航天醫學

航天醫學是發展載人航天事業的重要學科之一，而載人航天的發展又促進了航天醫學的發展。從醫學分類上說，航天醫學是一門特殊的環境醫學，它是由於載人航天的科學實踐需要．在航空醫學的基礎上發展起來的。在科學研究與發展領域中，航天醫學又屬於生命科學的一個部分，涉及所有的醫學專業，包括基礎醫學研究和臨床各科，無論是治病、防病、保健和康復，還是挖掘人體的潛能都與它有關。

基本介紹

• 中文名：航天醫學
• 外文名： Aerospace Medicine
• 別名：宇宙醫學
• 目的：特殊環境完成航天作業

航天醫學

航天醫學的具體行業內容(如航天實施醫學、航天環境醫學等)大致有如下幾項：

人員的選拔

首先它是要承擔選拔什麼樣的人進入太空的任務，在體制上講，誰能進入太空要由航天醫學研究部門決定;

相關技術評價準則

第二項內容是與航天工程技術人員一起，提出並確定載人太空飛行器的醫學和工效學的評價準則，研究與制定人在太空生活工作的生命保障系統的方案，並保障其實現與執行：

有效的防護措施

第三項內容是研究航天特殊環境因素對人的影響和尋求有效的防護措施；

進行特殊環境的適應與防護訓練和實驗

第四項內容是組織航天員體質訓練和鍛鍊，進行特殊環境的適應與防護訓練和實驗；

提高工作效率

第五項內容是研究人在航天中如何提高工作效率；

全程的醫學監督和保障

第六項內容是要解決航天員在航天全過程，如起飛、軌道飛行和再入返回地面各階段的醫學監督和保障問題；

救生問題

第七項內容是研究載人航天過程中的救生問題；

相關儀器設備的醫學標準與使用要求

第八項內容是與工程技術人員合作，解決航天醫學研究與實踐中所用的地面模擬設備、儀器的醫學標準與使用要求。

醫學主要任務

醫學監督的主要任務:是對航天員在飛行前、太空飛行中和飛行後的健康狀況進行監護，及時發現身體異常狀況，並採取防治措施；對涉及航天員健康和安全的生命保障系統、通訊系統和救生系統中的儀器、設備的故障進行監督，同時提出與制定對航天員的醫監指標和監督方法，以便更好地執行。醫學監督指標內容在飛行各個階段是不一樣的:

(1)在航天員訓練時期到進入太空之前的醫學監督。目的是及時了解與掌握航天員心理與健康狀況，了解與掌握航天員在訓練中的生理變化特點與規律，熟悉其個性和在訓練中的各種表現，最終使其達到具備進入太空的身體條件。這種條件就是在訓練中未發現有影響飛行的慢性或急性疾患；訓練的各種指標合格；心理狀態良好。

(2)飛行前的醫學監督。最重要的有兩項，一項是對訓練合格的預備航天員再進行全面體檢，除一般臨床各科及常規檢查外，還要進行化學、細菌和免疫學檢查，各項生理功能的檢查，綜合評定其身體是否符合進入太空的標準。飛行前醫學監督的第二項工作是對飛行條件的醫學標準進行檢查，確認包括太空飛行器在內的航天工程系統滿足人的安全可*性要求監督檢查救生裝具中的救生包內的藥品是否齊全;監督檢查保障航天員生活和飛行中重要物質，如氧氣、食品、水等供應量是否充足等，最后綜合評價和提出當次飛行的可行性。

手段與目的

太空軌道飛行(含單人在太空行走)中的醫學監督是一項難度較大的航天醫學工作。

因為醫學監督人員基本上是在地面對太空飛行的航天員進行醫學監督的。

其手段是*遙測、遙控設備和太空中航天員的自測、互測、互檢等，把指標、參數傳到地面，供醫學監督人員使用，這裡存在有一定的技術難度。

飛行中的醫學監督的目的總的來說是決定航天員能否繼續飛行，如果發現下列情況之一者，就可建議航天主管部門終止某一航天員在太空的飛行。

(1)載人太空飛行器某一系統出現故障，威脅人體健康或生命，而其故障又不能及時排除；

(2)航天員不能耐受航天中所遇到的物理環境因素，出現嚴重不良反應，且久久不能恢復；

(3)用於醫學監督的遙測、通訊系統功能發生故障而又不能快速恢復；

(4)航天員患重病，雖經太空中的臨時醫治仍不能恢復,影響完成其航天特定任務

(5)因太空生活必需品和醫療用品發生變質或不足，而威脅航天員的健康和生命安全；

(6)遇有意外的太空環境變化，例如，遇到強大的宇宙射線或與其他飛行物撞擊太空飛行器，影響與威脅航天員的生命安全。中止飛行可分為整機返回和個別航天員乘運輸飛船返回兩種情況。

飛行後的監督

基本有三項：

一是對返回的航天員進行檢疫監督；

二是對航天員進行全面體檢的監督執行，與醫務保障人員綜合評定其健康狀況；

三是針對具體健康情況做好其康復工作的監督，為下一次飛行做準備。

醫學歷史發展

航空航天醫學是研究人在大氣層和外層空間飛行時，外界環境因素(低壓、缺氧、宇宙輻射等)及飛行因素(超重、失重等)對人體生理功能的影響，及其防護措施的醫學學科。

1770年到19世紀的一百多年的時間裡，各國科學家進行了大量的氣球載人、載動物的升空試驗。當時人們沒有認識高空環境會對人體帶來危害，沒有採取相應的保護措施，以致在升空中發生了人的凍傷、耳痛、意識喪失甚至死亡的嚴重事故。此後人們便重視和開展高空環境的研究，逐漸認識到低壓、缺氧、低溫對人體的危害，這是航空醫學的萌芽時期。

飛機的製造、飛行是19世紀末20世紀初實現的。當時飛機的性能較低，航行高度僅兩千米，飛行速度也僅有每小時500公里。即使這樣也發生了暈機、著陸事故、飛機碰撞等急待解決的問題。

第二次世界大戰期間，特別是噴氣飛機出現後，飛機的性能提高，航行高度增高，速度增快，續航時間延長，出現了由超重、低壓、缺氧、低溫等引起的醫學問題，這迫使各國投入了大量人力物力用於開展航空醫學研究。

航天醫學是在航空醫學基礎上發展的。40年代末50年代初，人們進行了廣泛的火箭和衛星的生物學試驗。動物實驗證明人類可以到宇宙航行後，蘇聯在60年代初首先載人航天成功。隨後研究了人在宇宙飛行的安全返回、失重對人體的影響等，證明人可以在失重條件下有效地工作和健康地生活。隨著航天技術的發展，航天醫學也相應地迅速發展。

醫學研究內容

減壓損傷

航空航天醫學的研究範圍非常廣泛，低壓缺氧是航空航天中的重要環境因素之一。地球周圍包繞著一層大氣，大氣的固定成分主要是氮、氧、二氧化碳等。地平面上的大氣壓力每一平方厘米承受的大氣柱重量為1.033kg，與同樣底面積高760mm的汞柱相等，這一壓力值即定為標準壓力。大氣壓力隨著高度升高而降低。當外界壓力降低到266.89mm汞柱(8000米上空)時，人就會發生減壓損傷。

外界環境壓力降低時，人體組織內、體液中的氣體(主要是在血液和組織液中溶解度高的氮氣)會游離在血管內形成氣泡。形成的氣泡在血管內成為氣栓堵塞血管，在血管外則壓迫局部組織。

血管內的氣泡循環到肺部則出現肺血管栓塞，繼發肺循環障礙；氣泡在肺臟外胸廓內可造成氣胸；氣栓在心臟血管內可導致循環障礙。氣泡壓迫局部組織常見於四肢關節，特別是膝關節、肩關節等處，引起劇烈的疼痛，這種現象，稱為“屈肢痛”；飛機迅速上升下降時產生的氣壓劇烈變化，可引起中耳的疼痛，稱為航空性中耳炎。

軍用飛機飛行時，氣壓改變迅速劇烈，咽鼓管功能正常的有經驗的飛行員都能及時作通氣動作，一般也不會發生中耳損傷。所以選拔飛行員時，要注意耳功能。旅客機一般不會經受壓力劇變，所以旅客很少發生中耳氣壓損傷。

航空中的氣壓變化還可引起乘員的牙痛，稱航空性牙痛，多見於軍事飛行人員，其特點是以病牙為中心，向耳周圍或頜骨處擴散。民航客機氣壓變化慢，旅客不會出現航空性牙痛。齲齒繼發牙髓損傷常是引起牙痛的主要原因，壓力降低，髓腔內殘留氣體膨脹，壓迫血管，引起牙痛。牙本質過敏、牙周炎、冠周炎等也可能引起航空性牙痛。

高空缺氧

外界壓力降低時，空氣中的絕對氧分壓也相應降低，引起飛行人員的高空缺氧。在3000米高度時人會出現輕度缺氧，4600米高度可發生中等度缺氧，在6100米以上的高度，可出現嚴重的缺氧狀態。腦和感覺器官對缺氧非常敏感，缺氧直接影響乘員的協調動作和智慧型功能(記憶、理解、判斷)，嚴重缺氧會引起意識障礙，導致嚴重的飛行事故。

現代飛機的飛行高度不超過7000米公里，一般仍可用敞開式座艙。性能較高的飛機則採用密封式增壓座艙，它可以有效地防護高空的低壓缺氧、低溫、高速氣流等不良因素對飛行人員的傷害。增壓座艙主要由能承受一定壓差、具有良好密閉性能的座艙結構和環境控制系統組成。增壓座艙可分為通風式、再生式兩種。

飛行器升、降時會產生超重，太空飛行器在宇宙空間飛行時會產生失重，兩者對人體生理功能均有影響。航空航天飛行器飛行時速度快，機動性強，產生強大的超重(又稱加速度、過載)。

重力作用

於人體的方向由頭至足的則稱正超重；反之，重力的方向由足至頭時稱負超重。正超重時，血液受慣性力作用由上身轉移到下身，引起頭部、上身缺血，視力障礙，嚴重時可發生暈厥。訓練、穿著抗荷服可提高超重耐力。

太空飛行器發射和返回時同樣產生時間較長的加速、減速超重，超重值可達8G左右。高G值的超重，人取坐姿難以適應，所以航天員通常採取仰臥姿，這對人體的影響較輕。人對8G值的橫向超重可耐受十多分鐘。航天中經受的這種橫向超重，一般人都可以耐受。

飛行中各種加速度對人體的前庭器官是一種刺激，在適宜範圍內一般不會引起不良反應，當加速度刺激頻繁、劇烈，時間較長，超過前庭器官的閾值，即可引起運動病反應。運動病有暈船、暈機、暈車、航天運動病等。主要症狀是頭暈、噁心、嘔吐、出冷汗、面色蒼白等。病因與前庭器官密切相關，喪失前庭功能的聾啞人前庭器官發育不全的人，一般不會發生運動病。軍事飛行中乘員暈機的較多。民航客機飛行平穩，座艙舒適，發生暈機的旅客一般不超過6%。

失重

是航天飛行中的一個特殊物理因素。人體的結構特點，保證人對重力的對抗和適應。載人航天實踐證明，失重對人體的生理功能有很大影響，但不像原先想像的那樣嚴重。人在失重條件下連續生活工作365天后，返回地球經短期休息，可完全地恢復健康，並未發生不可逆轉的生理變化。

失重引起的人體生理功能變化主要是：

心血管功能改變。失重時人體的流體靜壓喪失，血液和其他體液不像重力條件下那樣慣常地流向下身。相反，下身的血液回流到胸腔、頭部，航天員面部浮腫，頭脹，頸部靜脈曲張，身體質量中心上移。人體的感受器感到體液增加，機體通過體液調節系統減少體液，出現體液轉移反射性多尿，導致水鹽從尿中排出，血容量減少；出現心血管功能降低徵候，如心輸出量減少、立位耐力降低等，返回地面後短時對重力不適應。

隨著航天的時間延長，心血管功能可在新的水平上達到新的平衡，心率、血壓、運動耐力恢復到飛行前的水平。失重引起血容量減少的同時可出現血紅細胞、血紅蛋白量的減少，這些隨著航天時間的延長逐漸恢復正常。

失重時，出現頭暈、噁心，腹部不適，體位翻轉等運動病症狀，稱為航天運動病，又稱航天適應綜合徵。發生率約占航天員總數的1/3～1/2。航天初期進入失重後即可發病，持續一周，失重一周之後，前庭功能可對失重適應。有人認為失重時感覺重力的器官將異常信號傳入大腦，形成前庭、視覺、運動覺等信號衝突，引起各分析器相互作用素亂，導致航天運動病。航天運動病至今還不能完全預防，發病時可服抗運動病藥物。

骨鹽代謝紊亂。失重會引起人體的骨無機鹽代謝紊亂，經尿排出的鈣磷增加，鈣的排出量每月約六克左右。負重的跟骨、股骨等骨鹽喪失較大，上肢撓骨、尺骨則較輕。脫鈣的原因是適宜載荷垂直負重對骨骼肌肉的刺激減弱或消失，血液供應減少，骨細胞營養改變，破骨細胞功能增強，成骨細胞功能減弱，分解過程大於合成過程。骨鹽的喪失引起骨質疏鬆，而且持續時間很長。

失重引起的肌肉變化，主要表現在對抗重力的肌群張力減弱，甚至萎縮。原因是抗重力肌不需做功，出現廢用性萎縮。一般認為人在失重下生活六個月，生理功能不會發生不可恢復的改變。

宇宙輻射

航空航天飛行中常可出現宇宙輻射對人體的傷害。宇宙輻射主要指從銀河系各方面來的高能帶電粒子流，由質子、光子、電子組成；其次是太陽發生耀斑時釋放出的大量高能帶電粒子，絕大多數是質子，其次是“粒子；第三種是地球輻射帶的射線，帶電粒子在近地球空間為地磁場俘獲，形成範圍很廣的高強度輻射區，稱地球輻射帶。輻射粒子作用於人體細胞使原子產生電離效應。

宇宙輻射經地球大氣層的禁止，到達地面的劑量很小，人在地面上生活三十年，平均接受的自然劑量僅是4.35～5.5雷姆(劑量當量單位)，所以低空飛行的飛機不會受到宇宙輻射的損害。

載人航天曆來重視宇宙輻射對航天員的傷害，太空飛行器及乘員身上都帶有各種輻射劑量測定儀，以觀察宇宙輻射可能對人體的傷害。觀測表明，美蘇航天員航天中接受的輻射劑量多數沒有達到使人傷害的水平，但少數飛行中航天員接受的輻射劑量比較大。

航天時接受劑量的多少與航行軌道有關，航行軌道高時比軌道低時接受的劑量多。載人航天中還應特別注意重粒子對人的傷害，載人太空飛行器的金屬艙壁有防輻射作用，但有一定限度。應儘可能避免航空航天時遭受太陽耀斑的輻射傷害。

適合航天條件下的食品

飛機乘員的食品供應，應注意營養豐富。飛行前避免食用易產氣和富含纖維素的食物，並防止空腹或過飽飛行。航天員的食品除營養豐富、適合口味外，重要的是適合航天條件下食用。航天時艙內一切物體，包括食物，都處於失重狀態，會自由飄浮航天食品中肉醬、果醬類半固體食品可裝入牙膏狀的鋁管內，進食時擠壓鋁管食物即可通過硬塑膠管進入口中。這類食品方便安全，但不適合口味，現已少用。麵包、點心、肉塊、雞塊等可製成一口大小的塊狀，表面塗有一層可食用的薄膜，以防食品破碎脫屑。

罐裝食品是現在航天食品使用最多最受歡迎的食品，內裝食品有一定的粘稠性，食用時不會飄浮，性狀同地麵食品一樣。早期的航天食品較簡單，僅是一些牙膏軟管狀和壓縮的塊狀食物，現在航天食品品種有70多種。太空飛行器中還有電熱灶，用以加熱食品。

長期生活在地球表面晝夜節律周期中的人，心理生理功能逐漸形成與此相適應的人體內環境的平衡，某些功能存在著與晝夜節律相類似的同步變化。外界環境晝夜周期發生變化後，人在短期內不能適應，會出現一些生理功能素亂現象。

大型噴氣客機飛行一小時可跨越一個時區。乘噴氣客機旅行，高速向東或向西飛行10小時，到達目的地後，兩地相較，即提前或推遲10小時。旅客對新的時間不能馬上適應，可出現一時性適應困難，引起睡眠障礙、疲勞等症狀，同時工作效率降低，體育比賽成績不理想。因此，有重要任務的旅客(如參加國際會議、重大國際體育比賽者)應力爭做到飛行前、飛行後的適應。

飛行前適應是指若向東飛行，飛行前幾天就開始每天提早就寢、提早起床，以便儘可能提前適應目的地的環境晝夜節律。飛行後適應是指提前到達目的地，休息1～2天，適應新的環境。

載人太空飛行器繞地球飛行一周，航天員可見到一次日落，一次日出，一天24小時內可見到十幾次日落日出的晝夜周期。航天中的晝夜周期是可變的，時間長短決定於載人太空飛行器繞地球飛行的軌道高低，軌道高則晝夜周期長，軌道低則晝夜周期短。

載人太空飛行器飛行軌道一般是近地軌道，繞地飛行一周大約90分鐘，24小時內有16個晝夜變化。航天員長期習慣於地球上的晝夜周期，對這種短暫的晝夜變化很不習慣，可出現睡眠不好，易醒、易疲勞，工作效率降低等。航天醫學工作者將航天員的作息制度按24小時為一個晝夜周期安排，基本上與地球晝夜周期同步。

航天員的調理

中國航天員中心醫監醫保研究室主任李勇枝是位中醫學博士。她和她的同事們為每名航天員建立了中醫保健檔案，進行辨證分型。大負荷的航天環境適應性訓練，有時會使航天員身體出現某種功能的紊亂，比如疲勞、睡眠不好、血壓波動等，這時中藥的調理優勢可以得到充分發揮。

專家介紹

張立藩，生於1927年3月，1948年畢業於南京中央大學。第四軍醫大學航空航天醫學系教授、博士生導師，是我國著名的航空航天生理學與醫學專家。曾任或現任國務院學位委員會第二、三屆學科評議組成員，全軍第三、四、五屆醫學科學技術委員會委員，中國生理科學會套用生理學委員會副主任委員，《中國套用生理學雜誌》、《中華航空航天醫學雜誌》副總編，《航天醫學與醫學工程》、國際生理科學聯合會學術刊物News In Physiological Sciences、國際重力生理學會學術刊物 Journal of Gravitational Physiology編委。長期從事航空航天生理學與醫學教育工作。先後獲國家科技進步三等獎2項，軍隊科技進步二等獎4項。主編著作3部，發表論文280餘篇。培養碩士研究生21人，博士研究生18人，榮立三等功3次。1998年被總後勤部授予“總後勤部科學技術一代名師”。