长期失重生理效应体育锻炼防护措施研究进展

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1、工程技术载人航天2011年第1期长期失重生理效应体育锻炼防护措施研究进展李志利·，2姜世忠t(1中国航天员科研训练中心2中国人民解放军第四军医大学)摘要长期失重防护措施的研究一直是航天医学研究的重要内容，体育锻炼是目前采用的主要防护措施，也是研究的热点。综述近年使用和在研的以体育锻炼为主的防护措施原理及应用情况，提出了未来长期失重体育锻炼防护措施的发展方向。关键词长期失重体育锻炼防护措施分类号R852．22文献标识码A文章编号1674—5825(2011)0l一0023一051前言人是在地球重力环境中进化和生活的，人体各生理系统从形态、结构和功能上都已经适应了地球重力环境，而一旦进

2、入失重环境，人的生理系统将发生一系列的适应性变化，航天员在进人其他星球或重返地球时，失重、暴露将严重影响他们的安全和健康，因此需要采取相应的防护措施【11。防护措施是一个用来抑制产生这些不利影响的体系，包括物理、体育锻炼、营养、药物和程序等。依据防护措施使用时机可分为：飞行前选拔训练、飞行中防护、返回前干预和飞行后的康复；依据防护措施的性质可将其分为：体育锻炼防护措施和非体育锻炼防护措施两类，后者又可以分为营养、药物、物理和制度等，其中体育锻炼类防护措施是目前整个失重防护措施体系中的核心鲫。本文主要针对长期失重体育锻炼防护措施进行重点阐述。这些防护措施中，有些正在航天飞行中使用，有

3、些处于研究中。2在用的防护措施随着载人航天器体积、载荷的增加，其内部配备的体育锻炼设备也日益完善，表1是国外不同航天器中配备的体育锻炼设备。目前国际空间站(ISS)所用体育设备主要由拉力器、抗阻力锻炼装置、跑台和自行车功量计等组成【l'习。航天员每天都要花费大约2．5h进行锻炼，其中包括设备准备和个人卫生处理。锻炼类型通常由有氧锻炼(耐力锻炼)和无氧锻炼(力量锻炼)组成，表2是ISS第ll批长期考察组锻炼日程安排中一天。表1国外载人航天器中的锻炼设备航天器锻炼设备“双子星座”飞船拉力器“阿波罗”飞船拉力器天空实验室II自行车功量计自行车功量计，MⅪ拉力器，MⅪI拉天空实验室Ⅲ力器自

4、行车功量计．跑台，MⅪ拉力器，天空实验室ⅣMl(II拉力器“礼炮”号，“和平”号空间站自行车功量计，跑台，扩胸器航天飞机自行车功量计。跑台。划船器自行车功量计，跑台。抗阻力锻炼装国际空间站置。扩胸器来稿日期：2010-10—15；惨回日期：2010-12一15。作者简介：李志利(19r78．12_)。男，博士研究生。助理研究员。主要从事失重生理学研究工作。项目来源：载人航天领域预先研究项目010201、0110800l，中国航天医学工程预先研究项目sJ200802载人航天2011年第l期工程技术表2Iss第11批长期考察组锻炼日程安排中的一天时间乘组项目11：便卜12．伽指令长自行

5、车功量计(含拉力器)ll：05一12：05随船工程师跑台16：45一18：15随船工程师抗阻力锻炼装置16：45一18：15指令长跑台18：35一18：加随船工程师下传数据2．1拉力器拉力器是航天员防护失重生理效应的重要锻炼设备，随后逐渐被较大型的抗阻力锻炼装置代替。但目前俄罗斯仍将其作为防护措施的一部分配备在国际空间站中，拉力器的锻炼通常结合自行车功量计进行，主要用来锻炼肩部和背部肌肉。2．2自行车功量计自行车功量计是航天飞行中应用最广泛的一种锻炼设备。它提供的负荷为0．350w，调节方式为手动或自动调节，操作时需采用坐位或仰卧位，可提供实时与锻炼有关的数据。自行车功量计可用来进

6、行有氧或无氧锻炼，以锻炼心血管功能，增加循环血量，维持下肢肌耐力，提高机体的有氧工作能力。除了锻炼外，自行车功量计也用于飞行中航天员心血管功能的评价。利用自行车功量计进行上肢锻炼，对上肢的锻炼则有利于出舱活动。长期耐力锻炼虽然能提高最大耗氧量(VOh)但同时也降低了立位耐力，但在卧床结束前或航天飞行返回前进行一次最大强度的锻炼似乎能有效对抗立位耐力不良。越来越多的研究显示自行车功量计也能有效对抗失重性肌肉萎缩，但是对于骨骼，一般认为自行车功量计锻炼对骨的影响有限H。2．3跑台跑台是美国和苏联／俄罗斯空间站中最常应用的另一种体育锻炼防护措施，可用来进行抗重力肌的耐力锻炼、对骨骼的高冲

7、击性锻炼、对心脏的有氧锻炼，也有助于步态训练。它是用一个相对恒定的弹性力负荷加载装置将航天员固定在跑台上，负荷通过类似甲胄一样的束缚装置和弹性绳施加在人体上以代替重力的作用，使航天员能够在失重环境通过在跑台上站立、行走、跑、跳。利用跑台锻炼有两种模24式：马达驱动模式，此模式下跑台可将速度控制在0kIn／ll～16krrl／11；非马达驱动模式，即在没有马达带动下，航天员在跑台上运动需克服摩擦阻力，以带动跑台传动。2．4抗阻力锻炼装置2．4．1飞轮抗阻力锻炼装置阁飞轮