高过载失能生理监测和充液式抗荷装置防护效果的研究

来源 :中国人民解放军海军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:YouYiDian
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随着战斗机机动性能的不断提高,飞行产生的持续性正加速度(+Gz)值已远超飞行员生理耐受极限。高+Gz作用下,飞行员胸腹腔的脏器发生移位、变形,血液柱流体静压差增大,血液重新分布并向下肢转移,头(眼)水平动脉血压降低,大脑急性缺血缺氧,导致飞行员发生意识丧失(G-induced loss of consciousness,G-LOC),也称高过载失能。高过载失能严重影响操作工效,威胁飞行安全,甚至会导致机毁人亡的灾难性后果。然而,关于高过载失能发生的生理机制尚未彻底阐明,现有抗荷措施的防护效果也较为局限。因此,进行高过载暴露下的生理监测研究,开展新型抗荷装置的研制,对于高过载失能发生机制的探寻、预警技术的研究以及抗荷装置性能的提高均具有深远意义。本研究拟通过离心机动物实验,综合监测小型猪眼水平动脉血压、心电、呼吸等生理参数变化,结合动脉血气分析以及心肺组织病理学检查,探寻高过载失能发生的生理机制,筛选出可用于高过载失能预警的生理指标;此外,利用大覆盖面积充液式抗荷装置进行高过载暴露生理防护研究,验证该装置的抗荷防护效果,为下一步人体大覆盖面积充液式抗荷服的研究提供基础实验数据。第一部分高过载失能的生理监测研究目的;探寻高过载失能发生的生理机制,筛选可用于高过载失能预警的生理指标。研究方法:利用载人离心机模拟高+Gz暴露(基线+1.4 Gz,增长率1 G/s,峰值+8 Gz,持续时间60 s),使用航空航天专用多参数生理信号采集系统监测小型猪(n=10)的眼水平动脉血压和+Gz暴露值,以眼水平动脉血压降为0 mm Hg作为意识丧失(+Gz耐力终点)的判断标准,利用飞行生理参数记录检测仪监测小型猪心电、呼吸等生理信号,比较+Gz暴露前后动脉血气和心肺组织病理学变化。研究结果:1.小型猪眼水平动脉血压在+(4.85±1.38)G时降至0 mm Hg;2.心电向量方向在+(4.76±1.42)G时发生变化(心电图QRS正向波消失,形态呈QS型),与耐力终点+Gz值比较,二者没有显著性差异(P>0.05);3.达耐力终点时,小型猪的心率和心电图ST-T无显著变化,无心律失常发生;4.+Gz上升期间,小型猪呼吸波呈现频率减慢、波幅减小的“潮式呼吸”样特点,呼吸暂停时间为(14.43±3.72)s;5.+Gz暴露后,小型猪动脉血二氧化碳分压(PCO2)、乳酸浓度(Lac)、肺内分流率(Shunt)和肺泡-动脉氧分压差(Aa Dp O2)显著升高,氧分压(PO2)、氧饱和度(SO2)及实际碱剩余(ABE)明显降低,提示出现了呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒;6.+Gz暴露后,小型猪左、右心室内膜下肌层均发现有局灶性缺血伴肌纤维间质充血;肺组织普遍发生萎陷伴局灶性出血,右肺上叶胸侧出现局部肺泡扩张。结论:本研究进一步证实了高过载致意识丧失发生的缺血/缺氧机制理论,首次提出心电向量用于高过载失能预警的可能。第二部分大覆盖面积充液式抗荷装置的防护效果研究目的:验证大覆盖面积充液式抗荷装置的抗荷防护效果,为下一步人体大覆盖面积充液式抗荷服的研究提供基础实验数据。研究方法:将小型猪随机分为两组:无抗荷措施组(对照组,n=10)和使用大覆盖面积充液式抗荷装置组(防护组,n=9)。两组均进行高+Gz暴露(基线+1.4 Gz,增长率1 G/s,峰值+8 Gz,持续时间60 s)。使用航空航天专用多参数生理信号采集系统监测小型猪眼水平动脉血压和+Gz暴露值,以眼水平动脉血压降为0 mm Hg作为意识丧失(+Gz耐力终点)的判断标准。比较两组小型猪+Gz耐力和眼水平动脉血压的变化。研究结果:1.两组小型猪+Gz耐力比较,存在显著统计学差异,防护组高于对照组(P<0.01);2.+Gz暴露期间防护组小型猪的眼水平动脉血压下降幅度明显小于对照组(P<0.01);3.对照组小型猪在+Gz暴露期间的眼水平动脉血压平均脉压差显著低于暴露前(P<0.01),而防护组+Gz暴露期间的平均脉压差与暴露前无明显差异(P>0.05)。结论:使用大覆盖面积充液式抗荷装置可明显提高小型猪对+Gz的耐受能力,减轻+Gz引起的眼水平动脉血压降低,维持眼水平动脉血压脉压差。
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