胸膜炎

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TUhjnbcbe - 2023/3/15 19:38:00
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导读:宇航员进入太空后,个子变高,骨质流失,肌肉萎缩,心脏变小,和细胞寿命有关的染色体端粒却变长了,返回地面后要经过四个月康复训练才能恢复正常。

太空环境和地球表面截然不同,其显著特征就是高真空,超低温,微重力,以及强辐射。人类如果直接暴露在太空中,将会迅速死亡。

为了给宇航员尽可能创造舒适的生存环境,宇宙飞船中配备有复杂的生命维持设备,可以提供新鲜的空气,调节合适的温度,以及屏蔽掉致命的宇宙辐射。

但有些因素是无法彻底消除的,譬如微重力,迄今为之人类还没有办法在太空中完全模拟地表重力。

此外宇宙辐射也不能完全屏蔽,国际空间站中的辐射量比地表高二十倍。虽然短期内并不致命,但是长期下去却会对人体健康造成不良影响。

在漫长的进化过程中,人类的身体早已经适应了地球表面环境,进入太空后,环境骤然改变,人类身体也会随之发生变化。

个子变高

人的身高在老年的时候通常会变矮,一方面是因为人的脊柱变短了,另一方面脊柱曲度变大了,就是俗称的驼背。

但是人在太空中正好相反,一方面人的脊柱变长,另一方面脊柱曲度变小,导致的直观结果就是人的个子变高。

曲度变小很好理解,因为人在地球上受重力影响,脊柱承受压力有一定弯曲。太空重力消失,脊柱不承受压力了,就像弹簧一样,曲度自然变小,脊柱变的更直了。

脊柱变长的另一个主要原因是椎间盘的变化。地球上受重力影响,椎间盘会被压扁。太空没有重力,椎间盘会吸收更多水分膨胀变大。因此脊柱变长,个子变高。

骨质流失

太空中人体中骨骼的正常形成机制被破坏,成骨细胞的功能受到抑制,骨基质的合成大大降低。而破骨细胞活动更加活跃,骨骼钙质流失更加严重。

由此造成骨骼质量减轻,骨密度下降,严重的甚至会导致骨质疏松。下肢、骨盆和脊椎等部位的骨质流失最为严重。

研究显示,国际空间站长期工作的宇航员,脊柱骨密度平均每月下降0.9%,髋关节每月下降1.4%—1.5%。相比之下,地表人类超过40岁骨质流失一年也才不到0.5%。

肌肉萎缩

人体肌肉严格遵循用进废退的法则,肌肉越锻炼越结实,块头大力量高。进入太空后,重力消失,人类肌肉既不用承担自身重量,也不用搬运重物,肌肉失去用武之地,萎缩是必然的。

其中下肢萎缩大于上肢,抵抗重力的肌肉萎缩大于非抗重力肌肉。与肌肉萎缩相伴的是肌肉质量降低,肌纤维变细,力量、耐力、协调性都会大幅下降。

血液循环系统变化

人体血液需要通过血管系统在全身循环,在此过程中心脏需要持续跳动输出一定压力,才能给血液提供循环的动力。

太空中失去重力后,心脏跳动时不再需要克服重力,因此心肌收缩能力会下降,泵血功能会降低。心脏是一块不停跳动的肌肉,用进废退之下也会像普通肌肉那样萎缩体积变小。

失重情况下,血液会向头部转移,而下肢动脉血流将会减少,造成下肢动脉萎缩。由于血液回流到胸腔头部,可导致宇航员面部浮肿,头部发胀,颈部静脉曲张。

长期太空飞行会使宇航员心血管调节功能失调,运动耐力下降,返回地面后人体会感觉十分虚弱,暂时无法进行耐力运动,需要时间才能恢复正常。

视力下降

最初科学家们并没有注意到这一现象,到年的时候,宇航员约翰菲利普在国际空间站工作期间,发现自己视力好像没有地面上那么好,看远处东西有些模糊,虽然在返回地面后视力有所恢复,但是距之前仍有差距。

经过检查后发现,菲利普不仅视力减退,而且视神经还有炎症。后来发现,在太空长期飞行的宇航员都会出现类似的视力下降现象,但是对视力下降的具体原因,科学家们依然没有研究清楚。

大脑中的变化

太空失重环境中,大脑周围的液体分布会发生改变,导致大脑向头骨上方移动。大脑中处理视觉与空间信息、平衡感、垂直感知、以及运动控制通路周围的白质会发生变化。这些变化可能是大脑适应太空环境的方式,是对太空飞行环境做出的有益神经适应性反应。

微观变化

人体在太空环境中,在细胞层面也会发生多种变化,包括线粒体失调,氧化应激,自由基,DNA损伤,端粒长度,微生物群系变化和表观遗传变化。

细胞内线粒体功能会发生变化,人体内自由基和抗氧化剂失衡。宇航员身处太空时,自由基可能对细胞造成伤害并诱发癌症。宇宙辐射将造成DNA损伤。

宇航员在太空中飞行时,染色体末端的保护端粒将会被拉长,返回地面后又会迅速变短恢复正常,端粒和长短和细胞寿命息息相关。细胞对太空环境的适应,也会导致表观遗传NDA物理结构发生变化。

心理上的变化

太空中的宇航员由于没有正常的白天黑夜变化,生物钟将会产生紊乱,作息不规律,噪音光照以及失重状态下的身体不适都会严重影响睡眠质量。

睡眠不足,再加上长期在压力下工作,以及空间站活动空间狭小都会对人的心理产生不良影响,甚至会诱发孤独焦虑恐慌等不良情绪,严重的会影响正常工作进行。

年,美国天空实验室的宇航员们在任务中产生厌倦情绪,丧失工作积极性,最终导致罢工行为产生,宇航员们一度停止工作,拒绝与指挥中心联系。这次事件使得研究者们越来越重视太空任务对宇航员们心理所造成的影响。

宇航员在太空中如何降低身体变化带来的负面影响

宇航员在太空中经历的身体变化,对人体健康的影响有可能是正面的,比如由于重力消失,肌肉受力减少,使得身体某些部位由于劳损导致的疼痛减轻。

但是宇航员身体变化带来的影响绝大多数是负面的,尤其是骨骼变得更加脆弱,肌肉萎缩力量丧失,心脏功能变弱等带来的影响是巨大的。

以至于宇航员在返回地面后,身体虚弱的无法正常行走,需要人抬着才能移动。因此如何降低身体变化带来的负面影响就成了重中之重。

体育锻炼是宇航员对抗身体变化最有效的手段,可以大大降低身体变化带来的负面影响,减缓骨骼肌肉衰减,有力维护宇航员的身体健康。

国际空间站配备了三种体育锻炼设备,分别是骑行台,跑步机和抗阻力训练装置。科学家建议宇航员们每天要花至少两个小时进行锻炼。

骑行台主要利用飞轮产生阻力,就像我们在地面骑单车一样。区别就是在太空中无法像在地面那样稳稳的坐在坐垫上,因此需要腰部的锁扣捆住身体,然后双手扶稳,才能进行踩单车的动作。

跑步机表面上看和地面上的跑步机差不多,人站在上面不停奔跑,但实际上由于失重,为了让人体能够垂直与跑步机站好,需要复杂的固定装置。此外为了模拟体重和产生摩擦力,需要用一个绷紧的带子将人体从竖直方向牢牢的固定在机器上。

抗阻力训练装置可以产生强大的阻力,宇航员可以在该装置上进行深蹲、硬拉等运动,人体大部分肌群都可以通过该装置得到锻炼。

宇航员返回地面后如何恢复健康

宇航员在太空中经历的身体变化虽然会对身体健康造成负面影响,但是这些影响大多数都是可逆的。返回地面后,只要经过科学的康复训练,宇航员就能恢复健康。

地面恢复期主要分成四个阶段。

1、着陆出舱阶段。宇航员从太空返回地面的过程非常短暂,时间只有几十分钟,经历过长期太空飞行的宇航员身体十分虚弱,骨骼肌肉心血管功能下降,大脑前庭功能紊乱,贸然行走很可能会摔倒导致身体受到伤害。

从出舱后到抵达恢复中心这个阶段,主要限制宇航员行动,一般由护理人员搀扶或者抬着进行移动,还要口服营养液补充身体营养,做好保暖措施等。

2、隔离恢复阶段。该阶段大概为三个星期,在此期间内,要对宇航员进行隔离检疫,并对宇航员的身心健康状况进行评估。宇航员要改变在太空中养成的作息习惯,逐步适应地面环境。通过医学调理,加强营养,心理调节和体能锻炼,初步恢复体质。此后进行健康评估,然后转入疗养阶段。

3、医学恢复疗养阶段。该阶段大概为四个星期,宇航员要进行运动治疗,景观治疗,理疗保健,以及社会心理恢复和体质训练。重点恢复心肺功能和骨骼肌肉功能。在此期间宇航员作息时间相对宽松。

4、医学恢复观察阶段。该阶段大概为四个月,根据宇航员个体状况制定不同的恢复方案,加强运动体能训练,全面融入社会环境,促使其身心状态恢复到飞行前的正常水平,使宇航员可以正常参加训练。

结语:

太空环境非常危险,以当前人类的科技条件,还无法在太空中完美模拟地表环境。宇航员们在长期太空飞行中,身体健康都会受到不同程度的损害。

为了人类的探索事业,他们付出了健康的代价,是当之无愧的英雄。

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