星形图在下体负压试验医监中的应用
作者：赵国璇 杨静生 仲崇发 鲁力立 胡志红
单位：航天医学工程研究所，北京 100094
关键词：星形图；下体负压；医务监督；应激反应
航天医学与医学工程990206摘要：目的 探讨在下体负压试验中，实时、快速、直观地评价被试者的生理机能状态和可能发展趋势的方法。方法 采用星形图技术,将多个生理指标在下体负压作用时的变化趋势在同一平面坐标上以特殊的几何图形表示出来，根据星形图的特点和其稳定性判断出被试者的生理功能状态是否稳定。结果 形成了个体的应激反应模式，使用指标星形图较准确地对机体的功能状态进行了评价。结论 根据星形图图形变化的特点可以对被试者生理功能状态可能发展的方向起到提示的作用。
中图分类号：R851.6 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)02-0101-05
, 百拇医药
Star Figure in Medical Monitoring during Lower Body Negative Pressure Test
ZHAO Guo-xuan,YANG Jing-sheng,ZHONG Chong-fa,LU Li-li,HU Zhi-hong.
Abstract：Objective To find a real-time, quick and audio-visual method to evaluate the subject's physiological function condition and possible development. Method Star figure technique was adopted to analyse multiple physiological indices during lower body negative pressure test(LBNP).Based on the character and stability of the stars figure,the steadiness of the subjects physiological function can be judged. Result Physiological function can be accurately assessed only when the model of stress response of an individual is formed. Conclusion The changes of star figure can indicate the possible development of the physiological function stage.
, 百拇医药
Key words：star figure；lower body negative pressure；medical monitoring；stress response
Address reprint requests to:ZHAO Guo-xuan.Institute of Space Medico-engineering, Beijing 100094，China
在载人航天或具有一定危险性的地面模拟试验中，确保航天员或被试者的身体健康，实时、快速地了解他们身体的机能状态的变化及其可能发展的趋势，对于现场医务监督人员的工作无疑是十分必要的。俄国在载人航天中为了对航天员的整体健康状况和身体的某些系统的生理机能进行评价和预测，研制了用于中长期航天中航天员医学监督的自动化系统。在此系统中使用了星形图技术[1]。所谓指标星形图，即是根据在航天中收集到的重要生理信息，经计算机处理后将相关联的生理指标在同一平面坐标上构成图形并在彩色屏幕上显示出来，根据图形几何形状随飞行时间的动态变化可以对航天员的生理机能作出实时、快速、直观的判断。本文将这一技术引入到下体负压试验中，探讨用它来快速直观地观察和判断被试者在不同的负压强度和时间作用下生理机能所处的状态和其动态变化过程，并预测其变化趋势的可能性。同时为建立一种医务监督自动化系统的方法作出有益的探索。
, 百拇医药
方 法
被试者为36名男性，年龄为30.5±2.4岁，经临床检查无心血管系统疾病。根据被试者对下体负压的耐受能力，分为耐力良好组和耐力不良组。前者共29名，称为A组，顺利完成下体负压试验；后者共7名，称为B组，分别在-6.65 kPa的第7 min后出现晕厥前症状而中止试验。
下体负压试验按下述程序进行 被试者取水平卧位，髂嵴以下躯体置入负压舱内，静息10 min，记录所需的生理参数作为对照值，然后施加负压，负压的施加采用阶梯式，即-2.66 kPa(-20mmHg)2min→-3.99kPa(-30mmHg)3min→-5.32kPa(-40mmHg)5min→-6.65kPa(-50mmHg)10 min→恢复。该程序由微机控制完成。
生理参数的采集 为构造生理指标星形图，提取了如下的生理指标：心率(HR)、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、平均压(MBP)、脉压(PP)以及植物性神经指数[Kerdo指数=(1-DBP/HR)×100,用N%表示,其中DBP单位为mmHg]。使用了-5.32kPa第5min和-6.65kPa第3min、5min、7min以及A组的-6.65kPa的第10min和B组晕厥前时刻的上述生理参数来构造星形图。
, 百拇医药
结 果
A组和B组在下体负压试验中所提取的生理参数 上述结果表明在B组出现晕厥前的症状前，即-6.65kPa的第7min前，两组的心率、血压等生理参数的均值之间无明显差异。两组间指标数据上的明显差异主要在试验终止(中断)前呈现出来，此时B组在心率、血压上都明显低于A组。
两组的指标星形图 图1为用两组在试验前安静状态下所获得的生理参数绘制的星形图。由图可见，二者在几何形状上极为相似。图2、图3为两组在-5.32kPa第5min和-6.65kPa第5min的比较。由于两组被试者在下体负压的刺激下，均处于应激状态，交感神经系统兴奋，心率增加，植物性神经指数向正向增长，舒张压和平均压保持在对照水平，收缩压因心排量有所减少而略有下降，整个机体处于功能代偿状态。因而在不同负压强度和作用时间上两组星形图的形态及其变化特点均较相似。图4为A组在-6.65kPa第7min和第10min时的指标星形图与第5min时的星形图的比较。从图中可见这两个星形图的形状和面积与第5min时的图形极为类似，表明此时机体的心血管系统功能状态仍与-6.65kPa作用的第5min类似，机体仍处于较好的功能代偿状态。图5为B组在-6.65kPag第3min、5min、7min和出现晕厥前症状时的星形图，从第5min后，图形处于不稳定状态。从图可见，第7min和晕厥前的星形图逐步向坐标原点收缩，其面积也逐步明显缩小。晕厥前的星形图在图形形态上与第3min、5min时的图形相比较已有较明显的改变。此时植物性神经指数已降低，心率、血压已明显下降。
, 百拇医药
从上述B组在-6.65kPa的第5min、7min和晕厥前的星形图的变化趋势也表明了，尽管B组的晕厥前症状是在-6.65kPa的第7min以后发生，且在第7min时A、B两组的生理参数间并无明显差异(见表1)，B组的第7min时的生理指标数据与其第5min时的相比较除个别指标(脉压)有明显差异外其它指标也无明显差异。但从这三个时刻的星形图的变化趋势上看，第7min的星形图已提示了该组被试者的心血管系统的功能状态可能会向失代偿方向发展。
表1 下体负压试验中A、B两组间生理指标变化的比较
Table 1 Comparison of physiological indices changes in group A and B during LBNP(
±s,n1=29,n2=7) 条件
, http://www.100md.com
(condition)
组别
(groups)
HR
(bpm)
SBP
(kPa)
DBP
(kPa)
MBP
(kPa)
PP
(kPa)
, 百拇医药
N
(%)
对照(control)
A
68±9
15.56±0.8
9.58±0.80
11.57±0.67
5.85±0.80
-6.7±15.6
B
69±4
, 百拇医药 16.36±1.33
9.31±0.13
11.57±0.53
6.78±1.06
-3.4±6.1
-5.32kPa，5min
A
86±13
14.63±0.93
9.58±0.93
11.31±0.67
5.19±1.46
, http://www.100md.com
15.7±12.4
B
92±13
14.76±2.00
9.84±0.80
11.57±1.20
5.19±0.80
18.6±12.6
-6.65kPa，3min
A
98±15
14.00±0.93
, 百拇医药
9.71±1.33
11.17±0.93
4.79±1.46
24.6±13.8
B
104±10
14.63±1.80
10.11±1.73
11.44±1.46
4.92±1.20
28.4±10.6
-6.65kPa，5min
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A
99±16
14.50±0.80
9.98±1.06
11.31±1.06
4.66±1.06
23.4±16.7
B
108±12
15.16±1.20
9.71±2.39
11.44±2.0
, 百拇医药
5.45±1.20
33.2±10.6
-6.65kPa，7min
A
101±16
14.23±0.93
9.71±0.93
11.17±0.67*
4.52±1.33
26.4±14.7
B
94±16
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13.43±1.06
8.51±1.73
10.11±1.73
3.72±1.33
31.9±11.1
-6.65kPa，10min
A
100±14***
14.36±0.93***
9.98±1.00*
11.44±0.93**
, 百拇医药
4.12±0.93
22.6±15.1
B△
70±14
12.23±1.86
8.38±2.13
9.31±2.26
4.26±1.06
28.1±7.2
注：*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001，与B相比；△，晕厥前
Note:*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,as compared with B；△,presyncopes
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图1 A、B两组安静时的星形图
Fig.1 Star figures of group A and B at rest
图2 -5.32 kPa 5 min时的A、B两组的星形图
Fig.2 Star figure of groups A and B at 5 min during LBNP -5.32 kPa
图3 -6.65 kPa 5min时的A、B两组的星形图
Fig.3 Star figures of group A and B at 5 min during LBNP -6.65 kPa
, 百拇医药
图4 -6.65kPa 5min,7min,10min时的A组的星形图
Fig.4 Star figures of group A at 5 min,7min, 10min during LBNP -6.65 kPa
下体负压试验中耐力良好与耐力不良的个体的星形图的比较 不同耐力组的指标星形图的比较表明，它们能反映在下体负压刺激下，各组的生理机能所处的状态和可能发展的趋势。但在下体负压作用时各个体的生理反应是存在差异的，特别是耐力不良者，他们在对下体负压耐受的时间强度上，在生理指标反应的特点上均有较大差异。因而有必要对不同耐力的个体星形图进行比较来探讨指标星形图在区分个体在下体负压作用下的机能状态变化的能力。为此，在A组与B组中各选择一名被试者(A1，B1)，其中B1是在-6.65 kPa的第9 min 30 s时出现晕厥前症状而中断试验。构成上述两名被试者在下体负压试验中的星形图的参数见表2。
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表2 A1和B1被试者在-6.65 kPa(-50 mmHg)作用时的生理参数
Table 2 Physiological indices of subjects A1 and B1 during LBNP -6.65 kPa(-50 mmHg) 时间(time)
被试者(subjects)
HR(bpm)
SBP(kPa)
DBP(kPa)
MBP(kPa)
PP(kPa)
N(%)
, 百拇医药
对照(control)
A1
67
15.83
8.91
11.17
6.92
0
B1
66
15.69
9.04
11.04
, 百拇医药
7.05
-1.5
3min
A1
93
12.90
8.38
9.84
4.52
32
B1
92
13.43
, 百拇医药
8.51
10.11
4.92
30
5min
A1
102
13.70
9.44
10.91
4.26
30
B1
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96
14.23
8.91
10.64
5.59
30
7min
A1
103
12.64
9.44
10.51
3.19
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23
B1
97
12.77
6.92
8.91
5.85
46
10min
A1
105
14.23
9.04
, 百拇医药
10.77
5.19
35
B1△
86
10.77
7.18
8.38
3.59
37
注：△,晕厥前 Note: △,presyncope
根据上述数据绘制了两名被试者在-6.65kPa下体负压作用下的星形图。图6为-6.65kPa第5min时两名被试者的星形图，从图上可见二者在图形形态和面积上较为相近。图7为耐力良好者A1在-6.65kPa的第5min、7min、10min时的星形图的形态和变化趋势，可见第7min和第10min时的图形与第5min时的图形仍然类似，其面积亦无明显改变。这表明A1在-6.65kPa作用时的第5min、7min、10min其心血管功能状态仍然保持稳定，机体的代偿功能得到较好发挥。图8为耐力不良者B1在-6.65kPa作用的第5min、7min和9min30s时的星形图的形态和变化趋势，可见第7min的图形与第5min的图形相比较已有较明显的区别，7min时的星形图已有向坐标原点收缩的趋势，且植物性神经指数有较大增加，提示了其交感神经系统呈高度兴奋。当负压作用时间延长至9min 30s时，B1出现了晕厥前症状，此时星形图明显缩小，表明其心率、血压此时均明显下降，植物性神经指数也减少，提示了其交感神经的兴奋性亦降低。从图8也可看出，B1在-6.65kPa第5min时，机体的代偿功能仍得到正常发挥，但到第7min时，机体的心血管功能较之第5min时已有所改变。整体的功能状态已出现了降低趋势。随着下体负压作用时间的延长，B1的心血管功能明显恶化，机体出现失代偿状态，最终导致晕厥前症状的发生。
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图5 B组-5.32 kPa 3 min,5 min,7 min,晕厥前时的星形图
Fig.5 Star figures of group B at 3min, 5 min ,7min and presyncope during LBNP -6.65 kPa
图6 -6.65 kPa 5 min时的A1和B1的星形图
Fig.6 Star figures of A1 and B1 at 5 min during LBNP -6.65 kPa
图7 A1 在-6.65 kPa 5 min,7 min,10 min时的星形图
, 百拇医药
Fig.7 Star figures of A1 at 5 min, 7 min, 10 min during LBNP -6.65 kPa
图8 B1 在-6.65 kPa 5 min,7 min,9 min 30 s时的星形图
Fig.8 Star figures of B1 at 5 min,7 min,9 min 30 s during LBNP -6.65 kPa
讨 论
本文将指标星形图技术引用到判断下体负压试验中被试者的生理功能状态。从试验的结果中可以看出利用星形图能将多个生理指标在下体负压作用时的变化趋势在同一平面以图形形式表示出来，从而使医监人员通过图形的形态和变化特点，能形象直观地对被试者在下体负压作用时的身体功能状态有所了解。根据图形的稳定性可以判断出被试者机体功能状态的稳定性，根据星形图图形变化的特点，对被试者机体功能状态可能发展的趋势起到提示作用。而这一点在一般数据统计表上或是单个指标的趋势图上均不易较明确地提供这方面的信息。无疑这种信息的提供对于医监工作人员是十分必要的。根据图形的稳定情况及其变化特点，医监人员可以及早的采取预防性措施。
, 百拇医药
由组间星形图和个体星形图可以看出，低耐力组在下体负压作用时，特别是在高负压作用时(-6.65 kPa)其交感兴奋性较耐力良好组更为明显的增加，这与下体负压试验中被试者心率变异分析的结果相类似[2]。在下体负压试验中交感神经系统过强的经久兴奋很容易使神经介质的储存耗竭[3]，加之低耐力者在下体负压作用后尿中的儿茶酚胺减少[4]，这也表明低耐力者可能存在肾上腺机能不全。正是由于在下体负压刺激时机体的交感肾上腺系统未能正常发挥作用，以调动机体对抗下体负压刺激的能力，而最终导致机体进入失代偿状态。
根据星形图在下体负压试验中应用的结果，作者认为这种技术可以发展到用于航天实时监督和某些地面模拟实验中。首先，在安静状态下，健康人不管其对各种应激试验的耐力好坏，其由心率、血压等生理指标构成的星形图均有类似的图形形式，而所有应激反应的星形图均是在静息星形图上的变化。下体负压试验对人体是一种不利因素的刺激，它使机体处于应激状态。航天或地面模拟实验(如超重、高温、缺氧等)，对人体同样是一种物理的和心理因素的刺激，它们同样将引起人体的应激反应。这种应激反应的特点首先是机体的交感肾上腺系统被激活，调动机体的储备能力，以对抗不利因素的刺激，力图保持机体内环境和功能状态的稳定。而交感肾上腺系统被激活在机体效应器官上反映出共同的模式，即心率、呼吸频率增加，血压升高，植物性神经指数向正向发展或是心率变异分析中低频能量增加等。因而在特因环境刺激下，当机体产生应激反映时，其星形图的变化也有其共同特点，它们将类似于下体负压试验中的A组的星形图模式。当某些个体在外环境因素刺激下出现失代偿时，同样在心率、血压等指标上也有类似于下体负压作用下B组失代偿的反应，此时将出现心率、血压明显下降，交感紧张性降低等现象。生理指标的这一系列变化，在星形图上也将表现出与B组失代偿时星形图类似的图形。正是因为在地面的一些应激试验以及航天飞行中环境和心理因素所引起的人体应激反应在心率、血压、呼吸频率以及反应交感神经系统紧张性方面的指标上有着类似的模式，所以将生理指标星形图这一技术扩展到相应的一些地面模拟试验或航天飞行中对航天员生理机能状态的动态变化的监视上可能起到一定的作用。
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虽然指标星形图其本身在图形形状和面积上的变化特点能较好地反映组间的功能状态，但是由于个体在各种环境因素刺激下所产生的应激反应的强度均有所不同，特别是在机体机能状态向失代偿方向发展时，在心率、血压等这些指标数据上虽然已有了下降的趋势，但在下降的幅度以及具体数值上亦有较大的差异，且在这种状态下一些生理参数尚出现波动状态。因而作者认为要使星形图技术在医监工作中发挥较好的作用，必须对个体在不同的环境和心理因素作用下其应激反应的特点，特别是在机体将出现失代偿时的机体反应特点进行详尽了解，从而能形成每个个体的应激反应模式。只有这样才有可能较准确的使用指标星形图来对机体的功能状态进行评价。
参考文献
[1]Баевский РМ. Медицинские проблемы автоматизаций контроля за состоянием здоровья космонавгов[J].Космическая Биология и АВИА-Космическая Медицина,1991,25(2):21～26
, 百拇医药
[2]杨静生，赵国璇，仲崇发等.下体负压下的心率变异分析[J].航天医学与医学工程，1998，11(6)：430～434
[3]刘光嘉，邬勤娥.应激与应激性疾病[M].北京：人民军医出版社,1981：8
[4]Wolthuis RA,Bergman SA,Nicogossion AE. Physiological effects of locally applied reduced pressure in man[J]. Physiological reviews, 1974,54(3):566～595
收稿日期：1998-05-05, 百拇医药
单位：航天医学工程研究所，北京 100094
关键词：星形图；下体负压；医务监督；应激反应
航天医学与医学工程990206摘要：目的 探讨在下体负压试验中，实时、快速、直观地评价被试者的生理机能状态和可能发展趋势的方法。方法 采用星形图技术,将多个生理指标在下体负压作用时的变化趋势在同一平面坐标上以特殊的几何图形表示出来，根据星形图的特点和其稳定性判断出被试者的生理功能状态是否稳定。结果 形成了个体的应激反应模式，使用指标星形图较准确地对机体的功能状态进行了评价。结论 根据星形图图形变化的特点可以对被试者生理功能状态可能发展的方向起到提示的作用。
中图分类号：R851.6 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)02-0101-05
, 百拇医药
Star Figure in Medical Monitoring during Lower Body Negative Pressure Test
ZHAO Guo-xuan,YANG Jing-sheng,ZHONG Chong-fa,LU Li-li,HU Zhi-hong.
Abstract：Objective To find a real-time, quick and audio-visual method to evaluate the subject's physiological function condition and possible development. Method Star figure technique was adopted to analyse multiple physiological indices during lower body negative pressure test(LBNP).Based on the character and stability of the stars figure,the steadiness of the subjects physiological function can be judged. Result Physiological function can be accurately assessed only when the model of stress response of an individual is formed. Conclusion The changes of star figure can indicate the possible development of the physiological function stage.
, 百拇医药
Key words：star figure；lower body negative pressure；medical monitoring；stress response
Address reprint requests to:ZHAO Guo-xuan.Institute of Space Medico-engineering, Beijing 100094，China
在载人航天或具有一定危险性的地面模拟试验中，确保航天员或被试者的身体健康，实时、快速地了解他们身体的机能状态的变化及其可能发展的趋势，对于现场医务监督人员的工作无疑是十分必要的。俄国在载人航天中为了对航天员的整体健康状况和身体的某些系统的生理机能进行评价和预测，研制了用于中长期航天中航天员医学监督的自动化系统。在此系统中使用了星形图技术[1]。所谓指标星形图，即是根据在航天中收集到的重要生理信息，经计算机处理后将相关联的生理指标在同一平面坐标上构成图形并在彩色屏幕上显示出来，根据图形几何形状随飞行时间的动态变化可以对航天员的生理机能作出实时、快速、直观的判断。本文将这一技术引入到下体负压试验中，探讨用它来快速直观地观察和判断被试者在不同的负压强度和时间作用下生理机能所处的状态和其动态变化过程，并预测其变化趋势的可能性。同时为建立一种医务监督自动化系统的方法作出有益的探索。
, 百拇医药
方 法
被试者为36名男性，年龄为30.5±2.4岁，经临床检查无心血管系统疾病。根据被试者对下体负压的耐受能力，分为耐力良好组和耐力不良组。前者共29名，称为A组，顺利完成下体负压试验；后者共7名，称为B组，分别在-6.65 kPa的第7 min后出现晕厥前症状而中止试验。
下体负压试验按下述程序进行 被试者取水平卧位，髂嵴以下躯体置入负压舱内，静息10 min，记录所需的生理参数作为对照值，然后施加负压，负压的施加采用阶梯式，即-2.66 kPa(-20mmHg)2min→-3.99kPa(-30mmHg)3min→-5.32kPa(-40mmHg)5min→-6.65kPa(-50mmHg)10 min→恢复。该程序由微机控制完成。
生理参数的采集 为构造生理指标星形图，提取了如下的生理指标：心率(HR)、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、平均压(MBP)、脉压(PP)以及植物性神经指数[Kerdo指数=(1-DBP/HR)×100,用N%表示,其中DBP单位为mmHg]。使用了-5.32kPa第5min和-6.65kPa第3min、5min、7min以及A组的-6.65kPa的第10min和B组晕厥前时刻的上述生理参数来构造星形图。
, 百拇医药
结 果
A组和B组在下体负压试验中所提取的生理参数 上述结果表明在B组出现晕厥前的症状前，即-6.65kPa的第7min前，两组的心率、血压等生理参数的均值之间无明显差异。两组间指标数据上的明显差异主要在试验终止(中断)前呈现出来，此时B组在心率、血压上都明显低于A组。
两组的指标星形图 图1为用两组在试验前安静状态下所获得的生理参数绘制的星形图。由图可见，二者在几何形状上极为相似。图2、图3为两组在-5.32kPa第5min和-6.65kPa第5min的比较。由于两组被试者在下体负压的刺激下，均处于应激状态，交感神经系统兴奋，心率增加，植物性神经指数向正向增长，舒张压和平均压保持在对照水平，收缩压因心排量有所减少而略有下降，整个机体处于功能代偿状态。因而在不同负压强度和作用时间上两组星形图的形态及其变化特点均较相似。图4为A组在-6.65kPa第7min和第10min时的指标星形图与第5min时的星形图的比较。从图中可见这两个星形图的形状和面积与第5min时的图形极为类似，表明此时机体的心血管系统功能状态仍与-6.65kPa作用的第5min类似，机体仍处于较好的功能代偿状态。图5为B组在-6.65kPag第3min、5min、7min和出现晕厥前症状时的星形图，从第5min后，图形处于不稳定状态。从图可见，第7min和晕厥前的星形图逐步向坐标原点收缩，其面积也逐步明显缩小。晕厥前的星形图在图形形态上与第3min、5min时的图形相比较已有较明显的改变。此时植物性神经指数已降低，心率、血压已明显下降。
, 百拇医药
从上述B组在-6.65kPa的第5min、7min和晕厥前的星形图的变化趋势也表明了，尽管B组的晕厥前症状是在-6.65kPa的第7min以后发生，且在第7min时A、B两组的生理参数间并无明显差异(见表1)，B组的第7min时的生理指标数据与其第5min时的相比较除个别指标(脉压)有明显差异外其它指标也无明显差异。但从这三个时刻的星形图的变化趋势上看，第7min的星形图已提示了该组被试者的心血管系统的功能状态可能会向失代偿方向发展。
表1 下体负压试验中A、B两组间生理指标变化的比较
Table 1 Comparison of physiological indices changes in group A and B during LBNP(
±s,n1=29,n2=7) 条件, http://www.100md.com
(condition)
组别
(groups)
HR
(bpm)
SBP
(kPa)
DBP
(kPa)
MBP
(kPa)
PP
(kPa)
, 百拇医药
N
(%)
对照(control)
A
68±9
15.56±0.8
9.58±0.80
11.57±0.67
5.85±0.80
-6.7±15.6
B
69±4
, 百拇医药 16.36±1.33
9.31±0.13
11.57±0.53
6.78±1.06
-3.4±6.1
-5.32kPa，5min
A
86±13
14.63±0.93
9.58±0.93
11.31±0.67
5.19±1.46
, http://www.100md.com
15.7±12.4
B
92±13
14.76±2.00
9.84±0.80
11.57±1.20
5.19±0.80
18.6±12.6
-6.65kPa，3min
A
98±15
14.00±0.93
, 百拇医药
9.71±1.33
11.17±0.93
4.79±1.46
24.6±13.8
B
104±10
14.63±1.80
10.11±1.73
11.44±1.46
4.92±1.20
28.4±10.6
-6.65kPa，5min
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A
99±16
14.50±0.80
9.98±1.06
11.31±1.06
4.66±1.06
23.4±16.7
B
108±12
15.16±1.20
9.71±2.39
11.44±2.0
, 百拇医药
5.45±1.20
33.2±10.6
-6.65kPa，7min
A
101±16
14.23±0.93
9.71±0.93
11.17±0.67*
4.52±1.33
26.4±14.7
B
94±16
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13.43±1.06
8.51±1.73
10.11±1.73
3.72±1.33
31.9±11.1
-6.65kPa，10min
A
100±14***
14.36±0.93***
9.98±1.00*
11.44±0.93**
, 百拇医药
4.12±0.93
22.6±15.1
B△
70±14
12.23±1.86
8.38±2.13
9.31±2.26
4.26±1.06
28.1±7.2
注：*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001，与B相比；△，晕厥前
Note:*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001,as compared with B；△,presyncopes
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图1 A、B两组安静时的星形图
Fig.1 Star figures of group A and B at rest
图2 -5.32 kPa 5 min时的A、B两组的星形图
Fig.2 Star figure of groups A and B at 5 min during LBNP -5.32 kPa
图3 -6.65 kPa 5min时的A、B两组的星形图
Fig.3 Star figures of group A and B at 5 min during LBNP -6.65 kPa
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图4 -6.65kPa 5min,7min,10min时的A组的星形图
Fig.4 Star figures of group A at 5 min,7min, 10min during LBNP -6.65 kPa
下体负压试验中耐力良好与耐力不良的个体的星形图的比较 不同耐力组的指标星形图的比较表明，它们能反映在下体负压刺激下，各组的生理机能所处的状态和可能发展的趋势。但在下体负压作用时各个体的生理反应是存在差异的，特别是耐力不良者，他们在对下体负压耐受的时间强度上，在生理指标反应的特点上均有较大差异。因而有必要对不同耐力的个体星形图进行比较来探讨指标星形图在区分个体在下体负压作用下的机能状态变化的能力。为此，在A组与B组中各选择一名被试者(A1，B1)，其中B1是在-6.65 kPa的第9 min 30 s时出现晕厥前症状而中断试验。构成上述两名被试者在下体负压试验中的星形图的参数见表2。
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表2 A1和B1被试者在-6.65 kPa(-50 mmHg)作用时的生理参数
Table 2 Physiological indices of subjects A1 and B1 during LBNP -6.65 kPa(-50 mmHg) 时间(time)
被试者(subjects)
HR(bpm)
SBP(kPa)
DBP(kPa)
MBP(kPa)
PP(kPa)
N(%)
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对照(control)
A1
67
15.83
8.91
11.17
6.92
0
B1
66
15.69
9.04
11.04
, 百拇医药
7.05
-1.5
3min
A1
93
12.90
8.38
9.84
4.52
32
B1
92
13.43
, 百拇医药
8.51
10.11
4.92
30
5min
A1
102
13.70
9.44
10.91
4.26
30
B1
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96
14.23
8.91
10.64
5.59
30
7min
A1
103
12.64
9.44
10.51
3.19
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23
B1
97
12.77
6.92
8.91
5.85
46
10min
A1
105
14.23
9.04
, 百拇医药
10.77
5.19
35
B1△
86
10.77
7.18
8.38
3.59
37
注：△,晕厥前 Note: △,presyncope
根据上述数据绘制了两名被试者在-6.65kPa下体负压作用下的星形图。图6为-6.65kPa第5min时两名被试者的星形图，从图上可见二者在图形形态和面积上较为相近。图7为耐力良好者A1在-6.65kPa的第5min、7min、10min时的星形图的形态和变化趋势，可见第7min和第10min时的图形与第5min时的图形仍然类似，其面积亦无明显改变。这表明A1在-6.65kPa作用时的第5min、7min、10min其心血管功能状态仍然保持稳定，机体的代偿功能得到较好发挥。图8为耐力不良者B1在-6.65kPa作用的第5min、7min和9min30s时的星形图的形态和变化趋势，可见第7min的图形与第5min的图形相比较已有较明显的区别，7min时的星形图已有向坐标原点收缩的趋势，且植物性神经指数有较大增加，提示了其交感神经系统呈高度兴奋。当负压作用时间延长至9min 30s时，B1出现了晕厥前症状，此时星形图明显缩小，表明其心率、血压此时均明显下降，植物性神经指数也减少，提示了其交感神经的兴奋性亦降低。从图8也可看出，B1在-6.65kPa第5min时，机体的代偿功能仍得到正常发挥，但到第7min时，机体的心血管功能较之第5min时已有所改变。整体的功能状态已出现了降低趋势。随着下体负压作用时间的延长，B1的心血管功能明显恶化，机体出现失代偿状态，最终导致晕厥前症状的发生。
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图5 B组-5.32 kPa 3 min,5 min,7 min,晕厥前时的星形图
Fig.5 Star figures of group B at 3min, 5 min ,7min and presyncope during LBNP -6.65 kPa
图6 -6.65 kPa 5 min时的A1和B1的星形图
Fig.6 Star figures of A1 and B1 at 5 min during LBNP -6.65 kPa
图7 A1 在-6.65 kPa 5 min,7 min,10 min时的星形图
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Fig.7 Star figures of A1 at 5 min, 7 min, 10 min during LBNP -6.65 kPa
图8 B1 在-6.65 kPa 5 min,7 min,9 min 30 s时的星形图
Fig.8 Star figures of B1 at 5 min,7 min,9 min 30 s during LBNP -6.65 kPa
讨 论
本文将指标星形图技术引用到判断下体负压试验中被试者的生理功能状态。从试验的结果中可以看出利用星形图能将多个生理指标在下体负压作用时的变化趋势在同一平面以图形形式表示出来，从而使医监人员通过图形的形态和变化特点，能形象直观地对被试者在下体负压作用时的身体功能状态有所了解。根据图形的稳定性可以判断出被试者机体功能状态的稳定性，根据星形图图形变化的特点，对被试者机体功能状态可能发展的趋势起到提示作用。而这一点在一般数据统计表上或是单个指标的趋势图上均不易较明确地提供这方面的信息。无疑这种信息的提供对于医监工作人员是十分必要的。根据图形的稳定情况及其变化特点，医监人员可以及早的采取预防性措施。
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由组间星形图和个体星形图可以看出，低耐力组在下体负压作用时，特别是在高负压作用时(-6.65 kPa)其交感兴奋性较耐力良好组更为明显的增加，这与下体负压试验中被试者心率变异分析的结果相类似[2]。在下体负压试验中交感神经系统过强的经久兴奋很容易使神经介质的储存耗竭[3]，加之低耐力者在下体负压作用后尿中的儿茶酚胺减少[4]，这也表明低耐力者可能存在肾上腺机能不全。正是由于在下体负压刺激时机体的交感肾上腺系统未能正常发挥作用，以调动机体对抗下体负压刺激的能力，而最终导致机体进入失代偿状态。
根据星形图在下体负压试验中应用的结果，作者认为这种技术可以发展到用于航天实时监督和某些地面模拟实验中。首先，在安静状态下，健康人不管其对各种应激试验的耐力好坏，其由心率、血压等生理指标构成的星形图均有类似的图形形式，而所有应激反应的星形图均是在静息星形图上的变化。下体负压试验对人体是一种不利因素的刺激，它使机体处于应激状态。航天或地面模拟实验(如超重、高温、缺氧等)，对人体同样是一种物理的和心理因素的刺激，它们同样将引起人体的应激反应。这种应激反应的特点首先是机体的交感肾上腺系统被激活，调动机体的储备能力，以对抗不利因素的刺激，力图保持机体内环境和功能状态的稳定。而交感肾上腺系统被激活在机体效应器官上反映出共同的模式，即心率、呼吸频率增加，血压升高，植物性神经指数向正向发展或是心率变异分析中低频能量增加等。因而在特因环境刺激下，当机体产生应激反映时，其星形图的变化也有其共同特点，它们将类似于下体负压试验中的A组的星形图模式。当某些个体在外环境因素刺激下出现失代偿时，同样在心率、血压等指标上也有类似于下体负压作用下B组失代偿的反应，此时将出现心率、血压明显下降，交感紧张性降低等现象。生理指标的这一系列变化，在星形图上也将表现出与B组失代偿时星形图类似的图形。正是因为在地面的一些应激试验以及航天飞行中环境和心理因素所引起的人体应激反应在心率、血压、呼吸频率以及反应交感神经系统紧张性方面的指标上有着类似的模式，所以将生理指标星形图这一技术扩展到相应的一些地面模拟试验或航天飞行中对航天员生理机能状态的动态变化的监视上可能起到一定的作用。
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虽然指标星形图其本身在图形形状和面积上的变化特点能较好地反映组间的功能状态，但是由于个体在各种环境因素刺激下所产生的应激反应的强度均有所不同，特别是在机体机能状态向失代偿方向发展时，在心率、血压等这些指标数据上虽然已有了下降的趋势，但在下降的幅度以及具体数值上亦有较大的差异，且在这种状态下一些生理参数尚出现波动状态。因而作者认为要使星形图技术在医监工作中发挥较好的作用，必须对个体在不同的环境和心理因素作用下其应激反应的特点，特别是在机体将出现失代偿时的机体反应特点进行详尽了解，从而能形成每个个体的应激反应模式。只有这样才有可能较准确的使用指标星形图来对机体的功能状态进行评价。
参考文献
[1]Баевский РМ. Медицинские проблемы автоматизаций контроля за состоянием здоровья космонавгов[J].Космическая Биология и АВИА-Космическая Медицина,1991,25(2):21～26
, 百拇医药
[2]杨静生，赵国璇，仲崇发等.下体负压下的心率变异分析[J].航天医学与医学工程，1998，11(6)：430～434
[3]刘光嘉，邬勤娥.应激与应激性疾病[M].北京：人民军医出版社,1981：8
[4]Wolthuis RA,Bergman SA,Nicogossion AE. Physiological effects of locally applied reduced pressure in man[J]. Physiological reviews, 1974,54(3):566～595
收稿日期：1998-05-05, 百拇医药