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航天员医学监督与医学保障(简称医监医保),是研究如何应用预防医学、临床医学、心理医学和航空航天医学的基本原理、技术方法和研究成果,预防和消除不良因素对航天员健康影响,全面实施不间断医学保障,以维护航天员身心健康,使之适应于航天特殊环境因素的训练和航天飞行,顺利完成载人航天任务。航天员医监医保作为航天实施医学的重要组成部分,主要任务是建立各类航天员(指令长、随船工程师、载荷专家)的医学选拔方法和标准,对入选的预备航天员进行医学选拔;训练期间及航天前、中、后实施航天员医学监督与医学保障;实施定期的医学检查与鉴定;实施航天飞行过程中的医学救援等。

  航天实施医学是航天医学理论与载人航天实践结合的产物。1950年代末,美国和苏联相继创建航天员训练基地,成立了专门的航空航天卫生机构,航天员医监医保工作由此拉开了帷幕。设置航天医师,制定航天乘员体格标准,对航天员的选拔与健康进行分级、缺氧耐力检查、超重耐力检查、前庭功能检查、低压易感性检查等进行了较全面的研究探索。1958年,中国在军事医学科学院设置宇宙医学研究所,按照苏联研究航空宇宙医学的基本模式,设置了医学保障室,对参与航天医学工程研究和试验任务的锻炼员(实验员)进行选拔、训练及在实验中开展医学监督与医学保障的研究和实施工作。1968年,重组航天医学工程研究所,并建立航天员选拔训练、医监医保研究室,设置医监医保组,对参加航天医学工程研究的实验员进行医监医保工作,以保障实验的安全。1990年代以来,随着中国载人航天工程的发展,航天员医监医保工作有了长足的发展。

  医监医保的基本内容

  如果把载人航天实践分为训练阶段和任务阶段,那么医监医保的内容相应的分为训练期医监医保和任务期医监医保。

  训练期医监医保

  训练期医监医保包括日常医监医保、专项训练的医监医保、航天环境适应性训练的医监医保、航天员医学检查与鉴定。

  “预防第一,防止万一”是航天员医监医保的工作原则。将“预防为主”作为指导思想,经常性地进行卫生宣教,有效预防传染病,预防和消除各种不良因素对航天员健康的影响。落实各项医监医保制度:实施营养卫生监督,执行食品留验制度。为优化航天员体质,根据身体情况,提出个体化耐力体训建议。监督体训计划的实施;监督运动量是否合理。有效预防运动损伤。监督航天员作息制度。每年安排疗养。消除疲劳、提高功能、增强抗病能力。对航天员因过度劳累导致的生理功能失调或疾病,及时给予预防和治疗。

  对大型专项训练,医监医保人员应全面掌握训练项目的生理反应、工作负荷量、安全措施、中止训练的安全指标。依据训练项目,制定医学监督与医学保障实施方案;针对可能发生的危险作出相应预案,从医学角度,保障航天员健康、安全、高效工作。

  航天环境适应性训练,如航空飞行训练、失重训练、跳伞训练、超重训练、低压缺氧训练、前庭功能训练、隔绝训练、应急逃逸救生训练、各种气候地理条件下的生存训练等,不同类型的特殊环境适应性训练有着各自的规律,因此现场的医监医保工作随各种作业特点不尽相同。

  航天员医学检查与鉴定,指组织医学鉴定机构,制定医学检查评定方法和医学鉴定标准,实施训练期、任务期的医学检查与鉴定。一般规定每年进行一次年度医学检查,三次季度医学检查。

  任务期医监医保

  任务期医监医保包括发射前、飞行中、着陆返回后三个阶段。

  实施航天员乘组在发射前的演练、维持性训练和日常生活工作全过程的医监医保,使航天员保持良好的体质和工作能力;实施严格的消毒、隔离、检疫制度,预防传染病;实施发射前的医学检查和鉴定,为确定飞行主乘组提供依据;发射当天对乘组进行医学检查和医学处置;实施发射前航天员的各项心理支持工作;实施待发段医学监督与医学放飞;应急情况下实施医学营救工作。 飞行中实时监测航天员的心电、血压、呼吸和体温四大生理指标,通过通话、舱载电视图像系统了解和观察航天员主观、客观反应,判断和预测心理、生理和疾病倾向,作出健康状况的结论和处理意见,提供心理支持措施;监测飞船舱内微环境参数,观察其对航天员身体健康的影响;必要时指导航天员用药治疗航天疾病;若因医学原因,出现危及航天员生命安全或不能继续飞行时,医监人员则根据中止飞行标准,提出提前返回或中止飞行的建议。

  返回后的航天员医监医保包括着陆现场和返回后恢复两部分工作。对正常返回的航天员实施现场医学监督和医学检查、生理数据采集、短时间再适应等工作。对非正常返回的航天员实施着陆现场、后送后支医院途中、后支医院的医疗救治。

  载人飞行后恢复分为两阶段。第一阶段是隔离恢复阶段,缓解再适应表现,提高心血管系统和支持运动器官功能。第二个阶段是健康疗养阶段,不仅使航天员完全恢复健康,而且使机体获得更高的功能储备。

  中长期飞行的医监医保

  随着载人航天逐渐发展为中长期飞行阶段,中长期载人飞行与短期飞行相比有很大的不同,其在轨工作时间长,航天环境对机体的影响大。短期飞行以前庭神经系统和体液电解质变化为主,而长期飞行则引起明显的心血管功能失调、骨钙丢失、肌肉萎缩、红细胞质量下降等一系列生理适应反应,并易发生心理障碍。所以保障航天员在航天中的身心健康和良好的工作能力是中长期飞行最严峻的挑战。为此需要在继承短期飞行医监医保工作基础上,发展航天实施医学研究。

  中长期飞行医监医保工作有三个特点。

  其一,中长期在轨飞行医监医保工作与短期飞行很大的不同就是对出舱活动的医学监督。出舱活动时航天员承受负荷大,精神状态高度紧张,因应激而导致多种生理功能改变,因此对出舱活动要实施严格的医学监督,做好出舱前、中、后的医监医保工作。出舱前需进行自行车功量计心肺负荷检查,作为能否出舱活动的依据。出舱前还要测体温、呼吸、心率、血压,查尿生化指标。舱外活动时通过舱载基本仪器实时记录心电图、呼吸、血压、耳后体温;实时连续监测服装系统的压力、头盔腔氧分压和二氧化碳分压、循环液体和气体的进出口温度等,保持和舱外航天员通话联系。当发现航天服系统有故障或航天员有减压病症状、过热或力竭时要立即令其返回气闸舱。出舱活动后监测心电图、呼吸、耳后体温,复查血尿生化,检查全身情况,对可能出现的肌肉紧张、肌腱炎、擦伤、撞击等进行处理。

  其二,中长期飞行中微生物危害很大。一方面因交叉感染引起某些疾病问题,威胁航天员健康;另一方面微生物对舱内仪器、绝缘材料等表面产生生物降解,破坏仪器仪表工作稳定性,甚至造成工作瘫痪。做好微生物的监测、控制,是空间实验室医监医保的重点工作之一。包括在轨飞行乘员皮肤、口腔及肠道微生物污染快速鉴定和控制,座舱环境中微生物群落的组成、演变及监控,空气微生物监测诊断控制,饮用水及回收用水微生物监测诊断控制,座舱内表面、仪器表面微生物污染监测和控制。

  其三,空间实验室飞行时间相对较长,返回后再恢复也与短期飞行不同。医监医保人员应为航天员在太空中或返回地球时,在病理生理方面的变化带来临床问题时,提供医学支持;研制预防对抗措施恢复程序,既可保护航天员返回地面时不得病或免受伤害,又能尽快恢复令人满意的健康及工作水平。

  随着载人航天技术的发展,医监医保技术也有相应的空间化、信息化、智能化、电子化的任务,对医学监督工作提出了一系列新的要求,因此要注重采用最先进的医学成就和技术方法,通过多学科手段,研究对航天飞行人员的健康监护手段和方法;对健康状况和疾病倾向的预测;对其实施健康维护。 中长期航天飞行中必须选择合理的医学监督综合生理参数,通过统计分析这些参数,能充分评价航天员的健康状态,预测疾病发展的趋势。因此,在充分汲取已有经验的基础上,对呼吸率、心电图、血压、体温四大指标进行认真分析,重新确定这些指标内涵的医监价值。在此基础上根据工程实现的可能性,并参考任务的目标和其他医学指标的医监医保价值,确定血管系统、肌肉系统、骨骼系统、神经前庭系的指标。

  医监技术研究

  为了保障航天员在长期飞行中的健康,应注重将新技术手段运用于医监工作中去,尤其注重医学监督的自动化,注重先进的通信技术、信息技术、人-机界面技术与医护技术的整合,以提高医学监督水平。

  医监系统要发展不间断检测生理参数技术,不断获取与航天员安全健康有关的、可比较的医学生理学数据及健康信息,作出航天员健康状况的评价与鉴定。目前,国外已把新技术手段运用于医监医保作为研究的重点。比如,α国际空间站乘员健康监督系统,注重发展在航天站上不间断监测生理参数技术,将生理传感器埋于乘员内衣织物中,获得连续生理数据。并且采用各种分子生物学先进技术研制微型生物传感器,将生物信号转化为电信号或光信号,通过数码转化发出去,进行微生物成分监测等。

  研制“星型图”分析系统。从心率、血压、心输出量、心肌收缩力、呼吸频率等生理指标中筛选并确定构建“星型图”的参数;建立相应的生理指标无创检测方法,并进行验证试验;通过图表方法、逻辑方法和数学方法进行综合分析,对航天员健康状态实施预测判断。

  建立舱外航天服内各种环境因素人体耐限的数学模型,并加以软件化。为出舱活动实时医监医保提供决策参考。

  研制心肺功能综合诊断系统,用于航天员在轨阶段定期医学鉴定和出舱活动前后的体检设备。建立新的适合于航天心电导联体系,集成多种心电分析方法;研制连续无创血压检测技术;研制小型化肺功能检测装置。

  遥医学技术应用信息系统、无线电通讯设备、医学诊断和治疗以及人-机界面的发展,为太空中遥不可及的航天员提供适当的医护能力。此技术对于中长期飞行任务的成功至关重要。

  航天员生理功能状态预测判断研究

  对航天中所发生的生理变化和疾病进行判断或预测存在着一定的难度,这主要是航天飞行时,对机体由一种状态转变到另一种状态过程,至今还缺乏明确的认识,以及对所发生的疾病也缺乏详细的记载。但可以通过适当借鉴临床医学、预防医学、特殊环境医学的经验,采用有效的分析处理方法,建立健康数据库来达到。

  航天员健康状态和预测应建立在“卡农机体内环境稳定”和“塞莱应激适应学说”基础上。机体由正常生理状态向疾病的过渡过程中,通常要通过临界、紧张、过度紧张、疾病特异性变化几个阶段。其中,过度紧张表示人体的代偿失调和适应的破坏。航天中的人体状态判断和预测应该立足于过度紧张前的变化阶段。

  航天员身体状态的判断和预测有三个阶段:首先根据航天员飞行前所拥有的身体检查结果、生理功能性试验,以及训练时个人生理反应等大量原始资料进行回顾;其次,将原临床-生理学检查结果与实时飞行所得的资料进行判断;最后,将身体的变化结合飞行中的物理参数、电视图像、通话进行预测。

  航天员状态的判断与预测通常采用两种途径。一种是直观式标准化预测,由经验丰富的航天医学专家组成专家组进行,专家根据航天中易发生的状态或疾病的先验概率,提出在航天中易发的生理性反应或疾病症状内容。另一种是探索性预测,即采用数学模型实现状态预测。航天中人体健康状态的