科学家利用心肺模型计算未来太空游客在微重力环境中可能面临的潜在健康威胁

科学家利用心脏和肺部模型计算了未来太空旅行者在微重力环境中可能面临的健康威胁。随着商业太空旅行变得更加普及，拥有各种潜在健康问题的个体，包括心力衰竭患者，可能很快就会成为冒险穿越地球大气层的人群之一。这引发了关于太空旅行对患有潜在健康问题的人类的影响的关键问题。最近的研究深入探讨了这个问题，提供了对未来太空旅行的影响的见解。

为什么要在太空中研究心力衰竭？商业太空旅行者的人口统计正在发生变化，老年、富裕的个体越来越多，他们可能不是身体状况最佳的人。与专业宇航员不同，这些太空游客通常不接受严格的健康筛查或身体训练。这种转变需要更广泛地考虑健康状况，例如心力衰竭、糖尿病和其他慢性疾病，在太空任务规划中。心力衰竭单独影响全球超过1亿人。传统上，太空医学关注的是微重力对健康宇航员的影响。然而，非专业宇航员参与、患有基础健康问题的情况的出现要求更深入地了解微重力如何影响这些人。空间旅行带来的独特心血管挑战可能会显著影响心力衰竭患者，使这成为一个必不可少的研究领域。此外，心力衰竭并不是一个统一的疾病，可以广泛分为两种类型。一种类型涉及心脏无法有效泵血，而另一种则表现为心脏无法放松和正常充盈。这些差异意味着每种类型的心力衰竭都存在独特的挑战，并必须分别进行研究以了解微重力环境中的特定风险和所需的对策。

微重力的挑战在于太空环境下，人体会发生重大变化。最显著的影响之一是体液重新分配，导致了所谓的“脸部浮肿鸟腿”综合症。这种液体转移导致了腿部静脉回流减少，上半身静脉压增加。对于健康的个体来说，心血管系统可以适应这些变化，但对于心力衰竭患者来说，风险要高得多。

为了模拟太空条件，研究人员使用了他们先前发表的21个隔室心血管系统数学模型。通过调整该模型的参数，他们能够精确预测心力衰竭患者在太空旅行中的反应。模拟显示，进入微重力会使所有个体的心输出量增加。然而，对于心力衰竭患者，心输出量的增加伴随着左心房压力的危险上升，这可能导致肺水肿——一种肺部液体积聚导致呼吸困难的情况。这项工作已经发表在《生理学前沿》杂志上。

这项研究强调了对具有潜在健康问题的太空旅行者进行全面健康筛查和个性化医疗计划的必要性。随着商业太空旅行变得更加普及，确保所有乘客的安全，特别是那些患有像心力衰竭这样的慢性疾病的人，至关重要。此外，该研究结果突显了进一步研究太空旅行对心血管健康的长期影响的重要性。未来的研究应该专注于微重力的长期暴露和心力衰竭患者共病症的累积影响。

未来太空旅行和安全的一个有前途的途径是开发人类数字孪生。人类数字孪生是一个个体生理系统的高度详细的虚拟模型。通过创建这些数字副本，研究人员可以模拟各种场景，并预测不同条件对个体健康的影响。这种方法可以进行个性化风险评估和定制对策。对于心力衰竭患者，数字孪生可以模拟他们特定的心脏状况如何应对太空旅行的压力。这种个性化模型可以帮助确定最有效的飞行前准备和飞行中干预措施，从而增强患有心脏病的太空旅行者的安全和福祉。

太空旅行的梦想比以往任何时候都更加接近，但随之而来的是理解和减轻与这一新领域相关的健康风险的责任。计算建模为确保太空旅行对所有人，包括心力衰竭患者，的安全迈出了关键的一步。随着人们继续推动探索的边界，整合像人类数字孪生这样的先进技术对保护所有冒险探索未知的人的健康和福祉将至关重要。