud hoolikalt valida astronauti, kelle tervis on tipus ja keda jälgitakse vähemalt kaks aastat enne lennule saatmist. missioon. "Seetõttu on Marsi missioonil meditsiinilise sündmuse toimumise tõenäosus väike, kuigi see on võimalik, nagu näitavad praegused tõendid ISS-i kohta."

Arstid pardal

Kuid meditsiinilise hädaolukorra väike tõenäosus ei ole sama, mis hädaolukorra puudumine. Marsi missiooni meeskond peaks olema valmis tegelema kõigega, alates tavalistest kosmosega seotud kaebustest kuni juhuslike vigastuste ja ootamatute haigusteni.

Iga astronaut on koolitatud põhiliste meditsiiniliste oskuste alal ja igas meeskonnas on tavaliselt vähemalt kaks liiget, kellele antakse täiendavat meditsiinilist koolitust, et saada meeskonna meditsiiniametnikeks (CMO). CMO-d on koolitatud parameedikutega sarnasel tasemel ning nad on võimelised kasutama meditsiinitarbeid, levitama ravimeid ja kasutama defibrillaatorit.

Kuid Castrucci ütleb, et isegi hästi koolitatud turukorraldusorganisatsioonid ei pruugi olla Marsi-missiooni jaoks piisavad meditsiinilised toetused, nii et pikemaks kosmosemissiooniks oleks tõenäoliselt vaja koolitatud arste, kes reisiksid meeskonna osana.

„Marsile reisimisel, kus evakueerimine pole võimalik, võib iga hädaolukord, mis ületab praeguse ühise turukorralduse võimalusi, oluliselt vähendada patsientide ellujäämisvõimalusi. Seetõttu on arstitasemel võimekus nõue pikemal missioonil [madalorbiidilt] eemal,” ütles ta. "Koondamise tagamiseks peaks meeskonda kuuluma kaks kiirabiarsti, kellel on kirurgilised ja sisehaiguste oskused."

Meditsiinilise hädaolukorra ravi kosmoses

Üks võimaliku Marsi-missiooni ravi väljakutseid on meeskonna ja Maa vahelise suhtluse viivitus. Kui astronaudid on ISS-is, saavad kohapealsed arstid reaalajas meditsiinilist tuge pakkuda. Kuid kosmoselaeva Maast kaugenedes hilineb side üha enam, Maa ja Marsi vaheline viivitus on kuni 20 minutit. See tähendab, et Marsi meeskond peaks hädaolukorras tegutsema autonoomsemalt, nii et maapealne toetus tuleb peamiselt ettevalmistuste ja juhiste kujul.

Protseduuriprobleemid tekivad ka siis, kui proovite kasutada teatud ravimeetodeid kosmoses, nii et koolitus peab olema kohandatud mikrogravitatsioonikeskkonnale.

Castrucci tõi näiteks kardiopulmonaalse elustamise (CPR) manöövrid, mis Maal hõlmavad Patsient seisab kõval pinnal näoga ülespoole, et päästja saaks kasutada oma keharaskust, et teda suruda rind. Mikrogravitatsioonis see aga ei tööta.

Kosmoses peavad veesõidukid olema varustatud spetsiaalsete tasapinnaliste pindadega, mis on kinnitatud raami külge ja mille külge saab kinnitada vigastatud meeskonnaliige. Päästja peab end samuti raami külge kinnitama, et saaks rinda suruda ilma eemaletõukamata. Ja nad peavad rohkem suruma, kuna nad ei saa oma keharaskust rinnale surudes kasutada.

Kõik see muudab CPR-i kosmoses aeglasemaks ja raskemini teostatavaks kui maapinnal ning see on vaid üks näide sellest, kui keeruline võib kosmosemeditsiin olla.

Marsi väljakutsed

Sellised väljakutsed tekivad kosmoses meditsiiniprobleemide ravimisel ja need on enamasti seotud mikrogravitatsioonis elamisega. Kui astronaudid jõuavad Marsile, saavad nad gravitatsiooni tagasi – Marsi gravitatsioon on umbes 40% Maa omast –, kuid planeet esitab uued väljakutsed.

Marss on äärmiselt tolmune keskkond ja see võib põhjustada nahalööbeid ja silmade ärritust, samuti hingamisteede ärritust ja ummikuid. Rääkimata väsimusest, stressist ja halvast unest, mida võib oodata väga stressirohke missiooni puhul, samuti psühholoogia ja füüsilise tervise vastastikune mõju.

Kuid tõesti suur probleem Marsil on midagi, mis on palja silmaga nähtamatu: kiirgus. Siin Maal on meie planeedil magnetosfäär, mis kaitseb meid kosmiliste kiirte ja päikesetuule kiirguse eest, kuid Marsil sellist asja pole. Probleemi süvendab Marsi õhuke atmosfäär, mis on vaid umbes 1% Maa atmosfääri tihedusest.

Varasemad missioonid Marsile, nagu kosmoselaev Mars Odyssey, on leidnud 2,5 korda kõrgema kiirgustaseme kui ISS-il. Ja oli aegu, mil kiirgus tõusis (tõenäoliselt seotud päikese aktiivsusega) palju kõrgemale tasemele.

Niisiis, kuidas kaitsta astronaute selle nähtamatu ohu eest?

Nägematu kiirgusoht

Teame, et kiirgusega kokkupuutumine suurendab inimestel vähi ja degeneratiivsete haiguste riski ning võib kahjustada närvisüsteemi. See võib kaasa aidata ka selliste haigusseisundite tekkele nagu katarakt või steriilsus. Just hiljuti sattusid arstid nagu Manon Meerman, südame-veresoonkonna spetsialist, kes uurib tervist pikaajaliste kosmosemissioonide kiirguse mõju, on leidnud, et süda ja kardiovaskulaarsüsteem võib olla tundlik ka kosmosekiirguse suhtes.

Meerman ütles meile, et üks murettekitav asi kosmosekiirgusega kokkupuutel on see, et me ei tea piisavalt, et ennustada enesekindlalt, millised on tervisemõjud. On ebatõenäoline, et astronaudid haigestuvad või surevad sellesse Marsi-missiooni ajal, kuid pikemas perspektiivis oleks neil suurem risk haigestuda eluohtlikesse haigusseisunditesse, nagu vähk.

Meie käsutuses olev teave kiirguse kohta kosmoses väljaspool madalat maakera orbiiti pärineb väikesest proovist: Väga vähesed inimesed, kes on Kuud külastanud, mis ei anna piisavalt andmeid laiaulatuslikuks joonistamiseks järeldused. Saame koguda rohkem teavet võrreldavatest allikatest, näiteks patsientidest, keda on ravitud kiiritusravi või inimesed, kes on tuumaõnnetuste, näiteks Tšernobõli katastroofi, kiirgusega kokku puutunud aastal 1986. Kuid need võivad pakkuda vaid piiratud võrdlust.

Selle põhjuseks on asjaolu, et Marsi missioonil tuleb arvestada kahte tüüpi kiirgusega: esiteks on galaktilised kosmilised kiired, mille tulemuseks on pidev kokkupuude läbitungivate ioonidega. Teiseks esineb ka päikesepursketest põhjustatud kiirguse aeg-ajalt ja väga võimsaid hüppeid. Mis puudutab seda, kuidas iga kiirgusliik mõjutab tervist pikemas perspektiivis, siis on palju, mida me lihtsalt ei tea.

"Kui tahame lõpuks laiendada kosmosereise Kuule või Marsile, peame tõesti süvenema sellesse, milline on seda tüüpi kiirguse mõju inimkehale," ütles Meerman.

Uued uurimismeetodid

Kuna kiirgus on kosmosereiside jaoks nii oluline probleem, on see teema viimastel aastatel tohutult kasvanud teadusuuringutes. Lisaks traditsioonilistele uurimismeetoditele, nagu loomkatsed, on Meermani ja teiste poolt välja töötatud üks lähenemisviis „elund kiibil” uurimine. See hõlmab laboris loodud rakke sisaldava kiibi ehitamist, et simuleerida tõelise inimorgani reaktsioone. Seda saab kasutada uurimaks, milliseid uuringuid oleks elusa inimese peal ohtlik või võimatu läbi viia.

See on praegu suur uurimisteema mida tehakse ISS-il, lootuses, et selle meetodi kasutamine võib meile rohkem õpetada, kuidas kosmosekeskkond inimorganeid mõjutab. Tulevikus võib see olla paljulubav viis ka kosmosekiirguse uurimisel.

Teine lähenemisviis on kosmosekiirguse simuleerimine laborites siin Maal. Kosmose kiirguskeskkonna taasloomine pole aga lihtne, mistõttu spetsiaalsed laborid nagu NASA kosmosekiirguse labor, mis kasutab kiirguse simuleerimiseks rasket ioonipõrgetit, on nii oluline.

Kuidas kaitsta astronaute kiirguse eest

On ideid ja uuringuid selle kohta, kuidas kaitsta astronaute kosmosekiirguse eest. Praegu piiravad kosmoseagentuurid astronautide eluaegset kokkupuudet madala tasemega, mis ei tohiks tekitada liigset riski. Kuid Marsi-missiooni puhul aitaks astronaudide kosmoses veetmise aja osas paindlikum olla.

Kõige praktilisem lähenemine astronautide tervise kaitsmiseks on varjestuse kasutamine, mille puhul kasutatakse kiirguse peatamiseks ja astronautide turvalisuse tagamiseks paksu metalllehte. Varjestust saab rakendada kosmoselaevale või elupaigale, võimaldades astronautidel sees vabalt liikuda, samuti on tööd tehakse sisseehitatud varjestusega kaitsevestidel või ülikondadel, kui astronaud peaks seifist välja liikuma keskkond.

Varjestuse suur puudus on see, et see on väga raske, mis on probleemiks nii minimaalse massiga raketi käivitamisel kui ka inimesel, kes üritab liikuda, kandes palju lisaraskusi.

Teine lähenemine on uurida ravimeid, mis võiksid kaitsta inimesi kiirguse mõjude eest, kuigi meil pole veel kaugeltki pille, mis hoiaks astronaute ohutuna. Meermani tõstatatud probleem on see, et isegi kui suudaksime Maal luua tõhusaid ravimeid, ei tea me, kuidas need ravimid kosmosekeskkonnas toimiksid. Inimkeha läbib ruumis nii palju muutusi, et ravimite imendumise viisid võivad olla erinevad ja meie lihtsalt ei tea piisavalt et ennustada, kuidas see välja näeb.

Üks viimane valdkond, mis võiks potentsiaalselt aidata astronautidel tervena hoida, on leida viise oma loomuliku immuunsüsteemi tugevdamiseks, näiteks lisada oma dieeti antioksüdantiderikkaid toite. See on paljutõotav kontseptsioon, kuna seda on palju lihtsam rakendada kui teisi lahendusi, kuigi ka see uurimus on väga varajases staadiumis.

Liiga palju tundmatuid

Arstide, nagu Meerman, suur probleem seisneb selles, kui palju on Marsile suunduvate astronautide tervise osas tundmatuid. Me lihtsalt ei saa kindlalt öelda, millised võivad olla kiirgusega kokkupuute pikaajalised tervisemõjud, samuti pole meil veel kindlat viisi astronaute nende võimalike mõjude eest kaitsta.

Ehkki me võime praegu olla tehnoloogiliselt valmis inimesi Marsile saatma, on küsimus selle valiku moraalis, kui meditsiinilised uuringud on alles lapsekingades. "Me peaksime endalt küsima, kas oleme valmis Marsile reisima, teadmata täpseid riske, millega astronaudid kokku puutume," ütles ta. "See on pigem eetiline kui teaduslik küsimus."