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失重吴小波南通大学航海医学研究所1.1失重生理学的形成和发展•失重生理学的形成20世纪60年代---载人航天•失重生理学的发展航天准备阶段（1945年—1960年）飞行试验阶段（1961年—1980年）系统试验阶段（1981年—至今）1.2失重时人体生理变化的总起因•感觉传入冲动改变•流体静压消失，血液头向分布•运动减退1.3失重适应期和再适应期•失重的适应期初期反应期适应期相对稳定期•返回后的再适应期初期反应期基本适应期再适应完成期2.失重效应对机体的影响2.1失重对神经系统的影响2.2失重对心血管系统的影响2.3失重对血液系统的影响2.4失重对体液调节系统的影响2.5失重对肌肉系统的影响2.6失重对骨骼系统的影响2.7失重对免疫系统的影响2.1失重对神经系统的影响•失重时感觉功能的变化(1)视觉a.昼夜节律时间缩短（90min）b.光强度改变c.视觉环境变化(2)主观感觉、视觉功能、眼动异常(3)嗅觉和味觉(4)错觉2.1失重对神经系统的影响•失重时平衡---运动系统的变化(1)用力过度(2)空间位置知觉紊乱(3)运动协调能力下降2.1失重对神经系统的影响•航天运动病(1)特点：a.发病率高（50%）b.病程发展迅速（失重15min后即可出现）c.病症（呕吐，恶心，头痛，厌食等）d.伴有错觉(2)发病机理a.感觉冲突论b.体液分布理论2.1失重对神经系统的影响•脑调节功能紊乱(1)睡眠和生物节律紊乱(2)心理和行为的变化(3)失重时的面孔识别(4)人脑运动模式的改变2.1失重对神经系统的影响•失重对神经反射的影响(1)压力感受器反射功能下降(2)前庭反射a.视-前庭反射的变化b.前庭器官敏感性降低c.前庭-脊髓反射增益下降d.姿态平衡能力降低(3)跟腱反射阈值下降、持续时间缩短2.2失重对心血管系统的影响•心脏(1)心率的变化(2)心电(3)心律失常诱因：潜在心脏病、血钾过低、儿茶酚胺分泌增加、迷走神经紧张度高等2.2失重对心血管系统的影响•血管(1)中心静脉压（CVP）(2)血管紧张度a.动脉血管紧张度b.静脉血管紧张度(3)循环状态a.血管内血液充盈---不对称b.血流速度变慢c.血液黏度高2.2失重对心血管系统的影响(4)心血管调节功能的表现a.超重耐力下降b.立位耐力降低c.运动耐力下降(5)心血管功能失调的机理a.血浆容量减少b.肌肉萎缩c.压力感受器反射功能下降2.3失重对血液系统的影响•血量(1)失重飞行中血量、血浆容量减少(2)着陆后血浆容量恢复很快•红细胞的变化(1)红细胞数量、质量下降、异形红细胞数增加(2)血红蛋白总量降低•血液流变性(1)血黏度增加(2)红细胞变形能力2.3失重对血液系统的影响•血量下降的机理(1)血浆容量减少机理胸腔内血容量↑心血管感受器中枢神经系统抗利尿激素↓交感神经张力正肾上腺素↓肾素血管紧张素II↓醛固酮↓肾脏水和盐排出↑口渴感↓血浆容量↓毛细血管床过滤压↑2.3失重对血液系统的影响(2)失重时红细胞减少的机理a.体液转移b.低负荷c.骨髓造血功能的暂时抑制d.红细胞破坏增加2.4失重对体液调节系统的影响•水和电解质的变化(1)水在体内的重新分布a.主观症状b.面部改变c.下肢容积减少(2)水的丢失a.体重减轻b.总体水减少c.排尿增加(3)电解质的变化钠、钾、钙、氯、磷等均呈现负平衡2.4失重对体液调节系统的影响•水盐代谢紊乱的机理(1)容积感受性反射a.心房-垂体-抗利尿激素（ADH）反射b.促尿钠排泄因素增加c.肾素-血管紧张素-醛固酮系统(2)流体静压变化对肾功能的直接影响a.肾小球膜的通透性变化b.滤过压的改变2.5失重对肌肉系统的影响•失重对骨骼肌的影响(1)失重肌萎缩a.临床表现：体重减轻,肌肉体积变小,肌肉质量减轻(2)自身免疫抗体阳性—肌肉萎缩后的产物(3)肌肉功能下降a.肌肉力量、耐力和工作能力下降b.协调性变差c.肌肉张力降低2.5失重对肌肉系统的影响•引起失重肌萎缩的原因(1)肌肉活动减少(2)重力刺激引起的传入减少(3)血循环系统紊乱(4)激素调节的改变(5)食物摄入不足2.6失重对骨骼系统的影响•失重对骨质代谢的影响(1)航天员飞行后承重骨的骨密度下降(2)骨胶原丢失(3)成骨细胞分化功能降低(4)骨膜成骨速度减慢(5)骨形成减慢•失重时骨丢失的机理(1)骨骼载重负荷消失(2)肌肉活动减少(3)激素的变化（甲状旁腺激素↑，甲状腺降钙素↓，维生素D，雄激素↓）2.6失重对骨骼系统的影响•航天飞行中骨丢失的危害(1)影响长期载人飞行任务(2)易发生骨折(3)影响骨的生长（“太空移民”儿童不宜参加飞行）2.7失重对免疫系统的影响•航天飞行中免疫功能的变化(1)免疫器官质量减轻(2)免疫器官功能下降•非特异性免疫功能方面(1)对细菌的抵抗能力减弱(2)自然杀伤细胞（NK细胞）活性降低2.7失重对免疫系统的影响•航天免疫功能变化的机理(1)应激(2)重力的影响(3)低动态•对航天员的危害(1)增加生病的机会(2)影响飞行任务(3)可能延误病情3.失重效应的防护措施3.1航天员的选拔(1)临床医学选拔(2)心理选拔(3)特殊环境耐力选拔(4)失重适应能力选拔A.立位耐力检查a.倾斜台实验b.LBNP法——负压刺激B.体力负荷耐力检查a.跑台实验b.自行车功量计实验c.静态肺功能d.运动肺功能(5)前庭功能选拔a.旋转实验b.冷热实验c.平行秋千检查法(6)超重耐力选拔低压缺氧耐力检查（低压舱）3.1航天员的选拔3.2航天员的航天员的训练•生物医学训练•体育训练•超重训练•失重训练(1)抛物线飞行(2)浸水训练(3)头低位训练•前庭功能训练(1)转椅(2)失重飞机(3)生物反馈训练（意念控制）3.2航天员的航天员的训练•心理稳定性训练（综合性）(1)隔离训练（关禁闭）(2)心理支持（意念控制）3.3飞行中的一般对抗措施•合理的作息制度•饮食和营养•药物•调节心血管功能的药物——如：复方甘油、脉律定等•抗骨质疏松药——如：刺五加•抗失重性肌肉萎缩药——中药复方强肌1和强肌2•抗失重性免疫功能下降的药物•提高工作能力药物，如苯丙胺3.4飞行中的特殊对抗措施•体育运动(1)拉力器(2)自行车功量计锻炼(3)跑台锻炼(4)企鹅服•改变体液分布(1)下体负压装置(2)下体负压裤(3)大腿加压套袋(4)抗荷服3.4飞行中的特殊对抗措施•其他对抗措施(1)肌肉电刺激(2)饮盐水(3)LBNP+运动•人工重力(1)人工重力飞行器(2)太空自行车3.5失重骨丢失的防护•人工重力•体育锻炼•改善饮食结构(1)避免高蛋白摄入(2)避免高磷摄入(3)避免高钠低钾摄入(4)补充维生素K•药物3.6飞行后的康复和治疗•早期锻炼阶段(1)主要任务：适应地球上的垂直姿势，恢复立位稳定性(2)方法：按摩和体育锻炼•基本锻炼阶段(1)主要任务：恢复立位稳定性(2)方法：体育锻炼和矿泉疗法•结束阶段(1)主要任务：全面恢复(2)方法：文娱活动和疗养休息4.1失重生理学研究的实验设计•失重生理学研究中存在的问题(1)受试者数目的限制(2)飞行中实验条件不易控制，影响因素多(3)实验技术的限制(4)飞行后的变化不能完全代表飞行中的改变4.1失重生理学研究的实验设计•实验设计中应该注意的问题(1)采用小样本的实验设计有效、可靠、相关、实用的原则(2)对照组的设立(3)昼夜节律(4)标准化的实验设计4.2失重生理学研究中的模拟技术•建立地面模型的目的•常用的重力模拟方法(1)g=1的模拟方法如：倾斜床(2)g1的模拟方法a.抛物线飞行b.慢回转器(3)动物模拟失重方法a.限制动物活动b.兔头低位倾斜法c.鼠尾悬吊法d.脱水4.2失重生理学研究中的模拟技术(4)人的模拟失重方法a.坐椅休息b.浸水c.卧床（头低位6度）4.3航天医学研究中的数学模型•数学模型—数学式•步骤：(1)调查研究(2)建立物理模型(3)建立数学模型(4)求解模型(5)验证和修改模型(6)模型应用4.3航天医学研究中的数学模型•航天医学研究中数学模型的应用(1)模拟循环和体液电解质调节变化——Guyton模型(2)红细胞生产调节——Leonard模型(3)体温调节模型——Stolwijk模型(4)呼吸系统模型——MACPUF模型(5)药代动力学模型等5.讨论•失重生理学的学习对我们自己即将开展的科学研究工作有何启示？思考题•失重效应会对机体正常生理功能活动造成哪些影响？•如何有效对抗失重效应对航天员生理的影响？•航天医学的研究能给我们的生活带来了哪些启示和帮助？