模拟微重力环境下超声引导神经阻滞的可行性研究:深空任务中局部麻醉的概念验证
超声引导下神经阻滞在模拟微重力环境中的可行性研究:为深空任务中的局部麻醉提供概念验证
学术背景
随着人类深空探索的临近,宇航员在太空任务中可能面临的健康危机成为了一个亟需解决的问题。太空环境中的麻醉和镇痛管理面临诸多挑战,这些挑战既包括微重力环境带来的生理和人体工程学问题,也包括非特定因素,如孤立环境和物资匮乏。区域麻醉(regional anaesthesia)可能是最安全的选择,但研究人员假设,微重力环境下的人体工程学问题可能会影响神经阻滞的便捷性和准确性。
深空任务中,宇航员可能会面临严重的创伤性伤害,如骨折、挤压伤、烧伤等。尽管在低地球轨道(LEO)任务中,受伤宇航员可能被送回地球接受治疗,但在深空任务中,这种可能性极低。因此,开发在太空环境中进行医疗干预的策略变得至关重要。区域麻醉作为一种无需气道干预的镇痛和麻醉方式,能够在保持宇航员认知功能的同时提供有效的疼痛管理,因此被认为是一种潜在的解决方案。
然而,微重力环境对区域麻醉的可行性尚未得到验证。本研究旨在通过模拟微重力环境,评估超声引导下神经阻滞的可行性,为未来深空任务中的区域麻醉提供科学依据。
论文来源
本论文由Mathew B. Kiberd、Regan Brownbridge、Matthew Mackin、Daniel Werry、Sally Bird、Garrett Barry和Jonathan G. Bailey共同撰写,作者均来自加拿大Dalhousie University的麻醉、疼痛管理与围手术期医学系。论文于2024年9月25日发表在British Journal of Anaesthesia上,题为《Feasibility of ultrasound-guided nerve blocks in simulated microgravity: a proof-of-concept study for regional anaesthesia during deep space missions》。
研究流程
1. 研究设计与模型准备
本研究采用了一种肉类模型(牛肌肉)来模拟神经阻滞的环境。研究人员将牛肌肉切成约10×10×3厘米的块状,并在其中嵌入一根肌腱以模拟神经结构。为了增加模型的逼真度,研究人员将肉类模型包裹在弹道凝胶中,形成了一种高保真的区域麻醉模型。
2. 模拟微重力环境
为了模拟微重力环境,研究人员使用了水下自由漂浮的条件。水下训练是宇航员准备太空任务的常用方法,能够提供一种接近微重力的环境。研究人员将肉类模型放置在一个浮力增强的人体模型中,并将其固定在游泳池底部约2米的位置。操作者和助手均处于自由漂浮状态,模拟了太空中的微重力环境。
3. 实验流程
研究共纳入了40个肉类模型,随机分配在模拟微重力环境和正常重力环境下进行注射。每个模型由四名具有不同区域麻醉经验的麻醉师进行操作,每名麻醉师在两种环境下各注射5个模型。操作者使用无线高频线性超声探头和22G 50毫米的超声引导针进行注射,注射物为水与亚甲基蓝染料的混合物。注射成功后,模型被冷冻24小时,随后由两名盲法评估者进行解剖,以确定注射的准确性。
4. 评估指标
研究评估了以下指标: - 阻滞时间:从超声探头接触模型到针头移除的时间。 - 图像获取的便捷性:使用5点Likert量表进行评估(1=非常困难,5=非常容易)。 - 针头放置的便捷性:同样使用5点Likert量表进行评估。 - 注射成功率:通过解剖模型评估亚甲基蓝染料是否准确注射到肌腱周围。 - 意外神经内注射率:评估染料是否误入肌腱内部。
主要结果
1. 阻滞时间
在正常重力环境下,阻滞时间的中位数为27秒(四分位距21-69秒),而在模拟微重力环境下为35秒(四分位距22-48秒)。两者之间无显著差异(p=0.751)。
2. 图像获取与针头放置的便捷性
图像获取和针头放置的便捷性在两种环境下均无显著差异。图像获取的便捷性评分在正常重力环境下为4.0(四分位距3.0-5.0),在模拟微重力环境下为5.0(四分位距4.0-5.0)(p=0.070)。针头放置的便捷性评分在正常重力环境下为4.5(四分位距4.0-5.0),在模拟微重力环境下为4.0(四分位距3.0-4.0)(p=0.067)。
3. 注射成功率与意外神经内注射率
在正常重力环境下,注射成功率为80%(16/20),而在模拟微重力环境下为85%(17/20),两者无显著差异(p>0.999)。意外神经内注射率在两种环境下均为5%(1/20),同样无显著差异。
结论
本研究首次在模拟微重力环境下评估了区域麻醉的可行性。研究结果表明,尽管微重力环境带来了人体工程学上的挑战,但经验丰富的麻醉师仍能够在模拟微重力环境下成功进行神经阻滞。阻滞时间、图像获取和针头放置的便捷性在两种环境下均无显著差异,且注射成功率和意外神经内注射率也相当。
这一发现为未来深空任务中的区域麻醉提供了重要的概念验证。尽管本研究使用的肉类模型存在一定的局限性,无法完全模拟真实太空环境的复杂性,但它为未来的研究奠定了基础。区域麻醉作为一种便携、安全且有效的镇痛和麻醉方式,有望在深空任务中发挥重要作用。
研究亮点
- 首次在模拟微重力环境下评估区域麻醉的可行性:本研究填补了太空医学中区域麻醉研究的空白,为未来深空任务中的医疗干预提供了科学依据。
- 使用肉类模型进行高保真模拟:研究人员开发了一种高保真的肉类模型,能够有效模拟神经阻滞的环境,为未来的模拟研究提供了参考。
- 区域麻醉在微重力环境下的可行性得到验证:研究结果表明,尽管微重力环境带来了人体工程学上的挑战,但经验丰富的麻醉师仍能够成功进行神经阻滞。
研究的意义与价值
本研究的科学价值在于首次验证了区域麻醉在模拟微重力环境下的可行性,为未来深空任务中的医疗干预提供了重要的理论支持。区域麻醉作为一种便携、安全且有效的镇痛和麻醉方式,有望在深空任务中发挥重要作用,特别是在宇航员面临创伤性伤害时,能够提供有效的疼痛管理,同时保持其认知功能。
此外,本研究还为未来的太空医学研究提供了新的方向,特别是在模拟微重力环境下进行复杂医疗操作的可行性研究。随着人类深空探索的不断推进,太空医学将成为保障宇航员健康和安全的关键领域,而区域麻醉作为其中的重要组成部分,将在未来的深空任务中发挥越来越重要的作用。