短臂離心機(jī)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、失重對(duì)人體所引起的危害性影響是目前航天事業(yè)發(fā)展所面臨的最大問題之一。航天飛行時(shí)，失重環(huán)境可引起流體靜壓消失，體液頭向轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致機(jī)體生理功能發(fā)生一系列的適應(yīng)性變化。包括：骨鈣丟失、肌肉萎縮、紅細(xì)胞減少、體液頭向轉(zhuǎn)移、心血管功能下降、神經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)紊亂、免疫功能障礙燈，降低了航天員空間工作能力，使飛行任務(wù)不能完成。失重危害性影響主要表現(xiàn)在航天員返回地面重力環(huán)境后出現(xiàn)立位耐力下降、運(yùn)動(dòng)耐力下降等再適應(yīng)障礙。為了保護(hù)航天員的身體健康及安全，保證航

2、天任務(wù)的順利完成，必須發(fā)展一套有效的中長(zhǎng)期失重對(duì)抗措施。
　　經(jīng)過50多年航天事業(yè)發(fā)展，目前對(duì)抗失重措施主要包括水鹽補(bǔ)充、下體負(fù)壓、藥物、抗阻力運(yùn)動(dòng)等。但即使綜合使用這些對(duì)抗措施，航天員在飛行后返回地面時(shí)仍出現(xiàn)平衡障礙、立位耐力下降和進(jìn)行性的骨質(zhì)丟失。短臂離心機(jī)可通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生人工重力，是一種針對(duì)多個(gè)生理系統(tǒng)的綜合對(duì)抗措施，有可能從根本上解決失重問題，具有較好的應(yīng)用前景。
　　既往臥床研究表明，人工重力暴露能夠有效維持模擬失重

3、環(huán)境中心血管功能，但對(duì)運(yùn)動(dòng)耐力的作用不大。而有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)被試者運(yùn)動(dòng)耐力有較好防護(hù)。因此，有氧運(yùn)動(dòng)聯(lián)合人工重力鍛煉可能是一套有效的對(duì)抗失重方案。但是以何種方式將兩者結(jié)合以更好地發(fā)揮作用，至今尚無定論。
　　本研究觀察了人工重力暴露時(shí)，不同體位對(duì)人體心血管功能的影響；觀察并分析了單純?nèi)斯ぶ亓Ρ┞丁渭冞\(yùn)動(dòng)鍛煉、人工重力聯(lián)合運(yùn)動(dòng)鍛煉對(duì)心血管功能的不同影響；人工重力聯(lián)合運(yùn)動(dòng)鍛煉對(duì)抗模擬失重的多系統(tǒng)影響。
　　本研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及發(fā)現(xiàn)如下

4、：
　　1.不同體位短臂離心機(jī)暴露時(shí)心血管及前庭功能的改變本實(shí)驗(yàn)通過觀察和比較不同體位下短臂離心機(jī)暴露所引起的心血管及前庭功能反應(yīng)，旨在進(jìn)一步明確短臂離心機(jī)暴露下體位因素對(duì)心血管和前庭功能的影響。10名健康男性受試者，依次進(jìn)行75°、45°、15°體位的短臂離心機(jī)暴露，每體位先后進(jìn)行2G、3G(足水平)人工重力暴露。采用便攜式無創(chuàng)逐跳血壓監(jiān)測(cè)儀(Portapres)全程監(jiān)測(cè)并記錄受試者血壓、心率、心臟泵血功能，同時(shí)進(jìn)行前庭功能評(píng)價(jià)

5、，比較不同體位短臂離心機(jī)暴露對(duì)心血管、前庭系統(tǒng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2G和3G短臂離心機(jī)暴露時(shí)，15°體位下大部分受試者出現(xiàn)嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)病癥狀被迫終止實(shí)驗(yàn)；75°和45°兩種體位下受試者血壓、心率、總外周阻力較基礎(chǔ)值均顯著增高，每搏量顯著降低（p<0.05），心輸出量則無顯著變化；相同G值短臂離心機(jī)暴露時(shí)，75°體位下心血管功能變化較45°無顯著性差異，而前庭功能評(píng)分則隨著體位角度的減小而逐漸增高，15°體位下評(píng)分，較45°和75°體位顯著增高

6、（p<0.05）。結(jié)果提示，短臂離心機(jī)暴露時(shí)，45°和75°兩種體位對(duì)心血管功能的影響沒有顯著差異，但不同體位對(duì)前庭功能的影響卻差異較大。暴露體位越趨近于坐位，引起的運(yùn)動(dòng)病程度越重。
　　2.短臂離心機(jī)、有氧運(yùn)動(dòng)或者二者聯(lián)合鍛煉對(duì)心血管功能的影響本實(shí)驗(yàn)利用短臂離心機(jī)觀察比較單純?nèi)斯ぶ亓Ρ┞丁渭冞\(yùn)動(dòng)鍛煉、人工重力聯(lián)合運(yùn)動(dòng)鍛煉三種鍛煉方案對(duì)心血管功能及心臟自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的影響。24名健康青年男性隨機(jī)分為三組：?jiǎn)渭內(nèi)斯ぶ亓Ρ┞督M、單

7、純運(yùn)動(dòng)鍛煉組、人工重力聯(lián)合運(yùn)動(dòng)鍛煉組。單純?nèi)斯ぶ亓Ρ┞督M進(jìn)行間斷進(jìn)行梯度G值（1G-2G）離心機(jī)鍛煉，單純運(yùn)動(dòng)鍛煉組進(jìn)行40W的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷鍛煉，人工重力聯(lián)合運(yùn)動(dòng)鍛煉則即進(jìn)行間斷進(jìn)行梯度G值（1G-2G）離心機(jī)暴露，同時(shí)又進(jìn)行40W運(yùn)動(dòng)鍛煉，每天30min，持續(xù)1周。記錄心電圖和逐跳連續(xù)血壓，運(yùn)用自回歸譜分析法得到心率變異性（HRV）與收縮壓變異性（SBPV）功率譜，采用心電機(jī)械圖法和阻抗法測(cè)量鍛煉前后心臟的收縮功能與泵血功能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：人

8、工重力暴露聯(lián)合運(yùn)動(dòng)鍛煉1周后被試者心率（HR）顯著下降（P<0.05），每搏量（SV）、左室射血時(shí)間（LVET）及血壓變異性低頻功率（LF-SBPV）較鍛煉前顯著增加（p<0.05），而其他兩組以上指標(biāo)沒有顯著變化。結(jié)果提示1周離心機(jī)聯(lián)合運(yùn)動(dòng)負(fù)荷鍛煉可顯著增強(qiáng)心臟泵血功能及自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能。
　　3.間斷性短臂離心機(jī)聯(lián)合運(yùn)動(dòng)鍛煉對(duì)4天頭低位臥床期間多系統(tǒng)功能功能的影響本實(shí)驗(yàn)利用短臂離心機(jī)進(jìn)行梯度G值聯(lián)合運(yùn)動(dòng)負(fù)荷鍛煉，觀察4天頭低位

9、臥床期間間斷性人工重力鍛煉對(duì)被試者心血管功能、腦血管功能、下肢靜脈功能的影響。12名健康青年男性隨機(jī)分為兩組：對(duì)照組，僅進(jìn)行4天頭低位臥床；對(duì)抗組：4天頭低位臥床同時(shí)每天進(jìn)行間斷進(jìn)行梯度G值（1G-2G）離心機(jī)聯(lián)合40W運(yùn)動(dòng)負(fù)荷鍛煉1h。鍛煉前后記錄心電圖及逐跳血壓，分析心率變異性（HRV）與收縮壓變異性（SBPV），進(jìn)行頭高位傾斜測(cè)試，觀察立位應(yīng)激時(shí)立位耐力的變化，采用心電機(jī)械圖法和阻抗法測(cè)量心臟的泵血功能與收縮功能。以靜脈阻斷體積描

10、記法檢測(cè)下肢順應(yīng)性，以超聲探測(cè)法檢測(cè)下肢腘靜脈順應(yīng)性，用MT-1010型經(jīng)顱多普勒超聲儀檢測(cè)腦血流變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：對(duì)照組被試者4天頭低位臥床后心率、腘靜脈順應(yīng)性顯著提高，SV、CO、PWC170、VaO2以及HFRR顯著下降（p<0.05），而對(duì)抗組臥床前后未見以上指標(biāo)有顯著差異。兩組被試者臥床前后腦血流的變化相似。結(jié)果提示，4天頭低位臥床期間每天1h的梯度G值（1-2）人工重力暴露聯(lián)合40W運(yùn)動(dòng)鍛煉能夠有效維持被試者心血管功能、心臟自