不同職業女性人群在反復體位改變中的心功能指標變化對比分析

王焰磊，吳斌，吳萍，宮獻文，劉敏，唐志忠

(中國航天員科研訓練中心，北京 100094)

人體受到主動或(和)被動的刺激時，心血管功能會發生應激性的調節[1]，這是一個極為復雜的過程。血液重新分布是航天、航空飛行中引起航天員與飛行員心血管應激反應的主要原因[1,2,3,4]。心血管的調控是自主神經系統、壓力反射系統、血液循環系統和神經體液調節系統聯合作用的過程[5]。

在實際航天飛行任務中，體內大部分血液因重力的改變發生了頭向和(或)足向的重新分布，反射性地對心腦循環、血管血壓、神經體液等都產生了刺激。在發射和返回過程中，人體又承受了較高的+G負荷，體內大部分血液向臀部和下肢重新分布，對壓力感受器、血管調節系統等造成了一定刺激。在這些-/+G負荷轉換時，心血管調節功能就要發揮作用，使人體盡快地適應這些改變，保證大腦血供和氧供的充足。由此可見，對反復體位改變是否有較好的適應能力對能否較好的執行載人航天飛行任務有一定的影響。

從航天員選拔和訓練的角度講，必須使航天員具備好的航天環境耐力和適應性，這是航天員保持身體健康、保證生命安全和進行高效工作的基本要求，也是執行和完成航天飛行任務的基本條件?？紤]到超重、失重是最重要和最具特色的航天環境因素，而心肺儲備功能可反映人體的運動耐力和生理功能的調節潛力，是良好航天環境耐力的重要基礎。本研究針對不同職業女性人群進行反復體位改變中的心功能研究，找到不同人群之間的差異，為制定針對性的選拔和訓練方法提供指導。

1 方法

1.1 被試者

12名現役女性運輸機飛行員和12名女性科技工作人員作為受試者，女飛行員(A組)年齡(30.4±0.79)y，身高(165.5±2.47)cm，體重為(57.7±3.75)kg，女工作人員(B組)年齡(32±3.86)y，身高(164.7±3.35)cm，體重為(55.3±4.22)kg；通過臨床體檢，排除心血管系統疾患；實驗前1周和實驗期間不服用任何心血管藥物，保證每天睡眠不少于7 h；實驗期間無身體不適，不飲用含酒精和咖啡因的飲料，不進行中等以上強度的鍛煉和體力活動；實驗期間不在女性生理期內。

1.2 試驗程序

實驗開始前讓被試者了解本實驗的程序和注意事項，以消除緊張情緒，取得密切配合。實驗前被試者在實驗室中處于安靜狀態至少15 min，用電子血壓計測量被試者安靜狀態下的基礎血壓和心率，以確定被試者符合實驗條件。之后被試者呈仰臥位固定于旋轉床上，連接好電極和傳感器，待各項生理指標波動平穩后開始實驗。

轉床按吳斌等人[5]設計的程序進行旋轉，具體見下表1。

表1 反復體位改變實驗程序

圖1 反復體位改變實驗程序

1.3 儀器設備

a.旋轉床：床板固定于旋轉軸上，可以完成順、逆時針方向-45°～+90°的旋轉；刻度精確可靠；床板上有防護物，平躺于床上被試者在隨床板旋轉過程中不會滑下，并要保證被試者的舒適和不影響數據采集。

b.電子血壓計(美國，JE公司)：在實驗前測量被試的基礎血壓和心率。

c.心電監護儀Dash4000(美國，Wisconsin公司)：監測被試者的ECG變化，可將出現的特異心電圖變化打印出來以供比較，可同步監測心率和血壓等指標。

d.無創心功能測量系統：PowerLab(澳大利亞，Edison公司)，用于監測整個實驗過程中被試者V2導聯下的心電圖變化，并將心電信號儲存至生理微機中；Finometer(荷蘭，FMS公司)，用于測量被試的每搏逐跳的心率、逐跳動脈血壓和心功能等指標。

e.生理微機：記錄和存儲實驗過程中各項生理指標，以及顯示和存儲心電波形，配有SPSS、Excel、Chart等數據分析軟件。

f.秒表：用于實驗中計時。

1.4 統計方法

血液重新分布實驗中，按照《航天員血液重新分布適應性選拔標準》，對被試者的主觀情況、HRmax(1 min)、△HR(1 min)、△DBPmean、△MBPmean和ECG進行分別評分，最后綜合權重后給出評級。

Finometer記錄了被試者每搏逐跳的HR、SAP、DAP、MAP、SV、CO和TPR共七項心血管生理參數。各生理指標以0°3min，0°5min兩個時間點的均值作為對照，記錄第二次-15°、-30°、-45°和第四次-30°以及緊跟其后的+50°20 s和1 min時的各項生理指標。比較整個實驗過程中不同耐受組各項指標的變化是否存在差異性。對不同耐受組組間相同體位下各項數值的變化進行組間t檢驗。 對相同耐受組組內各體位測得的生理參數與對照的差異進行配對t檢驗。 對相同耐受組組內同一生理參數20s和1min的變化進行配對t檢驗。

2 結果

2.1 血液重新分布實驗評級

血液重新分布檢查中，女飛行員組(A組)Ⅰ級1人，Ⅱ級8人，Ⅲ級3人；女工作人員組(B組)Ⅰ級1人，Ⅱ級7人，Ⅲ級4人；兩組基本無差異，A組略好于B組。兩組被試者的評價指標中，女飛行員組出現了6個血壓Ⅲ級；而女工作人員組出現了9個血壓Ⅲ級，A組明顯好于B組。

具體結果見圖2

2.2 SV和△SV的變化

表2 兩組每搏心輸出量的變化

圖2 A、B組血液重新分布實驗評級

表2和圖3可見，兩組的SV有明顯的統計學差異(P<0.01)。以0°時的數值為對照，兩組的SV都在負角度時上升，在正角度時下降。A組的SV要明顯大于B組，且在所有負角度時均有明顯的顯著性差異(P<0.01)，在第8次50°時也有顯著性(P<0.05)。除了B組第2次-15°和第2次-30°之外，兩組其他角度都是20 s時的SV大于60 s時，但均沒有顯著性。

△SV(△SV = SV正角度- SV負角度)是每次由負到正的體位改變過程中SV的變化值。如圖4顯示，兩組間的△SV有統計學差異(P<0.01)，A組的△SV要大于B組。A組和B組的△SV則隨實驗的進程而呈現逐漸增大的趨勢，A組的20 s和60 s的△SV基本相同，但20 s的波動大于60 s；B組20 s的△SV要小于60 s，但沒有統計學差異。

圖3 A組和B組SV的變化趨勢

圖4 A組和B組△SV的變化趨勢

2.3 CO和△CO的變化

表3 兩組心排量的變化

從表3和圖5可見，兩組的CO都有明顯下降的趨勢，A組的CO與B組之間有統計學差異性(P<0.01)。A組的CO大于B組，每個角度上均有統計學差異，且A組的曲線起伏更大。兩組負角度60 s時的CO均大于20 s時，正角度60 s時的CO均小于20 s時。A組負角度20 s時的CO均大于前一個正角度60 s時，B組除第4次-30°之外，負角度20 s時的CO均小于前一個正角度60 s時。

△CO(△CO=CO正角度-CO負角度)是每次由負到正的體位改變過程中CO的變化值。如圖6顯示，兩組間的△CO有明顯統計學差異(P<0.01)，A組的△CO明顯大于B組。兩組60 s時的△CO值都要大于20 s時。

2.4 小結

2.4.1 SV比較

A、B兩組的SV有明顯的統計學差異(P<0.01)。A組的SV要明顯大于B組，且在所有負角度時均有明顯的顯著性差異(P<0.01)，在第8次50°時也有顯著性(P<0.05)。以0°時的數值為對照，兩組的SV都在負角度時上升，在正角度時下降。除了B組第2次-15°和第2次-30°之外，兩組其他角度都是20 s時的SV大于60 s時，但均沒有顯著性。兩組間的△SV也有統計學差異(PP<0.01)，A組的△SV要大于B組。A組和B組的△SV隨實驗的進程而呈現逐漸增大的趨勢，A組的20 s和60 s的△SV基本相同，B組20 s的△SV要小于60 s。

2.4.2 CO比較

A、B兩組的CO都有明顯下降的趨勢，A組的CO與B組之間有統計學差異性(P<0.01)。A組的CO大于B組，每個角度上均由統計學差異，且A組的曲線起伏更大。兩組負角度60 s時的CO均大于20 s時，正角度60 s時的CO均小于20 s時。A組負角度20 s時的CO均大于前一個正角度60 s時，B組除第4次-30°之外，負角度20 s時的CO均小于前一個正角度60 s時。兩組間的△CO有明顯統計學差異(P<0.01)，A組的△CO 明顯大于B組。兩組60 s時的△CO值都要大于20 s時。

圖5 A組和B組CO的變化趨勢

圖6 A組和B組△CO的變化趨勢

3 討論

在前期研究中發現[6]，血液重新分布適應組的SV和CO均大于不適應組，在本研究的結果和上述結論較為吻合，血液重新分布適應性較好的組分別在此兩項指標中均明顯和稍大于適應性不好的組別。

在從正角度轉移到負角度的過程中，大量血液轉移到胸腔部，回心血量的增加(前負荷的增加)致使右心房舒張末期容積增加，心臟的收縮能力也就增加。因此，負角度的SV和CO均大于正角度符合上述論據。在本實驗中，所有女性組別被試者的SV和CO與0°時的對照相比，都有下降的趨勢，這可能是因為平臥時心室的灌注已經達到了飽和[7]，也可能與靜脈血回流時心包的對抗作用[8,9,10]有關。但在SV上，A組負角度時與0°時的對照相比均沒有下降，這可能與這組受試者的心室灌注飽和值較高有關。

在前面分析血壓變化的時候已經提到，當體位改變的角度增大時，心血管系統除了通過壓力反射又增加了別的調節方式來維持血壓的穩定，在本實驗中，這一方式可能是外周循環阻力。前期研究結果表明[6]，在實驗初期，體位改變的角度不大，壓力反射足以通過神經傳導調節血壓的變化，控制心輸出量的變化，使血壓不過度的升降。當到了大角度的體位改變時，壓力反射的作用效果已經不足以維持之前血壓調節的狀態了，這時心血管系統的其他調節機制開始發揮降壓作用，如HR的降低以及壓力反射抑制引起腎上腺系統、腎素-血管經張素系統失活等，使TPR減小，血管舒張，終于在外周循環阻力和壓力反射器的協調作用下實現了MAP的下降。當轉到正角度時，壓力反射介導的升壓作用沒有能夠完成血壓調節，這時心臟收縮，交感神經輸出增加和迷走神經張力的抑制等作用反射性的刺激TPR升高，血管收縮，完成心血管系統的升壓調節。

本實驗的A組中被試者的CO20 s和CO60 s都是負角度的值要大于正角度，B組在第2次-30°之后的每次體位改變中，除了最后一次-30°到50°的轉換，負角度時的CO20 s要小于正角度，負角度時的CO60 s要大于正角度。這說明，B組在壓力反射之外的心血管調節功能上要慢于A組。

在不同組別對比分析中，A組和B組之間在SV、△SV、CO、△CO四項指標上均有顯著性差異，A組明顯大于B組，且SV值在負角度時差別更為明顯。分析原因可能與不同職業的生活方式造成的身體差異有關。A組為女性飛行員，體質訓練為日常項目，其長期鍛煉的結果造成心臟泵血功能增強，同時造成下肢血管順應性增強，負角度時TPR減小更為明顯，回心血量明顯增加，SV值就明顯高于不常鍛煉的女性人群；在HR沒有明顯差異的基礎上，其CO值同樣明顯高于B組。

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