据世界卫生组织统计，心血管疾病是全球头号死因。NASA希望保证航天员在太空飞行任务期间的心脏健康，进行生物医学研究预防心脏病也是NASA人类研究项目的重要内容。

NASA心血管和视觉实验室的首席科学家Stuart Lee研究航天对心血管系统的影响，Cardio Ox是其领导的实验室最新研究之一，将研究太空飞行对航天员心血管生理的影响。Cardio Ox将帮助科学家确定在太空飞行过程中特定的生理应力是否增加，血管系统和功能是否受到影响。研究将测量航天员颈动脉和肱动脉的结构和功能，以及其血液和尿液中氧化压力和炎症生物标记。

氧化应激

抗氧化剂可中和含氧分子（氧化剂），也称为自由基，由体内新陈代谢自然生成。自由基包含一个或多个不成对电子，因此具有与其他分子的高活性，为中和自身电子，自由基从其他分子获取电子，这一行为将有损DNA及细胞膜，改变细胞能力。氧化剂和抗氧化剂失衡称为氧化应激。氧化应激可导致自由基生成增加或抗氧化剂可用性降低，进而导致心血管疾病产生，例如动脉粥样硬化（内动脉壁牙菌斑和脂肪物质沉积）、心力衰竭，以及其他神经变性或炎症性疾病。心血管和视觉实验室科学家在对血管健康进行研究，地面实验室与在轨实验室通过远程指导、双向视频及音频交流共同研究血管健康，帮助航天员对自己颈动脉和肱动脉进行超声检查，观察航天飞行是否给动脉造成影响。

血管系统

动脉由三个细胞层组成：外层（外膜）、中间层（中膜）、内层（内膜层）。内膜层为单细胞层厚，具有信息传递功能，当有物质进入血管，内膜将向中膜传递信号，确定是否通过平滑肌舒张来收缩或扩张血管，而氧化应激可通过一氧化氮分子对这些信号造成干扰。当平滑肌细胞不对一氧化碳产生响应，或当身体不能产生足够的一氧化氮来影响平滑肌细胞，血管舒张能力将降低，Cardio Ox对上述两种情况均进行了研究。

为测量动脉血管舒张能力，研究人员用血压袖带戴在航天员手臂，增加袖带压力使血液暂时不能流到手臂下部，释放袖带压力时通过超声波观察肱动脉血管是否正常。增加的血流就是对内膜向中膜释放一氧化氮的刺激物。如果动脉没有对此作出响应，便可成为动脉粥样硬化的预测指标。

第二项血管功能测试是观察动脉平滑肌细胞是否对内膜释放的一氧化氮反应正常。实验向航天员提供硝酸甘油，控制剂量下的硝酸甘油是一氧化氮的替代选择。两种测试相结合可判定究竟是何种原因影响了血管舒张能力。

颈动脉测量也采用同样的测试，颈动脉超声波可观察到内膜厚度是否增加，内膜厚度增加表面压力高于正常水平，可能是由于血管损伤或开始动脉粥样硬化。

Cardio Ox是NASA十项双胞胎研究项目之一，总共12名航天员将参与其中。研究人员收集航天员在飞行前、飞行中及飞行后的生物指标，在每个航天员飞行第15天和第60天，以及任务结束2周之内采集数据，获取曲线。研究人员还对返回地球的航天员进行研究，长达5年时间。这项研究从2013年开始，预计2022年结束。

远征38飞行工程师Koichi Wakata在哥伦布实验舱中为Cardio Ox采集超声数据