2018年1月9日，在國(guó)際空間站執(zhí)行任務(wù)的一名航天員自稱在太空待了約三周后身高增加了9厘米，后稱檢測(cè)有誤，重新檢測(cè)結(jié)果顯示，僅長(zhǎng)高了2厘米。相關(guān)宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)稱，在失重的太空環(huán)境中，脊柱間的軟骨會(huì)變長(zhǎng)，身高會(huì)有一定的增長(zhǎng)。盡管實(shí)際的檢測(cè)結(jié)果沒(méi)有之前報(bào)道的那么夸張，但也確實(shí)說(shuō)明長(zhǎng)期失重環(huán)境確實(shí)會(huì)對(duì)人體造成一定的影響。

那么具體都有哪些影響呢?我們聯(lián)系到了中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心的幾位專家，為大家詳細(xì)科普。

1. 航天員在失重狀態(tài)下長(zhǎng)高的原因

人體的脊柱由脊椎骨和椎間盤(pán)組成，其中椎間盤(pán)高度約占脊柱高度的1/5。人在成年之后，脊椎骨的高度基本不會(huì)再發(fā)生變化，但椎間盤(pán)高度卻會(huì)受到重力和年齡等因素的影響。人體正常椎間盤(pán)由類似于果凍狀的物質(zhì)構(gòu)成，其生物化學(xué)成分主要有大分子的蛋白多糖、膠原、非膠原物質(zhì)等。

人體白天處于直立位時(shí)，脊柱承擔(dān)人體軀干以上的重量，長(zhǎng)時(shí)間的重量負(fù)荷將椎間盤(pán)中的水分?jǐn)D壓進(jìn)入椎骨，水分丟失使椎間盤(pán)變扁，椎間盤(pán)高度下降;到夜晚臥床休息時(shí)，椎間盤(pán)承受的重量負(fù)荷解除，其內(nèi)的大分子蛋白多糖吸納水分進(jìn)入，致使椎間盤(pán)膨脹，高度增加，因此當(dāng)早晨起床時(shí)，身高會(huì)有所增加。當(dāng)人體進(jìn)入老年階段，椎間盤(pán)內(nèi)的生物成分發(fā)生衰變減少，其吸納水分的能力降低，導(dǎo)致椎間盤(pán)體積較年輕時(shí)縮小，椎間盤(pán)高度降低，因此人體較年輕時(shí)變矮。

當(dāng)航天員進(jìn)入太空時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間駐留在微重力環(huán)境中，人體脊柱承擔(dān)的重量負(fù)荷消失，椎間盤(pán)受到的重力負(fù)荷幾乎為零。椎間盤(pán)持續(xù)吸納水分，致使其發(fā)生膨脹，由于向四周膨脹受到纖維環(huán)的限制，因此容易出現(xiàn)縱向膨脹，這樣增加了椎間盤(pán)高度，進(jìn)而增加了身體高度。

此外，受失重環(huán)境的影響，航天員脊柱的曲度會(huì)明顯減小，也就是我們常說(shuō)的“站得更直了”。綜合來(lái)看，經(jīng)歷航天飛行后，航天員身高有所增加也是完全正常的。

太空失重環(huán)境除了會(huì)對(duì)脊柱帶來(lái)影響，對(duì)肌肉骨骼系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)也會(huì)帶來(lái)一定的影響。

2. 對(duì)肌肉骨骼系統(tǒng)的影響

當(dāng)航天員進(jìn)入微重力環(huán)境時(shí)，作用于運(yùn)動(dòng)器官的重力負(fù)荷消失，人在維持姿勢(shì)和進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)不需要對(duì)抗重力的作用，導(dǎo)致肌肉骨骼長(zhǎng)時(shí)間處于缺少重力負(fù)荷刺激的“輕松”、“悠閑”狀態(tài)。通過(guò)對(duì)比航天員飛行前后的肌肉骨骼結(jié)構(gòu)、代謝和功能，我們發(fā)現(xiàn)這種過(guò)度“悠閑”對(duì)肌肉骨骼系統(tǒng)是不利的，將引起肌肉骨骼系統(tǒng)出現(xiàn)廢用性變化，表現(xiàn)為肌肉萎縮、肌力下降、骨質(zhì)丟失甚至骨質(zhì)疏松。

航天中肌力下降的程度與飛行中的鍛煉直接相關(guān)，增加運(yùn)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)量可以有效減少肌力下降。航天飛行中骨質(zhì)丟失主要發(fā)生在承重骨，包括下肢，骨盆，腰椎。研究顯示，國(guó)際空間站6個(gè)月的航天飛行航天員返回后確實(shí)呈現(xiàn)骨密度下降，脊柱骨密度平均每月下降0.9%，髖關(guān)節(jié)每月1.4–1.5%，跟骨每月0.4%，但是沒(méi)有出現(xiàn)臨床標(biāo)準(zhǔn)上的骨質(zhì)疏松癥(WHO標(biāo)準(zhǔn)，T值小于-2.5提示骨質(zhì)疏松)。相比之下，地面1G重力環(huán)境下，40歲以后骨質(zhì)丟失一般在0.5%/年，可見(jiàn)失重對(duì)骨的影響還是很大的。骨質(zhì)丟失導(dǎo)致骨的負(fù)重能力降低，增加骨折風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)尿鈣排出增加導(dǎo)致結(jié)石風(fēng)險(xiǎn)加大。

盡管短期飛行后這些變化是可逆的，對(duì)航天員健康的影響不大，但是長(zhǎng)期航天飛行中如不采取有效的防護(hù)措施，可能導(dǎo)致一系列的病理改變。

3. 對(duì)心血管系統(tǒng)的影響

研究表明，一進(jìn)入失重環(huán)境人體首先是神經(jīng)前庭系統(tǒng)反應(yīng)，突出表現(xiàn)為空間運(yùn)動(dòng)病，3天左右最明顯，1周后基本消失;體液和電解質(zhì)的反應(yīng)稍后;心血管系統(tǒng)的最大反應(yīng)在3周左右;而紅細(xì)胞質(zhì)量的喪失在飛行1個(gè)月時(shí)達(dá)到最嚴(yán)重的程度;肌肉萎縮和骨質(zhì)丟失則隨著飛行時(shí)間的延長(zhǎng)有逐漸增加的趨勢(shì)。心血管系統(tǒng)在維持人體的正常生命活動(dòng)中發(fā)揮著非常重要作用。在航天活動(dòng)中，尤其是航天員進(jìn)入微重力環(huán)境時(shí)，由于流體靜壓消失和運(yùn)動(dòng)減少，心血管系統(tǒng)受到的生理挑戰(zhàn)很大。

航天器在發(fā)射過(guò)程中、入軌、艙外活動(dòng)和再入時(shí)，因受到超重、體力負(fù)荷和情緒緊張的影響，航天員心率明顯增加。在中期航天飛行中，航天員心率變化無(wú)一定規(guī)律：一些航天員飛行中靜息心率高于飛行前，另一部分航天員在入軌后心率恢復(fù)到飛行前水平。長(zhǎng)期飛行雖然個(gè)體差異較大，但總的趨勢(shì)是增加的。

航天飛行使心臟處于低動(dòng)力狀態(tài)，出現(xiàn)每搏量降低、心肌虛損和自主神經(jīng)調(diào)節(jié)紊亂。采用超聲心動(dòng)圖法測(cè)量了航天員飛行前后安靜和下體負(fù)壓時(shí)的心功能，發(fā)現(xiàn)飛行后心搏量、左心室舒張末期和收縮末期容積下降，這些變化與心功能降低、心室充盈減少及飛行后血容量減少有關(guān)。

在航天飛行中，大部分航天員表現(xiàn)出竇性心律，但是在飛行早期和出艙活動(dòng)中航天員較易出現(xiàn)心律失常，如早搏、室性期前收縮、結(jié)性二聯(lián)律等。心血管系統(tǒng)對(duì)于微重力環(huán)境具有一定的適應(yīng)性，短暫的心臟節(jié)律改變不會(huì)影響航天員的健康，被認(rèn)為是一種功能性的變化。

在航天飛行中，盡管航天員處于微重力環(huán)境中，其血壓沒(méi)有出現(xiàn)明顯變化，但是體內(nèi)不同部位的血管內(nèi)壓卻發(fā)生明顯變化，表現(xiàn)為上身血管內(nèi)血壓增高、下身血管內(nèi)壓下降。經(jīng)過(guò)航天飛行后，航天員的心血管調(diào)節(jié)功能出現(xiàn)失調(diào)，即超重耐力下降、立位耐力下降、運(yùn)動(dòng)耐力下降，表現(xiàn)為暈厥、運(yùn)動(dòng)能力降低、不能耐受訓(xùn)練等。這些變化經(jīng)過(guò)有效的干預(yù)能使其到飛行前狀態(tài)。

盡管太空失重環(huán)境會(huì)對(duì)航天員身體帶了各種各樣的影響，但這些影響基本上都屬于生理層面的，是可逆的。載人航天飛行后恢復(fù)的經(jīng)驗(yàn)表明，通過(guò)對(duì)航天員給予科學(xué)合理的恢復(fù)措施，即可消除長(zhǎng)期失重環(huán)境對(duì)人體帶來(lái)的影響，一般不會(huì)留有后遺癥。

在飛行返回后，根據(jù)工作重點(diǎn)的不同分成4個(gè)正常階段：

階段0：著陸/出艙階段，指從打開(kāi)艙門(mén)到抵達(dá)恢復(fù)中心這一階段。根據(jù)著陸點(diǎn)的不同，時(shí)間上可能是著陸當(dāng)日，也可能還包括次日。該階段需要對(duì)航天員立即予以處置，主要是對(duì)立位不耐受和前庭紊亂給予對(duì)癥恢復(fù)措施，包括口服補(bǔ)液、限制頭部運(yùn)動(dòng)、保暖等等。

階段Ⅰ：隔離恢復(fù)階段，大體為3周，工作目標(biāo)是促進(jìn)航天員對(duì)地面環(huán)境的再適應(yīng)和體質(zhì)恢復(fù)，消除航天飛行環(huán)境對(duì)心理狀態(tài)的可能不利影響，工作項(xiàng)目包括隔離檢疫、醫(yī)學(xué)檢查與評(píng)估、實(shí)施綜合康復(fù)措施等，綜合康復(fù)措施包括作息調(diào)整、營(yíng)養(yǎng)保障、中醫(yī)/中藥調(diào)理、臥-坐-立位康復(fù)活動(dòng)、步行活動(dòng)、減重/水中運(yùn)動(dòng)、平衡功能鍛煉、肌群功能鍛煉、心理調(diào)適和體質(zhì)恢復(fù)訓(xùn)練等等。隔離恢復(fù)階段末期進(jìn)行階段健康評(píng)估，確認(rèn)航天員身體狀況可以轉(zhuǎn)入療養(yǎng)階段。

階段Ⅱ：醫(yī)學(xué)恢復(fù)療養(yǎng)階段，大體為4周，此階段工作的目標(biāo)是促進(jìn)航天員身心健康和機(jī)能儲(chǔ)備的全面恢復(fù)，工作重點(diǎn)是社會(huì)心理恢復(fù)和體質(zhì)訓(xùn)練。參照?qǐng)?zhí)行Ⅱ級(jí)傳染病預(yù)防隔離制度，主要進(jìn)行景觀治療、運(yùn)動(dòng)治療、理療保健和其他恢復(fù)措施。療養(yǎng)期間原則上應(yīng)對(duì)航天員實(shí)行相對(duì)寬松的作息制度，乘組醫(yī)生根據(jù)實(shí)際情況具體掌握。航天員任務(wù)恢復(fù)療養(yǎng)在療養(yǎng)院實(shí)施，療養(yǎng)結(jié)束后重點(diǎn)圍繞運(yùn)動(dòng)心肺功能、肌肉功能與骨密度等，進(jìn)行醫(yī)學(xué)檢查與評(píng)估，并進(jìn)行心理評(píng)估。

階段Ⅲ：醫(yī)學(xué)恢復(fù)觀察階段，大體為4個(gè)月，進(jìn)行定期的醫(yī)學(xué)跟蹤和動(dòng)態(tài)的健康觀察，給予必要的健康宣教、醫(yī)學(xué)檢查和恢復(fù)措施，主要是制定個(gè)體化的運(yùn)動(dòng)處方，繼續(xù)指導(dǎo)航天員參加一定強(qiáng)度的體能鍛煉，促進(jìn)生理儲(chǔ)備功能在持續(xù)恢復(fù)到飛行前水平，全面融入社會(huì)生活環(huán)境。該階段末期，重點(diǎn)圍繞療養(yǎng)恢復(fù)階段后尚未完全恢復(fù)的方面，結(jié)合臨床醫(yī)學(xué)檢查，再次進(jìn)行健康綜合評(píng)估。最終以生理、心理全面恢復(fù)到飛行前正常水平為標(biāo)準(zhǔn)，以確認(rèn)航天員身體狀況可以轉(zhuǎn)入正常訓(xùn)練。

在每一階段恢復(fù)過(guò)程中，依據(jù)飛行任務(wù)的特點(diǎn)制定每一階段的恢復(fù)計(jì)劃，并依據(jù)航天員的醫(yī)學(xué)檢查數(shù)據(jù)，結(jié)合航天員的具體情況，擬定個(gè)體化的恢復(fù)方案。

總而言之，航天飛行對(duì)人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)的影響較為明顯。在航天員執(zhí)行航天飛行任務(wù)時(shí)，飛行前需要進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練、飛行中給予必要的防護(hù)措施、飛行返回后實(shí)施個(gè)性化的恢復(fù)，這樣才能保障航天員順利執(zhí)行任務(wù)，維護(hù)身體健康。

(中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心：馮金升、張成普、徐沖、許東、吳斌)

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