不同軍種療養(yǎng)飛行人員模擬缺氧環(huán)境下動脈血氧飽和度與相關(guān)指標(biāo)關(guān)系研究

李小龍 劉飛 梁惠 文童 秦桂瓊 鐘征勤

缺氧是飛行人員面臨的常見飛行危險因素，缺氧環(huán)境下不同軍種飛行人員動脈血氧飽和度(arterial oxygen saturation，SaO2)與心率(heart，HR)、血壓(blood pressure，BP)的變化關(guān)系，反映了飛行環(huán)境和飛行任務(wù)對不同軍種飛行人員生理功能和缺氧耐力的影響。缺氧體驗和耐力檢測是軍隊飛行人員一項特殊專業(yè)體能訓(xùn)練，本研究對526例不同軍種飛行人員缺氧時SaO2與相關(guān)指標(biāo)變化關(guān)系進(jìn)行分析比較，以便為飛行人員的訓(xùn)練安全和健康保障提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 以2017年1月至2019年12月在桂林康復(fù)療養(yǎng)中心健康療養(yǎng)的526例飛行人員為對象，均為男性，健康等級均鑒定為甲級。其中空軍飛行人員225例，年齡(32.40±6.43)歲，體質(zhì)指數(shù)(BMI)(23.97±2.06)kg/m2，飛行時間100～5 500 h；海軍飛行人員177例，年齡(32.54±5.96)歲，BMI(23.96±20.06)kg/m2，飛行時間120～5 000 h；陸軍(以下稱陸航，均為直升機(jī))124例，年齡(31.09±5.67)歲，BMI(23.94±2.29)kg/m2，飛行時間116～4 900 h。

1.2 方法 缺氧前用便攜式多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀(型號為HRM-900ExHRress，深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司)、電子血壓計(型號為HEM-7112，歐姆龍大連有限公司生產(chǎn))檢測參訓(xùn)人員HR、SaO2、BP值，然后按操作訓(xùn)練程序啟動抗荷抗缺氧能力檢測儀(由空軍醫(yī)學(xué)研究所研制)，將模擬高度調(diào)至7 500 m高空，吸入氣體為氮氧混合氣體，抗荷抗缺氧儀器氧濃度顯示為7.1%，缺氧3 min后再測量一次HR、SaO2、BP。根據(jù)公式算出布蘭奇心功能指數(shù)(Blanche heart function index，BI)值，BI＝HR(平均HR)×BP[收縮壓(SBP)＋舒張壓(DBP)]/100，BI值超過200為過度訓(xùn)練和機(jī)體功能狀態(tài)不良。按不同軍種和機(jī)種分為殲擊機(jī)、運輸機(jī)、直升機(jī)組。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析 數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件包進(jìn)行分析。服從正態(tài)分布的計量資料以(±s)表示，兩組之間比較采用t檢驗，三組之間比較采用單因素方差分析。非正態(tài)分布用P50、P25、P75表示[M(P25，P75)]，組間比較用非參數(shù)檢驗；雙變量資料采用Pearson進(jìn)行分析及直線回歸分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義或高度相關(guān)。

2 結(jié)果

2.1 不同軍種飛行人員年齡、BMI、飛行時間比較(見表1) 各軍種飛行人員年齡、飛行時間、BMI差異無統(tǒng)計學(xué)意義，P＞0.05。

2.2 不同軍種飛行人員缺氧后相關(guān)指標(biāo)比較(見表2) 海軍直升機(jī)飛行人員SaO2值及SaO2降幅與空軍、陸航直升機(jī)飛行人員比較，差異有高度統(tǒng)計學(xué)意義，均為P＜0.01。其余不同軍種同機(jī)種飛行人員相互比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，均為P＞0.05。

表1 不同軍種飛行人員年齡、BMI、飛行時間比較(±s)

表1 不同軍種飛行人員年齡、BMI、飛行時間比較(±s)

?

表2 不同軍種飛行人員缺氧后相關(guān)指標(biāo)比較(±s)

表2 不同軍種飛行人員缺氧后相關(guān)指標(biāo)比較(±s)

?

續(xù)表2 不同軍種飛行人員缺氧后相關(guān)指標(biāo)比較(±s)

續(xù)表2 不同軍種飛行人員缺氧后相關(guān)指標(biāo)比較(±s)

注：HR＝心率，SaO2＝動脈血氧飽和度，BI＝布蘭奇心功能指數(shù)，SBP＝收縮壓，DBP＝舒張壓；1 mmHg＝0.133 kPa；與海軍直升機(jī)比較，a P＜0.01。

?

2.3 不同軍種飛行人員缺氧后SaO2及降幅與HR、BI及增幅相關(guān)度和回歸方程分析(見表3～4) 除海軍殲擊機(jī)飛行人員SaO2及降幅與HR和BI及增幅、空軍運輸機(jī)飛行人員SaO2值及降幅與HR及增幅、海軍直升機(jī)飛行人員SaO2與BI無明顯相關(guān)外，均為P＞0.05，其余機(jī)種飛行人員缺氧后SaO2及降幅與HR和(或)BI及增幅均呈高度正或負(fù)相關(guān)，P＜0.05或P＜0.01，直線回歸方程成立。

2.4 不同軍種飛行人員缺氧后SaO2與SBP、DBP及SaO2降幅與SBP增幅、DBP增幅相關(guān)性分析(見表5) 各對應(yīng)雙變量之間均無明顯相關(guān)，P＞0.05。

表3 不同軍種飛行人員缺氧后SaO2及降幅與HR、BI及增幅相關(guān)性分析(R值)

表4 不同軍種飛行人員SaO2與相關(guān)指標(biāo)相關(guān)分析與回歸方程

表5 不同軍種飛行人員缺氧后SaO2與SBP、DBP及SaO2降幅與SBP增幅、DBP增幅相關(guān)性分析(R值)

3 討論

急性高空缺氧時機(jī)體發(fā)生特異性與非特異性代償反應(yīng)，特異性代償主要指的是呼吸、循環(huán)系統(tǒng)發(fā)揮代償功能，非特異性代償指的是通過下丘腦-垂體腎上腺皮質(zhì)系統(tǒng)引起的應(yīng)激和代償反應(yīng)[1]。安靜狀態(tài)下缺氧引起的機(jī)體特異性代償主要表現(xiàn)為通過HR、每博輸出量和呼吸深度增加以彌補(bǔ)機(jī)體對氧的需求，非特異性應(yīng)激反應(yīng)較復(fù)雜，是機(jī)體綜合反應(yīng)。HR、SaO2是反映人體對于低氧適應(yīng)性的主要調(diào)節(jié)指標(biāo)，缺氧易引起B(yǎng)P變化，這三項指標(biāo)便于進(jìn)行實地檢測分析和研究[2]，BI與HR、BP有關(guān)，本研究重點討論缺氧時HR、BP、BI與SaO2的變化關(guān)系。

研究結(jié)果顯示，缺氧前各機(jī)種飛行人員SaO2值與HR、BI值均無明顯相關(guān)，在缺氧3 min后，空軍殲擊機(jī)、海軍運輸機(jī)、空軍直升機(jī)、陸航直升機(jī)飛行人員SaO2及SaO2降幅分別與HR、BI及HR、BI增幅呈高度相關(guān)，顯示這四種不同軍種機(jī)種飛行人員缺氧時，隨著缺氧時間越長缺氧越明顯，SaO2值越小，而HR、BI值則代償性增高，雙變量之間呈高度負(fù)相關(guān)。SaO2值降幅越大，HR、BI的增幅值也越大，雙變量之間呈高度正相關(guān)?？哲娺\輸機(jī)飛行人員SaO2值及降幅與BI及增幅呈高度負(fù)、正相關(guān)，但SaO2值及降幅變化與HR及增幅變化相關(guān)度不明顯，顯示空軍運輸機(jī)飛行人員SaO2的變化與HR、BP綜合作用呈高度相關(guān)。海軍直升機(jī)飛行人員除SaO2和BI無明顯相關(guān)外，其余相關(guān)指標(biāo)均呈高度正、負(fù)相關(guān)。研究表明SaO2(或降幅)與HR、BI(增幅)呈高度相關(guān)，則直線性回歸方程成立有意義，SaO2與各變量直線回歸方程見表4。盡管本研不同軍種飛行人員SaO2與HR、BI及SaO2降幅與HR、BI增幅相關(guān)度不完全相同，但各雙變量相關(guān)度變化趨勢卻是一致的。SaO2值與影響因素呈負(fù)相關(guān)[3]，SaO2降幅與影響因素呈正相關(guān)，即SaO2值越大變化幅度越小，其與相關(guān)指標(biāo)的相關(guān)度系數(shù)R值越小，SaO2值越小其變化幅度越大，與相關(guān)指標(biāo)的相關(guān)度系數(shù)R值也表現(xiàn)為越大。

本研究海軍殲擊機(jī)飛行人員SaO2及SaO2降幅與HR、BI及增幅相關(guān)度不明顯，缺氧后海軍直升機(jī)飛行人員SaO2水平值明顯低于、SaO2降幅明顯高于空軍和陸航直升機(jī)飛行人員，即海軍直升機(jī)飛行人員缺氧耐力低于空軍、陸航直升機(jī)飛行人員，海軍殲擊機(jī)和海軍直升機(jī)執(zhí)行飛行任務(wù)時多數(shù)時間是在海面上空飛行，海面光色單一，參照物少，水文氣象復(fù)雜，容易引起錯覺干擾飛行，增加飛行難度，海軍殲擊機(jī)和直升機(jī)如果是艦載機(jī)起降艦船甲板時，由于場地狹窄，起降難度大[4-5]，尤其是降落時難度更大，這些因素加重腦力、體力負(fù)荷、精神心理壓力，長期處于這種飛行環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)，勢必不可逆影響海軍殲擊機(jī)、直升機(jī)飛行人員的心理、生理功能和身體健康，導(dǎo)致機(jī)體功能出現(xiàn)偏差。此外海軍殲擊機(jī)飛行人員受高加速度、高速、高輻射等高負(fù)荷飛行因素等影響，高度的精神壓力擾亂HR，可能是導(dǎo)致其SaO2變化與HR、BI變化相關(guān)度不明顯的原因。缺氧耐力和相關(guān)指標(biāo)變化與生理心理健康和機(jī)體疲勞密切相關(guān)，殲擊機(jī)飛行人員由于選拔和平時訓(xùn)練要求嚴(yán)格，其缺氧耐力強(qiáng)于其他機(jī)種[6]。海軍直升機(jī)飛行人員由于長期受海面飛行惡劣環(huán)境影響，導(dǎo)致缺氧耐力不如陸航、空軍直升機(jī)飛行人員[7]。缺氧后空軍、海軍直升機(jī)飛行人員BI值＞200，反映空軍、海軍直升機(jī)飛行人員機(jī)體的健康狀態(tài)遜于陸航直升機(jī)飛行人員，這與空軍直升機(jī)飛行人員缺氧前BI基礎(chǔ)值以及空軍直升機(jī)飛行人員缺氧后SBP較高有關(guān)，海軍直升機(jī)飛行人員BI值＞200則和缺氧時引起HR、SBP、DBP增幅大有關(guān)。盡管海軍直升機(jī)飛行人員缺氧耐力低，但并不影響SaO2及降幅與HR及HR、BI增幅的高度相關(guān)性。海軍運輸機(jī)由于在海面上空飛行較少，且飛行高度相對較高，飛行受海面環(huán)境影響小。

不同研究報告顯示不同軍種和機(jī)種飛行人員心理健康、睡眠質(zhì)量、疲勞程度不同[8-11]，本研究結(jié)果顯示飛行人員SaO2與HR、BI等變化關(guān)系與相關(guān)文獻(xiàn)資料中飛行人員精神壓力、心理健康、睡眠質(zhì)量、疲勞等結(jié)果吻合性也不高。這是因為不論是飛行疲勞或是精神疲勞以及心理健康、睡眠質(zhì)量等對機(jī)體的作用不是單一的，是多方面的[12-14]，同時這些因素對機(jī)體作用并不完全表現(xiàn)為是病理學(xué)結(jié)果和功能異常，而是由非穩(wěn)態(tài)負(fù)荷通過機(jī)體自我調(diào)整達(dá)到穩(wěn)態(tài)的習(xí)服過程反映[15-16]，不同的飛行環(huán)境和飛行任務(wù)對不同機(jī)種或同一機(jī)種飛行人員生理指標(biāo)和機(jī)體功能均會產(chǎn)生不同的影響[17]。

不同軍種飛行人員SaO2及降幅與SBP、DBP及增幅均無明顯相關(guān)。有研究顯示安靜狀態(tài)缺氧后HR增加明顯而BP增加不明顯[6]，與地面缺氧不同，在飛行中BP的變化隨著飛行高度的升高，SBP和DBP表現(xiàn)為先升后降[18-19]，安靜狀態(tài)下模擬缺氧時BP不僅受HR和心臟每博輸出量影響，還因人體自我調(diào)節(jié)血液重新分配、血管總外周阻力下降等難以量化檢測復(fù)雜因素影響[1]，也可能與本研究3 min缺氧時間未能足夠引起B(yǎng)P和SaO2變化形成高度相關(guān)。對SaO2和HR、BI及其增降幅相關(guān)度分析發(fā)現(xiàn)，即使兩個變量高度相關(guān)，R值離1差值也較遠(yuǎn)，即SaO2的變化引起HR或BI變化有限，這是因為急性高空缺氧時，機(jī)體除發(fā)生特異性的呼吸、循環(huán)代償反應(yīng)外，還發(fā)生非特異性的丘腦-垂體腎上腺皮質(zhì)系統(tǒng)以及其他系統(tǒng)引起的應(yīng)激代償反應(yīng)[1]，對SaO2產(chǎn)生的影響是復(fù)雜的。缺氧后空軍殲擊機(jī)飛行人員SBP及其增幅均明顯高于海軍殲擊機(jī)飛行人員，而DBP及其增幅則相反，究其原因可能與空軍殲擊機(jī)飛行人員飛行時間較長，機(jī)體受影響較明顯，而海軍飛行人員受飛行環(huán)境影響，精神長期處于緊張狀態(tài)，血管彈性較差有關(guān)，這與我們既往研究結(jié)果相似[7]。

上述研究結(jié)果表明，模擬缺氧環(huán)境下，不同軍種機(jī)種飛行人員SaO2值與HR、BI相關(guān)度存在不同程度差異，有關(guān)飛行環(huán)境和飛行任務(wù)對不同軍種飛行人員缺氧時SaO2與相關(guān)指標(biāo)變化關(guān)系的影響尚需進(jìn)一步深入探索探索。