航天員返回地球之后

在一次歡迎航天飛機航天員返回的慶祝會上，一名女航天員正站在臺上興致勃勃地談她的體會，忽然倒在地上，暈過去了。這種現(xiàn)象并不少見，約有20％的航天飛機航天員和80％的國際空間站航天員會在返回地球后出現(xiàn)頭暈感覺或發(fā)生暈厥。長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)生護送他們到檢查車。為什么會出現(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，使他們在返回地球后不能適應(yīng)地球的重力環(huán)境。科學(xué)家們正在積極尋找其引發(fā)的原因并采取措施來防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。

你能站立多久?

選拔航天員時，要進行立位耐力檢查。顧名思義，“立位耐力”就是人在安靜站立時的耐受時間。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，看能堅持多久而不暈倒。如果能堅持20～30分鐘以上，說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，則說明你的立位耐力很差。對于一般人來說，站立20分鐘是不會暈倒的，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)功能差的人才會暈倒。

可是，已經(jīng)經(jīng)過嚴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，由于重力的影響，上身的血液會向下身流動，一部分血液就儲存在下肢靜脈中，如果人體沒有相應(yīng)的調(diào)節(jié)機制，腦部血壓將會下降，很容易暈倒。但是，人在長期的進化過程中，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，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，通過神經(jīng)傳到腦，腦就會發(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，一般人站立時不會感覺不舒服或暈倒。

人進入太空后，由于重力消失，原來積蓄在人體下身的體液流到頭部和胸部，頭部的動脈壓與心臟一樣高，因此出現(xiàn)了像人在地面上倒立時的感覺。血液的頭向轉(zhuǎn)移對心血管系統(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)紅細胞生成的一些感受器發(fā)生錯覺，誤以為人體中的血液太多了，于是腦就會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，由于體內(nèi)的血液減少，站立時回到心臟的血液少，同時負責(zé)調(diào)節(jié)血壓的壓力感受器也因長期失重功能下降了，使得航天員站立時腦部的血壓下降，血液供應(yīng)不足，自然容易出現(xiàn)暈厥了。

這些原因說起來很簡單，它可是航天醫(yī)學(xué)家經(jīng)過40多年的地面模擬失重實驗和太空實驗得出的結(jié)論。盡管航天員立位耐力下降的總原因已基本了解，但仍存在很多問題沒有解決，故現(xiàn)在仍在國際空間站上進行這方面的研究。

太空實驗

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

1)失重時有多少體液(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題是航天員進入失重環(huán)境后有多少體液從下身轉(zhuǎn)移到上身?為了解決這個問題，美國在執(zhí)行“天空實驗室－4”任務(wù)時，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，就可以測量這條腿的容積。航天員進入太空后，采用同樣的方法測一條腿的容積。因為體液分布的原因，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“空間實驗室”和美國航天飛機的飛行中，是采用一種改良的長襪狀的容積測量系統(tǒng)來測量飛行中腿周長的變化。航天飛機上采用這種方法測量了11名航天員飛行中一個下肢容積的變化。結(jié)果是飛行中下肢容積平均減少1.02升左右，說明失重時兩個下肢中有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，難怪航天員一進入太空就出現(xiàn)頭部充血、頭脹、頭痛、眼脹、鼻堵的感覺。

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檢查心血管調(diào)節(jié)功能就不管用了，因為太空中立位時沒有重力將人體的血液向下身“拉”，頭部不會出現(xiàn)血壓下降，也就無法評價航天員的心血管調(diào)節(jié)功能。為了檢查飛行中航天員的立位耐力，研究人員想出一個辦法，專門研制了一個下體負壓裝置，這是一個可抽負壓的筒。實驗前，航天員的下身進入筒內(nèi)，腰部被彈性帶密封。正式實驗開始時，首先記錄航天員的心電、心率、血壓，然后一個與負壓筒相連的泵開始抽氣，使筒內(nèi)的負壓按照預(yù)先設(shè)計的程序(例如，一20mmHg，2分鐘→－30mmHg，2分鐘→－40mmHg，2分鐘→－50mmHg，2分鐘)，逐漸增加負壓值。筒內(nèi)出現(xiàn)負壓時，就好像有一個力將上身的血液向下拉，筒內(nèi)的負壓值越高，向下“拉”的血液就越多。對心血管系統(tǒng)的刺激量就越大，此作用與人在地面站立時很相似，因此它是檢查航天員飛行中心血管功能的一種方法。在抽負壓時，記錄被試者的各項心血管指標(biāo)，它不僅是評價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)變化超過一定范圍，筒旁的航天員就立刻打開氣閥，不然筒內(nèi)的航天員就會暈過去了。飛行中測試的結(jié)果與地面相似，航天員的下體負壓耐力也是下降的。例如，飛行前航天員可以完成一50mmHg負壓實驗，無不良反應(yīng)；而飛行中在一40mmHg時就出現(xiàn)明顯的心率增加，血壓下降，預(yù)示航天員就要暈厥，必須停止實驗了。

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)頸動脈起源處，有一個可以感覺到血管內(nèi)壓力變化的感受器——頸動脈竇，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，它所在部位的血壓升高，頸動脈竇就將這個信息通過神經(jīng)傳到腦，腦就會通過調(diào)節(jié)血管和心臟，使血壓下降；人血壓下降時，頸動脈竇就會起相反作用，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，頸動脈竇可以通過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為頸動脈竇的反射功能下降了呢?為了驗證這個想法，他們在太空進行了頸動脈竇壓力感受器反射功能的研究。為了只觀察頸動脈竇的作用，研究人員為它設(shè)計了一個頸室，通過計算機來控制頸室中的壓力，實現(xiàn)對頸動脈竇的刺激，看它會做出怎樣的反應(yīng)。反應(yīng)指標(biāo)用心率的變化表示，實驗結(jié)束后，就可以畫出一條頸動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估頸動脈竇反射功能的好壞。

為了研究失重對頸動脈竇反射功能的影響，美國在“生命科學(xué)實驗室”中首次進行了航天中的研究。被試者是6名參加航天飛機飛行的航天員，用頸室方法測量了航天員飛行前、中、后頸動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，說明短時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