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国家重点学科:第四军医大学航空航天生理学教研室
作者:管理员    发布于:2016-08-25 16:59:44    文字:【】【】【

  第四军医大学航空航天生理学教研室始建于1960年,是我国唯一专门培养航空航天医学专业人才的教学、科研机构,为第四军医大学首批入选国家级重点学科的学科之一。1981年成为我国唯一的航空、航天与航海医学硕士学位授予学科,1986年成为航空、航天与航海医学博士学位授予学科,1991成为博士后流动站与在职人员硕士学位授予学科,1997年成为国家首批“211工程”一期重点建设学科,2003年为二期重点建设学科,2005年成为国家教育部航空航天医学重点实验室的重要组成单元。2008年《航空航天生理学》被评为军队院校优质课程,2009年为国家教育部创新团队重要组成单元。

  航空航天生理学是研究航空航天特殊环境因素对人体影响的规律及其机理,并探讨相应防护措施的一门应用基础学科。航空航天生理学教研室承担本科生和进修生《航空航天生理学》的教学任务,以及硕士、博士研究生与博士后人员的培养工作。从事阐明机体对航空航天异常环境因素反应规律和探讨防护原理的研究工作。设有高空与呼吸生理、重力与心血管生理、细胞生物与电生理以及分子生物学等十余个实验室,可开展人体及动物不同层次的实验研究工作。

一、研究队伍

  创始人张立藩教授是我国著名航空航天医学专家,为教研室的发展奠定了坚实基础,现仍工作在科研第一线。

  教研室现有教授3人,副教授2人,讲师6人,助教5人。其中博士学位获得者占62%,硕士学位占85%,形成了良好的人才梯队。先后有18人次赴美、英、法和德国进行为期一年以上的学习,40余人次出国进行短期的学术交流与参观访问。

  学科带头人余志斌教授,博士生导师。1994年获航空、航天与航海医学博士学位,在美国凯斯西储大学生物物理与生理学系进行为期两年的博士后培训。曾获全军科技进步二等奖与国家科技进步三等奖各1项,中国人民解放军总后勤部“育才奖”银奖,第四届张锡钧全国青年优秀论文二等奖。为国家教育部首批骨干教师(2000)和国家教育部高等院校优秀青年教师(2003)。中国生理学会应用生理学会委员,陕西生理学会常务理事,中华航空航天医学会委员,中国宇航学会航天医学工程与空间生物学专业委员会委员,全军第八届医学科学技术委员会环境医学专业委员会,第30届国际重力生理学学术会议主席。发表研究论文90余篇,其中SCI论文21篇。主编普通高等教育卫生部“十一五”规划教材《航空航天生理学》,主译《骨骼肌-结构与功能》等专著。

二、教学工作

  1978年至今,共完成33期航空医学专业本科生与32期进修生《航空航天生理学》的教学任务,为国家和军队培养航空航天医学本科生5000余人,进修生3000余人。共培博士42名,硕士76名,这些同志均已成为我国航空航天医学领域的骨干力量,其中有科室主任7人。

  依托航空航天生理学学科专业网(aerophy.fmmu.edu.cn),可开展《航空航天生理学》网络教学。

三、科学研究

  我们长期致力于失重对航天员不利影响机制与对抗措施的研究。

  建立了可开展人体实验研究的人体心肺功能无创测量实验室,高空生理训练实验室,以及人体低压舱与温度舱实验室。建立开展动物研究的实验室有:离体心脏与肌条收缩功能实验室,多层次横纹肌收缩功能实验室,心肌细胞收缩功能实验室,血管收缩功能实验室,电生理实验室,空间细胞生物学实验室,空间分子生物学实验室,分析测试室与大型设备室,动物房。实验室仪器设备达国际先进水平,为教研室的快速发展提供了技术支撑。

  中标国家自然科学基金22项,教育部课题5项,全军医药卫生基金重点与面上项目40余项。1980年至今,主编、参编专著与教科书10部。制定国家军用标准1项,开发新仪器4种,均获国家专利。获国家科技进步三等奖2项,全军科技进步二等奖和三等奖16项,全军科技大会奖1项。在国内外发表论文300余篇,其中,SCI研究论文50余篇,最高影响因子超过7.0,发表论文占国际该领域研究论文的5%张立藩教授在国际专业期刊(J Appl. Physiol.)发表邀请综述,这是中国大陆学者首次在该期刊发表邀请综述。

  2006年成功举办中-德空间生命科学研讨会,有5个国家和地区的近60名专家学者参会。2009年成功举办在我国首次召开的第三十届国际重力生理学学术会议,有来自15个国家的120余代表参会。2000年以来,教研室人员参加国际学术会议40余人次,大会邀请报告9人次,大会报告20余人次,有5名青年教师在国际会议上获优秀墙报奖。每年均邀请国外本领域著名专家学者来教研室讲学访问并指导研究工作。

四、简要历史

回顾教研室的发展历程,可大致分为四个阶段:

()建立与动荡时期(1960-1977)

  1960年,张立藩同志由我校生理学教研室调入,负责组建航空生理学教研室工作。当时从空军四所与我校生理学教研室调入的人员有赵民,孙国彦,吴夏霈,李慧卿,倪鹤鹦等同志。教研室组建后,很快编写出《航空生理学》讲义。于1961年首批招收20余名航空医学师资班学员,除从第二军医大学毕业分来的15名学员外,还从我校55级毕业生中选拔马瑞山,吴兴裕,王同喜,王成海,林万和,以及从附属一院调入的学员崔启文、郭守一、肖一之与孙慧心等。1962年从师资班分配马瑞山,王成海与任启迪同志来我室工作,教研室亦完成组建工作。1964年至1965年开展了5960级《航空生理学》教学工作。从1969年调防重庆第三军医大学至1975年返回西安期间,我系归属第二军医大学领导。1971年招收1年、3年制学员。19741979年间,不定期为阿尔巴尼亚、越南与柬埔寨等国家留学生讲授《航空生理学》课程。到1978年,首批招收5年制空军临床医学本科生,教学工作步入正常轨道。

  在科研方面,于20世纪70年代初,我室张立藩、赵民教授等组织率先开展了我国飞行员高空生理训练低压舱上升方案研究,克服了前苏联低压舱上升方案的缺陷和不足,形成了一种低氧症状体验深刻、低氧耐力判断准确、高空减压病预防效果好、安全、经济的改进方案,已被我空、海军部队广泛采用,对保障高空飞行安全有重要意义。

()回归时期(1978-1989)

  1980年,以张立藩教授为团长的中国航空航天医学代表团,首次赴美参加美国航空航天医学协会第51届年会,并访问了美、法一些航空航天医学学术机构,开创国际学术交流之先河,对学科的建设与发展起到较大的促进作用。

在这一时期,除开展正常的5年空军临床医学本科生教学外,逐步开展科研工作。张立藩教授负责开展呼吸阻力负荷心理-生理影响系列研究,将模糊集论用于呼吸感觉评量,提出了呼吸阻力感觉的多级估量法,解决了呼吸阻力感觉体验的定量评价问题;将生理心理学中的“最小可觉差梯级”与“等感觉曲线”概念用于复合型呼吸阻力感觉研究,测出了人对不同型式外加呼吸阻力的“等呼吸阻力感觉”曲线,取得大量人体实验数据。在测量114名飞行员与387名被试数据的基础上,由马瑞山教授组织制订了我国《航空供氧装备呼吸阻力容许界限》国家军用标准(GJB1013–90),为我国航空供氧装备和其他呼吸防护装备的研制与生产提供了依据,并于1995年进行重新修订,1996年获国家科技进步三等奖,实现我系国家奖“零”的突破。此项系列研究与标准工作也为呼吸感觉或内脏感觉研究提出了一种新的评量方法。

  由张立藩、马瑞山教授负责,带领刘文山、李志学与倪鹤鹦等高级实验师,对呼吸气体成分、流量、压力测量进行了一系列方法学研究,研制了“HS-1型微量呼吸气体分析器”、“HLY-88型呼吸流率仪”、“88型呼出气氢含量测定仪”和“0.1秒口腔关闭压自动测量仪”;其中,三项已被推广使用,两项获国家专利。对呼吸气体流量、压力信号处理亦进行了研究:①提出非容积依赖性呼吸力学参数概念及由最小二乘算法拟合深呼吸过程食道压力及呼吸流量的数学模型;②应用伪随机型体力负荷激励,由相关辨识法求出中度体力负荷下肺通气量、心率动态反应模型,可用于失重下航天员体能的测量;③提出重症监护病房人工通气患者呼吸力学监测的模型、算法和方案。这一阶段的研究工作,为申报军队科技进步二等奖(198619911993年各1)与国家科技进步三等奖(1996)奠定了基础。

  1989年,申报国家高等学校重点学科获得成功,标志着教研室工作进入全新的领域

()奠基时期(1990-1999)

  1989年,随着航空医学保障任务中问题的逐渐解决,教研室开始向航天生理学研究领域转移。

  在航天生理学研究方面,研究了中、长期模拟失重下心肌功能与结构的变化及其机理,首次系统地报道了模拟失重下心肌的变化:①建立了迄今模拟时间最长(>4个月)、应激程度轻、能复现失重心血管效应的大鼠模型,已被国内外一些实验室采用;②在心肌功能方面,揭示了中长期模拟失重下心肌收缩性能降低的性质、发展过程、可逆性与恢复过程,并初步阐明其细胞生物学机理;③在心肌结构方面,观察到与航天失重大鼠相似的心肌萎缩性变化。同时研究了模拟失重下动脉血管系统的可塑性变化及其机理,首次系统地揭示了模拟失重下机体不同部位动脉血管系统及其神经支配状态的可塑性变化规律:①后身动脉血管的主要变化如下:中等大小动脉的管壁出现萎缩性变化,收缩反应性普遍降低;下肢骨骼肌小动脉网的弓形小动脉和各级横行小动脉的管径变小,血管床的升压反应普遍减弱;动脉/小动脉周围神经纤维处于支配减弱状态。②在头颈部和脑,则呈现反方向变化,如血管壁肥厚、收缩反应性升高和神经支配增强状态。由以上发现提出了心血管外周效应器机制假说解释航天员飞行后立位耐力降低的原因。

  在航空生理学研究领域,继续开展重力应激下人体心血管调节功能评价研究,建立了包括时域、频域、时频分析及非线性动力学方法在内的心率、动脉血压、呼吸等多变量的变异性分析方法,并编制出“生理信号分析系统”软件包,已提供航天医学工程研究所使用;还在人体研究中发现只有非线性的近似熵分析才能检测出与立位耐力相关的心率动力学细微变化;并发现时变谱分析能跟踪重力作用下人体心血管调节活动。以上研究为飞行员、航天人员的心血管调节功能评价,立位耐力预估,有氧锻炼的卫生指导等提出了新的方法和依据。在高性能战斗机高过载防护研究中,曾主持计算机仿真研究,建立了适于仿真高过载生理影响和新型囊式抗荷系统作用的多元非线性呼吸循环数学模型,并与所指导的博士生人体离心机实验相结合,优化设计,完成了具有我国特色的新型囊式抗荷服方案研究。

  这一时期的研究工作,不仅为教研室的发展确立了明确的研究方向,而且为获得军队科技进步二等奖(1996)与国家科技进步三等奖(1997)奠定了基础。

()发展时期(2000-至今)

  随着我国载人航天事业的飞速发展,我们也于1999年更名为航空航天生理学教研室,航空航天事业的需求,为教研室的发展提供的强大动力。军队“2110工程”建设与国家教育部“211工程”建设立项,为教研室发展提供了强大的硬件支撑。从2001年开始,实验室环境得到较大改观。2003年后,实验设备大批引进,为教学与科研提供了有力支撑。在余志斌教授带领下,教研室逐步建立整体、组织器官与细胞分子水平的系列实验室群。

  在这一时期,科研方向基本聚焦在解决中长期失重/模拟失重对机体心血管系统不利影响机制与对抗措施研究上:①在建立国际上时间最长(120)的尾部悬吊大鼠模拟失重模型基础上,又建立了模拟失重的尾部悬吊小鼠模型。②系统观察了模拟失重大鼠左心室乳头肌收缩性能变化的时间过程:悬吊714天,心肌收缩性能未改变,28天则明显降低,56天未见进一步降低。③首次发现心肌肌钙蛋白抑制亚基(cTnI)N-末端降解片段增加,并确定降解主要发生在第27与第30位氨基酸残基,这可能是心肌收缩性能降低的机理。这一新发现提示调节心肌收缩性能可能存在新的途径:心肌收缩蛋白的蛋白水解性修饰可能参与对其收缩性能的调节。④从功能和形态两方面,首先证明模拟失重大鼠脑部与后身血管发生了完全相反的重塑性变化:脑部血管收缩反应性增强,血管横截面积增大;而后身血管收缩反应性降低,血管横截面积缩小。探讨其机理发现,血管局部的肾素-血管紧张素系统在差异性脑、后身血管重塑变化中起重要的调节作用。⑤发现脑动脉平滑肌细胞钾离子(Kv)通道功能降低,L-型钙离子(CaL)与大电导钙依赖性钾离子(BKCa)通道功能增强,而后身血管则发生相反变化。这为血管跨壁压调节此类离子通道特性提供了线索。⑥动物模拟实验观察到间断人工重力对抗模拟失重引起的心血管变化所需G值较小且时间较短,骨骼肌居中,而对抗骨质丧失则需要较大G值与较长时间。首次提出间断性人工重力对于不同组织器官的对抗作用有系统特异性。本系列研究在国际专业期刊发表论文50余篇,最高影响因子超过7.0,发表论文占国际该领域研究论文的5%张立藩教授受J Appl Physiol杂志邀请发表综述1篇,在本领域专业期刊Aviation Space & Environment Medicine上发表了专题工作总结。

 

脚注信息
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