来自美国、俄罗斯和日本的几支时间生物学家小组,正在研制一种远距离、计算机化的保健系统。这种系统一旦在空间试验成功,就可以改变医生诊断和治疗心血管疾病的方式,包括高血压及易患中风的倾向。
这个系统是基于现在正在进行的一项研究。该项研究显示,通过24小时或更长时间范围记录的血压摆动,而不是通过一次收缩期和舒张期的血压测量,能反映一种新的导致心脏疾病的主要因素。
血压摆动与中风风险
根据格美 · 康尼丽森和弗朗茨 · 海伯在明尼波利斯的明尼苏达大学时间生物学实验室主持的研究,具有反常或大范围血压摆动的人比无此摆动的人多6至8倍患中风的风险。
康尼丽森认为:“摆动幅度可以说明其它现象不能说明的问题。”这位内科医生曾在布鲁塞尔大学获得频率标准博士学位,她于1975年加入时间生物学实验室,并开始使用海伯从50年代开始研究的频谱分析方法,从人体看来杂乱无章的状态中识别规律。
同时,她还在学校向学生们讲授人体内的时间组织。她发现血压幅度高的年轻人,许多来自具有心血管疾病史的家族。于是时间生物学家发问:这种相关性最早可在多大年龄时发现。70年代中期,美国、意大利、西班牙、德国、苏联和捷克斯洛伐克的研究表明,有心脏病史的家庭,其出生—周的婴儿就表现出大范围的生理节奏性的血压摆动。
提出的第二个问题是血压幅度高的人是否有心脏病或中风的危险?
为了回答这个问题,东京妇女医学院的库乃奇 · 奥苏卡开始了一项针对297个日本病人的研究。其中121人收缩压正常,176人作为高血压接受治疗。康尼丽森和奥苏卡绘制了这些病人的血压值。他们发现这些有血压摆动的病人不仅有发病的危险,而且这个因素比其它因素更起作用,如家庭心脏病史、高胆固醇、高血压、吸烟、饮酒、肥胖、性欲或年龄。
康尼丽森说:“我们以前认为血压幅度高是一个危险因素,但是没想到是最大的因素。”
但是康尼丽森说血压的大幅摆动经常在不知不觉中发生。她说:“人们去诊所做一两次测量,然后就回家,一两年不再来。这会有非常严重的后果。”
根据美国心脏协会统计,每年仅在美国,中风就使500,000人死亡或残废。包括护理的损失,美国保健系统每年花费估计在150亿至250亿美元。
年代生物学实验室主任海伯说,血压在24小时内经常变化50毫米汞柱以上,这意味着单次测量可能有40%的误差。
在一项研究中,海伯、康尼丽森和马德里大学的来访学者安娜 · 泊特监测了一个神经外科医生的血压。他们用一个自动监测器监测了两个月,每小时测一次。他们发现该医生在某一小时可以被诊断为高血压,而过一个小时又是正常。
海伯说,有时,一个人去看医生时,他的血压正在向下摆动,高血压就不被发现了。而有时,如果测量时,血压正在向上摆动,则病人就可能得到过分的治疗。
大多数治疗高血压的人都是在最方便的时候服药,通常是早晨,剂量一般维持24小时。但是海伯认为应在血压开始偏高之前1.5至2小时进行治疗。高血压患者只需在一天中的部分时间进行治疗,这意味着治疗费用和有害副作用都可以降低。
海伯把在医生的办公室对血压进行一次性测量等同于对快速移动者快拍一张照片,他说,要得到精确的测量值,需要因人而易地制定测量的时间间隔和总时间。根据观察结果,测量要每小时一次,持续一周,有时要更长。
将测量绘成图,并与同等情况规定值比较,识别出24小时周期中的危险部分。这种曲线可以用来帮助医生安排治疗的时间,以及决定是否使用电或物理疗法。海伯说,该系统还可被用来挑选飞行人员,排除最易在航行中患心脏病或中风的人。
俄罗斯开发一个新系统
明尼苏达的工作组正在莫斯科小儿科研究中心,莫斯科第六十医院及空间研究中心与俄罗斯科学家合作,进一步研究在地面上和太空中生理节律的作用。
从70年代开始,俄罗斯医生就在用时间生物学实验室开发的部分软件,识别儿童中有危险的高血压。现在他们正考虑用该系统的一部分监测孕妇。在美国,至少有一个病例把高血压与早产联系起来。此例中,一位妇女在她的收缩压一次过度摆动之后8周早产了。
海伯认为,应当在太空建立这样一个早期报警系统,还需要提供资金购买已经成熟的仪器。
自从80年代中期,世界各地的制药公司就已在使用一种较小规模的系统。该系统由海伯以前的一个学生设计,用来测试实验鼠的高血压治疗。为美国航天工程改进的这个系统等待NASA(航宇局)首先试用o但海伯指出,在测试一项可能对美国医疗产生巨大影响的医疗尖端技术中,NASA不是先导,而是绊石。
时间生物学是有关生物时间结构的一个较新的科学领域。海伯是公认的时间生物学创始人。他在70年代主持了一个NASA资助的项目,分析从阿波罗宇宙飞船收集的数据,研究失重对人体自然节律的影响。
自从1948年从奥地利来到美国,海伯研究了各种生物节律,如肿瘤生长和激素分泌以及如何利用这些节律治疗忧郁症、癌症和心脏病。
到目前尚未有美国宇航员在空间发生心脏病或中风。但有一次,在1986年和平号航行中,一位苏联宇航员心动过速。俄国人通过一个联盟号舱进行紧急更换。该事件在一次舱外活动和之后的一次练习中各发生一次。约翰逊宇航中心的一位心血管生理学家约翰 · 查尔斯说,他们报告该宇航员在地面上心率正常。从此之后就没有飞行过。
海伯说,如此危险、昂贵的空间紧急医疗事件可以通过早期报警系统来避免。
在早期计划阶段,该系统用活动的监测器不间断地取得测量值,并输入一台用来分辨越来越低频率的计算机,进行连续的数据分析得到宇航员人体节律的移动平均。如果某时刻该平均值超过先前设定的范围,宇航员或宇航医生就得到警报并有充足时间采取必要措施。但NASA认为没有必要在太空建立这样一个系统。
在最长的16天航天飞机飞行任务中,宇航员每天与航天飞机上的医生进行医疗会谈。在非常艰苦的舱外活动中,飞行医生监测宇航员的心电图、耗氧量以及宇航服中产生多少热量。
施奈德说:“在太空中几乎没有心血管病危险,危险只会发生在他们回到地球时。”
在太空飞行中,宇航员动脉壁的肌肉变弱,血流量减少。回到地球后,很多人患直立综合症,症状包括眩晕,有时昏厥。
为此采取的对策是,在重返大气层时,NASA用了一种重力防护服,它能紧贴腿和下腹部,限制血液流向静脉。还用了一种下身负压力服将血液引导入下身,防止重返大气层时眩晕和昏厥。同时指导宇航员喝盐水填充血管空间。
NASA航天医学与职业健康部主任艾尔 · W · 法古森说,微重力可能导致严重的综合症,如以每月50%的速度失去身体的钙,发生肾结石的危险增加,血流量减少,以及心血管和肌肉调节能力的损失。但是失重对心脏病和中风风险的影响尚不清楚。
法古森说,“我们还没有足够长期的研究对象来弄清患病风险是增加、减少还是不变。”他说俄罗斯科学家研究了太空飞行对心脏患病的影响,但他们的数据没有表明患病风险的变化。
海伯指出,对宇航员的早期报警系统只是朝着减少地球上心脏病和中风迈出的一小步。他希望这个系统能最终被用来识别和治疗成人后具有心脏病高发性的婴儿。这就要求医生保留病人从生到死的年代数据图表。到现在为止,所能做的最接近目标的事就是保存宇航员的广泛的医疗记录。
[Aerospace America,1995年第3期]