莊祥昌

載人航天與駕駛飛機有很大不同，主要有兩點：1痹厝撕教斐美國和前蘇聯(lián)在發(fā)展初期，航天員持續(xù)飛行時間較短外，以后的持續(xù)飛行時間都比較長，最長的達到將近438天，大大超過了飛行員的持續(xù)飛行時間。2狽苫的飛行高度一般在20公里以下，而載人航天器的飛行高度一般在300公里左右，航天員不僅處于高度真空環(huán)境，還會受到較強的宇宙輻射、溫度驟變、失重(微重力)、超重等因素影響。為了保證航天員在空間環(huán)境中能正常工作和生活，工程上在載人航天器內(nèi)要設(shè)計一整套生命保障系統(tǒng)，使航天員在宇宙空間中能處于與在地面上基本一樣的環(huán)境。在載人航天活動的諸多不利因素中，失重對人的生理影響比較突出。

失重是因載人航天器在繞地球軌道飛行時的離心力與地球的引力(重力)大小相等，但方向相反引起的。嚴(yán)格地講，當(dāng)載人航天器作繞地球軌道飛行時引起的是微重力狀態(tài)，不是完全失重狀態(tài)，因為離心力與地球引力不可能絕對相等。

人類一直生活在地球上，受地球引力的影響，已適應(yīng)了這樣的環(huán)境。一旦失去地球引力的影響，人的生理會發(fā)生很大變化。人處于失重環(huán)境與在地面上有兩大差異：1比蘇駒詰厙蟶希血液和體液容易滯留在下半身和下肢；而在失重時，會引起血液和體液再分配，血液和體液將涌向頭部和上半身，而導(dǎo)致一系列生理反應(yīng)。2比嗽詰孛嬪匣疃、行走要靠肌肉用力；而在失重時，人處于飄浮狀態(tài)，只要用很小的力就可使身體移動，久而久之，肌肉就要退化，并且還會引起骨骼變化。

失重引起的生理變化及其原因

人長期處于太空重力（微重力)環(huán)境下究竟會引起哪些重要生理變化呢?

1幣滓起“空間運動病”或稱“空間適應(yīng)綜合證”。主要癥狀是嘔吐、厭食、頭痛、不適和昏睡?！翱臻g運動病”常在航天的頭兩三天出現(xiàn)，幾天后會自動消失，而且不會重復(fù)出現(xiàn)。產(chǎn)生“空間運動病”與神經(jīng)－前庭系統(tǒng)功能失調(diào)有關(guān)，但發(fā)病機理至今未能研究清楚。有幾種假說：①感覺矛盾或感覺重新排列理論：在地面上，人的空間定向能力主要依靠的是耳石器－重力和線性加速度信息感受器、半規(guī)管－角加速度信息感受器、視覺信息感受器和本體壓力信息感受器。在正常情況下，這些信息是協(xié)調(diào)的、互補的。但在失重情況下，這些信息可能發(fā)生沖突，或者與早先存儲的信息產(chǎn)生矛盾而誘發(fā)“空間運動病”。

②體液重新分配理論：失重時，血液和體液涌向頭部，改變了顱內(nèi)壓，內(nèi)耳體液聚積，影響了前庭器官的功能。

③前庭迷路不對稱或耳石不對稱理論：內(nèi)耳中的左、右耳石存在著固有的重量差異，但在地面上，人體已習(xí)慣了這種差異，使前庭功能保持穩(wěn)定。但在失重時，由于耳石重量消失，不存在重量差異，使原先中樞神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)了不適應(yīng)，引發(fā)了“空間運動病”。

2毖液、體液、電解質(zhì)發(fā)生變化：航天后許多航天員都紅細胞減少，但每個人減少量不完全相同，有的可減少200毫升，但航天員無不適感。飛行11～20天的航天員血蛋白約下降12.7％，飛行21～50天約下降33％。紅細胞減少的原因主要有兩種假說：①與呼吸高濃度氧量有關(guān)。美國在載人航天初期階段，航天器艙內(nèi)曾采用1/3大氣壓，100％純氧。生活在高氧量環(huán)境下, 可直接影響與正常紅細胞功能有關(guān)的酶系統(tǒng)的作用，縮短紅細胞生存時間。②由于失重使紅細胞生成受到抑制，導(dǎo)致紅細胞減少。

人在航天后可看到白細胞增加。航天員的身體水份、細胞外體液、細胞內(nèi)體液和組織間隙液體的含量在航天后都有所減少。

電解質(zhì)是維持人體正常生理功能不可缺少的物質(zhì)。電解質(zhì)主要指氧、鈉、鉀、鈣、鎂等元素。人在航天后，這些電解質(zhì)有不同程度的減少。這可能與航天過程中食量減少，攝入的電解質(zhì)也相應(yīng)減少，加上體液丟失，排尿增多，電解質(zhì)隨之排出增多有關(guān)。

3斃難管調(diào)節(jié)功能變差：失重初期，航天員心率加快很多，以后心率逐漸下降，但仍較在地面時高。有的航天員可出現(xiàn)心律不齊等癥狀。飛行中做下體負(fù)壓試驗, 心率平均增加54％～57％，說明下體負(fù)壓試驗引起的反應(yīng)加重了，耐力下降，容易引起血壓突然下降發(fā)生暈厥。

4奔∪馕縮：失重時由于體力負(fù)荷相對減少(但出艙進行勞動時，體力負(fù)荷要增加)，骨骼肌產(chǎn)生萎縮，下肢萎縮程度大于上肢，抗重力肌(與保持直立姿勢有密切關(guān)系的肌肉)萎縮程度大于非抗重力肌。飛行后用肌力計測量航天員上、下肢的伸屈運動力量，基本上都下降了，下降程度與飛行時間長短以及在太空中體育鍛煉強度大小而有所不同。一般講，上肢屈肌力量約下降5％，伸肌力量變化不大。下肢屈肌力量約下降15％，伸肌力量約下降20％。因此，航天員返回地面后感到無力、疲勞、站立和行走困難，有時感到肌肉疼痛。

5憊趨勞迅疲漢教旌螅航天員骨質(zhì)密度都有不同程度的下降，說明骨質(zhì)中礦物質(zhì)(主要是鈣)有所減少，可喪失0.5％～8％。如不采取防治措施，脫鈣嚴(yán)重可引起一系列問題：①骨質(zhì)疏松，易引起骨折；②由于脫鈣，可影響肌肉功能；③血和尿中鈣的成分如果過高有可能引起腎結(jié)石或尿結(jié)石，特別是長時間航天，可能性更大；④由于身體內(nèi)電解質(zhì)成分改變，影響體內(nèi)環(huán)境的平衡，神經(jīng)傳導(dǎo)受到影響，也可能引起凝血障礙。所以，失重引起骨骼脫鈣廣泛受到航天醫(yī)學(xué)界的重視。

人對失重的適應(yīng)過程

載人航天就要發(fā)揮人的作用，因此保證航天員身體健康是航天醫(yī)學(xué)的重要任務(wù)。為了減輕失重(微重力)對人體不利影響，一方面應(yīng)對不同生理機能反應(yīng)采取不同的防護措施，另一方面也要靠人體發(fā)揮自身的適應(yīng)能力。由于人體各生理系統(tǒng)功能上的差別，適應(yīng)過程的快、慢有所不同。大體上人對失重的適應(yīng)過程可分三個時期：

1庇激期：開始于進入失重環(huán)境，表現(xiàn)為定向反應(yīng)、空間錯覺和運動協(xié)調(diào)障礙，出現(xiàn)前庭－植物神經(jīng)反應(yīng)不適感，還有心血管功能減退、肌肉萎縮、骨骼脫鈣等現(xiàn)象也相繼發(fā)生。這一時期持續(xù)時間長短隨不同的生理功能而有所不同，有的延續(xù)約一晝夜，有的約一周或更長些時間。

2筆視ζ冢嚎始出現(xiàn)感覺和功能偏離的現(xiàn)象逐漸消失，機體出現(xiàn)代償反應(yīng)，因失重引起的變化逐漸減弱。到目前為止還不能準(zhǔn)確地測定該時期持續(xù)時間有多長，這要取決于機體的個體特征和各生理系統(tǒng)的功能。一般來說，大約持續(xù)4～6周。

3幣咽視ζ冢菏侵干理反應(yīng)在新的環(huán)境下基本上達到穩(wěn)定, 此時期多數(shù)生理反應(yīng)趨向穩(wěn)定。各子系統(tǒng)的生理反應(yīng)雖仍會有波動，但波動范圍較小，隨著空間飛行時間的延長，生理變化會越來越小。

圖一是航天員在太空飛行時，各生理系統(tǒng)適應(yīng)過程示意圖。從圖中可見神經(jīng)－前庭系統(tǒng)的適應(yīng)過程最快。體液和電解質(zhì)的變化在航天頭半個月較明顯，以后變化逐漸不明顯，經(jīng)幾個月還不能恢復(fù)到飛行前狀態(tài)。心血管系統(tǒng)在航天時也有明顯變化，經(jīng)一個月左右變化有所減輕，但也不能完全恢復(fù)到飛行前狀態(tài)。紅細胞變化速度較心血管、體液和電解質(zhì)等要慢，而恢復(fù)卻比較快，經(jīng)數(shù)月后可基本恢復(fù)到飛行前狀態(tài)。骨骼脫鈣和肌肉萎縮是隨航天時間的延長而越來越嚴(yán)重，航天數(shù)月也不能使癥狀停止發(fā)展，盡管到后期脫鈣和萎縮速度有所減慢。

當(dāng)飛行結(jié)束，航天員返回地面，又會出現(xiàn)不適應(yīng)現(xiàn)象，要經(jīng)過一段時間后才能重新適應(yīng)地面環(huán)境，這稱為“再適應(yīng)”。再適應(yīng)過程與飛行時間長短、人體機能狀態(tài)、是否采取有效防護措施等而有所不同，但其一般規(guī)律可用圖二示意圖表示。

航天員返回地面后，特別是降落在海面上遇到顛簸時，更易出現(xiàn)運動病。此外還會出現(xiàn)平衡功能不穩(wěn)，下肢無力，行走不穩(wěn)，想躺下，感到似乎有重量壓在身上的現(xiàn)象，一般經(jīng)兩三天后癥狀可有很大好轉(zhuǎn)。

絕大多數(shù)航天員返回地面后，體重要比飛行前平均減輕2～3公斤。體重下降與水份、血漿減少、骨骼肌肉萎縮有關(guān)。肌肉重量的恢復(fù)大約需經(jīng)一個月。失重引起的脫鈣經(jīng)數(shù)周才能恢復(fù)。返回地面后，心血管調(diào)節(jié)功能下降也比較明顯，做立位和下體負(fù)壓試驗表明，耐力普遍下降，要經(jīng)數(shù)日到兩周左右才能恢復(fù)。紅細胞也要經(jīng)一個月左右的時間才能恢復(fù)。■