重力改變對心血管系統(tǒng)的影響及其防護(hù)措施的仿真研究.pdf

1、持續(xù)正加速度(+Gz)致意識喪失的機(jī)理及防護(hù)是航空醫(yī)學(xué)的重要問題。然而與單純的+Gz相比，預(yù)先暴露于小于+1Gz、0Gz或-Gz，再立即轉(zhuǎn)為+Gz作用時，更容易發(fā)生意識喪失，這種現(xiàn)象稱為“推拉效應(yīng)”(push-pulleffect,PPE)，產(chǎn)生PPE的動作稱為“推拉動作”(push-pullmaneuver,PPM)。
　　雖然PPM在戰(zhàn)術(shù)飛行，以及戰(zhàn)斗機(jī)的戰(zhàn)斗動作中，如俯沖攻擊、散開、導(dǎo)彈規(guī)避等，具有一定的優(yōu)勢，但是卻會引起人

2、體+Gz耐力的降低，引起飛行事故。考慮到空戰(zhàn)中攻擊性動作的需要及飛機(jī)機(jī)動性能的不斷提高，飛行時±Gz交替出現(xiàn)的機(jī)率更高，PPM的出現(xiàn)頻率呈增加趨勢，對飛行安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。因此許多國家都針對PPE展開大量研究，使之成為航空醫(yī)學(xué)加速度生理領(lǐng)域的研究熱點之一。
　　對于PPE的機(jī)理，傳統(tǒng)觀點認(rèn)為-Gz階段，心水平以上部位動脈血壓升高，頸動脈竇壓力感受器傳入沖動增多，因此心率減慢、心輸出量減少，總外周血管阻力降低，導(dǎo)致心水平動脈血壓下

3、降。這種壓力感受性反射通常需2～5s左右完成，并持續(xù)一段時間，故在-Gz結(jié)束時，上述效應(yīng)不能立即消退。如果此時迅速轉(zhuǎn)入+Gz作用，則心水平以上血壓將比沒有預(yù)先-Gz作用時降低更嚴(yán)重，從而導(dǎo)致+Gz耐力下降。但近年的研究表明：除壓力反射調(diào)節(jié)在PPE中起到重要作用外，外周血管的反應(yīng)性變化也很重要。
　　PPE的模擬研究主要采用下體正壓、旋轉(zhuǎn)床和離心機(jī)等，但這些方法都或多或少存在一些不足。目前，除了進(jìn)行宣傳、盡量避免做PPM，提前做抗荷

4、動作之外，并沒有針對PPE的有效對抗措施。傳統(tǒng)的+Gz的對抗措施對PPM基本起不到防護(hù)作用。
　　本研究在原有模型的基礎(chǔ)上，建立了基于人體心血管解剖結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，包含了頸動脈壓力感受器調(diào)節(jié)作用和不同解剖區(qū)域的詳細(xì)血管段等，為研究PPE提出了一種新的方法。利用模型，研究PPM對心血管系統(tǒng)的影響，仿真了PPM加速度曲線的各影響因素的作用；提出了可能的防護(hù)措施，如擴(kuò)大囊覆蓋面積抗荷服(extendedcoveragebladderan

5、ti-Gsuit,ECGS)和頸動脈外部加壓(neckpressure,NP)；解釋了PPM及防護(hù)措施的機(jī)理，定量分析了頸動脈壓力反射調(diào)節(jié)在PPM中的作用。此外，還進(jìn)一步仿真了不同體位傾斜下的心血管系統(tǒng)響應(yīng)，為仿真失重對心血管系統(tǒng)的影響創(chuàng)造條件。
　　本研究的主要結(jié)果及發(fā)現(xiàn)如下：
　　1.仿真了PPM加速度曲線對+Gz耐力的影響
　　通過將模型輸出結(jié)果和已發(fā)表的離心機(jī)及旋轉(zhuǎn)床實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗證了模型的有效性。通過對

6、PPM加速度曲線各影響因素進(jìn)行仿真研究，結(jié)果表明基線水平值越高、push時相的G值幅度值越低、push時相的持續(xù)時間越長，則+Gz耐力下降幅度越大。通過研究PPM加速度曲線的5各個影響因素，發(fā)現(xiàn)基線值為+0.5Gz、push時相的強(qiáng)度幅度為-0.4Gz和push時相的持續(xù)時間為8s是+Gz耐力下降的拐點。根據(jù)仿真結(jié)果，在旋轉(zhuǎn)床的變化范圍內(nèi)，G變化率對+Gz耐力的影響很小(小于0.1Gz)，由此為旋轉(zhuǎn)床在PPE研究中的可行性提供數(shù)據(jù)支持。

7、
　　2.PPM對抗措施的仿真研究
　　通過對ECGS的仿真研究，提出了多重壓力制度和減少延遲時間改進(jìn)措施結(jié)果表明，若采用兩級壓力制度，保持腹部氣囊的充氣速率不變(75mmHg/Gz)，下肢氣囊的充氣速率為95mmHg/Gz時，PPE基本不再發(fā)生，且說明了多級壓力制度是通過抑制血液向腹部和下肢轉(zhuǎn)移而提高+Gz耐力。對NP進(jìn)行了仿真研究，并設(shè)計了飽和百分比指標(biāo)，以定量描述頸動脈壓力反射調(diào)節(jié)的作用，及提示了NP可能的作用機(jī)理。<

8、br>　　3.PPE可能機(jī)理的仿真研究
　　研究了頸動脈壓力反射各調(diào)節(jié)因素的延遲時間和反射調(diào)節(jié)強(qiáng)度的作用。說明了延遲時間并不是導(dǎo)致PPM引起+Gz耐力下降的主要因素，對傳統(tǒng)的中樞延遲理論提出了質(zhì)疑。同時，給出了作用強(qiáng)度與+Gz耐力之間的關(guān)系，說明訓(xùn)練雖可提高+Gz耐力，但幅度不大，且對PPM沒有特異性。
　　4.不同角度體位傾斜對心血管系統(tǒng)血壓影響的仿真研究
　　通過模型仿真初步確定了流體靜壓參考水平的大概位置，預(yù)測了