随着人类载人登月和火星任务的新焦点，出现了无数紧迫挑战，包括如何在恶劣环境中保持人类生命。当宇航员或太空游客在距离最近医院数百万英里的地方发生心脏紧急情况时，会发生什么？
为了帮助人类为安全的长期太空旅行做准备，康考迪亚大学的一个研究团队开发了一种新型高保真模拟器，用于模拟微重力环境下的血液流动（血液动力学）。
该系统基于一个改良的人体模型，配备了3D打印的心血管系统，包括心脏、心脏瓣膜、人工血管和模拟血液流动的充液循环装置。经过测试，发现它成功地复制了地球上有效心肺复苏期间观察到的关键压力模式，并在正常重力和微重力条件下生成了一致的血液流动。它还揭示了人体在微重力环境下可能产生的可测量反应差异。
"我们观察到微重力和地球重力下不同类型的动脉压之间存在显著差异：收缩压、舒张压、平均动脉压和脉压都更高。这验证了我们的高保真心脏模拟器。"该研究的主要作者、现于女王大学攻读博士学位的佐伊·洛德（Zoé Lord，2019年和2022年理学学士）说道。
这项研究发表在《自然》杂志旗下的《npj微重力》期刊上。
太空中复苏的挑战
在太空环境中，最常见的心肺复苏（CPR）方法可能无效，因为微重力会影响血液流动，且缺乏支撑等因素。尽管已提出几种适应太空的心肺复苏技术，但没有一种技术使用内部生理测量得到完全验证。
以往的研究主要集中在外部指标上，如按压深度和速率。这些指标不能完全捕捉是否有足够的血液在循环以维持重要器官，使得确定哪些技术最有效变得困难。
"太空心肺复苏的大多数问题都针对医疗提供者而非患者，"机械、工业和航空航天工程系教授、心血管流体动力学实验室主任莱斯·卡德姆（Lyes Kadem）表示，"我们认为这个系统是一座桥梁，将帮助太空医学从业者研究血液流动的血液动力学。"
模拟太空条件
该系统在康考迪亚大学的实验室和一架加拿大政府拥有的Falcon 20喷气机上开发和测试，该飞机专门用于太空科学实验。研究人员在两天内进行的两次抛物线飞行中的短暂微重力时刻进行了实验。
在飞行前，自动模拟器被安装在框架上并置于改良人体模型上方。在短暂的微重力时刻，它向心脏心室提供准确的按压。
"这将开始将流体（一种血液替代物）通过颈动脉输送到大脑的过程，"洛德说。
传感器附着在人体模型的战略部位，包括颈动脉（将血液从心脏输送到大脑的主要动脉）。这些传感器能够实时跟踪压力变化，使研究人员能够看到按压如何有效地推动流体通过身体。
团队成员克里斯蒂安·安德拉德（Christian Andrade，2026年理学学士）在微重力条件下实时收集和解释数据。
更逼真的模型即将到来
洛德指出，现有版本只是她希望进行的多次迭代中的第一个。
"与第一个版本相比，我们希望使未来模型更加符合生理现实，"她说，"我们希望整合脊柱、肋骨和更复杂的胸腔，因为人在太空中时心脏会收缩。我们还希望改进管路结构并改善仪器设备。"
"最终目标是将我们的人体模型送上国际空间站，测量实际太空飞行条件下的情况。"
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