《Physiologia》：Effects of Menstrual Phases on Cardiovascular and Autonomic Responses to ISS-Themed Virtual Reality Environment in Supine and Standing Postures: A Pilot Study
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背景：月经周期中雌激素和孕激素的变化可能影响站立诱发的血流动力学和自主神经反应。目的与目标：研究人员旨在探索月经周期阶段对虚拟现实国际空间站（ISS）环境中作为微重力模拟物的心血管和自主神经适应的影响，该环境在不同体位下进行。方法：开展了一项随机重复测量初步研
背景：月经周期中雌激素和孕激素的变化可能影响站立诱发的血流动力学和自主神经反应。目的与目标：研究人员旨在探索月经周期阶段对虚拟现实国际空间站（ISS）环境中作为微重力模拟物的心血管和自主神经适应的影响，该环境在不同体位下进行。方法：开展了一项随机重复测量初步研究，包含两种方案（仰卧位和站立位），在国际空间站主题虚拟现实环境中进行，涉及健康年轻女性（n = 11，平均年龄20 ± 1岁，身高160.6 ± 3 cm，体重61.6 ± 9 kg）受试者，处于两个月经周期阶段：卵泡期（n = 5，20 ± 1岁，身高160 ± 3 cm，体重55 ± 6 kg）和黄体期（n = 6，平均年龄20 ± 1岁，身高161.3 ± 2.4 cm，体重67 ± 8 kg）。每种方案包括三个阶段：基线、仰卧位/站立位和恢复期，每个阶段持续5分钟。数据采用混合重复测量方差分析进行分析。结果：在两种方案之间，从仰卧位到站立位，多个血流动力学变量在月经周期各阶段观察到显著差异。心率在黄体期（F(1,9) = 10.6，p = 0.01）表现出显著差异，数值从72 bpm升至84 bpm；卵泡期（F(1,9) = 7.4，p = 0.02）从82 bpm升至92 bpm；舒张压在卵泡期（F(1,9) = 9.8，p = 0.01）从55 mmHg升至80 mmHg；平均动脉压在卵泡期（F(1,9) = 7.5，p = 0.02）从73 mmHg升至93 mmHg；每搏指数在卵泡期（F(1,9) = 6.9，p = 0.03）从74 mL/m2降至51 mL/m2；全身血管阻力指数在卵泡期（F(1,9) = 8.0，p = 0.02）从1046 dyn·sec·m2/cm?升至1564 dyn·sec·m2/cm?。这是一项初步试点研究，结果需要在更大样本中通过激素验证加以确认。结论：这些探索性初步研究结果表明，体位性应激诱导的反应受月经周期阶段的影响。由于未设置非VR对照条件，观察到的反应应被视为基于VR方案的一部分，沉浸式虚拟现实环境的确切作用尚无法确定。研究表明，国际空间站主题虚拟现实环境在从仰卧位向站立位转换过程中引起了心血管功能和自主神经反应的显著变化，且这些反应在不同月经周期阶段间也存在差异。在大多数时段中，站立方案持续显示比仰卧方案更高的心率、收缩压和舒张压、平均动脉压及全身血管阻力指数，反映了在国际空间站主题虚拟现实环境中体位负荷的效应。
**论文解读：月经周期对国际空间站主题虚拟现实环境中心血管与自主神经反应的影响**
**一、研究背景与问题**
人类生理系统在地球重力环境下进化形成，重力产生静水压力梯度。正常重力条件下，人体直立时大量血液积聚于下肢；而在真实微重力环境或太空飞行中，体液迅速向头部重新分布（头向移位），迫使心血管系统进行适应。初期表现为静脉回流增加、中枢血容量升高、每搏输出量和心输出量增强，同时自主神经调节（心率变异性）受损，这构成了返回重力环境时直立不耐受等已知问题的基础。理解心血管和自主神经对改变的重力环境的反应，始终是太空医学研究的重要焦点。
除重力影响外，女性在月经周期中经历雌激素和孕激素的周期性波动，这些激素影响血管功能、体液平衡和自主神经调节。这些激素变化可能改变心血管和自主神经对体位应激的反应，但既往研究关于月经周期各阶段的心率变异性、血管功能和血流动力学反应结果不一致。这种差异可能源于研究设计、月经周期阶段判定方法、受试者特征和测量技术的不同。随着女性日益参与太空飞行，理解月经周期阶段如何影响太空飞行模拟期间的心血管和自主神经调节，对于优化宇航员健康、任务规划和飞行后恢复日益重要。然而，这些相互作用仍知之甚少，亟需在受控实验条件下开展进一步研究。
虚拟现实（VR）已成为研究太空飞行环境的实用且可扩展的替代方案。尽管VR无法复现重力卸载、头向体液转移或真实微重力中持续的心血管去适应效应，但它使研究人员能够在监测心血管和自主神经反应的同时，研究太空飞行的感觉-认知方面。本研究选择国际空间站（ISS）视觉场景，旨在探讨沉浸式感觉刺激（如太空飞行）与体位变化之间的相互作用是否影响激素因素。此前尚无研究考察月经周期阶段如何在虚拟ISS环境中影响这些反应，本研究旨在填补这一空白。
**二、研究内容与主要结论**
该初步研究的主要目的是评估在ISS主题VR环境中，心血管和自主神经反应在仰卧位与站立位之间是否因月经周期阶段而不同；次要目的是评估在ISS主题VR环境中，心血管和自主神经反应是否因月经周期阶段而存在差异。研究假设心血管和自主神经反应在仰卧位和站立位之间存在差异，且这些差异受月经周期阶段（卵泡期和黄体期）影响。
研究结果表明，体位转换与月经周期阶段的交互作用显著影响多项心血管参数。在基线比较中，黄体期心率在两次基线评估间显著升高（平均差异：18.3 bpm，95% CI: 3.6–33.1，p = 0.02，partial η2 = 0.47）；卵泡期和黄体期的舒张压和平均动脉压均显著升高；卵泡期全身血管阻力指数显著升高（平均差异：718 dyn·s·m2/cm?，95% CI: 122.6–1315，p = 0.02，partial η2 = 0.45）。在方案效应方面，从仰卧位转为站立位时，卵泡期心率（p = 0.02）、舒张压（p = 0.01）、平均动脉压（p = 0.02）和全身血管阻力指数（p = 0.02）显著升高，每搏指数显著降低（p = 0.03），效应量中等至较大（partial η2 = 0.43–0.52）；黄体期仅心率显著升高（p = 0.01；partial η2 = 0.54），其余参数无显著变化。总体而言，卵泡期心血管代偿更为显著，而心率反应在两个阶段均保持一致。
**三、关键技术方法**
本研究采用随机交叉设计，每位受试者依次完成仰卧位和站立位两种方案，月经周期阶段为受试者间因素（每位受试者仅在单一阶段测试）。受试者为来自阿联酋大学的健康年轻女性共11名（卵泡期5名，黄体期6名），通过Flo和Clue应用程序自我报告追踪月经周期。受试者佩戴头戴式VR系统体验ISS主题虚拟现实环境，使用Task Force Monitor（CNSystems，奥地利格拉茨）采集血流动力学和自主神经数据，心电图（ECG）用于推导心率变异性（HRV）信号。数据分段为10秒时段进行分析，采用混合重复测量方差分析，以Mauchly球形检验、Greenhouse–Geisser校正和Bonferroni事后校正进行统计处理。
**四、研究结果**
**4.1 基线效应**
基线和图1展示了月经周期各阶段仰卧位和站立位的基线值。黄体期心率在两次基线评估间显著升高（平均差异：18.3 bpm，95% CI: 3.6–33.1，p = 0.02，partial η2 = 0.47）。舒张压和平均动脉压在卵泡期和黄体期均显著升高：卵泡期舒张压平均差异29.2 mmHg（95% CI: 8.4–50.0，p = 0.01，partial η2 = 0.53），平均动脉压平均差异23.8 mmHg（95% CI: 6.6–41.0，p = 0.01，partial η2 = 0.52）；黄体期舒张压平均差异23.2 mmHg（95% CI: 4.3–42.2，p = 0.02，partial η2 = 0.46），平均动脉压平均差异20.8 mmHg（95% CI: 5.0–36.5，p = 0.01，partial η2 = 0.49）。全身血管阻力指数在卵泡期显著升高（平均差异：718 dyn·s·m2/cm?，95% CI: 122.6–1315，p = 0.02，partial η2 = 0.45）。收缩压、心脏指数、每搏指数和LFnu-RRI未见显著基线差异。由于两次基线测试均在仰卧位进行，这些发现不应视为站立或体位应激的直接效应。
**4.2 方案效应**
血流动力学和自主神经反应在仰卧位和站立位方案间差异显著（p < 0.05）。在心率、舒张压、平均动脉压、每搏指数和全身血管阻力指数方面观察到显著方案效应，站立方案的值高于仰卧方案。相反，收缩压、心脏指数和低频R-R间期未见显著差异。从仰卧位转为站立位在两种月经周期阶段均引发预期的心血管和自主神经反应，但强度存在差异。卵泡期站立位显著升高心率（p = 0.02）、舒张压（p = 0.01）、平均动脉压（p = 0.02）和全身血管阻力指数（p = 0.02），每搏指数显著降低（p = 0.03），效应量中等至较大（partial η2 = 0.43–0.52）。黄体期仅心率随站立显著升高（p = 0.01；partial η2 = 0.54），血压、每搏指数、心脏指数、全身血管阻力指数和低频指标均无显著变化（均p > 0.05）。随时间进程的心血管和自主神经反应分析显示，卵泡期和黄体期在仰卧位和站立位均呈现相似趋势。
**五、讨论与结论**
本研究结果显示，从仰卧转为站立引起心血管和自主神经调节的阶段依赖性差异，卵泡期和黄体期表现出不同反应模式。既往研究表明月经周期可通过影响交感神经活性、血管反应性和自主神经控制来调节心血管功能，但结果的方向和强度不一。本研究观察到卵泡期多项心血管参数变化更为显著，提示月经周期阶段对心血管反应的影响可能取决于生理挑战类型和环境条件。站位转换引起的全身血管阻力指数升高代表对体位挑战的典型代偿反应，而卵泡期每搏指数降低与直立位心脏充盈减少的预期生理反应一致。自主神经调节可能是月经周期阶段差异的潜在机制，卵巢激素可影响自主神经对生理应激源的反应。
该研究存在多项局限性：样本量小（n = 11）限制了统计效力；月经周期阶段仅依据自我报告追踪应用数据，缺乏激素生化确认；未设置非VR对照组，无法分离VR特异性心血管效应；两次连续方案间未设置正式洗脱期；10秒分析时段短于标准HRV指南推荐时长，LFnu-RRI结果应视为探索性；受试者种族和人口统计学多样性有限（主要来自阿联酋大学招募的年轻女性，多为阿联酋人或南亚人）。
该初步研究证明，虚拟现实ISS主题环境在从仰卧位向站立位转换过程中引起心血管功能和自主神经反应的显著变化，且这些反应因月经周期阶段而异。大多数时段中，站立方案持续显示比仰卧方案更高的心率、收缩压、舒张压、平均动脉压和全身血管阻力指数，反映了VR环境中的体位性反应。尽管样本量有限，该初步研究提示月经周期阶段可能影响国际空间站（ISS）主题虚拟现实环境中的心血管和自主神经反应。这些发现应主要视为假设而非月经周期相关生理变化的确定性证据。认识这些性别特异性差异对于为未来太空任务制定个性化健康监测和对抗措施至关重要，个体变异性可能影响乘组健康和表现。需要更大样本量和更长暴露时间的研究来验证这些结果并探究其潜在机制。该论文发表于《Physiologia》。
