太空手术不是梦：国际空间站将在2024年展开手术机器人测试

一台名为“MIRA”的外科手术机器人将于2024年登上国际空间站（ISS），并在微重力环境下展开手术模拟测试。或许在不远的将来，类似的机器人就可以在深太空进行远程自主手术了。MIRA的全称是“Miniaturized in vivo Robotic Assistant”，即“小型活体机器人助手”。

此前，内布拉斯加大学林肯分校的研究人员获得了美国能源部“既定的促进竞争研究计划”（Established Program to Stimulate Competitive Research，EPSCoR）所提供的10万美元奖金，用于开发这款手术机器人。在未来，这项技术可以为宇航员在远离地球（比如执行飞往火星的任务时）的情况下提供外科手术解决方案，以应对紧急的医疗事件。

不过，在2024年登上国际空间站之后，MIRA首先要接受相关的测试，这些测试将在一个微波炉大小的实验箱内进行。研究人员希望通过一系列无需医生或宇航员指导的自主测试，来微调该机器人在微重力环境下的手术操作，这些自主测试包括切断绷紧的橡皮筋，以及模拟手术动作推动串在电线上的金属环等。

内布拉斯加大学林肯分校的工程学教授谢恩·法利特（Shane Farritor）在一份声明中说：“美国国家航空航天局是这项研究的长期支持者，作为这项努力的成果，我们的机器人将有机会登上国际空间站。”据法利特估计，MIRA可能还要50至100年才能独立开展手术。就2024年的测试而言，其目标并不是该机器人的自动化水平，而是在微重力条件下对其操作能力进行微调。

MIRA机器人重量约为0.9千克，呈纤长的圆柱形，底部具有两根可移动的操作臂，末端配有抓取和切割的工具。在进行真正的手术操作之前，研究人员还需要进行大量的测试和微调工作。接下来的一年里，法利特和他的团队将为MIRA编写定制程序，配置各项参数，使其能够在标准化的空间站实验箱内进行测试。他们还需要进行大量的极端条件测试，以确保MIRA在太空中能按预期运行，并且在发射过程中安然无恙。

在之前的测试中，外科医生已经成功使用MIRA进行了结肠切除手术。在另一项测试中，一名前美国国家航空航天局宇航员成功对MIRA进行了远程操控，在距离手术室1448公里的地方完成了模拟手术任务。

MIRA是由法利特参与创立的初创公司Virtual Incision开发的，自2006年成立以来，该公司已经吸引了超过1亿美元的风险投资。

太空手术会面临哪些问题？

在2018年6月19日发表于《英国外科杂志》（British Journal of Surgery）的一篇文章中，研究者提出了一个棘手的问题：如何应对太空外科手术中漂浮的传染性体液？根据这篇名为《太空中的外科手术》（Surgery in space）的综述论文，逃逸的血液、尿液和粪便仅仅是宇航员在太空外科手术过程中面临的众多复杂问题的一小部分。

来自美国匹兹堡大学和英国伦敦国王学院医院的研究人员梳理了60年来的学术文献，对太空手术可能带来的并发症进行了最全面的汇总。“在漫长的太空旅行中，未来的宇航员或殖民者将不可避免地遇到一系列常见病症，”研究人员在论文中写道，“新的病症可能会由长期失重、宇宙辐射暴露和创伤等引起。”至少就目前而言，人类对于处理这些问题还毫无准备。

太空中有很多东西可以伤害到宇航员，但目前并没有多少处理这些危险的方法。研究人员在综述中写道，目前国际空间站上处理突发医疗事件的方法包括尽快将宇航员送回地球。如果是在火星上，返回地球进行治疗显然并不现实。根据计算，即使在最佳条件下，前往火星的旅程也需要大约9个月时间。让地球上的医生通过医疗机器人实施远程手术同样不是个好主意。“地球和火星之间的距离是7820万公里，意味着任何地方的无线电信号通讯延迟都在4到22分钟之间，”研究人员写道。

如果在太空中有进行手术的必要，就必须由训练有素的人来亲手完成。这本身也会带来问题。现有航天器的存储空间过于狭小，无法容纳一家小型医院所拥有的一切。“携带处理每一种太空病症所需的设备将是不可能的，”研究人员写道。以往的研究提出，解决这一问题的方法之一是3D打印。与其发射携带所有已知医疗工具的飞船，不如建立一个数据库，将所有医疗工具的3D打印模板囊括进去。通过这一方法，宇航员医生就可以在需要的时候打印出所需的工具。

外科手术本身就是一个挑战。为了对抗飞船上的微重力环境，患者必须忍受身体被限制住。在患者被固定住之后，从开放伤口里渗出的体液将是另一个更加棘手的挑战。“由于表面张力的存在，血液往往会聚集起来，并且在器械的破坏下形成圆珠状的液滴，”研究人员写道，“这些液滴会从身体表面漂浮起来，并散布在整个舱内，带来的潜在的生物危害。”

更糟糕的是，在病人被固定住时，由于没有重力的作用，病人的肠道无法固定就位，可能会漂浮起来并靠在腹壁上。这会增加病人肠道在手术过程中被意外切除的风险，肠胃细菌也可能逃逸到病人体内和飞船环境中。避免血液和其他体液污染的一个方法是，将病人置于一个与飞船其他部分隔离的“密封舱室”内。研究人员称，这种舱室或许可以做成特制的“创伤救治舱”（traumapod）形式，这是一个密封的医疗舱，设置在未来飞船的内部。