载人航天实施医学

载人航天是一项开发和利用空间资源的系统工程。其中的航天员医学系统就是研究和实施航天员保健、提高工作效能和保障生命安全的医学工程系统。它的工作重心立足于航天员生命与医学工程保障、航天员健康的医学保障、航天员工作效能保障和航天环境医学基础与应用的研究。航天员健康的医学保障包括航天员选拔、训练、医监和医保，以及航天员生活与饮食营养等内容。这些内容有着重要的研究内涵，并在航天实践中充分地体现着"实施"的重要性和操作性的特点。美国将这些内容称之为载人航天"实施医学"(Operation Medicine)，前苏联将此内容包括在"航天生物医学问题"范畴内。因此，载人航天实施医学是航天医学工程重要的组成部分。

一、载人航天实施医学的概念

载人航天实施医学可定义为为保证航天员身体健康和工作效能而制定和实施的医学选拔、训练计划、方案、要求，以及制定、评价与实施载人航天器上医监和医保措施及设备的医学。根据定义可以认为，载人航天实施医学是保障航天员身体健康、工作效能和安全，为航天飞行提供医学与生活保障措施而开展的研究并直接服务于载人航天的一门科学。它可提供和保障航天员的最优选择和优良的训练、最佳的医监和医保、优良的饮食营养和合理的生活起居，从而保证航天员身体健康和工作效能，为航天飞行任务的完成和飞行安全提供重要的手段和保证。

二、载人航天实施医学的任务

载人航天实施医学的任务有如下四项：

1.通过对航天员的选拔研究，提出最佳选拔项目、内容、方法、条件、标准、程序和步骤，并选拔出身心健康、具有航天知识和技术能力、适合航天飞行的最佳人员；

2.研究与提供训练航天员的最佳训练项目、内容、方法和措施、评价的条件和标准、训练的程序和步骤，并训练出能适应航天环境中的生活和工作、能熟练地掌握航天器操纵技能并能在空间从事各项预定工作和活动的高质量人员；

3.研究与提供有效的医监和医保方法，并具体实施航天员的飞行前、飞行中和飞行后的医监和医保，从而确保航天员的身体健康和安全；

4.研究与提供保障航天员的饮食和营养以及生活起居的措施，并付诸实施，从而保障航天员优良的生活质量。

三、载人航天实施医学的发展历史

国外载人航天实施医学的研究始于50年代末的载人飞船试验初期。由于当时对载人航天缺乏深入的认识，只是肤浅地认为载人航天与航空飞行相类似，因此，为了保证航天成功和人在天上的安全，只是借助航空飞行中的医学选拔和医学保障经验，实施初期的航天员选拔和医学保障工作。于是，将空军选拔歼击机飞行员的内容、方法和标准用于选拔航天员，而且选拔的对象也放在了空军的飞行员队伍内。在航天员训练内容上，除了与航天飞行技术与技能有关的外，其他的训练诸如体育锻炼、飞机飞行训练以及环境因素训练等都与空军训练飞行员的内容大同小异。在医监和医保上，除了在航天飞行期间需要对航天员采用遥测生理指标进行实时监督外，其余的都采用了空军飞行员的地面医学勤务保障措施。在航天员饮食营养上，除了在飞行中采用罐装、软流质的食品和饮食方式不同外，航天员在地面期间的饮食营养内容、方式也几乎与飞行员相类似。

随着载人航天事业的发展、航天器技术的日渐成熟、航天任务的增加、航天员参与飞行次数的增多以及在天上停留的时间越来越长，航天员在航天飞行期间的操作任务也随之增多而且复杂程度增加。与此同时，人们对航天环境的认识也逐渐深入，发现原先引用空军飞行员的医学选拔和医学保障措施对航天飞行来说已显得不足或欠妥当。从美国的双子星座号飞船和前苏联的上升号飞船计划开始，就着手对航天员的选拔、训练、医监和医保等进行了改进、充实和提高。在70年代，美国经过阿波罗号飞船登月的成功和天空实验室的试验性飞行，以及前苏联经过联盟号飞船和礼炮号空间站的飞行，对载人航天实施医学中的航天员选拔、训练、医监和医保、饮食营养等内容有了更进-步的认识和发展，从而使进行短期载人航天飞行的航天员获得了有效的医学保障。到70年代中末期，美苏两国对载人航天实施医学的研究和实施进行总结，逐步将其系统化、制度化、规范化和标准化，并形成了研究和实施体系。

四、载人航天实施医学的内涵

载人航天实施医学的内涵包括五项基本内容，即航天员的选拔、训练、医监和医保、饮食营养和生活起居的保障。

1．航天员的选拔

航天员通常分为职业性的和非职业性的。前者通常指驾驶员、任务专家(或随船工程师)， 后者为有效载荷专家(或称科学家航天员)，由于要求前者要通晓和操纵航天器，对其身体素质和专业知识要求高，因此选拔条件和标准要高于非职业性的有效载荷专家。前者的选拔对象通常为空军飞行员，后者多为科学技术人员。

航天员选拔包括四部分内容，即政治与知识技能审查、医学选拔(含临床医学和特殊生理机能检查)、特殊环境因素耐力和适应性医学选拔，以及心理学选拔。在医学选拔中，临床体检是关键，通过审查病史、临床各科全面体检、实验室的特殊理化检查等，达到排除临床疾病和功能障碍的目的。特殊生理机能检查，是为了进一步了解肌体主要脏器(如心血管、肺脏、前庭和中枢神经器官等)的功能，通过各种独特的生理机能检查(如立位耐力、下体负压等)，选拔生理潜能最优者。

由于航天环境因素(超重、低压缺氧、温度、失重、隔绝，以及振动与噪声等)对人的器官功能影响较大，因此采用环境因素刺激的检查方法(离心机超重、高空舱低压缺氧、失重飞机飞行、密闭舱隔绝等方法)，来挑选对上述因素耐力高和适应性强的人。心理学选拔是根据航天因素和飞行特点，从人的心理品质的个性、智能、特殊环境下的工作能力和群体人员间的相容性，进行心理品质和心理能力的择优挑选。

航天员选拔步骤一般采用多级方式、逐步检查、多次筛选、优中选优、综合评定，最终由领导决定录取预备航天员。

2．航天员的训练

预备航天员要经过4～5年时间的训练，并经过严格的考核后方能成为执行飞行任务的正式航天员。训练分为如下三个阶段进行：

第一阶段--基础训练

在本阶段内，航天员要接受基本理论和技术知识教育(包括航天飞行和医学理论与技术知识)、进行体育锻炼和特殊环境因素耐力与适应能力训练(包括超重、低压缺氧、失重飞行、隔绝、前庭功能等)。这一阶段大约需要1～1.5年的时间，但体育锻炼将贯穿于整个训练期间，每天锻炼1～2小时。

第二阶段--航天飞行专业技能训练

本阶段航天员要接受航天器系统理论教育技能操作训练、救生与生存训练、医学保障技术(包括医学监测与通信、医保急救与治疗、航天服穿脱、进餐、生活制度等)、航天器对接技术和出舱活动训练等。本阶段需要1.5～2年的时间。

第三阶段--飞行任务训练

本阶段航天员要接受两部分训练。第一部分为与执行操纵飞行有关的训练，如飞行程序、航天器系统整合操纵、系统故障整合、应急救生训练。在此基础上，航天员乘员组还要与发射场、着陆回收场、飞行控制中心的网络设备控制人员进行部分的和全过程的模拟飞行联合演练。此部分训练需要1年左右的时间。另一部分为与飞行操纵无关的载荷任务训练，例如空间材料科学实验、生物医学实验、对地观察、天体观测等。此部分训练约需半年左右的时间。

为保证航天员训练的实施，需要编制各个训练项目的教材，提供相应的训练设备，例如各种单一训练器、各种功能的训练模拟器以及计算机模拟辅助教学设备等，还要编制训练计划和教学大纲、配备优良的教学人员等。对每一个训练项目都要制定训练考核标准和程序，定期进行考核，并评定航天员是否通过训练可达到优良的成绩。

3.航天员的医监和医保

航天员的医监和医保是载人航天实施医学的重要内容之一。它按照地面训练期间、航天飞行期间和返回着陆后分为三部分。地面训练期间的医监和医保

其内容包括对航天员身体健康状况的日常观察、监督与保障、身体健康程度的鉴定，以及对航天与特因训练项目有效的医学监督和保障。具体内容分为以下10个部分：

(1)在日常观察项目中，对航天员实施跟班监督和保障制度，提供医疗与救护帮助；

(2)在健康鉴定方面，确定航天员的健康程度，查明疾病原因并采取预防和治疗措施；

(3)积累健康资料，为飞行中的监督建立健康与疾病判断的信息数据库；

(4)制定训练前后年度体检的项目、内容、方法和标准，并提出四个等级的医学结论，即健康、基本健康、健康不良和不健康；

(5)维护航天员的日常健康和疾病防治，建立疾病诊疗体系、健康档案与疾病疗养制度；

(6)对航天员居住环境和日用品进行卫生清洁和消毒，对接触航天员的亲属和工作人员等进行检疫；

(7)对航天员饮食的营养标准、卫生、调配和制作等进行监督和保障；

(8)实施体育锻炼、飞机飞行、超重、低压缺氧、温度、振动和噪声等航天特因项目训练的医监和医保；

(9)对航天飞行中特有的飞机失重飞行训练、密闭环境隔绝条件下的心理训练、大水槽内舱外活动训练、航天生活制度训练、抗运动病的前庭功能训练等进行特殊的医监和医保；

(10)制定每个训练项目的医监和医保规范及执行细则(如航天员参训的医学要求，体检内容、方法和标准，训练中的监督指标、方法和判断标准，训练安全中止标准，紧急救助方法，训练后效应观察与恢复措施等)。

航天飞行中的医监和医保

其内容包括临发射前、正常航天飞行中和应急飞行时的医监和医保等。这部分是航天员医监和医保关键性的工作，具体内容可分为以下三部分：

(1)临发射前的医监和医保工作，保证航天员不发生疾病。主要工作是监视和保护航天员健康状况、实施发射前身体检查、确保航天员上天前无疾病和心理状态良好、进行临飞前３～4次健康检查(发射前1个月左右、第７天、第３天和当天)。发射前１个月的检查是全面性的(临床检查、生理检查和特因检查)；发射前第７天的检查是基础，以临床检查为主，是确定航天员能否上天的关键；发射前第３天和当天的检查最终决定执行本次飞行任务的人选。上天人选的确定，取决于三个条件，即身体健康状态(发射前的数次体检结果)、心理与精神条件和训练成绩。在临发射期间的人、船、箭联合演练时还要进行发射前航天员生理指标监测、效验和监督。

(2)正常航天飞行时的医监和医保包括对航天员身体健康状况进行实时判断与监督，对航天飞行中的生活进行医学保障。前者由地面医监人员利用心电图，测量心率、呼吸、血压以及通话和电视图像等，对航天员的身体状态作出实时判断，并将结果提供给地面指挥员供决策使用。航天飞行中医学保障应立足于以下几个方面：预防疾病，监督和保证航天员的工作、休息、体育缎炼和娱乐等活动；提供保证身体健康的清洁卫生用品；提供飞行中用于疾病预防和治疗的药品与器械；航天员的自诊与互诊，自救与互救；地面医监人员对航天员进行心理援助；出舱活动时的医监和医保等。

(3)应急飞行时的医监和医保是指航天任务因工程故障或航天员身体健康恶化将危及生命安全时的医监和医保工作。此时应及时监测、记录航天员的医监指标；地面医监人员及时进行医学咨询和心理支持，并提供有效的医疗保障措施。当上述措施不能保证航天员的健康或航天员的生命安全受到威胁时，应根据飞行前确定的"中止"飞行医学标准中止飞行任务，并做好返回过程中的急救准备工作。

返回着陆后的医监和医保

航天员返回着陆分为正常返回着陆和异常返回着陆。对于正常返回着陆，应做好航天员返回着陆现场的医学救助以及医监和医保工作。具体分为以下几个方面：

(1)对环境和用品进行清洁消毒与检疫；

(2)急救分队和附近定点医院的急救和诊疗的准备与实施；

(3)急救后送至航天员中心；

(4)实施飞行后全面的体检与生理机能检查与评价；

(5)进行严格的隔离消毒和检疫；

(6)监督与保障良好的生活起居和饮食营养；

(7)实施航天后的各种康复措施。

对于异常返回着陆，如果返回仍在预定的着陆场着陆，那么医监和医保工作与正常返回基本相同；如果返回在异地而且环境十分恶劣，那么医监和医保工作的重点在于实施紧急救援与急救，应配备有效的救治药品、器械实施现场救助，并组织紧急的快速后送，在定点医院对航天员作进一步救治，暂缓体检，待基本痊愈后实施预定的飞行后恢复措施。

4.航天员的饮食营养

航天员的饮食营养分为地面训练期间和航天飞行中两部分。在地面训练期间，航天员的营养和饮食供给制度和标准基本上采用类似空军的空勤灶标准。在航天飞行中，航天员的饮食和营养主要侧重于失重对肌体营养代谢的影响，因此要有合理的营养素标准、合理的饮食营养制度、航天食谱和提供相应的食品，并对航天员的营养状况进行监督。

现今飞行中航天员营养素供给标准为:每天2500～3000卡的热量，水的供应量每天通常为2.2～3.0升。在营养素上着重要增加蛋白质、脂肪、碳物质和多种维生素，特别增加钙、钾和磷的比值。在航天员饮食制度方面，短期航天飞行采用每日３餐制，较长期航天飞行以每日4餐为宜，第４餐的正餐食品量与热能供给量较高，各餐间隔时间为3～5小时，体育锻炼与进餐前后间隔不得少于30分钟。制定的航天食谱要有一定的循环周期，短期航天飞行采用4天为一周期的食谱，较长期航天飞行采用6天为一周期的食谱。要提供不同条件下、不同需求的和不同类型的食品，例如用于饮食搭配的食谱食品、救生食品、储备食品和舱外活动食品等。

5.航天员的生活起居

为保证训练和航天员的身体健康和工作，载人航天实施医学还要承担航天员生活起居事项，其内容包括以下几个方面：

(1)提供和监督航天员的衣着和日常生活用品；

(2)制定航天员的生活与工作制度以及航天飞行中的生活作息制度；

(3)在需要采取轮班制条件下，要提供航天员的工作、休息与睡眠的合理实施方案；

(4)要安排好航天飞行中航天员的家务活动，例如用餐管理、器具擦洗、废物收集和处理等。

五、载人航天实施医学展望

载人航天经过近40年的发展，已成功地将400多名航天员送上天，这表明载人航天实施医学在航天员选拔、训练、医监和医保，以及饮食营养等方面都取得了较成熟的经验和丰硕的成果，并且已将这些成果编制成了标准、操作规范、实施程序或手册。但是，以往的载人航天实施医学较偏重于短期航天任务的研究和实践，随着长期航天任务需求的增加，要求解决航天员在长期的失重和辐射环境中保持身体健康和最佳工作能力的问题，这给载人航天实施医学提出了新任务和新要求。新的载人航天实施医学应在现有的基础上加强以下几个方面的发展：

1.航天员选拔

在继续强调身体健康的基础上，首先更要关注航天员的心理问题。从以往的注重航天员个性和智能，趋向于航天员的心理承受能力、社交与社会活动能力、机组人员相容性、机组与乘员间协调关系，以及长期航天飞行条件下的精神和行为适应性问题等。其次要关注人体对环境的最佳适应性和持久性，人体潜在能力和潜在疾病的发现。

2.航天员训练

在现行训练计划的基础上，加强特定的生理和心理(精神和行为)的训练；根据新的任务和职业分工要求修改医学和技能训练；加强研究和实施长期航天飞行中体育锻炼的新措施；加强研究长期出舱活动的训练方法；特别是重点研究对抗航天环境因素的措施与技术训练措施。

3.航天员医监和医保

现今实施的航天员医监和医保措施基本上适合于短期航天飞行，而长期航天飞行的医监和医保问题就复杂得多。因为航天员长时间在空间生活和工作，所以必须解决航天员生理和心理的有效监督方法和状态评价方法(超远程诊断和数据处理系统及标准)，研究和提供能保障长期航天飞行的保健设备和保障措施(如空间急救站、医学诊疗和卫生设备、失重条件下的急救医学诊断和治疗方法)，研究出舱活动的医监和医保措施，以及发展航天员在空间的卫生与保健计划等。

4.航天员饮食营养和生活起居在短期航天飞行饮食营养保障的基础上，需要重点研究以下几方面的问题：

(1)长期航天飞行的饮食营养需求，特别是长期航天飞行条件下人的消化和代谢特点的基础研究及其保障措施；

(2)长期航天飞行的营养和膳食标准；

(3)空间食物再生和加工系统；

(4)空间长期生活和工作制度；

(5)从医学保障和人-机工效学两方面解决长期航天飞行的适居性问题(对生活、工作、医疗、体育锻炼等区域进行合理的、舒适的和最佳的安全性设计)等。□

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