王焰磊，吳斌，吳萍，宮獻文，劉敏，唐志忠

(中國航天員科研訓(xùn)練中心，北京 100094)

人體受到主動或(和)被動的刺激時，心血管功能會發(fā)生應(yīng)激性的調(diào)節(jié)[1]，這是一個極為復(fù)雜的過程。血液重新分布是航天、航空飛行中引起航天員與飛行員心血管應(yīng)激反應(yīng)的主要原因[1,2,3,4]。心血管的調(diào)控是自主神經(jīng)系統(tǒng)、壓力反射系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)和神經(jīng)體液調(diào)節(jié)系統(tǒng)聯(lián)合作用的過程[5]。

在實際航天飛行任務(wù)中，體內(nèi)大部分血液因重力的改變發(fā)生了頭向和(或)足向的重新分布，反射性地對心腦循環(huán)、血管血壓、神經(jīng)體液等都產(chǎn)生了刺激。在發(fā)射和返回過程中，人體又承受了較高的+G負荷，體內(nèi)大部分血液向臀部和下肢重新分布，對壓力感受器、血管調(diào)節(jié)系統(tǒng)等造成了一定刺激。在這些-/+G負荷轉(zhuǎn)換時，心血管調(diào)節(jié)功能就要發(fā)揮作用，使人體盡快地適應(yīng)這些改變，保證大腦血供和氧供的充足。由此可見，對反復(fù)體位改變是否有較好的適應(yīng)能力對能否較好的執(zhí)行載人航天飛行任務(wù)有一定的影響。

從航天員選拔和訓(xùn)練的角度講，必須使航天員具備好的航天環(huán)境耐力和適應(yīng)性，這是航天員保持身體健康、保證生命安全和進行高效工作的基本要求，也是執(zhí)行和完成航天飛行任務(wù)的基本條件?？紤]到超重、失重是最重要和最具特色的航天環(huán)境因素，而心肺儲備功能可反映人體的運動耐力和生理功能的調(diào)節(jié)潛力，是良好航天環(huán)境耐力的重要基礎(chǔ)。本研究針對不同職業(yè)女性人群進行反復(fù)體位改變中的心功能研究，找到不同人群之間的差異，為制定針對性的選拔和訓(xùn)練方法提供指導(dǎo)。

1 方法

1.1 被試者

12名現(xiàn)役女性運輸機飛行員和12名女性科技工作人員作為受試者，女飛行員(A組)年齡(30.4±0.79)y，身高(165.5±2.47)cm，體重為(57.7±3.75)kg，女工作人員(B組)年齡(32±3.86)y，身高(164.7±3.35)cm，體重為(55.3±4.22)kg；通過臨床體檢，排除心血管系統(tǒng)疾患；實驗前1周和實驗期間不服用任何心血管藥物，保證每天睡眠不少于7 h；實驗期間無身體不適，不飲用含酒精和咖啡因的飲料，不進行中等以上強度的鍛煉和體力活動；實驗期間不在女性生理期內(nèi)。

1.2 試驗程序

實驗開始前讓被試者了解本實驗的程序和注意事項，以消除緊張情緒，取得密切配合。實驗前被試者在實驗室中處于安靜狀態(tài)至少15 min，用電子血壓計測量被試者安靜狀態(tài)下的基礎(chǔ)血壓和心率，以確定被試者符合實驗條件。之后被試者呈仰臥位固定于旋轉(zhuǎn)床上，連接好電極和傳感器，待各項生理指標(biāo)波動平穩(wěn)后開始實驗。

轉(zhuǎn)床按吳斌等人[5]設(shè)計的程序進行旋轉(zhuǎn)，具體見下表1。

表1 反復(fù)體位改變實驗程序

圖1 反復(fù)體位改變實驗程序

1.3 儀器設(shè)備

a.旋轉(zhuǎn)床：床板固定于旋轉(zhuǎn)軸上，可以完成順、逆時針方向-45°～+90°的旋轉(zhuǎn)；刻度精確可靠；床板上有防護物，平躺于床上被試者在隨床板旋轉(zhuǎn)過程中不會滑下，并要保證被試者的舒適和不影響數(shù)據(jù)采集。

b.電子血壓計(美國，JE公司)：在實驗前測量被試的基礎(chǔ)血壓和心率。

c.心電監(jiān)護儀Dash4000(美國，Wisconsin公司)：監(jiān)測被試者的ECG變化，可將出現(xiàn)的特異心電圖變化打印出來以供比較，可同步監(jiān)測心率和血壓等指標(biāo)。

d.無創(chuàng)心功能測量系統(tǒng)：PowerLab(澳大利亞，Edison公司)，用于監(jiān)測整個實驗過程中被試者V2導(dǎo)聯(lián)下的心電圖變化，并將心電信號儲存至生理微機中；Finometer(荷蘭，F(xiàn)MS公司)，用于測量被試的每搏逐跳的心率、逐跳動脈血壓和心功能等指標(biāo)。

e.生理微機：記錄和存儲實驗過程中各項生理指標(biāo)，以及顯示和存儲心電波形，配有SPSS、Excel、Chart等數(shù)據(jù)分析軟件。

f.秒表：用于實驗中計時。

1.4 統(tǒng)計方法

血液重新分布實驗中，按照《航天員血液重新分布適應(yīng)性選拔標(biāo)準(zhǔn)》，對被試者的主觀情況、HRmax(1 min)、△HR(1 min)、△DBPmean、△MBPmean和ECG進行分別評分，最后綜合權(quán)重后給出評級。

Finometer記錄了被試者每搏逐跳的HR、SAP、DAP、MAP、SV、CO和TPR共七項心血管生理參數(shù)。各生理指標(biāo)以0°3min，0°5min兩個時間點的均值作為對照，記錄第二次-15°、-30°、-45°和第四次-30°以及緊跟其后的+50°20 s和1 min時的各項生理指標(biāo)。比較整個實驗過程中不同耐受組各項指標(biāo)的變化是否存在差異性。對不同耐受組組間相同體位下各項數(shù)值的變化進行組間t檢驗。 對相同耐受組組內(nèi)各體位測得的生理參數(shù)與對照的差異進行配對t檢驗。 對相同耐受組組內(nèi)同一生理參數(shù)20s和1min的變化進行配對t檢驗。

2 結(jié)果

2.1 血液重新分布實驗評級

血液重新分布檢查中，女飛行員組(A組)Ⅰ級1人，Ⅱ級8人，Ⅲ級3人；女工作人員組(B組)Ⅰ級1人，Ⅱ級7人，Ⅲ級4人；兩組基本無差異，A組略好于B組。兩組被試者的評價指標(biāo)中，女飛行員組出現(xiàn)了6個血壓Ⅲ級；而女工作人員組出現(xiàn)了9個血壓Ⅲ級，A組明顯好于B組。

具體結(jié)果見圖2

2.2 SV和△SV的變化

表2 兩組每搏心輸出量的變化

圖2 A、B組血液重新分布實驗評級

表2和圖3可見，兩組的SV有明顯的統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.01)。以0°時的數(shù)值為對照，兩組的SV都在負角度時上升，在正角度時下降。A組的SV要明顯大于B組，且在所有負角度時均有明顯的顯著性差異(P<0.01)，在第8次50°時也有顯著性(P<0.05)。除了B組第2次-15°和第2次-30°之外，兩組其他角度都是20 s時的SV大于60 s時，但均沒有顯著性。

△SV(△SV = SV正角度- SV負角度)是每次由負到正的體位改變過程中SV的變化值。如圖4顯示，兩組間的△SV有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.01)，A組的△SV要大于B組。A組和B組的△SV則隨實驗的進程而呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，A組的20 s和60 s的△SV基本相同，但20 s的波動大于60 s；B組20 s的△SV要小于60 s，但沒有統(tǒng)計學(xué)差異。

圖3 A組和B組SV的變化趨勢

圖4 A組和B組△SV的變化趨勢

2.3 CO和△CO的變化

表3 兩組心排量的變化

從表3和圖5可見，兩組的CO都有明顯下降的趨勢，A組的CO與B組之間有統(tǒng)計學(xué)差異性(P<0.01)。A組的CO大于B組，每個角度上均有統(tǒng)計學(xué)差異，且A組的曲線起伏更大。兩組負角度60 s時的CO均大于20 s時，正角度60 s時的CO均小于20 s時。A組負角度20 s時的CO均大于前一個正角度60 s時，B組除第4次-30°之外，負角度20 s時的CO均小于前一個正角度60 s時。

△CO(△CO=CO正角度-CO負角度)是每次由負到正的體位改變過程中CO的變化值。如圖6顯示，兩組間的△CO有明顯統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.01)，A組的△CO明顯大于B組。兩組60 s時的△CO值都要大于20 s時。

2.4 小結(jié)

2.4.1 SV比較

A、B兩組的SV有明顯的統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.01)。A組的SV要明顯大于B組，且在所有負角度時均有明顯的顯著性差異(P<0.01)，在第8次50°時也有顯著性(P<0.05)。以0°時的數(shù)值為對照，兩組的SV都在負角度時上升，在正角度時下降。除了B組第2次-15°和第2次-30°之外，兩組其他角度都是20 s時的SV大于60 s時，但均沒有顯著性。兩組間的△SV也有統(tǒng)計學(xué)差異(PP<0.01)，A組的△SV要大于B組。A組和B組的△SV隨實驗的進程而呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，A組的20 s和60 s的△SV基本相同，B組20 s的△SV要小于60 s。

2.4.2 CO比較

A、B兩組的CO都有明顯下降的趨勢，A組的CO與B組之間有統(tǒng)計學(xué)差異性(P<0.01)。A組的CO大于B組，每個角度上均由統(tǒng)計學(xué)差異，且A組的曲線起伏更大。兩組負角度60 s時的CO均大于20 s時，正角度60 s時的CO均小于20 s時。A組負角度20 s時的CO均大于前一個正角度60 s時，B組除第4次-30°之外，負角度20 s時的CO均小于前一個正角度60 s時。兩組間的△CO有明顯統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.01)，A組的△CO 明顯大于B組。兩組60 s時的△CO值都要大于20 s時。

圖5 A組和B組CO的變化趨勢

圖6 A組和B組△CO的變化趨勢

3 討論

在前期研究中發(fā)現(xiàn)[6]，血液重新分布適應(yīng)組的SV和CO均大于不適應(yīng)組，在本研究的結(jié)果和上述結(jié)論較為吻合，血液重新分布適應(yīng)性較好的組分別在此兩項指標(biāo)中均明顯和稍大于適應(yīng)性不好的組別。

在從正角度轉(zhuǎn)移到負角度的過程中，大量血液轉(zhuǎn)移到胸腔部，回心血量的增加(前負荷的增加)致使右心房舒張末期容積增加，心臟的收縮能力也就增加。因此，負角度的SV和CO均大于正角度符合上述論據(jù)。在本實驗中，所有女性組別被試者的SV和CO與0°時的對照相比，都有下降的趨勢，這可能是因為平臥時心室的灌注已經(jīng)達到了飽和[7]，也可能與靜脈血回流時心包的對抗作用[8,9,10]有關(guān)。但在SV上，A組負角度時與0°時的對照相比均沒有下降，這可能與這組受試者的心室灌注飽和值較高有關(guān)。

在前面分析血壓變化的時候已經(jīng)提到，當(dāng)體位改變的角度增大時，心血管系統(tǒng)除了通過壓力反射又增加了別的調(diào)節(jié)方式來維持血壓的穩(wěn)定，在本實驗中，這一方式可能是外周循環(huán)阻力。前期研究結(jié)果表明[6]，在實驗初期，體位改變的角度不大，壓力反射足以通過神經(jīng)傳導(dǎo)調(diào)節(jié)血壓的變化，控制心輸出量的變化，使血壓不過度的升降。當(dāng)?shù)搅舜蠼嵌鹊捏w位改變時，壓力反射的作用效果已經(jīng)不足以維持之前血壓調(diào)節(jié)的狀態(tài)了，這時心血管系統(tǒng)的其他調(diào)節(jié)機制開始發(fā)揮降壓作用，如HR的降低以及壓力反射抑制引起腎上腺系統(tǒng)、腎素-血管經(jīng)張素系統(tǒng)失活等，使TPR減小，血管舒張，終于在外周循環(huán)阻力和壓力反射器的協(xié)調(diào)作用下實現(xiàn)了MAP的下降。當(dāng)轉(zhuǎn)到正角度時，壓力反射介導(dǎo)的升壓作用沒有能夠完成血壓調(diào)節(jié)，這時心臟收縮，交感神經(jīng)輸出增加和迷走神經(jīng)張力的抑制等作用反射性的刺激TPR升高，血管收縮，完成心血管系統(tǒng)的升壓調(diào)節(jié)。

本實驗的A組中被試者的CO20 s和CO60 s都是負角度的值要大于正角度，B組在第2次-30°之后的每次體位改變中，除了最后一次-30°到50°的轉(zhuǎn)換，負角度時的CO20 s要小于正角度，負角度時的CO60 s要大于正角度。這說明，B組在壓力反射之外的心血管調(diào)節(jié)功能上要慢于A組。

在不同組別對比分析中，A組和B組之間在SV、△SV、CO、△CO四項指標(biāo)上均有顯著性差異，A組明顯大于B組，且SV值在負角度時差別更為明顯。分析原因可能與不同職業(yè)的生活方式造成的身體差異有關(guān)。A組為女性飛行員，體質(zhì)訓(xùn)練為日常項目，其長期鍛煉的結(jié)果造成心臟泵血功能增強，同時造成下肢血管順應(yīng)性增強，負角度時TPR減小更為明顯，回心血量明顯增加，SV值就明顯高于不常鍛煉的女性人群；在HR沒有明顯差異的基礎(chǔ)上，其CO值同樣明顯高于B組。

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