王焰磊，吳斌，吳萍，宮獻(xiàn)文，劉敏，唐志忠

(中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心，北京 100094)

人體受到主動(dòng)或(和)被動(dòng)的刺激時(shí)，心血管功能會(huì)發(fā)生應(yīng)激性的調(diào)節(jié)[1]，這是一個(gè)極為復(fù)雜的過(guò)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(guò)程[5]。

在實(shí)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(duì)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(guò)程中，人體又承受了較高的+G負(fù)荷，體內(nèi)大部分血液向臀部和下肢重新分布，對(duì)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(fù)荷轉(zhuǎn)換時(shí)，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(jiàn)，對(duì)反復(fù)體位改變是否有較好的適應(yīng)能力對(duì)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(jìn)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。考慮到超重、失重是最重要和最具特色的航天環(huán)境因素，而心肺儲(chǔ)備功能可反映人體的運(yùn)動(dòng)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(duì)不同職業(yè)女性人群進(jìn)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(duì)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(yùn)輸機(jī)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(guò)臨床體檢，排除心血管系統(tǒng)疾患；實(shí)驗(yàn)前1周和實(shí)驗(yàn)期間不服用任何心血管藥物，保證每天睡眠不少于7 h；實(shí)驗(yàn)期間無(wú)身體不適，不飲用含酒精和咖啡因的飲料，不進(jìn)行中等以上強(qiáng)度的鍛煉和體力活動(dòng)；實(shí)驗(yàn)期間不在女性生理期內(nèi)。

1.2 試驗(yàn)程序

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前讓被試者了解本實(shí)驗(yàn)的程序和注意事項(xiàng)，以消除緊張情緒，取得密切配合。實(shí)驗(yàn)前被試者在實(shí)驗(yàn)室中處于安靜狀態(tài)至少15 min，用電子血壓計(jì)測(cè)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)生理指標(biāo)波動(dòng)平穩(wěn)后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

轉(zhuǎn)床按吳斌等人[5]設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，具體見(jiàn)下表1。

表1 反復(fù)體位改變實(shí)驗(yàn)程序

圖1 反復(fù)體位改變實(shí)驗(yàn)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(shí)針?lè)较?45°～+90°的旋轉(zhuǎn)；刻度精確可靠；床板上有防護(hù)物，平躺于床上被試者在隨床板旋轉(zhuǎn)過(guò)程中不會(huì)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(jì)(美國(guó)，JE公司)：在實(shí)驗(yàn)前測(cè)量被試的基礎(chǔ)血壓和心率。

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

d.無(wú)創(chuàng)心功能測(cè)量系統(tǒng)：PowerLab(澳大利亞，Edison公司)，用于監(jiān)測(cè)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被試者V2導(dǎo)聯(lián)下的心電圖變化，并將心電信號(hào)儲(chǔ)存至生理微機(jī)中；Finometer(荷蘭，F(xiàn)MS公司)，用于測(cè)量被試的每搏逐跳的心率、逐跳動(dòng)脈血壓和心功能等指標(biāo)。

e.生理微機(jī)：記錄和存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各項(xiàng)生理指標(biāo)，以及顯示和存儲(chǔ)心電波形，配有SPSS、Excel、Chart等數(shù)據(jù)分析軟件。

f.秒表：用于實(shí)驗(yàn)中計(jì)時(shí)。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

血液重新分布實(shí)驗(yàn)中，按照《航天員血液重新分布適應(yīng)性選拔標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)被試者的主觀情況、HRmax(1 min)、△HR(1 min)、△DBPmean、△MBPmean和ECG進(jìn)行分別評(píng)分，最后綜合權(quán)重后給出評(píng)級(jí)。

Finometer記錄了被試者每搏逐跳的HR、SAP、DAP、MAP、SV、CO和TPR共七項(xiàng)心血管生理參數(shù)。各生理指標(biāo)以0°3min，0°5min兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的均值作為對(duì)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(shí)的各項(xiàng)生理指標(biāo)。比較整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不同耐受組各項(xiàng)指標(biāo)的變化是否存在差異性。對(duì)不同耐受組組間相同體位下各項(xiàng)數(shù)值的變化進(jìn)行組間t檢驗(yàn)。 對(duì)相同耐受組組內(nèi)各體位測(cè)得的生理參數(shù)與對(duì)照的差異進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)。 對(duì)相同耐受組組內(nèi)同一生理參數(shù)20s和1min的變化進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 血液重新分布實(shí)驗(yàn)評(píng)級(jí)

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

具體結(jié)果見(jiàn)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(shí)驗(yàn)評(píng)級(jí)

表2和圖3可見(jiàn)，兩組的SV有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01)。以0°時(shí)的數(shù)值為對(duì)照，兩組的SV都在負(fù)角度時(shí)上升，在正角度時(shí)下降。A組的SV要明顯大于B組，且在所有負(fù)角度時(shí)均有明顯的顯著性差異(P<0.01)，在第8次50°時(shí)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(shí)的SV大于60 s時(shí)，但均沒(méi)有顯著性。

△SV(△SV = SV正角度- SV負(fù)角度)是每次由負(fù)到正的體位改變過(guò)程中SV的變化值。如圖4顯示，兩組間的△SV有統(tǒng)計(jì)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(shí)驗(yàn)的進(jìn)程而呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，A組的20 s和60 s的△SV基本相同，但20 s的波動(dòng)大于60 s；B組20 s的△SV要小于60 s，但沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

圖3 A組和B組SV的變化趨勢(shì)

圖4 A組和B組△SV的變化趨勢(shì)

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(jiàn)，兩組的CO都有明顯下降的趨勢(shì)，A組的CO與B組之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性(P<0.01)。A組的CO大于B組，每個(gè)角度上均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，且A組的曲線起伏更大。兩組負(fù)角度60 s時(shí)的CO均大于20 s時(shí)，正角度60 s時(shí)的CO均小于20 s時(shí)。A組負(fù)角度20 s時(shí)的CO均大于前一個(gè)正角度60 s時(shí)，B組除第4次-30°之外，負(fù)角度20 s時(shí)的CO均小于前一個(gè)正角度60 s時(shí)。

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

2.4 小結(jié)

2.4.1 SV比較

A、B兩組的SV有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01)。A組的SV要明顯大于B組，且在所有負(fù)角度時(shí)均有明顯的顯著性差異(P<0.01)，在第8次50°時(shí)也有顯著性(P<0.05)。以0°時(shí)的數(shù)值為對(duì)照，兩組的SV都在負(fù)角度時(shí)上升，在正角度時(shí)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(shí)的SV大于60 s時(shí)，但均沒(méi)有顯著性。兩組間的△SV也有統(tǒng)計(jì)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(shí)驗(yàn)的進(jìn)程而呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，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(shì)，A組的CO與B組之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性(P<0.01)。A組的CO大于B組，每個(gè)角度上均由統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，且A組的曲線起伏更大。兩組負(fù)角度60 s時(shí)的CO均大于20 s時(shí)，正角度60 s時(shí)的CO均小于20 s時(shí)。A組負(fù)角度20 s時(shí)的CO均大于前一個(gè)正角度60 s時(shí)，B組除第4次-30°之外，負(fù)角度20 s時(shí)的CO均小于前一個(gè)正角度60 s時(shí)。兩組間的△CO有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01)，A組的△CO 明顯大于B組。兩組60 s時(shí)的△CO值都要大于20 s時(shí)。

圖5 A組和B組CO的變化趨勢(shì)

圖6 A組和B組△CO的變化趨勢(shì)

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(xiàng)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(fù)角度的過(guò)程中，大量血液轉(zhuǎn)移到胸腔部，回心血量的增加(前負(fù)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(fù)角度的SV和CO均大于正角度符合上述論據(jù)。在本實(shí)驗(yàn)中，所有女性組別被試者的SV和CO與0°時(shí)的對(duì)照相比，都有下降的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)槠脚P時(shí)心室的灌注已經(jīng)達(dá)到了飽和[7]，也可能與靜脈血回流時(shí)心包的對(duì)抗作用[8,9,10]有關(guān)。但在SV上，A組負(fù)角度時(shí)與0°時(shí)的對(duì)照相比均沒(méi)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(shí)候已經(jīng)提到，當(dāng)體位改變的角度增大時(shí)，心血管系統(tǒng)除了通過(guò)壓力反射又增加了別的調(diào)節(jié)方式來(lái)維持血壓的穩(wěn)定，在本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)初期，體位改變的角度不大，壓力反射足以通過(guò)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(guò)度的升降。當(dāng)?shù)搅舜蠼嵌鹊捏w位改變時(shí)，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(shí)心血管系統(tǒng)的其他調(diào)節(jié)機(jī)制開(kāi)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(shí)現(xiàn)了MAP的下降。當(dāng)轉(zhuǎn)到正角度時(shí)，壓力反射介導(dǎo)的升壓作用沒(méi)有能夠完成血壓調(diào)節(jié)，這時(shí)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(shí)驗(yàn)的A組中被試者的CO20 s和CO60 s都是負(fù)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(fù)角度時(shí)的CO20 s要小于正角度，負(fù)角度時(shí)的CO60 s要大于正角度。這說(shuō)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(duì)比分析中，A組和B組之間在SV、△SV、CO、△CO四項(xiàng)指標(biāo)上均有顯著性差異，A組明顯大于B組，且SV值在負(fù)角度時(shí)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(xiàng)目，其長(zhǎng)期鍛煉的結(jié)果造成心臟泵血功能增強(qiáng)，同時(shí)造成下肢血管順應(yīng)性增強(qiáng)，負(fù)角度時(shí)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(méi)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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