太空探索一直吸引着我们的想象力，它为我们探索新世界和突破人类能力的界限提供了希望。随着商业太空旅行变得越来越容易，患有各种潜在健康问题(包括心力衰竭)的人可能很快就会成为那些冒险离开地球大气层的人之一。这提出了一个关键问题，即太空旅行对可能患有潜在健康问题的人的影响。我最近的研究“微重力过渡中心力衰竭的计算建模”深入研究了这个问题，提供了可能塑造太空旅行未来的见解。
为什么要在太空中研究心力衰竭?
商业太空旅行者的人口结构正在发生变化，越来越多地包括健康状况可能不太理想的老年人和富人。与专业宇航员不同，这些太空游客通常不会接受严格的健康检查或体能训练。这种转变需要在太空任务规划中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。
仅心力衰竭一项就影响了全球超过 1 亿人。传统上，太空医学专注于微重力对健康宇航员的影响。然而，将患有既往疾病的非专业宇航员纳入其中需要更深入地了解微重力如何影响这些人。太空旅行带来的独特心血管挑战可能会对心力衰竭患者产生重大影响，因此这是一个重要的研究领域。
此外，心力衰竭并非单一病症，大致可分为两种类型。一种类型是心脏衰弱，无法有效泵血，另一种类型是心脏无法正常放松和充盈。这些差异意味着每种类型的心力衰竭都带来独特的挑战，必须分别进行研究，以了解微重力环境下的具体风险和所需的对策。
微重力的挑战
在太空微重力环境下，人体会发生重大变化。最显著的影响之一是体液重新分布，导致人们通常所说的“浮肿脸鸟腿”综合征。想象一下，一个人的脸浮肿，腿又瘦又细，简直像一只鸟，这是什么意思呢?这种体液转移导致腿部静脉积液减少，上身静脉压力增加。对于健康人来说，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。
使用计算模型模拟太空条件
由于缺乏太空中心力衰竭患者的真实数据，我们转而使用计算模型来模拟微重力的影响。我们使用了我们之前发表的心血管系统 21 室数学模型。通过调整该模型的参数，我们能够高度准确地预测心力衰竭患者在太空旅行期间的反应。
我们的模拟显示，进入微重力环境后，所有个体的心输出量都会增加。然而，对于心力衰竭患者来说，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——一种液体在肺部积聚，导致呼吸困难的状况。
前进的道路
我们的研究强调，对患有基础疾病的太空游客进行全面健康检查和个性化医疗计划的必要性。随着商业太空旅行变得越来越容易，确保所有乘客的安全至关重要，尤其是那些患有心力衰竭等慢性疾病的乘客。
此外，我们的研究结果强调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。未来的研究应侧重于长期暴露于微重力和心力衰竭患者合并症的累积影响。
人类数字孪生的作用
未来太空旅行研究和安全的一个有希望的途径是开发人体数字孪生。人体数字孪生是个人生理系统的高度详细的虚拟模型。通过创建这些数字复制品，我们可以模拟各种场景并预测不同条件(例如微重力)可能如何影响个人健康。这种方法允许进行个性化风险评估和量身定制的对策。
对于心力衰竭患者，数字孪生可以模拟他们的特定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，从而提高患有心脏病的太空游客的安全和福祉。
太空旅行的梦想比以往任何时候都更近，但随之而来的是了解和减轻与这一新领域相关的健康风险的责任。我们的计算模型为确保太空旅行对每个人(包括心力衰竭患者)都是安全的迈出了关键一步。随着我们继续突破探索的界限，整合人类数字双胞胎等先进技术对于保护所有进入最后边界的人的健康和福祉至关重要。