火星へのミッション中に医療上の緊急事態にどう対処しますか?

NASA に宇宙飛行士として選ばれるには、宇宙飛行士はほぼ完璧な健康状態にあり、既知の慢性疾患がなく、何年にもわたる厳しい身体トレーニングに耐えることができなければなりません。

しかし、宇宙飛行士は最高の健康状態にあるかもしれないが、彼らも人間に過ぎない。NASA の優れた検査方法にもかかわらず、健康上の問題から逃れられる人間はいない。また、最も徹底した準備と訓練を行ったとしても、低軌道で発生する可能性のあるあらゆる種類の医療上の緊急事態を防ぐことはできない。

ドリット・ドノヴィエル氏は、広大な真空空間で起こりうるあらゆる健康関連リスクを研究する、NASA が資金提供している機関のグループである国立宇宙生物医学研究所 (NSBRI) の副主任科学者です。「地球上で私たち人間に起こりうるあらゆることは、宇宙でも起こりえます」と、同氏はポピュラーサイエンス誌に語っています。「腎臓結石、治まらない頭痛、脳圧の上昇などが起こる可能性があります。心臓発作を起こすことさえあります。NASA は、未解決の医療問題が及ぼすあらゆる医療的影響について懸念する必要があります。」

「地球上であなたや私に起こり得ることは、宇宙でも起こり得る。」

宇宙でのこのような緊急事態は、関係する宇宙飛行士にとっても宇宙機関にとっても、潜在的に悲惨な出来事となる可能性がある。国際宇宙ステーション（現在の宇宙飛行士全員が宇宙にいる間滞在する場所）では物資と人員が限られており、微小重力環境では、必要な場合に大がかりな手術を行うのがさらに困難になる。現時点では、このような生命を脅かすシナリオに対する唯一の選択肢は医療避難を行うことだが、これには多大な時間と莫大な費用がかかる。

そして、状況が本当に悲惨な場合、病気の宇宙飛行士は地球に戻って治療を受けるまで待つ余裕がないかもしれない。

スタンフォード大学の研究者たちは、宇宙で心臓発作を起こした宇宙飛行士を治療する新しい方法をすでにテストしているが、虫垂炎のようにさらに予測が難しい症状についてはどうだろうか。最終的に、ドノビエル氏はこうした災害が起きないようにしたいと考えている。そのために、彼女と NSBRI の他のメンバーは、民間企業に資金を提供し、緊急時に ISS で使用できるバイオメディカル製品を開発している。NASA が火星ミッションなどの長期宇宙旅行を見据えるにつれ、こうした機器の必要性はますます重要になるだろう。

「宇宙に長期間滞在する人が増えれば増えるほど、有害事象が発生する可能性が高くなります」とドノヴィエル氏は言う。「私たちは、こうした問題に対処し、医療避難をあらゆる手段を講じて回避できる立場になければなりません。」

現在、NASA が苦しんでいるロケット操縦者を助ける唯一の方法は、できるだけ早く地球に帰還させることだ。これは容易なことではない。NASA はロスコスモスと連携して、予定外のソユーズ ロケットを追加で打ち上げ、病気の宇宙飛行士を救出する必要がある。そうなると、宇宙ステーションの乗組員の一部も帰還しなければならなくなり、今後のミッションに大きな支障をきたすことになる (ソユーズには少なくとも 3 人の宇宙飛行士の操縦が必要)。また、このようなミッションの費用も安くはない。

「費用は非常に高額になるでしょう」とドノヴィエル氏は主張する。「さまざまな見積もりを聞いたことがありますが、何億ドルにもなるでしょう。しかし、私たちはそれをやらなければなりません。彼らは高度な訓練を受けた貴重な公務員であり、私たちの国の宇宙計画のために命を危険にさらしています。」

医療避難はロジスティックス上の悪夢となるだろうが、少なくとも現時点では NASA にとって選択肢の 1 つである。しかし、将来の取り組みではそうはならないだろう。火星への長期ミッションでは、宇宙飛行士は病気になったときに逃げる場所がないため、医療上の問題はすべて宇宙で対処しなければならない。そこでドノビエルと彼女のチームの出番となる。NSBRI は企業に助成金を交付し、宇宙飛行中に使用できる診断および治療ツールの開発を課している。

そうした企業のひとつが、腎臓結石の診断と治療のための新しい方法を開発している医療機器メーカー、ソノモーションです。NSBRI の支援を受けて、ソノモーションは宇宙船に搭載して腎臓の画像を撮影し、結石が大きくなりすぎる前に発見できる超音波技術を開発しています。その後、同じ超音波技術を使用して結石を移動させることができます。

「宇宙に長期間滞在する人が増えるほど、有害事象が発生する可能性も高まる」

「集束超音波を使えば、非侵襲的に腎臓結石の位置を変えることができます」とソノモーション社の CEO、オーレン・レヴィ氏は言う。「大きな結石を腎臓に戻すことができれば、圧力を軽減でき、緊急事態を、緊急手術ではなく、対処が必要な状況に変えることができます。」

では、結石を完全に除去したい場合はどうでしょうか? Sonomotion 社は、そのための非侵襲的ソリューションも提供しているかもしれません。同社は、宇宙ミッションで使用できる Break Wave と呼ばれる技術に取り組んでおり、体内にある結石を超音波で完全に破壊します。

「この装置は非常に小型で、既存の方法よりも 10 倍少ない焦点圧力で結石を破砕できます」とレヴィ氏は言う。「エネルギー レベルが非常に低いため、これらの処置で全身麻酔が不要になる可能性があります。」

ソノモーションは、NASA が長距離宇宙ミッションで使用できる医療ツールの開発に取り組んでいる多くの企業や研究機関の 1 つです。しかし、予防措置の必要性を指摘する企業や研究機関もあり、多くの研究者は、長期ミッションには何らかの人工重力が必要になると主張しています。何千世代にもわたって、人間の臓器系は地球の重力に合わせて進化してきたため、初めて無重力状態を体験したときに、必ずしも最大限の機能を発揮できるとは限りません。微小重力環境に長時間滞在すると、頭部に体液が蓄積し、目や視力が損なわれ、筋萎縮のリスクが高まります。

「実現可能性が最も高いアイデアは、宇宙船全体を回転させるのではなく、宇宙船に取り付けられた短いアームの遠心分離機を使用することです」とドノビエル氏は言う。「人がこのモジュールに乗り込み、回転します。その中で自分自身を回転させることによって、向心力が発生します。これらの力が人間の健康を維持するという点で重力に完全に取って代わることができるかどうかはわかりませんが、研究を重ねれば解明できるでしょう。」

開腹手術を必要とする事態に対処することに関して、NASA はまだその段階に達していない。そのような偉業には、宇宙船の周囲に漂う塵埃をすべて除去して環境を無菌状態に保つなど、非常に複雑な作業が必要となる。体液が飛散しないように制御する方法を考えることも言うまでもない。ドノビエル氏は、無重力手術はおそらく実行可能だが、NASA には現時点ではそれに投資する資金がないと述べている。

「手術は技術的には可能です。ただ、多額の費用がかかります。現時点では、[手術が必要な事態]は起こりそうにないので、優先事項ではありません。しかし、今後さらに多くの任務を遂行するなら、緊急事態が発生する可能性が高まり、再考が必要になるかもしれません。」

これまでのところ、NASA の宇宙飛行士が宇宙ミッション中に命に関わる病状に陥ったことはない。しかし、ドノビエル氏は、そのような時が来るかどうかの問題ではなく、いつ来るかが問題だと言う。