短臂離心機(jī)鍛煉對(duì)人體心血管功能的影響.pdf

1、千百萬年來，人類在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中，適應(yīng)了地球表面的1G重力環(huán)境。在航天失重環(huán)境下，流體靜壓消失，體液頭向分布，引發(fā)機(jī)體各生理系統(tǒng)出現(xiàn)一系列的適應(yīng)性變化，對(duì)心血管系統(tǒng)、肌肉骨骼系統(tǒng)、前庭神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等產(chǎn)生不良影響，嚴(yán)重影響航天員空間工作能力和飛行任務(wù)的完成，表現(xiàn)為返回地面后的立位耐力下降、運(yùn)動(dòng)能力下降等再適應(yīng)不良的癥狀。為了保證航天員的身體健康、安全及工作效率，開展中長(zhǎng)期失重對(duì)抗措施的研究是非常必要的。
　　微重力

2、暴露后的心血管功能失調(diào)與以下因素有關(guān)：①體液頭向轉(zhuǎn)移以及多尿引起血容量相對(duì)不足；②心臟功能減退；③阻力血管對(duì)交感刺激的反應(yīng)性下降；④壓力反射功能發(fā)生改變。目前的對(duì)抗措施主要包括運(yùn)動(dòng)、企鵝服、下體負(fù)壓、水鹽補(bǔ)充、抗荷服、營(yíng)養(yǎng)、藥物、肌肉電刺激以及飛行前適應(yīng)性訓(xùn)練等。但這些措施不足以對(duì)抗航天環(huán)境給人體帶來的不良影響，航天員仍然表現(xiàn)出立位耐力下降和進(jìn)行性的骨質(zhì)丟失。采用短臂離心機(jī)，可以在空間實(shí)現(xiàn)人工重力環(huán)境，是一種針對(duì)多個(gè)生理系統(tǒng)的綜合對(duì)抗措

3、施，有可能從根本上解決問題，具有較好的應(yīng)用前景。
　　既往研究表明，有氧運(yùn)動(dòng)有助于維持地面模擬失重被試者的血漿容量和運(yùn)動(dòng)能力，人工重力鍛煉則有利于提高被試者的立位耐力。短臂離心機(jī)鍛煉可將有氧運(yùn)動(dòng)鍛煉和人工重力鍛煉結(jié)合在一起，但是各因素在維持立位耐力中的作用以及以何種方式結(jié)合能更好地發(fā)揮對(duì)抗作用，至今尚無定論。我們改進(jìn)設(shè)計(jì)的SAC-Ⅱ型短臂離心機(jī)，采用電力驅(qū)動(dòng)方式，并可通過調(diào)節(jié)阻力矩定量人體運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，有助于分別研究人工重力與運(yùn)動(dòng)負(fù)荷

4、兩種因素的對(duì)抗作用。
　　本研究利用SAC-Ⅱ型短臂離心機(jī)，觀察了短臂離心機(jī)不同水平＋Gz暴露聯(lián)合運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)人體的心率和呼吸反應(yīng)，同時(shí)選擇一定的方案，觀察了間斷性人工重力聯(lián)合運(yùn)動(dòng)鍛煉對(duì)人體心臟功能、自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的影響，旨在為下一步地面模擬失重乃至載人航天飛行選擇合適的人工重力對(duì)抗方案提供基礎(chǔ)。
　　本研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及發(fā)現(xiàn)如下：
　　1.短臂離心機(jī)＋Gz暴露聯(lián)合運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)心率和呼吸的變化本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用SAC-Ⅱ型短臂離心

5、機(jī)，觀察了不同方案離心機(jī)＋Gz暴露聯(lián)合運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)人體心率、呼吸的變化。10名健康青年男性間斷進(jìn)行不同G值（1G，2G，3G）＋Gz暴露，暴露的同時(shí)進(jìn)行不同負(fù)荷（0W，30W，60W）運(yùn)動(dòng)鍛煉。暴露過程中持續(xù)監(jiān)測(cè)心率、呼吸的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)渭儯獹z暴露時(shí)心率較基礎(chǔ)值顯著增加（P<0.05）；＋2Gz和＋3Gz暴露聯(lián)合30W、60W負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)心率較相同負(fù)荷單純運(yùn)動(dòng)時(shí)基礎(chǔ)值均顯著增加（P<0.05）；與單純＋Gz暴露相比較，＋Gz暴露聯(lián)合3

6、0W運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)心率、呼吸顯著增加（P<0.01），聯(lián)合60W運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)進(jìn)一步增加（P<0.01），并隨著G值的增大而增加。結(jié)果提示，＋Gz暴露聯(lián)合運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)心率、呼吸的變化較單純＋Gz暴露更大。2.三周間斷性短臂離心機(jī)聯(lián)合運(yùn)動(dòng)鍛煉對(duì)人體心功能的影響本實(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，觀察了間斷性人工重力鍛煉3周后人體心臟收縮、泵血功能的變化。8名健康青年男性間斷進(jìn)行梯度G值（1G-2G）離心機(jī)聯(lián)合30W運(yùn)動(dòng)負(fù)荷鍛煉，每天3

7、0min，持續(xù)3周。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)：鍛煉2周后被試者左室射血時(shí)間（LVET）及射血分?jǐn)?shù)（EF）較鍛煉前顯著增加（P<0.05），心率（HR）、射血前期（PEP）與LVET比值（PEP/LVET）顯著下降（P<0.05）；鍛煉3周后，LVET及EF進(jìn)一步增加（P<0.01），HR及PEP/LVET進(jìn)一步下降（P<0.05），同時(shí)PEP下降達(dá)到顯著性，每搏量和總外周阻力顯著增加（P<0

8、.05）。結(jié)果提示3周離心機(jī)聯(lián)合運(yùn)動(dòng)負(fù)荷鍛煉可顯著增強(qiáng)心臟收縮與泵血功能。
　　3.間斷性短臂離心機(jī)聯(lián)合運(yùn)動(dòng)鍛煉對(duì)心血管自主神經(jīng)調(diào)節(jié)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，觀察間斷性人工重力鍛煉3周后人體心血管自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的變化。8名健康青年男性間斷進(jìn)行梯度G值（1G-2G）離心機(jī)聯(lián)合30W運(yùn)動(dòng)負(fù)荷鍛煉，每天30min，持續(xù)3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

9、異性（SBPV）功率譜。鍛煉前后進(jìn)行頭高位傾斜聯(lián)合下體負(fù)壓測(cè)試，觀察立位應(yīng)激時(shí)心血管功能變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在臥位休息時(shí)，鍛煉3周后被試者HRV的低頻與高頻比值較鍛煉前顯著下降（P<0.05），SBPV的低頻功率較鍛煉前顯著增加（P<0.05）。在頭高位傾斜聯(lián)合下體負(fù)壓試驗(yàn)時(shí)，鍛煉后被試者心率較鍛煉前顯著下降（P<0.05），總外周阻力顯著增加（P<0.05），每搏量呈增加的趨勢(shì)。結(jié)果提示，離心機(jī)聯(lián)合30W運(yùn)動(dòng)鍛煉3周可以增加平臥位心臟迷走

10、神經(jīng)與外周血管交感神經(jīng)活動(dòng)水平，增強(qiáng)立位應(yīng)激時(shí)血壓調(diào)節(jié)能力，提高了心血管功能儲(chǔ)備。
　　總之，本研究觀察了短臂離心機(jī)鍛煉對(duì)人體心血管功能的影響，發(fā)現(xiàn)＋Gz暴露聯(lián)合運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)心率、呼吸的變化較單純＋Gz暴露更大，并發(fā)現(xiàn)間斷性梯度G值（1G-2G）聯(lián)合30W運(yùn)動(dòng)負(fù)荷鍛煉3周可增強(qiáng)人體心臟收縮與泵血功能，增加平臥位心臟迷走神經(jīng)與外周血管交感神經(jīng)活動(dòng)水平，增強(qiáng)了立位應(yīng)激時(shí)血壓的調(diào)節(jié)能力，提高了心血管功能儲(chǔ)備。本工作對(duì)下一步地面模擬失重乃至