宇航员离开地球时
视力完好。
返回时却视力受损。
宇航员受影响比例
典型时长
NASA的下一个挑战
视力改变
太空失明，正式名称为航天相关神经眼综合征（SANS），是宇航员在长期太空飞行期间出现的一组眼部改变。在微重力环境下，脑脊液（CSF）向头部转移，使颅内压（ICP）升高。升高的ICP沿视神经鞘传导，造成视盘水肿、眼球扁平化、脉络膜皱褶、棉絮斑和远视性屈光漂移。超过70%的ISS长期驻留宇航员出现一定程度的SANS。与青光眼（由眼内压升高引起）不同，SANS是由来自视神经后方的压力升高所驱动。目前尚无经证实的对策。SANS是NASA对火星任务头号的医学担忧。
液体问题：
重力究竟对您的身体做了什么
大多数人认为重力是把人拉向地面的一种力。人体生理学对它的看法不同：重力是组织从头到脚液体分布的持续压力梯度。当您直立时，血液和脑脊液在重力牵引下相对向下半身聚集，脚部的静水压高于头部。这一梯度对人体生理学如此根本，以至于每个器官系统都围绕它进化。
去除重力，这一梯度会立即消失。液体，包括血液、淋巴和脑脊液（CSF），会向头部和上半身重新分布。宇航员在发射后立即将其描述为“头部胀满感”，就像倒立时那种熟悉的感觉，只不过是持续不断的。他们的面部浮肿，腿部变细。而颅内的液体压力升高到某一水平，持续数月后，便开始永久性地重塑眼睛的结构。
CSF液体分布：地球与微重力对比
在地球上，重力梯度使脚部的CSF压力更高。在微重力下，不存在梯度，CSF持续向头部聚集，使ICP慢性升高。
视神经是关键的薄弱点。与大多数脑神经不同，视神经被一层从大脑直接延伸出来的硬脑膜鞘包绕，鞘内充满与蛛网膜下腔相同的CSF。当ICP升高时，这一升高的压力沿视神经鞘直接传递到眼球后方的球后间隙。后部巩膜没有刚性的结构支撑，因此发生扁平化。受到后方压力升高作用的视盘略向前突出，产生SANS中所见的特征性视乳头水肿。
其机制与特发性颅内高压（IIH）并无不同，这是一种在地球上主要见于超重年轻女性的疾病，其CSF压力在无明确病因的情况下升高。IIH产生的眼部表现与SANS基本相同：视乳头水肿、眼球扁平化、脉络膜皱褶和视野缺损。关键区别在于，IIH中升高的ICP可以被直接测量和治疗。而在太空，测量本身就是挑战。
“SANS是探索任务中对乘组人员健康和工作效能的最重大风险之一。如果没有有效的对策，超出近地轨道的长期任务，包括月球表面驻留和火星转移，可能导致乘组人员永久性视力丧失。”
— NASA Human Research Program, Evidence Report: Risk of Spaceflight-Associated Neuro-ocular Syndrome, 2021时间线：NASA如何
发现自己正在让宇航员失明
SANS不是在实验室里发现的。它是回顾性发现的，来自宇航员飞行后的医疗记录，他们多年来一直悄悄地报告视力变化，却没有人把这些点联系起来。当NASA在2011年开始系统性回顾眼部数据时，这种模式已一目了然。
宇航员提到飞行后“视力变化”
从长期Mir任务返回的个别乘组人员报告说，他们的视力“似乎不同了”，略微模糊，需要配以前不需要的眼镜。这些报告没有被系统收集。它们被归因于正常的液体转移，并被认为会自行消退。
多名宇航员报告飞行期间视力下降
ISS乘组人员开始报告看不清标签或笔记本电脑屏幕上的细节，而且问题在任务期间逐渐发展。有些人需要发射前并不需要的老花镜。NASA开始收集系统的飞行期间视力数据。
Mader et al. paper in Ophthalmology: 7 astronauts, 7 cases of optic disc oedema
首次对ISS任务后眼部成像的系统分析揭示，多名长期驻留乘组人员出现视盘水肿、眼球扁平化、脉络膜皱褶、棉絮斑和远视性漂移。该论文发表于Ophthalmology，并立即引发重视。NASA将VIIP（视力损害与颅内压）列为研究重点。
双胞胎研究提供了前所未有的数据
宇航员Scott Kelly完成了340天的任务，而他的双胞胎兄弟Mark留在地球。包括眼科成像在内的全面生理监测，提供了关于SANS进展的首批对照数据。Scott出现了可测量的视盘改变。该病症从VIIP更名为SANS。长期驻留乘组人员中的患病率确认为约70%。
仍是NASA火星任务排名第一的医学风险
尽管已进行15年的积极研究，尚无对策在临床试验中被证实有效。下半身负压（LBNP）装置、降低CSF压力的药物、饮食干预和锻炼方案都已有研究。SANS仍是NASA人类研究计划中探索任务的第一号风险。火星往返行程需要在微重力环境下停留2.5年，可能使乘组人员暴露于远超迄今记录的任何ISS病例的损害。
宇航员的眼睛在太空中
发生的六件事
视盘水肿
升高的ICP经神经鞘传递，造成轴浆运输停滞，视盘肿胀。OCT可测量到1–6级视乳头水肿。约40%的长期驻留乘组人员存在。
眼球扁平化
在升高的球后CSF压力下，后部巩膜变平。MRI和超声可测量。扁平化使眼轴缩短并使焦点移位，造成远视。
脉络膜皱褶
随着巩膜变平，脉络膜（及其上方的视网膜）折叠成皱褶，在OCT和荧光素血管造影上可见。与视物变形（视物扭曲）相关。
棉絮斑
局灶性神经纤维层梗死，与地球上早期糖尿病视网膜病变或高血压性视网膜病变中所见相同。提示升高的ICP损害视神经乳头灌注所致的微缺血。
远视性漂移
随着眼球变扁，焦点移至视网膜前方，眼睛变得“更远视”。宇航员报告需要飞行前从未需要过的老花镜。返回后可能持续存在。
视神经鞘扩张
围绕视神经的充满CSF的硬脑膜在MRI上明显扩张，这是ICP升高的直接影像学征象。可在飞行前后进行测量。在不进行腰椎穿刺时，用作ICP变化的替代指标。
并非所有宇航员都会出现SANS，而且没有人能预测谁会出现。有些乘组人员完成6个月的ISS任务，没有任何可测量的眼部变化；另一些则出现3级视乳头水肿和持续的眼球扁平化。变量不仅仅是任务时长。CSF生成速率、静脉引流解剖（特别是蛛网膜颗粒的通畅性）、视神经鞘的个体顺应性，以及巩膜硬度可能的遗传因素之间的差异，似乎都会调节易感性。飞行前的“SANS风险评分”是NASA正在积极研究的目标之一，没有它，长期任务的乘组选拔就无法进行有意义的分层。
ICP升高对
视神经的影响：模拟
SANS与青光眼：
同一条视神经，相反的压力
SANS与青光眼之间的相似之处，是当代眼科学中最引人入胜的交叉点之一，并正在催生关于视神经损害的新理论，可能改变我们对这两种疾病的处理方式。
| 特征 | SANS（太空） | 青光眼（地球） |
|---|---|---|
| 主要机制 | ICP（颅内压）升高：来自后方 | IOP（眼内压）升高：来自前方 |
| 对视神经的作用力方向 | 由后向前压迫 | 由前向后压迫 |
| 受影响的压力 | CSF压力 ↑，房水IOP正常 | 房水IOP ↑，CSF压力常正常 |
| 视盘外观 | 肿胀/水肿（视盘隆起） | 杯状/凹陷（视盘凹陷） |
| 测量 | MRI视神经鞘、腰椎穿刺（间接） | Goldmann压平眼压计 |
| 视野形态 | 周边缺损（严重时）；早期中心视野保留 | 弓形暗点；周边缺损；晚期累及中心 |
| 结构性OCT | RNFL增厚（水肿），随后变薄 | RNFL变薄（进行性） |
| 疼痛 | 无（通常） | 无（POAG）；闭角时急性疼痛 |
| 可用的治疗 | 尚无确认的对策（2026年） | 降眼压滴眼液、激光、手术 |
| 在地球上常见吗？ | 不，仅见于微重力环境 | 是，全球7600万人 |
跨筛板压力梯度（TLPG）的概念，即IOP（经筛板向后推）与ICP（经视神经鞘向前推）之差，正逐渐成为理解视神经易损性的统一框架。在正常眼中，IOP略高于ICP，在筛板上形成一个很小的由后向前的净作用力。在青光眼中，极高的IOP会使这一梯度大幅增加。在SANS中，极高的ICP反转了这一梯度，来自后方的压力超过IOP，将筛板向前推，造成视乳头水肿所特有的视盘水肿。
一些研究者现在认为，ICP偏低的个体（这一状况与高ICP相比，临床上很少受到关注）可能恰恰因此原因而更容易发生正常眼压性青光眼：即使在正常IOP水平下，TLPG也异常大。换句话说，太空医学正在教给地球上的眼科学关于其最古老疾病之一的新知识。请参阅我们的 青光眼综合指南 以了解IOP和视神经损害机制的完整背景。
火星任务意味着
900天的SANS风险
时长
显示70%出现SANS
对策
通信延迟（单程）
从月球到火星的时间线是倒逼因素。载人火星任务每个方向约需9个月的行星际转移，加上地表作业，总计约900天，乘组人员持续暴露于微重力（转移阶段）和低重力（火星表面，约0.38g，可能不足以完全逆转在0g中观察到的液体重新分布）环境中。
这个算术令人警觉。如果目前ISS的数据显示70%的乘组人员在180天后出现一定程度的SANS，且任务时长与SANS严重程度之间的关系哪怕只是部分呈线性，那么900天的任务就代表着异常巨大的视觉风险。当火星乘组到达这颗红色星球时，也就是任务开始9个月后，他们可能已经出现3–4级视乳头水肿、明显的视野缺损以及2屈光度以上的远视漂移。
通信延迟问题使情况更加复杂。地球至火星的通信需要3至22分钟，取决于轨道位置。出现急性视力丧失的乘组人员无法由地球上的眼科医生实时评估。乘组医生可能没有正规的眼科培训，却必须在14–44分钟的往返通信延迟下做出治疗决策。火星上没有裂隙灯。没有OCT设备。没有用于测量ICP的腰椎穿刺设施。无论采用何种对策，都必须能用飞船上放得下的设备部署，并且能够自主运作。
研究状态：活跃，包括HERA舱模拟、卧床模拟研究和ISS前瞻性队列在内的多项研究正在进行
已识别的缺口：缺乏用于任务期间监测的经验证的ICP生物标志物；缺乏经确认的药物或机械对策；SANS严重程度预测模型尚未验证
Artemis/Gateway相关性：位于L2轨道的月球Gateway运行带来地月距离的通信延迟，面临与火星相同的自主管理挑战
目标结果：可在运行上接受的对策，使1年期任务中90%的乘组人员的SANS低于1级
正在测试什么：
尚无任何一项得到确认
下半身负压（LBNP）
LBNP是将下半身封闭在密封舱内并施加低于大气压的压力，实际上是在双腿和腹部周围制造真空，将液体向下吸引，模拟地球重力对液体分布的作用。宇航员在ISS上每天锻炼时都会使用。在SANS研究中，通过超声测得的视神经鞘直径显示，它在降低ICP方面显示出前景，但其效果仅在应用LBNP期间持续。要持续数月预防SANS累积，所需的长期每日使用在运行上要求很高，尚未在长期试验中得到验证。
药物降低ICP
乙酰唑胺（Diamox）是一种减少CSF生成的碳酸酐酶抑制剂，在地球上用于治疗IIH。它是预防SANS最合乎逻辑的药物候选者。早期研究已在卧床模拟SANS的模型中探讨其应用。顾虑包括全身副作用（电解质紊乱、疲劳、代谢性酸中毒），对于从事高强度作业的乘组人员可能成问题。托吡酯（另一种减少CSF生成的药物）也在研究之中。
饮食限盐与限水
高钠饮食会增加液体潴留，并可能加重液体向头部的转移。NASA已研究了太空飞行中的低钠饮食，如果证实有效，这在运行上是一种简单的干预。针对SANS的结果尚无定论，尽管限钠对乘组人员健康还有其他心血管益处。
人工重力：长期解决方案
理论上唯一能够完全消除SANS的干预是人工重力，即通过旋转航天器产生相当于1g的离心力。工程挑战巨大（航天器尺寸、旋转段设计、陀螺效应），但人工重力仍是针对根本原因而非下游效应的唯一方法。短臂离心机是每天使旋转宇航员水平旋转30分钟的紧凑型设备，正作为一种实用的近似方案被积极研究。
特发性颅内高压（IIH），即地球上患者在无明确病因情况下ICP升高，产生的眼部表现与SANS基本相同。二者的病理生理如此相似，以至于NASA与IIH研究者积极合作，并密切关注降低CSF压力药物的IIH临床试验对SANS的适用性。这两种情况都产生视乳头水肿、眼球扁平化和远视漂移，机制相同：升高的球后CSF压力通过视神经鞘传导。了解SANS有助于我们理解IIH，反之亦然。
用数字说话：
ISS数据显示了什么
ISS长期驻留乘组人员的SANS发现（已发表数据，近似值）
Sources: Mader TH et al. (2011); Lee AG et al.; Stenger MB et al.; NASA HRP Evidence Reports 2021–2024. Data represents published cohort studies; actual mission numbers may differ under NDA.
太空失明教给我们的
五件关于地球上眼睛的事
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01对视神经而言，ICP与IOP同样重要在SANS研究之前，临床眼科几乎完全关注眼内压是视神经损害的驱动因素。SANS表明颅内压同样重要，提示ICP偏低的正常眼压性青光眼患者可能存在被低估的跨筛板压力梯度风险。请参阅我们的 青光眼指南.
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02视神经鞘不仅仅是包装，更是压力的传导管道SANS已证明，超声或MRI上的视神经鞘直径是ICP的可靠替代指标，无需腰椎穿刺即可无创获得。这一发现现已用于急诊医学，以检测头部外伤患者的ICP升高。太空医学教给了急诊医生新东西。
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03个体解剖结构预示易损性，我们需要对其进行测量一些宇航员不受影响，而另一些在相同的任务中发展为4级SANS，这一事实证明，个体解剖结构，如视神经鞘顺应性、静脉引流效率、巩膜硬度，决定了眼部压力耐受性。同一原理或许能解释，为什么一些IOP为28 mmHg的青光眼患者没有视盘损害，而另一些IOP为18 mmHg的患者却迅速进展。
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04OCT上的视乳头水肿现已被认为是早期发现SANS研究推动了基于OCT的视乳头水肿分级的显著改进，尤其是现在可对视盘水肿进行亚级别描述的ROTA（视网膜和视束萎缩）量表。这些工具现已用于地球上的IIH、假性脑瘤和静脉窦血栓形成，使专为几十名宇航员设计的研究直接惠及数百万地球患者。
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05视网膜能看到一切，包括您的大脑所承受的压力眼底检查揭示颅内发生的情况：视网膜是人体上唯一无需任何侵入性操作就能直接观察脑血管和颅内压效应的部位。SANS让世界更加关注这一事实。作为直接结果，将常规视网膜成像用作神经系统疾病中无创ICP筛查工具的研究正在获得动力。我们的 糖尿病视网膜病变指南 探讨了视网膜除眼病之外还能揭示多少信息。
Agaaz Ophthalmics的角色
SANS目前没有既定的治疗方法，没有任何产品可以声称能预防或逆转它。但SANS研究正在深刻地重塑眼科医生对地球上视神经压力动力学的思考。SANS所引起的状况，即视乳头水肿、黄斑改变、CSF介导的视神经损害，与Agaaz手术产品系列所服务的若干地球上的疾病具有共同的病理生理。
Agaaz Ophthalmics以完整的眼科手术产品系列，支持印度及15个以上出口市场的眼科医生、玻璃体视网膜外科医生和医院采购团队。太空科学正在拓展我们对地球上眼睛的认识，我们也在密切关注。
SANS是宇航员在微重力环境下长期太空飞行期间出现的一组眼部改变。六项主要发现为：视盘水肿（视神经乳头肿胀）、眼球扁平化（后部眼球壁弧度变小）、脉络膜皱褶（眼内层折叠）、棉絮斑（局灶性视网膜微梗死）、远视性屈光漂移（看远变好但阅读变难）以及视神经鞘扩张（MRI可见）。所有这些都是由于失重状态下CSF向头部重新分布导致颅内压升高所致。约70%的ISS长期驻留乘组人员受其影响。
不会失明，但有些人会出现持续的视力改变。多数有SANS表现的宇航员，在返回地球重力环境后，视盘水肿和一些屈光改变会部分或完全恢复。然而，约15%的受影响乘组人员出现持续存在的结构性改变，包括脉络膜皱褶、眼球形状改变或视盘瘢痕。这些通常不会造成法定失明，但它们代表眼睛结构上可测量的、不可逆的改变。火星任务的担忧在于，900天的微重力暴露可能产生远超当前ISS病例经验的损害，有可能造成具有临床意义的永久性视力丧失。
时长是关键因素。短期任务（航天飞机飞行1–2周）确实会引起液体向头部转移和ICP轻度升高，但SANS所特有的后部巩膜、视神经鞘和视盘的结构重塑，需要数月持续的压力升高。在短期任务中，返回后数小时至数天内液体转移即可逆转，不会造成持久的结构性改变。SANS似乎在持续微重力暴露约4–6周后开始出现临床表现，随着任务时长增加，表现越来越普遍、越来越严重。尚未确立诱发SANS的可靠下限阈值。
它们共享同一个解剖靶点，即视神经，但机制相反。青光眼是由眼前部升高的眼内压（IOP）造成视神经损害，由前向后压迫视神经乳头。SANS是由来自眼后方升高的颅内压（ICP），经视神经鞘传导，由后向前推挤视盘，造成视盘改变。因此，视盘上的最终结果不同：青光眼产生凹陷（杯状），SANS产生水肿（肿胀）。联系IOP、ICP和跨筛板压力梯度的理论框架是视神经研究中最活跃的领域之一，SANS极大地加速了我们的认识。详见我们的 青光眼指南.
这是SANS研究的核心未解难题之一。在地球上，ICP测量的金标准是腰椎穿刺（脊髓穿刺），而这一操作在太空飞行中无法常规进行。太空中使用的间接方法包括：超声测量视神经鞘直径（ONSD，鞘越宽 = ICP越高）、眼底摄影和OCT以对视乳头水肿分级、眼球和视神经结构的MRI（飞行前后进行，而非实时），以及作为非常间接替代指标的眼内压。NASA正在积极开发无创连续ICP监测，包括近红外光谱、鼓膜位移和其他声学方法，但截至2026年，尚无一种方法经验证可用于常规太空飞行。
早期报告提示SANS在男性宇航员中更为常见，鉴于地球上的对应疾病IIH主要影响女性，这似乎是矛盾的。后来的分析提示，早期SANS数据中的性别差异可能反映的是，在最初研究期间NASA的长期驻留乘组以男性为主，而非真正基于性别的易感性差异。一些研究者假设，激素因素（雌激素对CSF动力学和静脉引流的影响）可能对女性的SANS具有保护作用，这与IIH在妊娠期（高雌激素状态）反而改善相一致。这个问题仍无定论，正在用性别更多元的近期ISS乘组数据积极研究。
SANS中的视盘表现（肿胀、水肿、视盘边缘模糊）与地球上任何原因导致ICP升高所致的视乳头水肿非常相似，包括脑肿瘤、脑膜炎和IIH。这在诊断上实际上是有用的：返回的宇航员没有明显的地球上的病因，这本身就是SANS的特征。视网膜表现（棉絮斑）类似于早期糖尿病视网膜病变或高血压性视网膜病变。关键的鉴别特征是这一组合：眼球扁平化 + 视盘水肿 + 脉络膜皱褶同时出现在刚从太空返回的人身上，基本上就能确诊。请参阅我们的 糖尿病视网膜病变指南 以比较在截然不同的病理背景下相似的视网膜表现。
程度不同，但床头体位研究表明，长时间平卧或Trendelenburg体位（头低位）确实会使ICU患者的ONSD和IOP出现可检测的升高。这就是为什么大多数ICU方案建议将床头抬高30–45度。医院卧床与太空飞行的关键区别在于，在平床上，重力仍然沿垂直方向起作用，存在一个重力矢量，只是与直立姿势不一致。微重力则完全没有重力矢量，造成更大、更持久的头向转移。危重症患者的研究与SANS研究相互促进，富有成效，尤其是在开发无创ICP监测工具方面。
下半身负压（LBNP）是一种将腰部以下的下半身封闭在密封舱内、然后使舱内气压降至低于大气压的装置。这会产生压力差，将血液和液体吸向下半身，模拟地球重力对液体分布的作用。在ISS上，LBNP服在锻炼期间使用。在SANS研究中，LBNP已被证明能在微重力模拟和实际太空飞行中急性降低视神经鞘直径（ICP的替代指标）。局限在于，这种效果仅在设备使用期间存在，在两次使用之间没有保护作用。每天足够时长的LBNP能否预防180天任务中累积的SANS，尚未得到证实。
比大多数人意识到的更直接。特发性颅内高压（IIH，也称假性脑瘤）在没有肿瘤或其他结构性原因的情况下，因CSF压力升高而产生与SANS基本相同的眼部表现：视乳头水肿、眼球扁平化、脉络膜皱褶、远视漂移。仅英国就约有10万人患IIH，主要是超重的年轻女性。SANS研究加速了IIH研究（共享的资助、共享的成像方案、共享的乙酰唑胺干预试验）。除IIH之外，SANS的发现有助于理解CSF压力如何影响青光眼中视神经乳头处的跨筛板压力梯度，可能解释为什么一些患者在“正常”IOP下就出现青光眼性损害。太空眼科学正在慷慨地偿还其对地球医学的研究债务。
// 主要来源 //
- Mader TH, Gibson CR, Pass AF, et al. Optic disc edema, globe flattening, choroidal folds, and hyperopic shifts observed in astronauts after long-duration space flight. Ophthalmology. 2011;118(10):2058–2069. doi:10.1016/j.ophtha.2011.06.021. [The landmark paper — first systematic SANS characterisation]
- Lee AG, Mader TH, Gibson CR, et al. Spaceflight associated neuro-ocular syndrome (SANS) and the neuro-ophthalmology of space travel. J Neuroophthalmol. 2020;40(1):127–135. doi:10.1097/WNO.0000000000000913. [Comprehensive SANS review; terminology formalised]
- Stenger MB, Tarver WJ, Westby CM, et al. Evidence Report: Risk of Spaceflight-Associated Neuro-ocular Syndrome (SANS). NASA Human Research Program. 2021. [Official NASA risk classification; countermeasure gaps documented]
- Zwart SR, Gibson CR, Mader TH, et al. Vision changes after spaceflight are related to alterations in folate- and vitamin B-12-dependent one-carbon metabolism. J Nutr. 2012;142(3):427–431. [One-carbon metabolism; folate/B12 hypothesis for SANS susceptibility]
- Roberts DR, Albrecht MH, Collins HR, et al. Effects of spaceflight on astronaut brain structure as indicated on MRI. NEJM. 2017;377(18):1746–1753. doi:10.1056/NEJMoa1705129. [MRI structural brain changes; CSF shifts confirmed]
- Taibbi G, Cromwell RL, Kapoor KG, Godley BF, Vizzeri G. The effect of microgravity on ocular structures and visual function. Surv Ophthalmol. 2013;58(2):155–163. [Pre-2011 evidence review; fluid shift mechanisms]
- Lawley JS, Petersen LG, Howden EJ, et al. Effect of gravity and microgravity on intracranial pressure. J Physiol. 2017;595(6):2115–2127. doi:10.1113/JP273557. [ICP measurement in simulated microgravity; direct ICP vs ONSD correlation]
- Marshall-Goebel K, Laurie SS, Alferova IV, et al. Assessment of Jugular Venous Blood Flow Stasis and Thrombosis During Spaceflight. JAMA Netw Open. 2019;2(11):e1915011. [Venous drainage hypothesis; jugular stasis in microgravity]
- Laurie SS, Vizzeri G, Taibbi G, et al. Effects of short-term mild hypercapnia during head-down tilt on intracranial pressure and ocular structures in healthy human subjects. Physiol Rep. 2017;5(11):e13302. [Bed-rest SANS analogue; ICP surrogate methods]
- Kanas N, Manzey D. Space Psychology and Psychiatry. 3rd ed. Springer; 2017. [包括眼部并发症在内的医学风险章节：背景资料]
眼睛看见一切，
包括您的大脑所承受的压力。
从视网膜诊断到玻璃体视网膜手术，Agaaz Ophthalmics提供手术工具，用于处理SANS研究正在重塑的、地球上的各类疾病。印度艾哈迈达巴德制造。出口至15个以上国家。
在此开始撰写……
