在一次歡迎航天飛機(jī)航天員返回的慶祝會(huì)上，一名女航天員正站在臺(tái)上興致勃勃地談她的體會(huì)，忽然倒在地上，暈過(guò)去了。這種現(xiàn)象并不少見(jiàn)，約有20％的航天飛機(jī)航天員和80％的國(guó)際空間站航天員會(huì)在返回地球后出現(xiàn)頭暈感覺(jué)或發(fā)生暈厥。長(zhǎng)期太空飛行的空間站航天員往往是一著陸后就被人放到擔(dān)架或座椅上，由航天醫(yī)生護(hù)送他們到檢查車(chē)。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況?這是由于太空飛行降低了航天員的心血管調(diào)節(jié)功能，使他們?cè)诜祷氐厍蚝蟛荒苓m應(yīng)地球的重力環(huán)境?？茖W(xué)家們正在積極尋找其引發(fā)的原因并采取措施來(lái)防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。

你能站立多久?

選拔航天員時(shí)，要進(jìn)行立位耐力檢查。顧名思義，“立位耐力”就是人在安靜站立時(shí)的耐受時(shí)間。如果你想知道自己的立位耐力，可以按照以下的方法試一試：背靠著墻站立，腿放松，不能動(dòng)，看能堅(jiān)持多久而不暈倒。如果能堅(jiān)持20～30分鐘以上，說(shuō)明你的立位耐力較好。如果你站立不到10分鐘就心發(fā)慌、面色蒼白、出冷汗、惡心，甚至眼發(fā)黑或暈倒，則說(shuō)明你的立位耐力很差。對(duì)于一般人來(lái)說(shuō)，站立20分鐘是不會(huì)暈倒的，只是在一些特殊情況下(如烈日下、浴室中)，有些心血管調(diào)節(jié)功能差的人才會(huì)暈倒。

可是，已經(jīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格立位耐力選拔的航天員在返回地球后，為什么有的連站10分鐘都堅(jiān)持不了?為什么航天員在返回地球后不愿站立，寧愿躺著?這主要是由于太空的失重使航天員心血管調(diào)節(jié)功能下降所造成的。

體液頭向轉(zhuǎn)移

人在地球上站立時(shí)，由于重力的影響，上身的血液會(huì)向下身流動(dòng)，一部分血液就儲(chǔ)存在下肢靜脈中，如果人體沒(méi)有相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)制，腦部血壓將會(huì)下降，很容易暈倒。但是，人在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，已逐漸適應(yīng)地球的重力環(huán)境，在體內(nèi)形成了一套完整、復(fù)雜的心血管調(diào)節(jié)功能。當(dāng)人站立時(shí)，上身血壓下降，刺激血管內(nèi)的一些特殊感受器，它們發(fā)出信號(hào)，通過(guò)神經(jīng)傳到腦，腦就會(huì)發(fā)出指令，命令外周血管收縮，心跳加快，從而提高血壓，保證腦和心臟的血液供應(yīng)。所以，一般人站立時(shí)不會(huì)感覺(jué)不舒服或暈倒。

人進(jìn)入太空后，由于重力消失，原來(lái)積蓄在人體下身的體液流到頭部和胸部，頭部的動(dòng)脈壓與心臟一樣高，因此出現(xiàn)了像人在地面上倒立時(shí)的感覺(jué)。血液的頭向轉(zhuǎn)移對(duì)心血管系統(tǒng)是不利的：它一方面使人體中感受壓力的感受器變得遲鈍；另一方面使調(diào)節(jié)紅細(xì)胞生成的一些感受器發(fā)生錯(cuò)覺(jué)，誤以為人體中的血液太多了，于是腦就會(huì)命令骨髓減慢造血速度，增加排尿量，以減少人體中的血量。這樣航天員在返回地球后站立時(shí)，由于體內(nèi)的血液減少，站立時(shí)回到心臟的血液少，同時(shí)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)血壓的壓力感受器也因長(zhǎng)期失重功能下降了，使得航天員站立時(shí)腦部的血壓下降，血液供應(yīng)不足，自然容易出現(xiàn)暈厥了。

這些原因說(shuō)起來(lái)很簡(jiǎn)單，它可是航天醫(yī)學(xué)家經(jīng)過(guò)40多年的地面模擬失重實(shí)驗(yàn)和太空實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論。盡管航天員立位耐力下降的總原因已基本了解，但仍存在很多問(wèn)題沒(méi)有解決，故現(xiàn)在仍在國(guó)際空間站上進(jìn)行這方面的研究。

太空實(shí)驗(yàn)

失重對(duì)心血管系統(tǒng)影響的實(shí)驗(yàn)大部分是在地面進(jìn)行的，例如頭低位6°臥床、浸水等方法可以模擬出失重對(duì)心血管系統(tǒng)的影響。但是，天上地下畢竟不同，地面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果必須到太空驗(yàn)證，一些機(jī)理性的研究也必須在太空進(jìn)行。所以，太空心血管功能的實(shí)驗(yàn)也很多，下面舉出3個(gè)與心血管系統(tǒng)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。

1)失重時(shí)有多少體液(血液+血管外液)轉(zhuǎn)移到上身?

既然體液頭向轉(zhuǎn)移是引起立位耐力下降的誘因，那么首先要了解的問(wèn)題是航天員進(jìn)入失重環(huán)境后有多少體液從下身轉(zhuǎn)移到上身?為了解決這個(gè)問(wèn)題，美國(guó)在執(zhí)行“天空實(shí)驗(yàn)室－4”任務(wù)時(shí)，在飛行前將航天員的下肢分成相同間隔的幾部分，用有刻度的帶子測(cè)量這些部位的圍徑，用幾何學(xué)求體積的方法，算出不同肢體段的容積，之后將各段容積相加，就可以測(cè)量這條腿的容積。航天員進(jìn)入太空后，采用同樣的方法測(cè)一條腿的容積。因?yàn)轶w液分布的原因，飛行中腿的容積必然少于飛行前，兩者的差值就是飛行中體液頭向轉(zhuǎn)移的量。在“空間實(shí)驗(yàn)室”和美國(guó)航天飛機(jī)的飛行中，是采用一種改良的長(zhǎng)襪狀的容積測(cè)量系統(tǒng)來(lái)測(cè)量飛行中腿周長(zhǎng)的變化。航天飛機(jī)上采用這種方法測(cè)量了11名航天員飛行中一個(gè)下肢容積的變化。結(jié)果是飛行中下肢容積平均減少1.02升左右，說(shuō)明失重時(shí)兩個(gè)下肢中有2升左右的體液由下肢轉(zhuǎn)移到上身。轉(zhuǎn)移到上身的體液中約有1／3是到頭部，難怪航天員一進(jìn)入太空就出現(xiàn)頭部充血、頭脹、頭痛、眼脹、鼻堵的感覺(jué)。

2)飛行中航天員的心血管功能也下降了嗎?

航天員在返回地球后立位耐力下降，說(shuō)明航天員心血管調(diào)節(jié)功能下降。那么，在飛行中航天員的心血管調(diào)節(jié)功能怎樣呢?如果飛行中再采用立位的方法來(lái)檢查心血管調(diào)節(jié)功能就不管用了，因?yàn)樘罩辛⑽粫r(shí)沒(méi)有重力將人體的血液向下身“拉”，頭部不會(huì)出現(xiàn)血壓下降，也就無(wú)法評(píng)價(jià)航天員的心血管調(diào)節(jié)功能。為了檢查飛行中航天員的立位耐力，研究人員想出一個(gè)辦法，專(zhuān)門(mén)研制了一個(gè)下體負(fù)壓裝置，這是一個(gè)可抽負(fù)壓的筒。實(shí)驗(yàn)前，航天員的下身進(jìn)入筒內(nèi)，腰部被彈性帶密封。正式實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，首先記錄航天員的心電、心率、血壓，然后一個(gè)與負(fù)壓筒相連的泵開(kāi)始抽氣，使筒內(nèi)的負(fù)壓按照預(yù)先設(shè)計(jì)的程序(例如，一20mmHg，2分鐘→－30mmHg，2分鐘→－40mmHg，2分鐘→－50mmHg，2分鐘)，逐漸增加負(fù)壓值。筒內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓時(shí)，就好像有一個(gè)力將上身的血液向下拉，筒內(nèi)的負(fù)壓值越高，向下“拉”的血液就越多。對(duì)心血管系統(tǒng)的刺激量就越大，此作用與人在地面站立時(shí)很相似，因此它是檢查航天員飛行中心血管功能的一種方法。在抽負(fù)壓時(shí)，記錄被試者的各項(xiàng)心血管指標(biāo)，它不僅是評(píng)價(jià)被試者心血管功能的指標(biāo)，也起到監(jiān)視的作用。如果這些指標(biāo)變化超過(guò)一定范圍，筒旁的航天員就立刻打開(kāi)氣閥，不然筒內(nèi)的航天員就會(huì)暈過(guò)去了。飛行中測(cè)試的結(jié)果與地面相似，航天員的下體負(fù)壓耐力也是下降的。例如，飛行前航天員可以完成一50mmHg負(fù)壓實(shí)驗(yàn)，無(wú)不良反應(yīng)；而飛行中在一40mmHg時(shí)就出現(xiàn)明顯的心率增加，血壓下降，預(yù)示航天員就要暈厥，必須停止實(shí)驗(yàn)了。

3)航天員的壓力感受器反射功能發(fā)生改變了嗎?

人的內(nèi)頸動(dòng)脈起源處，有一個(gè)可以感覺(jué)到血管內(nèi)壓力變化的感受器——頸動(dòng)脈竇，它在調(diào)節(jié)人的血壓中起到非常重要的作用：當(dāng)人血壓升高時(shí)，它所在部位的血壓升高，頸動(dòng)脈竇就將這個(gè)信息通過(guò)神經(jīng)傳到腦，腦就會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)血管和心臟，使血壓下降；人血壓下降時(shí)，頸動(dòng)脈竇就會(huì)起相反作用，使血壓上升。由于它的調(diào)節(jié)，使人的血壓維持在正常范圍，不會(huì)太高或太低。立位耐力好的人，在立位血壓變低的情況下，頸動(dòng)脈竇可以通過(guò)這種反射保持頭部的血壓。

于是，研究人員就想到航天員飛行后立位耐力下降是不是因?yàn)轭i動(dòng)脈竇的反射功能下降了呢?為了驗(yàn)證這個(gè)想法，他們?cè)谔者M(jìn)行了頸動(dòng)脈竇壓力感受器反射功能的研究。為了只觀察頸動(dòng)脈竇的作用，研究人員為它設(shè)計(jì)了一個(gè)頸室，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制頸室中的壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)頸動(dòng)脈竇的刺激，看它會(huì)做出怎樣的反應(yīng)。反應(yīng)指標(biāo)用心率的變化表示，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，就可以畫(huà)出一條頸動(dòng)脈竇壓力一心率變化曲線，從這條曲線的位置和形狀就可以評(píng)估頸動(dòng)脈竇反射功能的好壞。

為了研究失重對(duì)頸動(dòng)脈竇反射功能的影響，美國(guó)在“生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”中首次進(jìn)行了航天中的研究。被試者是6名參加航天飛機(jī)飛行的航天員，用頸室方法測(cè)量了航天員飛行前、中、后頸動(dòng)脈竇壓力感受器反射功能。結(jié)果是飛行中的曲線比飛行前要差，說(shuō)明短時(shí)間的太空飛行已引起壓力感受器反射功能的變化，它是引起航天員返回后立位耐力下降的主要原因。(文章代碼：1708)

責(zé)任編輯 蒲暉