835名軍機飛行員頸肌強度與耐力分析

陳小萍 陳春雷 李交杰

(空軍杭州航空醫(yī)學(xué)鑒定訓(xùn)練中心，310007)

在空戰(zhàn)中，飛行員必須保持抵御受敵攻擊的警覺性。這就要求在高+Gz狀態(tài)下要控制頭頸部前、后、左、右運動以便觀察目標(biāo)，這是易造成飛行員損傷的危險動作，特別是頸部損傷。因此，暴露于高+Gz狀態(tài)下引起飛行員頸部損傷已成為特殊的職業(yè)健康問題[1-2]。所以加強地面的頸肌強度訓(xùn)練是非常有必要的。目前，國內(nèi)關(guān)于不同機種軍機飛行員頸肌強度與耐力的效果分析報道少見。本文比較了不同機種、不同年齡段的軍機飛行員頸部前、后、左、右各肌群的強度及耐力，并對其結(jié)果進行了分析?，F(xiàn)分析報告如下。

1 對象與方法

1.1 對象 測試對象為835名軍機飛行員，年齡22～54歲，身高161～190 cm，體質(zhì)量52～100 kg，飛行總時間50～7 000 h。涉及的飛行機種包括高性能戰(zhàn)機、普通戰(zhàn)斗機、初教機、轟炸機、直升機、運輸機。年度體檢結(jié)論飛行合格，健康等級評定均為甲級。

1.2 方法 應(yīng)用空軍航空醫(yī)學(xué)研究所研制的CME-1型飛行員頸肌訓(xùn)練器，對軍機飛行員進行等長模式測試。具體測試方法如下所述。

1.2.1 飛行員就位 測試前飛行員先進行頸部熱身運動，以防運動性損傷。然后，端坐在測試裝置的座椅上，調(diào)節(jié)椅盆高度，使測試者第七頸椎棘突對準(zhǔn)角位移傳感器中心，頭處于中立位(即頭頸部處于0°狀態(tài))。用頭套固定帶和軀干固定帶分別固定頭部和軀干，雙手緊握座椅扶手，小腿以保持懸空狀態(tài)，以免頭部用力時，下肢用力影響負(fù)荷測定結(jié)果。

1.2.2 設(shè)定等長測試參數(shù) 根據(jù)計算機設(shè)定測試參數(shù)，設(shè)置的測試方向為前屈、后伸、左側(cè)屈或右側(cè)屈4個方位，測試的角度設(shè)定為0°，每次測試時間10 s，間歇休息時間10 s，共測試10次。參數(shù)設(shè)定后，讓測試者按語音提示，向設(shè)定的方向盡最大努力收縮頸部肌群。一個方位測試完成后，用同樣方法進行另一方位測試，直至測試結(jié)束。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 17.0統(tǒng)計學(xué)軟件包進行統(tǒng)計學(xué)處理，所測試的數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示。采用單因素方差分析 (ANOVA)，多組間兩兩比較采用SNK (Stundent-Newman-Keuls)檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。頸肌強度以測試中各方位10次中的最大肌力均值±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)進行統(tǒng)計，頸肌耐力以各方位10次測試中每次最大沖量均值±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示。

2 結(jié)果

2.1 不同機種軍機飛行員前、后、左、右肌群平均最大肌力、平均總沖量值的比較 高性能機組前、后、左、右側(cè)肌群平均最大肌力、平均總沖量值最高，與其他組相比差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。運輸機組前、后、左、右側(cè)肌群平均最大肌力、平均總沖量值最低，與其他組相比差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05，表1～2)。普通戰(zhàn)斗機組、初教機組、轟炸機組和直升機組之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

2.2 不同年齡段軍機飛行員前、后、左、右肌群平均最大肌力、平均總沖量值的比較 除了30～40歲組的后伸時頸肌平均總沖量值與＜30歲組差異無統(tǒng)計學(xué)意義外，其余兩兩比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05或者P＜0.01，表3，圖1)。

表1 835例不同機種軍機飛行員頸肌強度(N)

表2 835例不同機種軍機飛行員頸肌10 s沖量值(N·s)

表3 835例不同年齡段軍機飛行員頸肌10 s沖量值(N·s)

圖1 不同年齡段軍機飛行員頸部前、后、左、右各肌群頸肌強度(N)

3 討論

人體頸椎比較細(xì)小，其承載能力有限，而現(xiàn)代軍事飛行員的新裝備，如頭盔瞄準(zhǔn)具和夜視儀等就增加了頭盔系統(tǒng)的重量，使得在高+Gz條件下作用于飛行員頸部的載荷顯著增加。并且隨著主戰(zhàn)機型的更新?lián)Q代，主戰(zhàn)飛機性能大大提高，而人-機界面的缺陷問題得不到有效的解決，飛行員在做空戰(zhàn)動作時，不時地轉(zhuǎn)頭觀察儀表和窗外飛行物，使頸部反復(fù)長期地經(jīng)受高+Gz值和高+Gz增長率的作用[3]，使得本來細(xì)小的頸椎和較弱的頸肌難以承受，易造成空軍飛行員頸部急慢性損傷。Vanderbeek[4]在3個不同基地對427名飛行員進行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，有46.8％的飛行員聲稱，在過去的3個月中曾遭受與+Gz有關(guān)的急性頸部損傷。Anderson等[5]報道，美國海軍和空軍的高性能戰(zhàn)斗機飛行員有50％～75％在飛行中感到頸部疼痛，并有跡象表明發(fā)展成行進性頸椎關(guān)節(jié)炎的趨勢正在上升。我軍柳松楊等[6]對1 924名軍機飛行員頸部損傷情況的調(diào)查結(jié)果表明，71.3％的飛行員曾有過頸部不適癥狀，出現(xiàn)過頸部疼痛癥狀的占33.7％；而在飛行中，60.4％的飛行員有頸部不適發(fā)生，出現(xiàn)過頸部疼痛癥狀的占19.2％，這其中主要的影響因素包括飛行日留空時間過長，飛行加速度，頭盔等裝備的重量以及飛行時的活動空間等。

本研究分析結(jié)果表明，軍機飛行員頸部各肌群的強度與耐力不對稱，前屈肌群強度與耐力最小，后伸肌群強度與耐力最大，左右側(cè)肌群強度與耐力居中，且右側(cè)肌群的強度與耐力比左側(cè)大。從解剖角度分析，上述實測的結(jié)果與頸部各肌群肌肉體積的解剖學(xué)分布互相符合。由于各肌群肌肉分布的不對稱性以及頸肌強度與耐力的不對稱性，當(dāng)高載荷時，頭部未處于中立位，如頭部前屈或側(cè)屈或頭部正在做“check-six”動作，增加了作用力的力臂[7]，從而增加了頸肌的負(fù)擔(dān)，將有可能造成頸肌或韌帶的損傷，嚴(yán)重時可引起頸椎骨折。

本研究對835名軍機飛行員分高性能戰(zhàn)斗機、普通戰(zhàn)斗機、初教機、轟炸機、直升機、運輸機6個機種對前、后、左、右側(cè)肌群頸肌強度與耐力進行了測試，結(jié)果顯示高性能戰(zhàn)機組飛行員頸肌前、后、左、右各肌群的平均最大肌力、平均總沖量值最高，說明該組飛行員頸肌強度及耐力最高，這可能跟平時身體素質(zhì)、體能都較其他機種好有關(guān)。但高載荷與頭盔重量聯(lián)合作用很容易造成高性能飛行員急慢性頸部損傷。因此，高性能戰(zhàn)斗機飛行員更要加強頸肌力量的訓(xùn)練，以預(yù)防飛行員的頸部損傷和頸痛。而運輸機組軍機飛行員統(tǒng)計結(jié)果顯示平均最大肌力、平均總沖量值最低，可能與其飛行日留空時間較長，連續(xù)飛行任務(wù)多，同時不能很好完成針對性地面體能鍛煉有關(guān)。從年齡分組的研究來看，隨著年齡的增長，飛行員的頸肌強度與耐力均呈進行性下降趨勢，這也從另一方面可以找出運輸機飛行員的頸肌強度和耐力偏低的因素，因為我軍的運輸機飛行員平均年齡比其他機種的飛行員均大。因此，制定軍機飛行員頸肌肌力的軍標(biāo)迫在眉睫，對頸肌肌力低于標(biāo)準(zhǔn)的飛行員必須加強訓(xùn)練直至達標(biāo)為止。

國內(nèi)外對飛行員的頸部損傷問題都非常重視，要解決這個問題首先就是減輕頭盔及附加裝置重量以及優(yōu)化人機工效學(xué)，其次就是進行針對性的頸肌強度訓(xùn)練[8-9]。一般在空戰(zhàn)中，為了減少頸肌的工作載荷，飛行員通常采用頭頸位置控制策略，以便頭頸自重和頭盔載荷大部分由頸椎和座椅頭靠來支持。通常采取的措施是：加大座椅后傾角，在高+Gz狀態(tài)下，將頭部支持在頭靠上，用肩部和軀干及時協(xié)助頸肌使頸部在水平面上轉(zhuǎn)動頭部。雖然在飛行中采用這種保護性的頭部定位對策能保護頸肌，但妨礙了飛行員在空戰(zhàn)中與敵機的持續(xù)性視覺接觸，降低了空戰(zhàn)效果。所以飛行員在地面進行頸肌強度訓(xùn)練就顯得尤為重要，也是現(xiàn)在飛行員行之有效的預(yù)防和保護頸部損傷的措施。經(jīng)常有規(guī)律地進行針對性頸部鍛煉，可使頸部在正常生理范圍內(nèi)受力，防止骨質(zhì)增生和脫鈣，減輕或消除神經(jīng)根及椎動脈的刺激和壓迫；促進局部血液循環(huán)，減輕缺血所造成的肌肉痙攣；提高頸部肌肉力量，減少頸椎疾病發(fā)病率[10-11]。運用CME-1型飛行員頸肌訓(xùn)練器的力學(xué)技術(shù)增強肌肉力量及肌肉耐力機制，使頸部肌肉動力性力量增強，能最大限度地減少載荷導(dǎo)致的飛行員頸部損傷，對提高頭頸部的快速反應(yīng)能力、掌握好飛行中頭部的控制技術(shù)、最大限度發(fā)揮戰(zhàn)斗機的機動性能，具有重要的作用和軍事意義。

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