文童，李小龍，池巍，劉飛，谷蒙，李燕芝

航空飛行中的低氣壓、缺氧、噪聲、加速度、溫度、振動等因素會引起飛行人員飛行疲勞，對長期飛行的飛行人員健康、飛行安全產(chǎn)生重要影響[1]。缺氧是飛行安全最主要的危險因素[2]，缺氧時，飛行人員相關(guān)生理指標(biāo)的變化是不同的飛行環(huán)境因素、機(jī)種、飛行任務(wù)長期作用機(jī)體的綜合表現(xiàn)結(jié)果，呼吸、循環(huán)系統(tǒng)的代償反應(yīng)是缺氧時最早出現(xiàn)的應(yīng)激反應(yīng)。本研究通過對285名不同軍種、不同機(jī)種飛行人員在模擬缺氧環(huán)境下的心率變異性(heart rate variability, HRV)和生理參數(shù)值進(jìn)行比較分析，了解不同飛行環(huán)境、不同機(jī)種對飛行人員健康和生理功能的影響，為各軍種飛行人員健康保障和飛行訓(xùn)練提供科學(xué)依據(jù)，提高和維護(hù)飛行人員飛行能力，保證飛行安全和飛行任務(wù)的順利完成。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選擇2016年1月至2019年8月在某療養(yǎng)中心療養(yǎng)的285名飛行人員為研究對象，大體檢后經(jīng)健康鑒定委員會鑒定健康等級為甲級，飛行合格?？哲婏w行人員158人，其中殲擊機(jī)88人，運(yùn)輸機(jī)51人，直升機(jī)19人；海軍飛行人員78人，其中殲擊機(jī)21人，運(yùn)輸機(jī)35人，直升機(jī)22人；陸航(陸軍)直升機(jī)49人。各組飛行人員之間年齡、飛行時間、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。見表1。

表1 不同軍種、不同機(jī)種飛行人員BMI、年齡、飛行時間比較(x±s)

1.2 方法

1.2.1 主要設(shè)備器材 飛行員抗荷抗缺氧能力檢測儀，飛行人員生理參數(shù)檢測儀(均由空軍醫(yī)學(xué)研究所研制)。

1.2.2 數(shù)據(jù)采集方法和檢測指標(biāo) 測試前、測試時排除其他干擾因素。模擬高度為7 500 m高空，通過抗荷抗缺氧儀器將氧濃度調(diào)至7.1%，按操作程序?qū)︼w行人員進(jìn)行缺氧體驗(yàn)和耐力檢測，將生理參數(shù)檢測儀佩戴于飛行人員胸前(V5位置)并記錄模擬缺氧3 min飛行人員HRV相關(guān)指標(biāo)，包括時域指標(biāo)相鄰R-R間期之差的均方根值(root mean square of the successive nomal intervals difference，RMSSD)，頻域指標(biāo)極低頻功率 (very low frequency，VLF)、低頻功率 (low frequency，LF)、高頻功率(high frequency，HF)、低頻標(biāo)準(zhǔn)化(low frequency normalized unit，LFNU)、高頻標(biāo)準(zhǔn)化(high frequency normalized unit，HFNU)、低頻與高頻之比(LF/HF)、總功率(toal power，TP)等，相關(guān)生理參數(shù)包括心率，呼吸頻率、體表溫度。生理參數(shù)檢測儀生成的數(shù)據(jù)包通過Excel 2007導(dǎo)出加以整理歸類分析。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件包進(jìn)行處理。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示。3組之間比較采用單因素方差分析(正態(tài)分布時)或非參數(shù)分析(非正態(tài)分布)。2組之間比較采用t檢驗(yàn)(正態(tài)分布)或非參數(shù)分析(非正態(tài)分布)。P<0.05 表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同軍種同機(jī)種飛行人員HRV比較

缺氧3 min后，空軍、海軍直升機(jī)飛行人員VLF、TP值明顯低于陸航直升機(jī)飛行人員，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05或P<0.01)；海軍殲擊機(jī)飛行人員LF/HF明顯高于空軍殲擊機(jī)飛行人員，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。 見表2。

表2 不同軍種、不同機(jī)種飛行人員缺氧3 min后HRV相關(guān)指標(biāo)比較(x±s)

2.2 同軍種不同機(jī)種飛行人員HRV比較

缺氧3 min后，海軍直升機(jī)飛行人員VLF值明顯低于海軍殲擊機(jī)飛行人員(P<0.05)；海軍運(yùn)輸機(jī)飛行人員LFNU值明顯低于海軍殲擊機(jī)飛行人員，而HFNU值明顯高于海軍殲擊機(jī)飛行人員，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；空軍各機(jī)種飛行人員HRV比較無明顯差異。見表2。

2.3 不同軍種同機(jī)種飛行人員生理參數(shù)比較

缺氧前，海軍直升機(jī)飛行人員心率明顯高于空軍、陸航直升機(jī)飛行人員，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05或P<0.01)；缺氧后，海軍直升機(jī)飛行人員心率明顯高于陸航直升機(jī)飛行人員，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。缺氧前后不同軍種同機(jī)種之間呼吸頻率、體表溫度差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

表3 不同軍種、不同機(jī)種飛行人員生理參數(shù)比較(x±s)

2.4 同軍種不同機(jī)種飛行人員生理參數(shù)比較

空軍直升機(jī)飛行人員缺氧后呼吸頻率明顯高于空軍殲擊機(jī)飛行人員，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。海軍運(yùn)輸機(jī)飛行人員缺氧后呼吸頻率明顯低于海軍殲擊機(jī)和直升機(jī)飛行人員，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05或P<0.01)。海軍殲擊機(jī)飛行人員缺氧后體表溫度明顯低于海軍運(yùn)輸機(jī)和直升機(jī)飛行人員，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

3 討論

急性缺氧會引起機(jī)體發(fā)生特異性和非特異性反應(yīng)。特異性反應(yīng)是指呼吸、循環(huán)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)揮代償功能，心率表現(xiàn)為加快，呼吸表現(xiàn)為呼吸頻率和肺通氣量變化，缺氧耐力好者呼吸頻率的變化表現(xiàn)為呼吸頻率相對穩(wěn)定而呼吸深度(肺通氣量)增加。非特異性指的是一種應(yīng)激源通過下丘腦—垂體—腎上腺皮質(zhì)系統(tǒng)引起的應(yīng)激反應(yīng)，是一種神經(jīng)體液應(yīng)激反應(yīng)[2]，也會對呼吸和循環(huán)產(chǎn)生影響，人的心率和呼吸頻率受控于自主神經(jīng)。大量研究發(fā)現(xiàn)HRV對心理或者生理產(chǎn)生的應(yīng)激均有良好的反應(yīng)性[3]，HRV被廣泛運(yùn)用于訓(xùn)練、運(yùn)動和疾病監(jiān)控中。心臟作為對應(yīng)激和缺氧最敏感的臟器，缺氧時心率和HRV隨之發(fā)生明顯改變。HRV是指逐次心搏間的微小差異，其變化反映的是自主神經(jīng)功能，即交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)活性及其平衡協(xié)調(diào)關(guān)系。不同機(jī)種以及不同軍種由于飛行環(huán)境和執(zhí)行的飛行任務(wù)不同，對飛行人員健康、心理、生理功能有不同的影響[4-6]。

3.1 缺氧對不同軍種同機(jī)種飛行人員HRV與生理參數(shù)的變化影響

缺氧3 min后，陸航直升機(jī)飛行人員VLF、TP值均高于海軍直升機(jī)、空軍直升機(jī)飛行人員，說明陸航直升機(jī)飛行人員交感神經(jīng)、迷走神經(jīng)緊張度均高于其他軍種直升機(jī)飛行人員。究其原因，雖然海軍直升機(jī)飛行人員飛行環(huán)境比陸航飛行員復(fù)雜，但目前我軍陸航飛行員的飛行任務(wù)相對于海軍重，飛行任務(wù)多樣，飛行強(qiáng)度大[7]。 有報道發(fā)現(xiàn)，陸航直升機(jī)飛行人員心理健康低于海軍直升機(jī)飛行人員[8]。早期的疲乏會引起機(jī)體交感神經(jīng)為維持機(jī)體生理代償需要而保持興奮狀態(tài)，若機(jī)體疲乏和興奮時間太久容易引起交感神經(jīng)失代償，出現(xiàn)腦疲勞，則緊張度反而降低[9-10]。海軍直升機(jī)飛行人員心率高，與其飛行處于水文氣候復(fù)雜惡劣環(huán)境，在海面飛行低空缺少參照物，容易引起錯覺，且降落艦船場地狹窄，長期處于這種精神緊張飛行狀態(tài)使得海軍直升機(jī)飛行人員心理壓力大，基礎(chǔ)心率適應(yīng)性增高，加之缺氧耐受性差，缺氧時心臟更敏感，故心率也明顯增加。惡劣飛行環(huán)境是使海軍直升機(jī)飛行人員平均基礎(chǔ)心率以及缺氧后心率明顯高于其他軍種直升機(jī)飛行人員的主要原因。

與空軍殲擊機(jī)飛行人員比較，海軍殲擊機(jī)飛行人員在海面高空飛行，參照物少，容易引起視錯覺和定向障礙，長期海上飛行使得海軍殲擊機(jī)飛行人員精神壓力大，惡劣的飛行環(huán)境使得海軍殲擊機(jī)飛行人員交感神經(jīng)緊張度高，精神處于疲勞狀態(tài)。余紅英[11]發(fā)現(xiàn)海軍飛行人員SCL-90測評得分明顯高于空軍飛行人員。本研究中海軍殲擊機(jī)飛行人員HRV低頻功率高于空軍殲擊機(jī)飛行人員，而高頻功率則相反，LF/HF值明顯高于空軍殲擊機(jī)飛行人員，提示前者交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)的平衡性不如后者。這與程珊等[12]報道相一致，精神疲勞狀態(tài)使得心率變異性低頻譜功率升高，高頻譜功率降低。

3.2 缺氧對同軍種不同機(jī)種飛行人員HRV與生理參數(shù)的影響

缺氧后海軍直升機(jī)飛行人員心率明顯高于海軍殲擊機(jī)飛行人員，而VLF值前者明顯低于后者。相對海軍殲擊機(jī)飛行人員而言，海軍直升機(jī)飛行環(huán)境更惡劣，海軍直升機(jī)在海面低空飛行，飛行人員更容易發(fā)生視覺錯覺和定向障礙。目前我海軍直升機(jī)多為艦載機(jī)，本文所提海軍殲擊機(jī)均非艦載機(jī)，我軍艦艇相對較小，直升機(jī)起降難度大，加之直升機(jī)噪聲和振動大，惡劣的飛行環(huán)境使得直升機(jī)飛行人員心理負(fù)荷重[1]。海軍直升機(jī)飛行人員比海軍殲擊機(jī)飛行人員更容易發(fā)生腦力疲勞，殲擊機(jī)飛行人員比海軍直升機(jī)飛行人員更容易發(fā)生體力疲勞[13-14]。體力疲勞屬于急性疲勞，比腦力疲勞更容易恢復(fù)[9]，長期處于腦力疲勞者交感神經(jīng)活性降低，VLF也隨之降低,同時直升機(jī)飛行人員缺氧耐力不如殲擊機(jī)。既往研究發(fā)現(xiàn)，殲擊機(jī)飛行人員缺氧耐力強(qiáng)于其他機(jī)種飛行人員[15-16]。大腦對缺氧最敏感，故缺氧時心率應(yīng)激性增加。殲擊機(jī)飛行人員缺氧耐力強(qiáng)和平時的體育鍛煉、各種訓(xùn)練強(qiáng)度高于直升機(jī)飛行人員有關(guān)，習(xí)服和體育鍛煉可提高人的缺氧耐力[2]。海軍運(yùn)輸機(jī)飛行人員LFNU值明顯低于海軍殲擊機(jī)飛行人員，而HFNU值明顯高于海軍殲擊機(jī)飛行人員，海軍直升機(jī)飛行人員 VLF 明顯低于海軍殲擊機(jī)飛行人員，這表明殲擊機(jī)飛行人員交感神經(jīng)活躍，但迷走神經(jīng)活性不如運(yùn)輸機(jī)、直升機(jī)飛行人員。日常訓(xùn)練中，海軍殲擊機(jī)飛行人員單次飛行時間一般來說短于運(yùn)輸機(jī)和直升機(jī)飛行人員，但由于受高空飛行、高速、加速度高增長率、飛行任務(wù)等高負(fù)荷影響，導(dǎo)致海軍殲擊機(jī)飛行人員交感神經(jīng)緊張度高于海軍運(yùn)輸機(jī)、直升機(jī)飛行人員。海軍運(yùn)輸機(jī)飛行人員缺氧后呼吸頻率明顯低于海軍殲擊機(jī)和海軍直升機(jī)飛行人員，這可能由于海軍運(yùn)輸機(jī)交感神經(jīng)緊張度低(LFNU值低)、迷走神經(jīng)緊張度高(HF、HFNU、LF/HF值高)抑制呼吸，使得呼吸頻率低，屬于在安全缺氧時間內(nèi)的一種自我調(diào)節(jié)，使機(jī)體處于最低耗氧生理工作狀態(tài)。海軍直升機(jī)飛行人員由于精神壓力大，腦疲勞明顯，缺氧耐力也不如殲擊機(jī)飛行人員，缺氧耐力差和心率快引起缺氧時呼吸頻率相應(yīng)代償增高。缺氧后海軍直升機(jī)、運(yùn)輸機(jī)飛行人員體表溫度均明顯高于海軍殲擊機(jī)飛行人員，可能由于前兩者缺氧耐力較低，為維持機(jī)體能量所需，缺氧使得血糖酵解增加所致[1]，這和軍種環(huán)境有關(guān)。空軍直升機(jī)飛行人員缺氧后的呼吸頻率明顯高于同軍種殲擊機(jī)飛行人員，也與前者缺氧耐力低有關(guān)，必須通過增加呼吸頻率來代償缺氧，維持機(jī)體需要。

海軍和空軍各機(jī)種飛行人員除了心率、TP值的變化趨勢一致外，其他HRV值變化趨勢截然相反，這表明不同飛行環(huán)境對飛行人員HRV有不同的影響。本研究與有關(guān)研究資料[3,17-18]顯示，軍隊(duì)飛行人員總體HRV活性下降，以交感神經(jīng)活性(低頻功率)降低為主。有研究證明低頻功率活性下降會導(dǎo)致心血管疾病的風(fēng)險增高[19]。本研究中殲擊機(jī)與運(yùn)輸機(jī)飛行人員缺氧后的LFNU、HFNU結(jié)果與既往研究結(jié)果有所不同[20]，這與HRV測試時間、方法方式和環(huán)境條件、軍種區(qū)分有關(guān)。需要指出的是，由于HRV各相關(guān)指標(biāo)波動幅度大，且測量標(biāo)準(zhǔn)方式不一，目前對HRV值的意義有較大爭議，故本研究中缺氧引起HRV相關(guān)指標(biāo)的變化，不能用來作為評估飛行人員缺氧耐力的指標(biāo)，但可以評估飛行人員自主神經(jīng)功能[21]。

綜上所述，受各種長期復(fù)雜的飛行因素和飛行任務(wù)對機(jī)體累積的綜合影響，缺氧時不同軍種以及同軍種不同機(jī)種飛行人員HRV、生理參數(shù)不同程度地存在差異，自主神經(jīng)功能受損，心血管疾病風(fēng)險增加。為維護(hù)和鞏固飛行人員健康，保證飛行安全和飛行任務(wù)的完成，建議從以下幾方面進(jìn)行改善：一是對不同軍種飛行人員飛行任務(wù)的性質(zhì)及強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)飛行環(huán)境做相應(yīng)調(diào)整；二是加強(qiáng)飛行環(huán)境適應(yīng)性訓(xùn)練，從而提高飛行人員體能素質(zhì)和飛行能力；三是改善飛機(jī)性能，減少飛機(jī)和飛行環(huán)境對飛行人員健康影響，減少人機(jī)矛盾。