胸-背向横超重时的生理影响

图1 实效生理背角示意图

尽管采取适当体位人可以承受航天中遇到的重力变化，但这种重力对人体还是会产生一定的影响。如图所示，人在飞船中取腿部稍抬高的仰卧姿势，后背与舱底平面间有一定夹角α。舱体纵轴与受力方向之间也可能有一定夹角ε。所以，在考虑重力对人体作用的方向时应将这些因素考虑在内，实效生理背角不是α而应为α+ε。设作用的合力为G，则沿身体纵轴方向重力为：

沿胸→背方向的重力为：

其中ε可能是为正，也可能为负。如背角α不大时人体受到的重力以+G_x为主，+G_z方向分力很小。以实效生理背角α+∈为15°的情况为例：

此时+G_Z方向的影响已减低到原来数的四分之一。如果一个人以视觉障碍（代表头部血液供应）为终点指标的耐力为+4G_Z，他在背角为15°时大约+15G_X作用下仍不致发生视觉障碍。所以从维持头部血液供应的观点来看，将重力作用方向由Z轴转为X轴是一个有效的方法。+G_X对心血管功能的影响 当G值不太高时心血管系统一般反应是心率加快、心输出量增加、动脉血压升高等机能亢进的代偿反应。但当G值较高时就会有新的问题暴露出来。首先，各个脏器都以自己的大大增加了的重量压向背侧，心血管系统中充满血液，在挤压作用下静脉压大幅度升高。动物实验测得在+16G_X时，狗腔静脉压升高到25.9mmHg，人体实验已观察到在+5G_X时右心房压可以升高到16～21mmHg。这种情况对心血管系统的直接动力学影响虽不致形成循环机能的严重障碍，但却可以通过反射性神经调节使心脏活动节律失调。心血管系统的位于颈动脉窦与主动脉弓的压力感受器，对全身血压的调节起重要作用，这与+G_Z作用时的生理反应有密切关系。而低压侧、即静脉系统的压力感受器平时不为人们所注意，在+G_X作用下静脉压大幅度上升时就显出了它的重要作用。它们位于心房、腔静脉等处此时受到平时极少受到的强烈刺激，可以引起反射性心率减慢、血压降低，有时甚至出现心脏节律失调。这种现象不论在动物或人体均已经反复实验证实。例如，轻度麻醉的犬在+8～12G_X作用下可见有明显的心率减慢和心律不齐，切断颈迷走神经后这种情况就不再出现了。又如清醒的实验猴，在+G_X作用下当超重值超过8G时就会出现心率减慢、窦性抑制和各种形式的节律失调（从呼吸性心律不齐到各种类型的期前收缩），注射阿托品后这些现象大都可以消除，而注射心得宁则无效，这表明它是反射性心迷走神经紧张度增强的结果。在人体离心机实验中也曾观察到类似情况，在+6～12G_X作用下大约有半数以上的人曾出现不同形式的—过性期前收缩，如不过于严重，就不致引起心血管系统的器质性病变或残留损伤，作用因素消除后可以复原。
+G_X对呼吸功能的影响 +G_X对肺循环的影响比对体循环更加明显。肺循环灌流压很低，一般情况下肺动脉压约20mmHg，其血管床分布在充满肺泡的疏松组织内。当重力作用矢量方向为+G_Z时，肺处于心血管系统流体静压参考点的上方，肺中血液在重力作用下移向下肢，使肺中血量减少。而在+G_X作用时肺处于最低的位置，血液将向肺底部淤积，由于肺动脉压本来很低，不足以克服由肺的厚度所形成的静压差，因而造成肺后侧底部高度淤血现象。前上方则因胸腔负压使肺泡高度膨胀。动物实验证明，在+5G_X时背底部胸腔压上升为+18mmHg，而前上方胸腔压变为-32mmHg。X线摄影也证明在+G_X作用下肺后背部透明度明显降低，前上方透明度明显增加。这种影响使肺各部通气灌流比例失调，前上方“有气无血”，后下方“有血无气”，都不能进行正常的气体交换，只有中部狭窄区域通气灌流比例改变不大，尚能维持正常气体交换。这种情况使动脉血氧饱和度大幅度下降。不少观察都证明在+8G_X时人的血氧饱和度可以降为75%左右。在偶然情况下也可能由于肺底部淤血或肺上部肺泡被牵张而出现痰中带血或自发性气胸等现象。上述现象加上重力对胸廓的直接压迫以及腹腔脏器在重力作用下对膈肌的挤压等因素使潮气量降低，呼吸频率增加，每分钟通气量则基本正常。肺内存在的大量感受器在这种情况下会受到刺激，可使人感到呼吸费力，甚至呼吸困难。在超重值较高时，腹腔脏器对膈肌的挤压以及肺底部的淤血还可以使人感觉胸部闷痛或胸窝部牵扯痛而不敢用力呼吸。

图2 +G_X作用下肺内气血分布

+G_x作用的累积效应 除上述各项即时效应外，+G_X的长期反复作用也会引起一系列慢性反应，例如承受重量骨胳的骨质增生，糖和脂肪代谢的改变，垂体-肾上腺皮质系统机能的改变等。如果G值不太高，作用间歇适度，就有可能在此基础上使各项生理功能逐渐适应，耐力逐步提高。然而，如果G值过高，作用过于频繁，前一次的影响尚未消除后一次影响又叠加上去，也有可能形成累积效应，使反应逐渐恶化，耐力降低。