文童，李小龙，池巍，刘飞，谷蒙，李燕芝

航空飞行中的低气压、缺氧、噪声、加速度、温度、振动等因素会引起飞行人员飞行疲劳，对长期飞行的飞行人员健康、飞行安全产生重要影响[1]。缺氧是飞行安全最主要的危险因素[2]，缺氧时，飞行人员相关生理指标的变化是不同的飞行环境因素、机种、飞行任务长期作用机体的综合表现结果，呼吸、循环系统的代偿反应是缺氧时最早出现的应激反应。本研究通过对285名不同军种、不同机种飞行人员在模拟缺氧环境下的心率变异性(heart rate variability, HRV)和生理参数值进行比较分析，了解不同飞行环境、不同机种对飞行人员健康和生理功能的影响，为各军种飞行人员健康保障和飞行训练提供科学依据，提高和维护飞行人员飞行能力，保证飞行安全和飞行任务的顺利完成。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选择2016年1月至2019年8月在某疗养中心疗养的285名飞行人员为研究对象，大体检后经健康鉴定委员会鉴定健康等级为甲级，飞行合格。空军飞行人员158人，其中歼击机88人，运输机51人，直升机19人；海军飞行人员78人，其中歼击机21人，运输机35人，直升机22人；陆航(陆军)直升机49人。各组飞行人员之间年龄、飞行时间、体质量指数(BMI)比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。见表1。

表1 不同军种、不同机种飞行人员BMI、年龄、飞行时间比较(x±s)

1.2 方法

1.2.1 主要设备器材 飞行员抗荷抗缺氧能力检测仪，飞行人员生理参数检测仪(均由空军医学研究所研制)。

1.2.2 数据采集方法和检测指标 测试前、测试时排除其他干扰因素。模拟高度为7 500 m高空，通过抗荷抗缺氧仪器将氧浓度调至7.1%，按操作程序对飞行人员进行缺氧体验和耐力检测，将生理参数检测仪佩戴于飞行人员胸前(V5位置)并记录模拟缺氧3 min飞行人员HRV相关指标，包括时域指标相邻R-R间期之差的均方根值(root mean square of the successive nomal intervals difference，RMSSD)，频域指标极低频功率 (very low frequency，VLF)、低频功率 (low frequency，LF)、高频功率(high frequency，HF)、低频标准化(low frequency normalized unit，LFNU)、高频标准化(high frequency normalized unit，HFNU)、低频与高频之比(LF/HF)、总功率(toal power，TP)等，相关生理参数包括心率，呼吸频率、体表温度。生理参数检测仪生成的数据包通过Excel 2007导出加以整理归类分析。

1.3 统计学处理

用SPSS 17.0统计软件包进行处理。计量资料以均数±标准差(x±s)表示。3组之间比较采用单因素方差分析(正态分布时)或非参数分析(非正态分布)。2组之间比较采用t检验(正态分布)或非参数分析(非正态分布)。P<0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同军种同机种飞行人员HRV比较

缺氧3 min后，空军、海军直升机飞行人员VLF、TP值明显低于陆航直升机飞行人员，差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)；海军歼击机飞行人员LF/HF明显高于空军歼击机飞行人员，差异有统计学意义(P<0.05)。 见表2。

表2 不同军种、不同机种飞行人员缺氧3 min后HRV相关指标比较(x±s)

2.2 同军种不同机种飞行人员HRV比较

缺氧3 min后，海军直升机飞行人员VLF值明显低于海军歼击机飞行人员(P<0.05)；海军运输机飞行人员LFNU值明显低于海军歼击机飞行人员，而HFNU值明显高于海军歼击机飞行人员，差异均有统计学意义(P<0.05)；空军各机种飞行人员HRV比较无明显差异。见表2。

2.3 不同军种同机种飞行人员生理参数比较

缺氧前，海军直升机飞行人员心率明显高于空军、陆航直升机飞行人员，差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)；缺氧后，海军直升机飞行人员心率明显高于陆航直升机飞行人员，差异有统计学意义(P<0.05)。缺氧前后不同军种同机种之间呼吸频率、体表温度差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 不同军种、不同机种飞行人员生理参数比较(x±s)

2.4 同军种不同机种飞行人员生理参数比较

空军直升机飞行人员缺氧后呼吸频率明显高于空军歼击机飞行人员，差异有统计学意义(P<0.05)。海军运输机飞行人员缺氧后呼吸频率明显低于海军歼击机和直升机飞行人员，差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。海军歼击机飞行人员缺氧后体表温度明显低于海军运输机和直升机飞行人员，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表3。

3 讨论

急性缺氧会引起机体发生特异性和非特异性反应。特异性反应是指呼吸、循环系统协调发挥代偿功能，心率表现为加快，呼吸表现为呼吸频率和肺通气量变化，缺氧耐力好者呼吸频率的变化表现为呼吸频率相对稳定而呼吸深度(肺通气量)增加。非特异性指的是一种应激源通过下丘脑—垂体—肾上腺皮质系统引起的应激反应，是一种神经体液应激反应[2]，也会对呼吸和循环产生影响，人的心率和呼吸频率受控于自主神经。大量研究发现HRV对心理或者生理产生的应激均有良好的反应性[3]，HRV被广泛运用于训练、运动和疾病监控中。心脏作为对应激和缺氧最敏感的脏器，缺氧时心率和HRV随之发生明显改变。HRV是指逐次心搏间的微小差异，其变化反映的是自主神经功能，即交感神经和迷走神经活性及其平衡协调关系。不同机种以及不同军种由于飞行环境和执行的飞行任务不同，对飞行人员健康、心理、生理功能有不同的影响[4-6]。

3.1 缺氧对不同军种同机种飞行人员HRV与生理参数的变化影响

缺氧3 min后，陆航直升机飞行人员VLF、TP值均高于海军直升机、空军直升机飞行人员，说明陆航直升机飞行人员交感神经、迷走神经紧张度均高于其他军种直升机飞行人员。究其原因，虽然海军直升机飞行人员飞行环境比陆航飞行员复杂，但目前我军陆航飞行员的飞行任务相对于海军重，飞行任务多样，飞行强度大[7]。 有报道发现，陆航直升机飞行人员心理健康低于海军直升机飞行人员[8]。早期的疲乏会引起机体交感神经为维持机体生理代偿需要而保持兴奋状态，若机体疲乏和兴奋时间太久容易引起交感神经失代偿，出现脑疲劳，则紧张度反而降低[9-10]。海军直升机飞行人员心率高，与其飞行处于水文气候复杂恶劣环境，在海面飞行低空缺少参照物，容易引起错觉，且降落舰船场地狭窄，长期处于这种精神紧张飞行状态使得海军直升机飞行人员心理压力大，基础心率适应性增高，加之缺氧耐受性差，缺氧时心脏更敏感，故心率也明显增加。恶劣飞行环境是使海军直升机飞行人员平均基础心率以及缺氧后心率明显高于其他军种直升机飞行人员的主要原因。

与空军歼击机飞行人员比较，海军歼击机飞行人员在海面高空飞行，参照物少，容易引起视错觉和定向障碍，长期海上飞行使得海军歼击机飞行人员精神压力大，恶劣的飞行环境使得海军歼击机飞行人员交感神经紧张度高，精神处于疲劳状态。余红英[11]发现海军飞行人员SCL-90测评得分明显高于空军飞行人员。本研究中海军歼击机飞行人员HRV低频功率高于空军歼击机飞行人员，而高频功率则相反，LF/HF值明显高于空军歼击机飞行人员，提示前者交感神经与迷走神经的平衡性不如后者。这与程珊等[12]报道相一致，精神疲劳状态使得心率变异性低频谱功率升高，高频谱功率降低。

3.2 缺氧对同军种不同机种飞行人员HRV与生理参数的影响

缺氧后海军直升机飞行人员心率明显高于海军歼击机飞行人员，而VLF值前者明显低于后者。相对海军歼击机飞行人员而言，海军直升机飞行环境更恶劣，海军直升机在海面低空飞行，飞行人员更容易发生视觉错觉和定向障碍。目前我海军直升机多为舰载机，本文所提海军歼击机均非舰载机，我军舰艇相对较小，直升机起降难度大，加之直升机噪声和振动大，恶劣的飞行环境使得直升机飞行人员心理负荷重[1]。海军直升机飞行人员比海军歼击机飞行人员更容易发生脑力疲劳，歼击机飞行人员比海军直升机飞行人员更容易发生体力疲劳[13-14]。体力疲劳属于急性疲劳，比脑力疲劳更容易恢复[9]，长期处于脑力疲劳者交感神经活性降低，VLF也随之降低,同时直升机飞行人员缺氧耐力不如歼击机。既往研究发现，歼击机飞行人员缺氧耐力强于其他机种飞行人员[15-16]。大脑对缺氧最敏感，故缺氧时心率应激性增加。歼击机飞行人员缺氧耐力强和平时的体育锻炼、各种训练强度高于直升机飞行人员有关，习服和体育锻炼可提高人的缺氧耐力[2]。海军运输机飞行人员LFNU值明显低于海军歼击机飞行人员，而HFNU值明显高于海军歼击机飞行人员，海军直升机飞行人员 VLF 明显低于海军歼击机飞行人员，这表明歼击机飞行人员交感神经活跃，但迷走神经活性不如运输机、直升机飞行人员。日常训练中，海军歼击机飞行人员单次飞行时间一般来说短于运输机和直升机飞行人员，但由于受高空飞行、高速、加速度高增长率、飞行任务等高负荷影响，导致海军歼击机飞行人员交感神经紧张度高于海军运输机、直升机飞行人员。海军运输机飞行人员缺氧后呼吸频率明显低于海军歼击机和海军直升机飞行人员，这可能由于海军运输机交感神经紧张度低(LFNU值低)、迷走神经紧张度高(HF、HFNU、LF/HF值高)抑制呼吸，使得呼吸频率低，属于在安全缺氧时间内的一种自我调节，使机体处于最低耗氧生理工作状态。海军直升机飞行人员由于精神压力大，脑疲劳明显，缺氧耐力也不如歼击机飞行人员，缺氧耐力差和心率快引起缺氧时呼吸频率相应代偿增高。缺氧后海军直升机、运输机飞行人员体表温度均明显高于海军歼击机飞行人员，可能由于前两者缺氧耐力较低，为维持机体能量所需，缺氧使得血糖酵解增加所致[1]，这和军种环境有关。空军直升机飞行人员缺氧后的呼吸频率明显高于同军种歼击机飞行人员，也与前者缺氧耐力低有关，必须通过增加呼吸频率来代偿缺氧，维持机体需要。

海军和空军各机种飞行人员除了心率、TP值的变化趋势一致外，其他HRV值变化趋势截然相反，这表明不同飞行环境对飞行人员HRV有不同的影响。本研究与有关研究资料[3,17-18]显示，军队飞行人员总体HRV活性下降，以交感神经活性(低频功率)降低为主。有研究证明低频功率活性下降会导致心血管疾病的风险增高[19]。本研究中歼击机与运输机飞行人员缺氧后的LFNU、HFNU结果与既往研究结果有所不同[20]，这与HRV测试时间、方法方式和环境条件、军种区分有关。需要指出的是，由于HRV各相关指标波动幅度大，且测量标准方式不一，目前对HRV值的意义有较大争议，故本研究中缺氧引起HRV相关指标的变化，不能用来作为评估飞行人员缺氧耐力的指标，但可以评估飞行人员自主神经功能[21]。

综上所述，受各种长期复杂的飞行因素和飞行任务对机体累积的综合影响，缺氧时不同军种以及同军种不同机种飞行人员HRV、生理参数不同程度地存在差异，自主神经功能受损，心血管疾病风险增加。为维护和巩固飞行人员健康，保证飞行安全和飞行任务的完成，建议从以下几方面进行改善：一是对不同军种飞行人员飞行任务的性质及强度应根据飞行环境做相应调整；二是加强飞行环境适应性训练，从而提高飞行人员体能素质和飞行能力；三是改善飞机性能，减少飞机和飞行环境对飞行人员健康影响，减少人机矛盾。