自进入空间站阶段以来，中国载人航天开启了航天员长期在轨驻留的时代。在太空飞行中，航天员的身体健康会受到失重、辐射、幽闭环境及昼夜节律改变等因素的影响。其中，失重所致的心血管功能改变是影响航天员健康及工作效能的首要因素，须采取有效的对抗失重措施，以减轻长期飞行对航天员心血管的不良影响，且在航天员返回地面后，帮助他们再适应地面环境。

针对失重导致的心血管功能紊乱的防护，目前采用的措施主要包括运动锻炼、药物防护、辅助设备防护以及飞行前的适应性训练等。

运动锻炼

运动锻炼是对抗空间运动病的重要措施之一，不仅能增加航天员的心血管负荷，调动和增加有效循环血量，提高心肺功能和有氧工作能力，同时也能维持下肢肌力，对抗失重性肌萎缩和代谢改变。

在轨飞行期间的运动锻炼对维持心血管适应航天环境非常重要，选择高效的运动方式、制定最佳的运动方案是载人航天健康保障的一个重要问题。国外研究表明，每天保持至少2小时的在轨有氧运动训练，能有效维持航天员长期飞行下心血管系统功能的稳定。因此，航天员在天上锻炼不仅仅是为了健身，更与他们的正常工作、身体健康以及生命安全密切相关。

运动锻炼均要在特殊器材上进行。我国的空间锻炼器械设备由“三小三大”组成。其中，“三小”指拉力带、握力器和呼吸肌锻炼器。

航天员陈冬使用拉力带↑↑↑

航天员聂海胜佩戴呼吸肌锻炼器↑↑↑

“三大”指太空自行车功量计、太空跑台和抗阻锻炼装置。

太空自行车功量计

航天员刘洋执行神舟九号任务期间，在天宫一号内首次使用了太空自行车功量计进行锻炼，这也是我国航天员首次在太空使用自行车功量计。

航天员刘洋在天宫一号内使用太空自行车功量计↑↑↑

与在地面骑自行车不同，太空自行车功量计在使用时以功率计算航天员的运动负荷，分25瓦特、50瓦特等多个强度等级。为确保锻炼效果，我国采用个人最大心率相对值作为强度指标，为每名航天员开出了不同的“运动处方”。

航天员刘洋在空间站内使用太空自行车功量计↑↑↑

航天员蔡旭哲在空间站内使用太空自行车功量计↑↑↑

除锻炼外，太空自行车功量计也用于飞行中航天员心血管功能的评测。通过定期测量最大耗氧量来评价航天员的心肺功能，是地面支持人员了解航天员心血管功能状态的重要手段，也便于制定下一阶段的锻炼方案。

太空跑台

在太空跑步是一种非常有效的失重生理效应防护措施，太空跑台也是太空“健身房”中必备的装备。太空跑步机与地面的差别在于，需要一套束缚装置将人约束在跑台的表面，该装置类似于弹力系绳，通过对肩部、背部垂直向下的约束力，将力传递到航天员的脚部，使足底和跑台履带充分摩擦，使其实现在跑台上站立、行走、跑跳等动作。

航天员聂海胜使用太空跑台↑↑↑

抗阻锻炼装置

近年来，载人航天飞行中航天员的运动方案也在不断改进和完善，除传统的有氧运动外，抗阻锻炼也被应用于航天运动方案中，其主要对下肢肌群力量和耐力有较好的锻炼效果。我国自主研制的抗阻锻炼装置将随梦天实验舱上行，为航天员提供更全面和个性化的运动条件。

药物防护

药物防护具有简单、便捷、省时等优点，在航天员健康保障方面也一直备受关注。例如复方甘油和脉律定（防止心律失常）、抗利尿激素和加压素（防止水和电解质紊乱）、调节自主神经的药物（提高立位耐力）等调节心血管系统功能的药物都曾被美国和俄罗斯航天员所使用。

中医药作为中华医学的瑰宝，其“整体观”“辨证施治”的理论，以及中药多成分、多作用靶点和多作用途径的特点，使之在航天医学中可能发挥独特的作用，因而具有特殊潜在的价值。我国“太空养心丸”自2012年研制成功后一直沿用到现在，可帮助航天员调节心血管功能，在太空中有效稳定血压和心率，其最大特点是能使航天员飞行前后心血管指标变化不大。

传统中医药手段的介入，不仅能对抗立位耐力下降、心血管功能失调等问题，对改善空间运动病也有良好的效果，有望为航天员健康和心血管保护提供具有中国特色的保障措施。

辅助设备防护

飞行期间，航天员会穿着失重防护服，也就是“企鹅服”，其内部有很多弹性带，航天员在进行操作活动和运动时须克服服装弹力作用，以此达到锻炼肌肉的效果。另外，可通过负压筒、下体负压裤、自行下体负压训练器等设备在航天员腰部以下施加一定的负压，促使血液向下肢转移，通过人为改变血液分布以对抗失重引起的血流动力学改变。

航天员在轨工作时穿着失重防护服↑↑↑

航天员从太空返回地面时和返回后穿着抗荷服，可以减少重力作用所致的下肢血液淤积，有助改善和提高立位耐力。同时，有针对性地采用营养、理疗、低负荷力量与耐力训练等综合康复措施，可促进其心血管功能和运动能力恢复，使其尽快重新适应地球重力，并提高其再次参加飞行任务训练的能力。

可见，运动锻炼是目前长期航天飞行中保护心血管功能最有效、最常用的措施，通过饮食和营养调节改善代谢也是安全、可行的方法，飞行期间及返回地面后多重综合防护措施的联合应用仍是最稳妥、可靠的策略。

太空的失重环境为人类开展生命科学研究提供了便利条件。神舟十三号乘组在轨期间，首次建立了空间条件下细胞的长期培养体系和细胞模型，科研人员将人体尿液中的肾上皮细胞，通过基因重编程的方式转化成具有多种功能的干细胞，干细胞又分化成为心肌细胞。利用心肌细胞对重力敏感的特性，科研人员根据航天员在轨实验观测，比对心肌细胞在重力条件下和失重条件下的收缩过程、收缩特点，以便更好地了解失重条件下人的心血管变化特征。

人类首次观测到失重条件下心肌细胞“钙信号闪烁”↑↑↑

随着空间站建造的不断深入，未来进一步获得航天员空间中长期太空驻留的系统性健康数据，明确太空各种因素对心血管系统等的影响，并研发更有效的综合防护和对抗措施是航天医学发展的重要目标。深入认识长期飞行中航天员心血管功能改变及其适应规律，建立精准的在轨生理检测技术和评价体系以及个性化、高效的心血管保护策略，将为我国面向空间站的长期航天飞行生命保障和健康支持体系提供有力支持，并为人类空间探索提供重要生物医学基础。

【来源/中国航天员科研训练中心、空军军医大学航空航天医学系

《长期航天飞行心血管保护: 问题与挑战》（邢文娟 邢长洋 凌树宽 李英贤 高峰）】