在一次欢迎航天飞机航天员回来的庆祝会上,一名女航天员正站在台上兴味盎然地谈她的领会,遽然倒在地上,晕过去了。这种现象并不罕见,约有20%的航天飞机航天员和80%的国际空间站航天员会在回来地球后呈现头晕感觉或发作昏厥。
长时刻太空飞翔的空间站航天员往往是一着陆后就被人放到担架或座椅上,由航天医师护卫他们到查看车。为何会呈现这样的状况?这是由于太空飞翔降低了航天员的心血管调理功用,使他们在回来地球后不能习惯地球的重力环境。科学家们正在活跃寻觅其引发的原因并采纳办法来避免这种现象的发作。
你能站立多久?
选拔航天员时,要进行立位耐力查看。望文生义,“立位耐力”便是人在安静站立时的耐受时刻。假如你想清楚自己的立位耐力,可以依照以下的办法试一试:背靠着墙站立,腿放松,不能动,看能坚持多久而不晕倒。
假如能坚持20~30分钟以上,阐明你的立位耐力较好。假如你站立不到10分钟就心发慌、面无人色、出冷汗、厌恶,乃至眼发黑或晕倒,则阐明你的立位耐力很差。关于一般人来说,站立20分钟是不会晕倒的,只是在一些特别状况下(如烈日下、澡堂中),有些心血管调理功用差的人才会晕倒。
可是,现已经过严厉立位耐力选拔的航天员在回来地球后,为什么有的连站10分钟都坚持不了?为什么航天员在回来地球后不肯站立,甘愿躺着?这主要是由于太空的失重使航天员心血管调理功用下降所形成的。
体液头向搬运
人在地球上站立时,由于重力的影响,上身的血液会向下身活动,一部分血液就贮存在下肢静脉中,假如人体没有相应的调理机制,脑部血压将会下降,很简单晕倒。可是,人在长时刻的进化过程中,已逐步习惯地球的重力环境,在体内形成了一套完好、杂乱的心血管调理功用。当人站立时,上身血压下降,影响血管内的一些特别感触器,它们宣布信号,经过神经传到脑,脑就会宣布指令,指令外周血管缩短,心跳加速,然后进步血压,确保脑和心脏的血液供给。所以,一般人站立时不会感觉不舒服或晕倒。
人进入太空后,由于重力消失,本来积储在人体下身的体液流到头部和胸部,头部的动脉压与心脏相同高,因而呈现了像人在地上上倒立时的感觉。血液的头向搬运对心血管体系是晦气的:它一方面使人体中感触压力的感触器变得愚钝;另一方面使调理红细胞生成的一些感触器发作幻觉,误以为人体中的血液太多了,所以脑就会指令骨髓减慢造血速度,添加排尿量,以削减人体中的血量。
这样航天员在回来地球后站立时,由于体内的血液削减,站立时回到心脏的血液少,一起担任调理血压的压力感触器也因长时刻失重功用下降了,使得航天员站立时脑部的血压下降,血液供给缺乏,天然有可能会呈现昏厥了。
这些原因说起来很简单,它可是航天医学家经过40多年的地上模仿失重试验和太空试验得出的定论。虽然航天员立位耐力下降的总原因已根本了解,但仍存在许多问题没有处理,故现在仍在国际空间站上进行这方面的研讨。
太空试验
失重对心血管体系影响的试验大部分是在地上进行的,例如头低位6°卧床、浸水等办法可以模仿出失重对心血管体系的影响。可是,天上地下究竟不同,地上的试验成果有必要到太空验证,一些机理性的研讨也有必要在太空进行。所以,太空心血管功用的试验也许多,下面举出3个与心血管体系有关的试验。
1)失重时有多少体液(血液+血管外液)搬运到上身?
已然体液头向搬运是引起立位耐力下降的诱因,那么首要要了解的问题是航天员进入失重环境后有多少体液从下身搬运到上身?为了处理这样的一个问题,美国在履行“天空试验室-4”使命时,在飞翔前将航天员的下肢分红相同距离的几部分,用有刻度的带子丈量这些部位的围径,用几何学求体积的办法,算出不同肢体段的容积,之后将各段容积相加,就可以丈量这条腿的容积。航天员进入太空后,选用相同的办法测一条腿的容积。由于体液散布的原因,飞翔中腿的容积必定少于飞翔前,两者的差值便是飞翔中体液头向搬运的量。
在“空间试验室”和美国航天飞机的飞翔中,是选用一种改进的长袜状的容积丈量体系来丈量飞翔中腿周长的改动。航天飞机上选用这种办法丈量了11名航天员飞翔中一个下肢容积的改动。成果是飞翔中下肢容积均匀削减1.02升左右,阐明失重时两个下肢中有2升左右的体液由下肢搬运到上身。搬运到上身的体液中约有1/3是到头部,难怪航天员一进入太空就呈现头部充血、头胀、头痛、眼胀、鼻堵的感觉。
2)飞翔中航天员的心血管功用也下降了吗?
航天员在回来地球后立位耐力下降,阐明航天员心血管调理功用下降。那么,在飞翔中航天员的心血管调理功用怎样呢?假如飞翔中再选用立位的办法来查看心血管调理功用就不管用了,由于太空中立位时没有重力将人体的血液向下身“拉”,头部不会呈现血压下降,也就无法点评航天员的心血管调理功用。
为了查看飞翔中航天员的立位耐力,研讨人员想出一个办法,专门研发了一个下体负压设备,这是一个可抽负压的筒。试验前,航天员的下身进入筒内,腰部被弹性带密封。正式试验开端时,首要记载航天员的心电、心率、血压,然后一个与负压筒相连的泵开端抽气,使筒内的负压依照预先规划的程序(例如,一20mmHg,2分钟-30mmHg,2分钟-40mmHg,2分钟-50mmHg,2分钟),逐步添加负压值。筒内呈现负压时,就好像有一个力将上身的血液向下拉,筒内的负压值越高,向下“拉”的血液就越多。
对心血管体系的影响量就越大,此效果与人在地上站立时很类似,因而它是查看航天员飞翔中心血管功用的一种办法。在抽负压时,记载被试者的各项心血管目标,它不仅是点评被试者心血管功用的目标,也起到监督的效果。假如这些目标改动超越必定规模,筒旁的航天员就马上翻开气阀,否则筒内的航天员就会晕过去了。飞翔中测验的成果与地上类似,航天员的下体负压耐力也是下降的。例如,飞翔前航天员可以完结一50mmHg负压试验,无不良反响;而飞翔中在一40mmHg时就呈现显着的心率添加,血压下降,预示航天员就要昏厥,有必要中止试验了。
3)航天员的压力感触器反射功用发作改动了吗?
人的内颈动脉来源处,有一个可以感觉到血管内压力改动的感触器——颈动脉窦,它在调理人的血压中起到很重要的效果:当人血压升高时,它地点部位的血压升高,颈动脉窦就将这个信息经过神经传到脑,脑就会经过调理血管和心脏,使血压下降;人血压下降时,颈动脉窦就会起相反效果,使血压上升。由于它的调理,使人的血压维持在正常规模,不会太高或太低。立位耐力好的人,在立位血压变低的状况下,颈动脉窦可以终究靠这种反射坚持头部的血压。
所以,研讨人员就想到航天员飞翔后立位耐力下降是不是由于颈动脉窦的反射功用下降了呢?为了验证这个主意,他们在太空进行了颈动脉窦压力感触器反射功用的研讨。为了只调查颈动脉窦的效果,研讨人员为它规划了一个颈室,经过计算机来操控颈室中的压力,完成对颈动脉窦的影响,看它会做出怎样的反响。反响目标用心率的改动表明,试验完毕后,就可以画出一条颈动脉窦压力一心率改动曲线,从这条曲线的方位和形状就可以评价颈动脉窦反射功用的好坏。
为了研讨失重对颈动脉窦反射功用的影响,美国在“生命科学试验室”中初次进行了航天中的研讨。被试者是6名参与航天飞机飞翔的航天员,用颈室办法丈量了航天员飞翔前、中、后颈动脉窦压力感触器反射功用。成果是飞翔中的曲线比飞翔前要差,阐明短时刻的太空飞翔已引起压力感触器反射功用的改动,它是引起航天员回来后立位耐力下降的根本原因。