战机或航天飞机加速运动时,飞行员或航天员都会受到相当大的足向头方向的持续性加速度(+Gz)。+Gz可造成机体血液和体液重新分布,引发意识丧失(G-induced loss of consciousness, G-LOC),对飞行安全造成严重威胁。另外,高性能飞行器在训练或作战时,从-Gz、0Gz的加速度在飞行时突然转为持续性+Gz作用时,造成飞行员+Gz耐力下降,比单纯+Gz作用更易发生G-LOC,此现象叫做推拉效应(push-pull effect, PPE)。目前国内外主要采取防护设备和生理对抗动作等措施来抑制+Gz导致的脑血流减少,防止G-LOC的发生,但这些措施并未根本解决G-LOC的防护作用。因此,寻找一种新的,更为切实有效的方法来预防G-LOC是亟待解决的课题。我们的前期发现电针可以模拟缺血预处理,增加脑对缺血的耐受。而脑缺血是G-LOC发生的主要原因。因此,我们推测电针刺激同样会增强人体对+Gz引起的急性脑缺血的耐受能力,降低G-LOC的发生。本研究利用旋转床联合下体负压模拟G-LOC,探讨不同电针刺激方案对预防G-LOC的效果,并且在高性能载人离心机上进一步验证电针刺激对+Gz暴露和PPE引起G-LOC的预防作用,为G-LOC防护提供新视角。第一部分电针刺激对正常人群模拟G-LOC预防作用的研究方法1.提前30min给予电针刺激对G-LOC预防作用的研究本试验选取20名健康志愿者采取自身对照,其中6名为女性,年龄22±3岁,BMI24±1 kg/m~2,本试验随机分为三组。Con组:无电针刺激;Acupoint组:被试者双侧―内关穴‖在模拟G-LOC发生之前给予30min电针刺激;Non-acupoint:在被试者双侧大臂非穴位部位给予电针刺激,电针刺激参数与Acupoint组相同。本试验采取的是自身对照,所有被试者第一次试验结束均休息一周后行下次试验(不同组别)。在试验过程中连续监测被试者的平均耐受时间、一般生理学参数、心脏泵血功能、脑血流、血浆中儿茶酚胺类物质和脑电双频指数(BIS)。2.模拟G-LOC发生的同时给予电针刺激时对G-LOC预防作用的研究本试验选取10名健康志愿者采取自身对照,其中3名为女性,年龄24±2岁,BMI26±2 kg/m2,根据随机数字表将被试者随机分为三组。Con组:无电针刺激;Acupoint组:在模拟G-LOC发生的同时给予电针刺激,电针刺激时间与被试者G-LOC耐受时间相同;Non-acupoint:在被试者双侧大臂非穴位部位给予电针刺激,电针刺激参数同Acupoint组相同。本试验采取的是自身对照,所有被试者第一次试验结束后均休息一周行下次试验(不同组别)。在试验过程中连续监测被试者的平均耐受时间、一般生理学参数、心脏泵血功能、脑血流、血浆中儿茶酚胺类物质和BIS。3.提前5d给予电针刺激对G-LOC预防作用的研究本试验选取20名健康志愿者,其中5名为女性,年龄23±2岁,BMI22±5 kg/m2,根据随机数字表将被试者随机分为二组。Con组:无电针刺激;Acupoint组:在被试者双侧―内关穴‖给予电针刺激,30min/d,连续5天,在第6天模拟G-LOC。在试验过程中连续监测被试者的平均耐受时间、一般生理学参数、心脏泵血功能、脑血流和BIS。结果1.与对照组相比,电针提前30min刺激可以明显延长平均G-LOC耐受时间;在心脏泵血功能和脑功能中,电针刺激可以增加心脏每搏输出量和大脑中动脉血流量,与对照组和非穴位组相比,具有统计学差异;在给予30min电针刺激后,血浆中去甲肾上腺素和肾上腺素的含量均明显高于对照组和非穴位组,具有统计学差异。另外,电针刺激组还可以提高交感神经兴奋的敏感性。BIS分析中,电针组BIS远远高于对照组和非穴位组。2.发生G-LOC同时给予电针刺激可以明显延长平均耐受时间。与对照组和非穴位组相比,同时给予电针刺激心脏每搏输出量、大脑中动脉血流量、血中儿茶酚胺类物质和BIS值都显著增加,具有统计学差异;在心率变异性的分析中发现,电针可以提高交感神经的兴奋性。3.提前5d电针刺激,30min/d可以显著延长平均G-LOC耐受时间,与对照组相比,具有统计学差异;在脑功能中,与对照组相比,电针组显著增加大脑中动脉血流量和最大脑血流速度。但是,在心功能、心率变异分析中两组之间并没有统计学差异。第二部分电针刺激对高性能载人离心机发生G-LOC预防作用的研究方法1.电针刺激对高性能载人离心机+Gz暴露防护作用的研究本试验选取7名训练员采取自身对照,年龄22±3岁,身高172±2cm,根据随机数字表将被试者随机分为分为二组。Con组:无电针刺激;Acupoint组:在离心机转动的同时给予被试者双侧―足三里‖电针刺激;所有被试者第一次试验结束后均休息一周后行下次试验(不同组别)。记录被试者所能耐受最大G值和周边视觉消失时间(PLL),平均心率、心率变异性和BIS值,血液指标为电针刺激之前(+Gz暴露之前)和电针刺激(+Gz暴露之后)之后即刻抽血。2.电针刺激对高性能载人离心机推拉效应防护作用的研究本试验选取7名训练员,年龄22±3岁,身高172±2cm, Con组:无电针刺激;Acupoint组:在被试者双侧―足三里‖给予电针刺激;每次推拉动作间隔时间为3～5min。本试验采取自身对照,所有被试者第一次试验结束后均休息一周后行下次试验(不同组别)。记录被试者所能耐受最大G值,同时记录平均心率、心率变异性和BIS值,结果1. +Gz暴露中,与对照组(3.9±0.1Gz)相比,给予电针刺激(4.7±0.2Gz),所有被试者+Gz暴露峰值显著提高,具有统计学差异(P=0.002);所有被试者在给予电针刺激后均有不同程度的PLL消失时间(耐受时间)延长,对照组PLL消失时间(耐受时间)为39.0±1.4s,电针组PLL消失时间(耐受时间)为47.5±2.8s,两者之间具有统计学差异(P=0.004);通过心率变异性分析,+Gz暴露后,与对照组相比,电针组LH/HF的比值显著高于对照组,具有统计学差异。然而,平均心率、血浆中儿茶酚胺类物质和BIS值两者之间无统计学差异。2.在推拉效应中,给予电针刺激后,所有被试者G值耐力都有不同程度提高。与对照组(2.75±0.09G)相比,电针组平均G值耐力(3. 57±0.2G)显著提高,具有统计学差异(P<0.001);通过心率变异性分析,与对照组相比,在推拉效应中电针组LH/HF的比值显著高于对照组,具有统计学差异;电针组和对照组BIS值之间无统计学差异。结论单次和重复电针刺激―内关穴‖或―足三里‖均可以提高交感神经兴奋性的敏感性、增强心脏泵血功能、影响血流动力学,从而改善大脑中动脉脑血流量;同时电针可以增加脑对缺血的耐受,延长平均耐受时间,提高人体对+Gz的耐受,最终有效地预防G-LOC的发生。