協(xié)同Omegawave激光組織血氧儀監(jiān)測(cè)的運(yùn)動(dòng)－人工重力航天防護(hù)方案

摘要

2025年11月25日，N. Goswami團(tuán)隊(duì)在期刊《npj Microgravity》 上發(fā)表了文章“A combined individualized cycling exercise and artificial gravity training protocol as a spaceflight deconditioning countermeasure"。該研究聚焦于探索一種結(jié)合個(gè)性化自行車運(yùn)動(dòng)與人工重力訓(xùn)練的方案，作為對(duì)抗航天飛行后立位耐力下降的防護(hù)措施。

背景與方法：立位耐力低下（OI）是航天員返回地面后持續(xù)面臨的挑戰(zhàn)。作為歐空局/法國(guó)國(guó)家空間研究中心臥床研究的一部分，本研究在健康活動(dòng)參與者中測(cè)試了一套結(jié)合個(gè)性化自行車運(yùn)動(dòng)與人工重力（AG）訓(xùn)練的多系統(tǒng)干預(yù)方案，以應(yīng)對(duì)立位耐力低下問題。訓(xùn)練中自行車運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與人工重力暴露水平的上限均基于個(gè)人的峰值攝氧量與暈厥前人工重力耐受水平確定。研究采用隨機(jī)交叉設(shè)計(jì)，評(píng)估了參與者在進(jìn)行自行車運(yùn)動(dòng)時(shí)，伴隨或不伴隨人工重力暴露下的心率與血壓反應(yīng)。

結(jié)果與結(jié)論：結(jié)果顯示，在疊加人工重力暴露的情況下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，心血管系統(tǒng)受到更強(qiáng)的刺激，表現(xiàn)為心率和血壓的升高。其中，男性參與者在人工重力暴露下表現(xiàn)出更高的心率反應(yīng)。這套新穎的個(gè)性化運(yùn)動(dòng)與立位訓(xùn)練方案，成功地使不同性別和個(gè)體差異的參與者都能接受接近其個(gè)人耐受極限的、強(qiáng)度相當(dāng)?shù)男难艽碳?/span>。

實(shí)驗(yàn)儀器

自行車測(cè)力計(jì)、短臂離心機(jī)、血壓監(jiān)測(cè)儀、Omegawave BOM-L1W激光組織血氧監(jiān)測(cè)儀、心電圖。

_{Omegawave BOM-L1W激光組織血氧監(jiān)測(cè)儀}

實(shí)驗(yàn)過程

l參與者篩選

    招募16名健康、經(jīng)常鍛煉的成年男女，無心血管、神經(jīng)、耳鼻喉、骨科等慢性或急性疾病。

l實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備

    對(duì)參與者進(jìn)行身體檢查，并完成坐姿自行車VO?峰值測(cè)試，以確定個(gè)體運(yùn)動(dòng)能力。

    在離心機(jī)上進(jìn)行階梯式立位耐受極限測(cè)試，確定每個(gè)人的暈厥前重力水平（OTL）和立位耐受閾值（OTh）。計(jì)算人工重力訓(xùn)練極限：TL = 70% (OTL - OTh) + OTh。

l以隨機(jī)交叉順序進(jìn)行測(cè)試

 其中一組僅自行車運(yùn)動(dòng)，另一組為自行車運(yùn)動(dòng)結(jié)合個(gè)性化人工重力。

   運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度根據(jù)VO?峰值百分比設(shè)定（30%、50%、65%、80%），人工重力水平根據(jù)OTh和TL匹配。

l數(shù)據(jù)采集

    持續(xù)監(jiān)測(cè)心電圖、血壓，使用Omegawave BOM-L1W激光組織血氧監(jiān)測(cè)儀持續(xù)監(jiān)測(cè)小腿肌肉的氧合血紅蛋白水平變化。

圖B右上：VO?峰值測(cè)定采用階梯式自行車測(cè)力計(jì)運(yùn)動(dòng)對(duì)每位受試者進(jìn)行測(cè)試。

圖A左側(cè)：通過離心機(jī)階梯式直立耐力極限（OTL）測(cè)試確定個(gè)性化人工重力（AG）訓(xùn)練極限（TL）。每位受試者的OTL定義為在暈厥前體征出現(xiàn)時(shí)施加的Gz水平，其直立耐力閾值（OTh）則定義為滿足以下條件的Gz水平：1）心率（HR）較基線值顯著升高20%（通過心率－離心力曲線的二次擬合確定，HR圖中黑色箭頭所示）；2）通過Omegawave BOM-L1W激光組織血氧監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)到小腿氧合血紅蛋白出現(xiàn)明顯且持續(xù)的下降。

圖C右下角：為每位受試者按隨機(jī)順序執(zhí)行個(gè)體化測(cè)試方案（僅測(cè)力計(jì)測(cè)試及測(cè)力計(jì)聯(lián)合AG測(cè)試），其中測(cè)力計(jì)聯(lián)合AG方案的工作強(qiáng)度和AG水平匹配：30% VO?峰值/OTh - 0.15Gz、50% VO?峰值/OTh、65% VO?峰值/(OTh+TL)/2以及80%

VO?峰值/TL。

（注：OTL指立位耐受極限，OTh指立位耐受閾值，TL指人工重力訓(xùn)練限值。）

l數(shù)據(jù)分析

使用JMP 16軟件進(jìn)行三因素方差分析，比較性別、干預(yù)方式（有無人工重力）和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)心血管反應(yīng)的影響。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

l與單純運(yùn)動(dòng)相比，結(jié)合人工重力暴露的自行車運(yùn)動(dòng)能提高心率、收縮壓和平均動(dòng)脈壓。

l男性在高運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下，人工重力引起的心率增加更明顯，女性則無明顯差異。

l個(gè)性化訓(xùn)練方案（根據(jù)VO?峰值和重力耐受極限設(shè)定）能確保不同個(gè)體獲得相近強(qiáng)度的心血管刺激，避免過度或不足。

l研究支持人工重力與運(yùn)動(dòng)結(jié)合作為未來航天飛行中立位反射維持的有效防護(hù)措施，尤其需考慮性別差異。

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