短臂離心機鍛煉對人體心血管功能的影響.pdf

1、千百萬年來，人類在長期的進化過程中，適應了地球表面的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)機體各生理系統(tǒng)出現(xiàn)一系列的適應性變化，對心血管系統(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，嚴重影響航天員空間工作能力和飛行任務的完成，表現(xiàn)為返回地面后的立位耐力下降、運動能力下降等再適應不良的癥狀。為了保證航天員的身體健康、安全及工作效率，開展中長期失重對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不足；②心臟功能減退；③阻力血管對交感刺激的反應性下降；④壓力反射功能發(fā)生改變。目前的對抗措施主要包括運動、企鵝服、下體負壓、水鹽補充、抗荷服、營養(yǎng)、藥物、肌肉電刺激以及飛行前適應性訓練等。但這些措施不足以對抗航天環(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行性的骨質(zhì)丟失。采用短臂離心機，可以在空間實現(xiàn)人工重力環(huán)境，是一種針對多個生理系統(tǒng)的綜合對抗措

3、施，有可能從根本上解決問題，具有較好的應用前景。
　　既往研究表明，有氧運動有助于維持地面模擬失重被試者的血漿容量和運動能力，人工重力鍛煉則有利于提高被試者的立位耐力。短臂離心機鍛煉可將有氧運動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)揮對抗作用，至今尚無定論。我們改進設計的SAC-Ⅱ型短臂離心機，采用電力驅(qū)動方式，并可通過調(diào)節(jié)阻力矩定量人體運動負荷，有助于分別研究人工重力與運動負荷

4、兩種因素的對抗作用。
　　本研究利用SAC-Ⅱ型短臂離心機，觀察了短臂離心機不同水平＋Gz暴露聯(lián)合運動負荷時人體的心率和呼吸反應，同時選擇一定的方案，觀察了間斷性人工重力聯(lián)合運動鍛煉對人體心臟功能、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抗方案提供基礎(chǔ)。
　　本研究的實驗結(jié)果及發(fā)現(xiàn)如下：
　　1.短臂離心機＋Gz暴露聯(lián)合運動負荷時心率和呼吸的變化本實驗應用SAC-Ⅱ型短臂離心

5、機，觀察了不同方案離心機＋Gz暴露聯(lián)合運動負荷時人體心率、呼吸的變化。10名健康青年男性間斷進行不同G值（1G，2G，3G）＋Gz暴露，暴露的同時進行不同負荷（0W，30W，60W）運動鍛煉。暴露過程中持續(xù)監(jiān)測心率、呼吸的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：單純＋Gz暴露時心率較基礎(chǔ)值顯著增加（P<0.05）；＋2Gz和＋3Gz暴露聯(lián)合30W、60W負荷運動時心率較相同負荷單純運動時基礎(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運動負荷時心率、呼吸顯著增加（P<0.01），聯(lián)合60W運動負荷時進一步增加（P<0.01），并隨著G值的增大而增加。結(jié)果提示，＋Gz暴露聯(lián)合運動負荷時心率、呼吸的變化較單純＋Gz暴露更大。2.三周間斷性短臂離心機聯(lián)合運動鍛煉對人體心功能的影響本實驗利用短臂離心機進行梯度G值聯(lián)合運動負荷鍛煉，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行梯度G值（1G-2G）離心機聯(lián)合30W運動負荷鍛煉，每天3

7、0min，持續(xù)3周。采用心電機械圖法和阻抗法測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間（LVET）及射血分數(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進一步增加（P<0.01），HR及PEP/LVET進一步下降（P<0.05），同時PEP下降達到顯著性，每搏量和總外周阻力顯著增加（P<0

8、.05）。結(jié)果提示3周離心機聯(lián)合運動負荷鍛煉可顯著增強心臟收縮與泵血功能。
　　3.間斷性短臂離心機聯(lián)合運動鍛煉對心血管自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的影響本實驗利用短臂離心機進行梯度G值聯(lián)合運動負荷鍛煉，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行梯度G值（1G-2G）離心機聯(lián)合30W運動負荷鍛煉，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。鍛煉前后進行頭高位傾斜聯(lián)合下體負壓測試，觀察立位應激時心血管功能變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在臥位休息時，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)合下體負壓試驗時，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。結(jié)果提示，離心機聯(lián)合30W運動鍛煉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)活動水平，增強立位應激時血壓調(diào)節(jié)能力，提高了心血管功能儲備。
　　總之，本研究觀察了短臂離心機鍛煉對人體心血管功能的影響，發(fā)現(xiàn)＋Gz暴露聯(lián)合運動負荷時心率、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運動負荷鍛煉3周可增強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)活動水平，增強了立位應激時血壓的調(diào)節(jié)能力，提高了心血管功能儲備。本工作對下一步地面模擬失重乃至