Ранее в этом году сообщалось, что у космонавта в космосе появился потенциально опасный для жизни тромб в шее. Это было успешно вылечено врачами на Земле, избегая хирургического вмешательства. Но, учитывая, что космические агентства и частные космические компании взяли на себя обязательство высадить людей на Марсе в ближайшие десятилетия, в следующий раз нам может не повезти.
Чрезвычайные хирургические ситуации на самом деле являются одной из основных проблем, когда речь идет о космическом путешествии человека. Но за последние несколько лет исследователи космической медицины выдвинули ряд идей, которые могут помочь, от хирургических роботов до 3D-принтеров.
Марс находится на расстоянии 54,6 миллиона километров от Земли, когда находится ближе всего. Для сравнения, Международное космическое агентство (МКС) находится на орбите всего в 400 километрах над Землей. В случае хирургических чрезвычайных ситуаций на МКС процедура заключается в стабилизации состояния пациента и его транспортировке обратно на Землю с помощью телекоммуникаций в режиме реального времени. Это не сработает в миссиях на Марсе, где на эвакуацию уйдут месяцы или годы, а в связи может быть задержка более двадцати минут.
Помимо расстояния, экстремальная среда, с которой сталкиваются во время транзита на Марс, включает микрогравитацию, высокие уровни излучения и закрытую герметичную кабину или костюм. Это тяжело для тел космонавтов и требует времени, чтобы привыкнуть.
Мы уже знаем, что космические путешествия изменяют клетки астронавтов, регулирование кровяного давления и работу сердца. Это также влияет на распределение жидкости в организме и ослабляет его кости и мышцы. Космические путешественники могут также легче заболеть инфекциями. Таким образом, с точки зрения пригодности для операции, травмированный или нездоровый астронавт будет уже в физиологическом ущербе.
Но насколько вероятно, что астронавту действительно понадобится операция? Исследователи предполагают, что для команды из семи человек в среднем будет возникать одна хирургическая чрезвычайная ситуация каждые 2,4 года во время полета на Марс. Основными причинами являются травмы, аппендицит, воспаление желчного пузыря или рак. Астронавты подвергаются тщательному скринингу, когда их отбирают, но чрезвычайные ситуации могут возникнуть у здоровых людей и могут обостряться в экстремальных условиях космоса.
Плавающий кишечник
Хирургия в условиях микрогравитации возможна и уже была проведена, хотя еще не на людях. Например, астронавтам удалось отремонтировать хвосты крыс и выполнить лапароскопию – минимально инвазивную хирургическую процедуру, используемую для исследования и восстановления органов внутри живота – у животных в условиях микрогравитации. Эти операции привели к новым инновациям и усовершенствованиям, таким как намагничивание хирургических инструментов, позволяющих им прилипать к столу, и сдерживание «хирургии».
Фото: https://holographica.space/
Одна проблема заключалась в том, что во время открытой операции кишки плавали вокруг, заслоняя обзор от операционного поля. Чтобы справиться с этим, космические путешественники должны выбрать минимально инвазивные хирургические методы, такие как хирургия замочной скважины, в идеале происходящие во внутренних полостях пациентов через небольшие разрезы с использованием камеры и инструментов.
Лапароскопия была недавно проведена на поддельных брюшных полостях во время параболического полета «невесомости», при этом хирурги успешно остановили травматическое кровотечение. Но они предупредили, что психологически сложно провести такую процедуру с помощником экипажа.
Телесные жидкости также будут вести себя по-разному в космосе и на Марсе. Кровь в наших венах может прилипать к инструментам из-за поверхностного натяжения. Плавающие капли могут также образовывать потоки, которые могут ограничивать обзор хирурга, что не является идеальным. Циркуляционный воздух в закрытой кабине также может представлять опасность заражения. Хирургические пузыри и кровоотталкивающие хирургические инструменты могут быть решением.
Исследователи уже разработали и протестировали различные хирургические корпуса в условиях микрогравитации. Например, НАСА оценило закрытую систему, включающую хирургический прозрачный пластиковый верхний навес с портами для рук, с целью предотвращения загрязнения. Однако, когда мы движемся по орбите или поселяемся на Марсе, в идеале нам понадобится гипотетический «травмапод» с радиационной защитой, хирургическими роботами, усовершенствованной системой жизнеобеспечения и ограничениями. Это будет специальный модуль с фильтрованной подачей воздуха и компьютером для диагностики и лечения.
Роботы и 3D печать
Операции, проведенные в космосе, показали, что большое количество вспомогательного оборудования необходимо. Это роскошь, которую экипаж может не иметь во время девственного путешествия на Марс. Вы не можете взять много снаряжения на ракету. Поэтому было предложено, чтобы 3D-принтер мог использовать материалы самого Марса для разработки хирургических инструментов.
Фото: https://mobile-review.com/
Инструменты, которые были напечатаны в 3D, были успешно протестированы командой без предшествующего хирургического опыта, выполняя задачу, подобную хирургии, просто разрезая и сшивая материалы (а не тело). Не было существенной разницы во времени до завершения с 3D-печатными инструментами, такими как зажимы для полотенец, ручки скальпеля и зубчатые щипцы.
Роботизированная хирургия – это еще один вариант, который регулярно используется на Земле и проверен на планетарные экскурсии. Во время NEEMO 7, серии миссий в подводной среде обитания Водолея во Флориде, проведенных НАСА, операция с роботом, управляемым из другой лаборатории, была успешно использована для удаления поддельного желчного пузыря и камней в почках из поддельного тела. Тем не менее, отставание в коммуникациях в космосе сделает дистанционное управление проблемой. В идеале хирургические роботы должны быть автономными.
Существует множество исследований и подготовки к возможному чрезвычайному происшествию во время операции на Марсе, но есть много неизвестных, особенно когда речь идет о диагностике и анестезии. В конечном счете, профилактика лучше, чем операция. Поэтому выбор здоровой команды и разработка инженерных решений, необходимых для их защиты, будут иметь решающее значение.