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短臂离心机训练时男女心血管反应的比较

航空航天飞行中重力环境变化对飞行员、航天员的心血管功能提出了更高的要求,开展专项训练是提高心血管功能的有效途径之一。我们前期研制了人体短臂离心机(short-armcentrifuge,SAC)训练设备,并进行了相关实验研究,结果表明,SAC训练时前庭刺激(本实验指转头)对心血管功能存在一定的影响,Graybiel评分标准SAC暴露复合前庭刺激可增强心脏交感神经兴奋性,改善心血管功能,有助于提高训练效果。研究发现SAC联合运动锻炼3周可以增加外周血管交感神经活动水平,增强立位应激时血压调节能力,提高人体心血管功能储备[1~3];
间断性SAC联合运动锻炼可有效维持4d模拟失重期间人体的心脏泵血和收缩功能、运动耐力以及下肢静脉顺应性[4,5]。然而,以往试验的对象均为男性,而国内到目前为止有关女性在SAC暴露时的相关实验数据仍是空白,并且以往的训练方案没有充分考虑男女飞行员身体素质方面的差异,不能充分发挥女飞行员的潜能。因此,为弥补这一空白,本实验的目的是比较男性和女性在SAC暴露时对心血管反应的差异及为女飞行员、航天员的训练提供参考。
 
对象24名健康志愿者,12名男性志愿者年龄(20±1)岁,身高(172±4)cm,体质量(64±6)kg。12名女性志愿者年龄(20±1)岁,身高(165±5)cm,体质量(56±5)kg,无心肺疾病史,无晕车晕船史。实验前24h及实验期间不饮用可影响自主神经功能的饮品,避免进行高强度体育运动或其他大体能消耗的活动,正常饮食。本实验在空军军医大学航空航天医学教育部重点实验室进行,实验内容经过空军军医大学医学伦理委员会审议和批准。所有被试者对实验内容完全知情并签署了知情同意书。SAC-Ⅲ型人体SAC由空军军医大学航空航天医学系研制。该装置为双转臂对称设计,臂长2m,通过电力驱动系统用来提供动力,最大转速为55r/min,约为足水平6G,躺椅固定于双转臂上,头朝向轴心,平躺时头部可自由转动。利用胸带式KF-2型动态多参数生理检测仪记录被试者在人体SAC上的生理参数(标准导联心电图、呼吸、体表温度等),并可通过自带的软件进行数据回顾和心率变异性分析等。采用BP5型iHealth无线血压计(天津九安电子股份有限公司)测量实验期间被试者血压的变化。
 
SAC暴露时对血压和心率的测量实验前被试者胸部佩戴KF-2型动态多参数生理检测仪,左侧上臂佩戴iHealth无线血压计,连接设备。被试者头朝向旋转轴心,平躺于SAC躺椅上处于安静状态10min后测量血压1次,记录相关数值。按照以下程序进行1次转速为31r/min(足水平2Gz)持续8min的SAC暴露,每分钟记录1次血压和心率的变化。被试者在SAC暴露时的前4min保持头部正位不动,记录被试者血压和心率等的变化。SAC复合左右转头45°在SAC暴露的后4min,被试者按照主试者指令每分钟内依次向左、右迅速转头45°(共8次,左右各4次)。
 
Graybiel评分标准记录被试者血压和心率的变化,并在离心机停止时询问被试者主观感受,根据其感受进行Graybiel评分,见表1。
 
统计学处理采用SPSS19.0统计分析软件对实验数据进行分析,数据以±s表示。心率、血压及心率变异性参数同性别组内比较采用重复测量方差分析,采用LSD检验进行组内两两比较。组间比较采用t检验。以P<0.05为差别具有统计学意义。
 
SAC暴露时对血压和心率的影响
SAC暴露时男性和女性血压和心率的变化趋势基本一致。单独SAC暴露时,男性和女性被试者收缩压和舒张压较暴露前均显著升高(P<0.05);心率呈升高趋势,但未达到显著水平;男性和女性收缩压、舒张压和心率的变化率均无显著性差异。SAC暴露复合前庭剌激时,男性和女性被试者收缩压和舒张压较暴露前均显著升高(P<0.05,P<0.01);心率呈升高趋势,未达到显著水平;男性和女性收缩压、舒张压和心率的变化率均无显著性差异。SAC复合前庭刺激时男性和女性被试者收缩压较单独SAC暴露时均呈现升高趋势,但未达到显著水平,见表2。
 
SAC暴露时心率变异性的影响
单独SAC暴露时,男性和女性被试者的心率变异性低频功率(LF)、低频功率/高频功率(LF/HF)较暴露前均显著升高(P<0.05,P<0.01),HF较暴露前均显著降低(P<0.05)。在SAC复合前庭刺激时,男性和女性被试者的LF、LF/HF较暴露前均显著升高(P<0.05,P<0.01),HF显著降低(P<0.01)。SAC复合前庭刺激时男性被试者的LF/HF较单独SAC暴露时显著升高(P<0.05),而女性则无明显变化,见表3。男性被试者SAC暴露复合前庭刺激时的LF/HF变化率较单独SAC暴露时的LF/HF变化率显著升高(P<0.05),单独SAC暴露时为62%,SAC暴露复合前庭刺激时的LF/HF变化率为113%。女性被试者SAC暴露复合前庭刺激时的LF/HF变化率较单独SAC暴露时的LF/HF变化率无明显变化,单独SAC暴露时为121%,SAC暴露复合前庭刺激时的LF/HF变化率为119%。单独SAC暴露时,女性被试者的LF/HF变化率显著高于男性(P<0.05)。SAC暴露复合前庭刺激时,男性被试者和女性被试者的LF/HF变化率无显著差别,见图1。
SAC暴露时LF HF变化率的比较
SAC 暴露时心血管自主调节功能的影响
単独 SAC 暴露时,被试者头部保持不动,除在离心机启动和停止阶段出现反旋转错觉外,暴露过程中被试者无明显前庭反应。被试者向左或向右迅速转头45°时,均产生了明显的科里奥利翻转错觉,即在向左转头时有身体后仰的错觉,头部回正时有身体前倾的错觉;右转头时则相反,见表 4。