新的载人登月和火星任务带来了无数紧迫挑战，包括如何在恶劣环境中维持人类生命。当宇航员或太空游客在距离最近医院数百万英里的太空中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好准备，康考迪亚大学的研究团队开发了一种新的高保真度模拟器，用于模拟低重力环境下的血流（血流动力学）。
该系统基于一个改装的假人，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流体回路。经过测试，发现该系统成功再现了地球有效心肺复苏期间观察到的关键压力模式，并在正常重力和低重力条件下产生了稳定的血流。它还揭示了人体在低重力环境下可能产生的可测量反应差异。
"我们发现低重力和地球重力条件下不同类型动脉压力之间存在显著差异：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度心脏模拟器，"主要作者、2019年和2022年康考迪亚大学理学学士、现于女王大学攻读博士学位的佐伊·洛德说道。
该研究发表在《npj微重力》期刊上。
太空环境中的复苏挑战
最常见的心肺复苏(CPR)方法在太空环境中可能无效，因为低重力会影响血流且缺乏支撑点等因素。尽管已经提出了几种适应太空的CPR技术，但没有一种是使用内部生理测量完全验证过的。
先前的研究主要集中在外部指标上，如按压深度和频率。这些指标无法完全捕捉是否有足够的血液循环来维持重要器官，使得难以确定哪些技术最有效。
"大多数关于太空CPR的问题都倾向于关注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·卡德姆说道。"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流的血流动力学。"
模拟太空条件
该系统在康考迪亚大学的实验室和加拿大政府拥有的猎鹰20型喷气机上开发和测试，该飞机专门用于空间科学实验。研究人员在为期两天的两次抛物线飞行中短暂的低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，并安装在改装假人的上方。在短暂的低重力时刻，它对心脏心室进行准确的按压。
"这将开始将流体（血液模拟物）通过颈动脉输送到大脑的过程，"洛德说。
传感器被安装在假人的战略部位，包括颈动脉，这是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将流体通过身体移动。
团队成员、2026届理学学士克里斯蒂安·安德拉德在低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的多个迭代中的第一个。
"我们希望未来的模型比第一个更具生理真实性，"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缩小。我们还希望改进管道结构和改进仪器。"
"最终目标是将我们的假人带上国际空间站，以测量实际太空飞行条件下的情况。"
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