不同职业女性人群在反复体位改变中的心功能指标变化对比分析

王焰磊，吴斌，吴萍，宫献文，刘敏，唐志忠

(中国航天员科研训练中心，北京 100094)

人体受到主动或(和)被动的刺激时，心血管功能会发生应激性的调节[1]，这是一个极为复杂的过程。血液重新分布是航天、航空飞行中引起航天员与飞行员心血管应激反应的主要原因[1,2,3,4]。心血管的调控是自主神经系统、压力反射系统、血液循环系统和神经体液调节系统联合作用的过程[5]。

在实际航天飞行任务中，体内大部分血液因重力的改变发生了头向和(或)足向的重新分布，反射性地对心脑循环、血管血压、神经体液等都产生了刺激。在发射和返回过程中，人体又承受了较高的+G负荷，体内大部分血液向臀部和下肢重新分布，对压力感受器、血管调节系统等造成了一定刺激。在这些-/+G负荷转换时，心血管调节功能就要发挥作用，使人体尽快地适应这些改变，保证大脑血供和氧供的充足。由此可见，对反复体位改变是否有较好的适应能力对能否较好的执行载人航天飞行任务有一定的影响。

从航天员选拔和训练的角度讲，必须使航天员具备好的航天环境耐力和适应性，这是航天员保持身体健康、保证生命安全和进行高效工作的基本要求，也是执行和完成航天飞行任务的基本条件。考虑到超重、失重是最重要和最具特色的航天环境因素，而心肺储备功能可反映人体的运动耐力和生理功能的调节潜力，是良好航天环境耐力的重要基础。本研究针对不同职业女性人群进行反复体位改变中的心功能研究，找到不同人群之间的差异，为制定针对性的选拔和训练方法提供指导。

1 方法

1.1 被试者

12名现役女性运输机飞行员和12名女性科技工作人员作为受试者，女飞行员(A组)年龄(30.4±0.79)y，身高(165.5±2.47)cm，体重为(57.7±3.75)kg，女工作人员(B组)年龄(32±3.86)y，身高(164.7±3.35)cm，体重为(55.3±4.22)kg；通过临床体检，排除心血管系统疾患；实验前1周和实验期间不服用任何心血管药物，保证每天睡眠不少于7 h；实验期间无身体不适，不饮用含酒精和咖啡因的饮料，不进行中等以上强度的锻炼和体力活动；实验期间不在女性生理期内。

1.2 试验程序

实验开始前让被试者了解本实验的程序和注意事项，以消除紧张情绪，取得密切配合。实验前被试者在实验室中处于安静状态至少15 min，用电子血压计测量被试者安静状态下的基础血压和心率，以确定被试者符合实验条件。之后被试者呈仰卧位固定于旋转床上，连接好电极和传感器，待各项生理指标波动平稳后开始实验。

转床按吴斌等人[5]设计的程序进行旋转，具体见下表1。

表1 反复体位改变实验程序

图1 反复体位改变实验程序

1.3 仪器设备

a.旋转床：床板固定于旋转轴上，可以完成顺、逆时针方向-45°～+90°的旋转；刻度精确可靠；床板上有防护物，平躺于床上被试者在随床板旋转过程中不会滑下，并要保证被试者的舒适和不影响数据采集。

b.电子血压计(美国，JE公司)：在实验前测量被试的基础血压和心率。

c.心电监护仪Dash4000(美国，Wisconsin公司)：监测被试者的ECG变化，可将出现的特异心电图变化打印出来以供比较，可同步监测心率和血压等指标。

d.无创心功能测量系统：PowerLab(澳大利亚，Edison公司)，用于监测整个实验过程中被试者V2导联下的心电图变化，并将心电信号储存至生理微机中；Finometer(荷兰，FMS公司)，用于测量被试的每搏逐跳的心率、逐跳动脉血压和心功能等指标。

e.生理微机：记录和存储实验过程中各项生理指标，以及显示和存储心电波形，配有SPSS、Excel、Chart等数据分析软件。

f.秒表：用于实验中计时。

1.4 统计方法

血液重新分布实验中，按照《航天员血液重新分布适应性选拔标准》，对被试者的主观情况、HRmax(1 min)、△HR(1 min)、△DBPmean、△MBPmean和ECG进行分别评分，最后综合权重后给出评级。

Finometer记录了被试者每搏逐跳的HR、SAP、DAP、MAP、SV、CO和TPR共七项心血管生理参数。各生理指标以0°3min，0°5min两个时间点的均值作为对照，记录第二次-15°、-30°、-45°和第四次-30°以及紧跟其后的+50°20 s和1 min时的各项生理指标。比较整个实验过程中不同耐受组各项指标的变化是否存在差异性。对不同耐受组组间相同体位下各项数值的变化进行组间t检验。 对相同耐受组组内各体位测得的生理参数与对照的差异进行配对t检验。 对相同耐受组组内同一生理参数20s和1min的变化进行配对t检验。

2 结果

2.1 血液重新分布实验评级

血液重新分布检查中，女飞行员组(A组)Ⅰ级1人，Ⅱ级8人，Ⅲ级3人；女工作人员组(B组)Ⅰ级1人，Ⅱ级7人，Ⅲ级4人；两组基本无差异，A组略好于B组。两组被试者的评价指标中，女飞行员组出现了6个血压Ⅲ级；而女工作人员组出现了9个血压Ⅲ级，A组明显好于B组。

具体结果见图2

2.2 SV和△SV的变化

表2 两组每搏心输出量的变化

图2 A、B组血液重新分布实验评级

表2和图3可见，两组的SV有明显的统计学差异(P<0.01)。以0°时的数值为对照，两组的SV都在负角度时上升，在正角度时下降。A组的SV要明显大于B组，且在所有负角度时均有明显的显著性差异(P<0.01)，在第8次50°时也有显著性(P<0.05)。除了B组第2次-15°和第2次-30°之外，两组其他角度都是20 s时的SV大于60 s时，但均没有显著性。

△SV(△SV = SV正角度- SV负角度)是每次由负到正的体位改变过程中SV的变化值。如图4显示，两组间的△SV有统计学差异(P<0.01)，A组的△SV要大于B组。A组和B组的△SV则随实验的进程而呈现逐渐增大的趋势，A组的20 s和60 s的△SV基本相同，但20 s的波动大于60 s；B组20 s的△SV要小于60 s，但没有统计学差异。

图3 A组和B组SV的变化趋势

图4 A组和B组△SV的变化趋势

2.3 CO和△CO的变化

表3 两组心排量的变化

从表3和图5可见，两组的CO都有明显下降的趋势，A组的CO与B组之间有统计学差异性(P<0.01)。A组的CO大于B组，每个角度上均有统计学差异，且A组的曲线起伏更大。两组负角度60 s时的CO均大于20 s时，正角度60 s时的CO均小于20 s时。A组负角度20 s时的CO均大于前一个正角度60 s时，B组除第4次-30°之外，负角度20 s时的CO均小于前一个正角度60 s时。

△CO(△CO=CO正角度-CO负角度)是每次由负到正的体位改变过程中CO的变化值。如图6显示，两组间的△CO有明显统计学差异(P<0.01)，A组的△CO明显大于B组。两组60 s时的△CO值都要大于20 s时。

2.4 小结

2.4.1 SV比较

A、B两组的SV有明显的统计学差异(P<0.01)。A组的SV要明显大于B组，且在所有负角度时均有明显的显著性差异(P<0.01)，在第8次50°时也有显著性(P<0.05)。以0°时的数值为对照，两组的SV都在负角度时上升，在正角度时下降。除了B组第2次-15°和第2次-30°之外，两组其他角度都是20 s时的SV大于60 s时，但均没有显著性。两组间的△SV也有统计学差异(PP<0.01)，A组的△SV要大于B组。A组和B组的△SV随实验的进程而呈现逐渐增大的趋势，A组的20 s和60 s的△SV基本相同，B组20 s的△SV要小于60 s。

2.4.2 CO比较

A、B两组的CO都有明显下降的趋势，A组的CO与B组之间有统计学差异性(P<0.01)。A组的CO大于B组，每个角度上均由统计学差异，且A组的曲线起伏更大。两组负角度60 s时的CO均大于20 s时，正角度60 s时的CO均小于20 s时。A组负角度20 s时的CO均大于前一个正角度60 s时，B组除第4次-30°之外，负角度20 s时的CO均小于前一个正角度60 s时。两组间的△CO有明显统计学差异(P<0.01)，A组的△CO 明显大于B组。两组60 s时的△CO值都要大于20 s时。

图5 A组和B组CO的变化趋势

图6 A组和B组△CO的变化趋势

3 讨论

在前期研究中发现[6]，血液重新分布适应组的SV和CO均大于不适应组，在本研究的结果和上述结论较为吻合，血液重新分布适应性较好的组分别在此两项指标中均明显和稍大于适应性不好的组别。

在从正角度转移到负角度的过程中，大量血液转移到胸腔部，回心血量的增加(前负荷的增加)致使右心房舒张末期容积增加，心脏的收缩能力也就增加。因此，负角度的SV和CO均大于正角度符合上述论据。在本实验中，所有女性组别被试者的SV和CO与0°时的对照相比，都有下降的趋势，这可能是因为平卧时心室的灌注已经达到了饱和[7]，也可能与静脉血回流时心包的对抗作用[8,9,10]有关。但在SV上，A组负角度时与0°时的对照相比均没有下降，这可能与这组受试者的心室灌注饱和值较高有关。

在前面分析血压变化的时候已经提到，当体位改变的角度增大时，心血管系统除了通过压力反射又增加了别的调节方式来维持血压的稳定，在本实验中，这一方式可能是外周循环阻力。前期研究结果表明[6]，在实验初期，体位改变的角度不大，压力反射足以通过神经传导调节血压的变化，控制心输出量的变化，使血压不过度的升降。当到了大角度的体位改变时，压力反射的作用效果已经不足以维持之前血压调节的状态了，这时心血管系统的其他调节机制开始发挥降压作用，如HR的降低以及压力反射抑制引起肾上腺系统、肾素-血管经张素系统失活等，使TPR减小，血管舒张，终于在外周循环阻力和压力反射器的协调作用下实现了MAP的下降。当转到正角度时，压力反射介导的升压作用没有能够完成血压调节，这时心脏收缩，交感神经输出增加和迷走神经张力的抑制等作用反射性的刺激TPR升高，血管收缩，完成心血管系统的升压调节。

本实验的A组中被试者的CO20 s和CO60 s都是负角度的值要大于正角度，B组在第2次-30°之后的每次体位改变中，除了最后一次-30°到50°的转换，负角度时的CO20 s要小于正角度，负角度时的CO60 s要大于正角度。这说明，B组在压力反射之外的心血管调节功能上要慢于A组。

在不同组别对比分析中，A组和B组之间在SV、△SV、CO、△CO四项指标上均有显著性差异，A组明显大于B组，且SV值在负角度时差别更为明显。分析原因可能与不同职业的生活方式造成的身体差异有关。A组为女性飞行员，体质训练为日常项目，其长期锻炼的结果造成心脏泵血功能增强，同时造成下肢血管顺应性增强，负角度时TPR减小更为明显，回心血量明显增加，SV值就明显高于不常锻炼的女性人群；在HR没有明显差异的基础上，其CO值同样明显高于B组。

参考文献：

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