2018年1月9日，在國際空間站執(zhí)行任務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，后稱檢測有誤，重新檢測結果顯示，僅長高了2厘米。相關宇宙航空研究開發(fā)機構稱，在失重的太空環(huán)境中，脊柱間的軟骨會變長，身高會有一定的增長。盡管實際的檢測結果沒有之前報道的那么夸張，但也確實說明長期失重環(huán)境確實會對人體造成一定的影響。

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

1. 航天員在失重狀態(tài)下長高的原因

人體的脊柱由脊椎骨和椎間盤組成，其中椎間盤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再發(fā)生變化，但椎間盤高度卻會受到重力和年齡等因素的影響。人體正常椎間盤由類似于果凍狀的物質構成，其生物化學成分主要有大分子的蛋白多糖、膠原、非膠原物質等。

人體白天處于直立位時，脊柱承擔人體軀干以上的重量，長時間的重量負荷將椎間盤中的水分擠壓進入椎骨，水分丟失使椎間盤變扁，椎間盤高度下降;到夜晚臥床休息時，椎間盤承受的重量負荷解除，其內的大分子蛋白多糖吸納水分進入，致使椎間盤膨脹，高度增加，因此當早晨起床時，身高會有所增加。當人體進入老年階段，椎間盤內的生物成分發(fā)生衰變減少，其吸納水分的能力降低，導致椎間盤體積較年輕時縮小，椎間盤高度降低，因此人體較年輕時變矮。

當航天員進入太空時，長時間駐留在微重力環(huán)境中，人體脊柱承擔的重量負荷消失，椎間盤受到的重力負荷幾乎為零。椎間盤持續(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，這樣增加了椎間盤高度，進而增加了身體高度。

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

太空失重環(huán)境除了會對脊柱帶來影響，對肌肉骨骼系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)也會帶來一定的影響。

2. 對肌肉骨骼系統(tǒng)的影響

當航天員進入微重力環(huán)境時，作用于運動器官的重力負荷消失，人在維持姿勢和進行運動時不需要對抗重力的作用，導致肌肉骨骼長時間處于缺少重力負荷刺激的“輕松”、“悠閑”狀態(tài)。通過對比航天員飛行前后的肌肉骨骼結構、代謝和功能，我們發(fā)現(xiàn)這種過度“悠閑”對肌肉骨骼系統(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、骨質丟失甚至骨質疏松。

航天中肌力下降的程度與飛行中的鍛煉直接相關，增加運動時間和運動量可以有效減少肌力下降。航天飛行中骨質丟失主要發(fā)生在承重骨，包括下肢，骨盆，腰椎。研究顯示，國際空間站6個月的航天飛行航天員返回后確實呈現(xiàn)骨密度下降，脊柱骨密度平均每月下降0.9%，髖關節(jié)每月1.4–1.5%，跟骨每月0.4%，但是沒有出現(xiàn)臨床標準上的骨質疏松癥(WHO標準，T值小于-2.5提示骨質疏松)。相比之下，地面1G重力環(huán)境下，40歲以后骨質丟失一般在0.5%/年，可見失重對骨的影響還是很大的。骨質丟失導致骨的負重能力降低，增加骨折風險，同時尿鈣排出增加導致結石風險加大。

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

3. 對心血管系統(tǒng)的影響

研究表明，一進入失重環(huán)境人體首先是神經前庭系統(tǒng)反應，突出表現(xiàn)為空間運動病，3天左右最明顯，1周后基本消失;體液和電解質的反應稍后;心血管系統(tǒng)的最大反應在3周左右;而紅細胞質量的喪失在飛行1個月時達到最嚴重的程度;肌肉萎縮和骨質丟失則隨著飛行時間的延長有逐漸增加的趨勢。心血管系統(tǒng)在維持人體的正常生命活動中發(fā)揮著非常重要作用。在航天活動中，尤其是航天員進入微重力環(huán)境時，由于流體靜壓消失和運動減少，心血管系統(tǒng)受到的生理挑戰(zhàn)很大。

航天器在發(fā)射過程中、入軌、艙外活動和再入時，因受到超重、體力負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到飛行前水平。長期飛行雖然個體差異較大，但總的趨勢是增加的。

航天飛行使心臟處于低動力狀態(tài)，出現(xiàn)每搏量降低、心肌虛損和自主神經調節(jié)紊亂。采用超聲心動圖法測量了航天員飛行前后安靜和下體負壓時的心功能，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。

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中航天員較易出現(xiàn)心律失常，如早搏、室性期前收縮、結性二聯(lián)律等。心血管系統(tǒng)對于微重力環(huán)境具有一定的適應性，短暫的心臟節(jié)律改變不會影響航天員的健康，被認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，其血壓沒有出現(xiàn)明顯變化，但是體內不同部位的血管內壓卻發(fā)生明顯變化，表現(xiàn)為上身血管內血壓增高、下身血管內壓下降。經過航天飛行后，航天員的心血管調節(jié)功能出現(xiàn)失調，即超重耐力下降、立位耐力下降、運動耐力下降，表現(xiàn)為暈厥、運動能力降低、不能耐受訓練等。這些變化經過有效的干預能使其到飛行前狀態(tài)。

盡管太空失重環(huán)境會對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的經驗表明，通過對航天員給予科學合理的恢復措施，即可消除長期失重環(huán)境對人體帶來的影響，一般不會留有后遺癥。

在飛行返回后，根據(jù)工作重點的不同分成4個正常階段：

階段0：著陸/出艙階段，指從打開艙門到抵達恢復中心這一階段。根據(jù)著陸點的不同，時間上可能是著陸當日，也可能還包括次日。該階段需要對航天員立即予以處置，主要是對立位不耐受和前庭紊亂給予對癥恢復措施，包括口服補液、限制頭部運動、保暖等等。

階段Ⅰ：隔離恢復階段，大體為3周，工作目標是促進航天員對地面環(huán)境的再適應和體質恢復，消除航天飛行環(huán)境對心理狀態(tài)的可能不利影響，工作項目包括隔離檢疫、醫(yī)學檢查與評估、實施綜合康復措施等，綜合康復措施包括作息調整、營養(yǎng)保障、中醫(yī)/中藥調理、臥-坐-立位康復活動、步行活動、減重/水中運動、平衡功能鍛煉、肌群功能鍛煉、心理調適和體質恢復訓練等等。隔離恢復階段末期進行階段健康評估，確認航天員身體狀況可以轉入療養(yǎng)階段。

階段Ⅱ：醫(yī)學恢復療養(yǎng)階段，大體為4周，此階段工作的目標是促進航天員身心健康和機能儲備的全面恢復，工作重點是社會心理恢復和體質訓練。參照執(zhí)行Ⅱ級傳染病預防隔離制度，主要進行景觀治療、運動治療、理療保健和其他恢復措施。療養(yǎng)期間原則上應對航天員實行相對寬松的作息制度，乘組醫(yī)生根據(jù)實際情況具體掌握。航天員任務恢復療養(yǎng)在療養(yǎng)院實施，療養(yǎng)結束后重點圍繞運動心肺功能、肌肉功能與骨密度等，進行醫(yī)學檢查與評估，并進行心理評估。

階段Ⅲ：醫(yī)學恢復觀察階段，大體為4個月，進行定期的醫(yī)學跟蹤和動態(tài)的健康觀察，給予必要的健康宣教、醫(yī)學檢查和恢復措施，主要是制定個體化的運動處方，繼續(xù)指導航天員參加一定強度的體能鍛煉，促進生理儲備功能在持續(xù)恢復到飛行前水平，全面融入社會生活環(huán)境。該階段末期，重點圍繞療養(yǎng)恢復階段后尚未完全恢復的方面，結合臨床醫(yī)學檢查，再次進行健康綜合評估。最終以生理、心理全面恢復到飛行前正常水平為標準，以確認航天員身體狀況可以轉入正常訓練。

在每一階段恢復過程中，依據(jù)飛行任務的特點制定每一階段的恢復計劃，并依據(jù)航天員的醫(yī)學檢查數(shù)據(jù)，結合航天員的具體情況，擬定個體化的恢復方案。

總而言之，航天飛行對人體運動系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)的影響較為明顯。在航天員執(zhí)行航天飛行任務時，飛行前需要進行針對性訓練、飛行中給予必要的防護措施、飛行返回后實施個性化的恢復，這樣才能保障航天員順利執(zhí)行任務，維護身體健康。

(中國航天員科研訓練中心：馮金升、張成普、徐沖、許東、吳斌)

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