航天员返回地球之后

在一次欢迎航天飞机航天员返回的庆祝会上，一名女航天员正站在台上兴致勃勃地谈她的体会，忽然倒在地上，晕过去了。这种现象并不少见，约有20％的航天飞机航天员和80％的国际空间站航天员会在返回地球后出现头晕感觉或发生晕厥。长期太空飞行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，由航天医生护送他们到检查车。为什么会出现这样的情况?这是由于太空飞行降低了航天员的心血管调节功能，使他们在返回地球后不能适应地球的重力环境。科学家们正在积极寻找其引发的原因并采取措施来防止这种现象的发生。

　　你能站立多久?

　　选拔航天员时，要进行立位耐力检查。顾名思义，“立位耐力”就是人在安静站立时的耐受时间。如果你想知道自己的立位耐力，可以按照以下的方法试一试：背靠着墙站立，腿放松，不能动，看能坚持多久而不晕倒。如果能坚持20～30分钟以上，说明你的立位耐力较好。如果你站立不到10分钟就心发慌、面色苍白、出冷汗、恶心，甚至眼发黑或晕倒，则说明你的立位耐力很差。对于一般人来说，站立20分钟是不会晕倒的，只是在一些特殊情况下(如烈日下、浴室中)，有些心血管调节功能差的人才会晕倒。

　　可是，已经经过严格立位耐力选拔的航天员在返回地球后，为什么有的连站10分钟都坚持不了?为什么航天员在返回地球后不愿站立，宁愿躺着?这主要是由于太空的失重使航天员心血管调节功能下降所造成的。

　　体液头向转移

　　人在地球上站立时，由于重力的影响，上身的血液会向下身流动，一部分血液就储存在下肢静脉中，如果人体没有相应的调节机制，脑部血压将会下降，很容易晕倒。但是，人在长期的进化过程中，已逐渐适应地球的重力环境，在体内形成了一套完整、复杂的心血管调节功能。当人站立时，上身血压下降，刺激血管内的一些特殊感受器，它们发出信号，通过神经传到脑，脑就会发出指令，命令外周血管收缩，心跳加快，从而提高血压，保证脑和心脏的血液供应。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，原来积蓄在人体下身的体液流到头部和胸部，头部的动脉压与心脏一样高，因此出现了像人在地面上倒立时的感觉。血液的头向转移对心血管系统是不利的：它一方面使人体中感受压力的感受器变得迟钝；另一方面使调节红细胞生成的一些感受器发生错觉，误以为人体中的血液太多了，于是脑就会命令骨髓减慢造血速度，增加排尿量，以减少人体中的血量。这样航天员在返回地球后站立时，由于体内的血液减少，站立时回到心脏的血液少，同时负责调节血压的压力感受器也因长期失重功能下降了，使得航天员站立时脑部的血压下降，血液供应不足，自然容易出现晕厥了。

　　这些原因说起来很简单，它可是航天医学家经过40多年的地面模拟失重实验和太空实验得出的结论。尽管航天员立位耐力下降的总原因已基本了解，但仍存在很多问题没有解决，故现在仍在国际空间站上进行这方面的研究。

　　太空实验

　　失重对心血管系统影响的实验大部分是在地面进行的，例如头低位6°卧床、浸水等方法可以模拟出失重对心血管系统的影响。但是，天上地下毕竟不同，地面的实验结果必须到太空验证，一些机理性的研究也必须在太空进行。所以，太空心血管功能的实验也很多，下面举出3个与心血管系统有关的实验。

　　1)失重时有多少体液(血液+血管外液)转移到上身?

　　既然体液头向转移是引起立位耐力下降的诱因，那么首先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转移到上身?为了解决这个问题，美国在执行“天空实验室－4”任务时，在飞行前将航天员的下肢分成相同间隔的几部分，用有刻度的带子测量这些部位的围径，用几何学求体积的方法，算出不同肢体段的容积，之后将各段容积相加，就可以测量这条腿的容积。航天员进入太空后，采用同样的方法测一条腿的容积。因为体液分布的原因，飞行中腿的容积必然少于飞行前，两者的差值就是飞行中体液头向转移的量。在“空间实验室”和美国航天飞机的飞行中，是采用一种改良的长袜状的容积测量系统来测量飞行中腿周长的变化。航天飞机上采用这种方法测量了11名航天员飞行中一个下肢容积的变化。结果是飞行中下肢容积平均减少1.02升左右，说明失重时两个下肢中有2升左右的体液由下肢转移到上身。转移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出现头部充血、头胀、头痛、眼胀、鼻堵的感觉。

　　2)飞行中航天员的心血管功能也下降了吗?

　　航天员在返回地球后立位耐力下降，说明航天员心血管调节功能下降。那么，在飞行中航天员的心血管调节功能怎样呢?如果飞行中再采用立位的方法来检查心血管调节功能就不管用了，因为太空中立位时没有重力将人体的血液向下身“拉”，头部不会出现血压下降，也就无法评价航天员的心血管调节功能。为了检查飞行中航天员的立位耐力，研究人员想出一个办法，专门研制了一个下体负压装置，这是一个可抽负压的筒。实验前，航天员的下身进入筒内，腰部被弹性带密封。正式实验开始时，首先记录航天员的心电、心率、血压，然后一个与负压筒相连的泵开始抽气，使筒内的负压按照预先设计的程序(例如，一20mmHg，2分钟→－30mmHg，2分钟→－40mmHg，2分钟→－50mmHg，2分钟)，逐渐增加负压值。筒内出现负压时，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。对心血管系统的刺激量就越大，此作用与人在地面站立时很相似，因此它是检查航天员飞行中心血管功能的一种方法。在抽负压时，记录被试者的各项心血管指标，它不仅是评价被试者心血管功能的指标，也起到监视的作用。如果这些指标变化超过一定范围，筒旁的航天员就立刻打开气阀，不然筒内的航天员就会晕过去了。飞行中测试的结果与地面相似，航天员的下体负压耐力也是下降的。例如，飞行前航天员可以完成一50mmHg负压实验，无不良反应；而飞行中在一40mmHg时就出现明显的心率增加，血压下降，预示航天员就要晕厥，必须停止实验了。

　　3)航天员的压力感受器反射功能发生改变了吗?

　　人的内颈动脉起源处，有一个可以感觉到血管内压力变化的感受器——颈动脉窦，它在调节人的血压中起到非常重要的作用：当人血压升高时，它所在部位的血压升高，颈动脉窦就将这个信息通过神经传到脑，脑就会通过调节血管和心脏，使血压下降；人血压下降时，颈动脉窦就会起相反作用，使血压上升。由于它的调节，使人的血压维持在正常范围，不会太高或太低。立位耐力好的人，在立位血压变低的情况下，颈动脉窦可以通过这种反射保持头部的血压。

　　于是，研究人员就想到航天员飞行后立位耐力下降是不是因为颈动脉窦的反射功能下降了呢?为了验证这个想法，他们在太空进行了颈动脉窦压力感受器反射功能的研究。为了只观察颈动脉窦的作用，研究人员为它设计了一个颈室，通过计算机来控制颈室中的压力，实现对颈动脉窦的刺激，看它会做出怎样的反应。反应指标用心率的变化表示，实验结束后，就可以画出一条颈动脉窦压力一心率变化曲线，从这条曲线的位置和形状就可以评估颈动脉窦反射功能的好坏。

　　为了研究失重对颈动脉窦反射功能的影响，美国在“生命科学实验室”中首次进行了航天中的研究。被试者是6名参加航天飞机飞行的航天员，用颈室方法测量了航天员飞行前、中、后颈动脉窦压力感受器反射功能。结果是飞行中的曲线比飞行前要差，说明短时间的太空飞行已引起压力感受器反射功能的变化，它是引起航天员返回后立位耐力下降的主要原因。(文章代码：1708)

　　责任编辑　蒲晖