不同軍種療養飛行人員模擬缺氧環境下動脈血氧飽和度與相關指標關系研究

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)的變化關系，反映了飛行環境和飛行任務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體能訓練，本研究對526例不同軍種飛行人員缺氧時SaO2與相關指標變化關系進行分析比較，以便為飛行人員的訓練安全和健康保障提供依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 以2017年1月至2019年12月在桂林康復療養中心健康療養的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，體質指數(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)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監護儀(型號為HRM-900ExHRress，深圳邁瑞生物醫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)檢測參訓人員HR、SaO2、BP值，然后按操作訓練程序啟動抗荷抗缺氧能力檢測儀(由空軍醫學研究所研制)，將模擬高度調至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。根據公式算出布蘭奇心功能指數(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為過度訓練和機體功能狀態不良。按不同軍種和機種分為殲擊機、運輸機、直升機組。

1.3 統計學分析 數據采用SPSS 17.0統計軟件包進行分析。服從正態分布的計量資料以(±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。非正態分布用P50、P25、P75表示[M(P25，P75)]，組間比較用非參數檢驗；雙變量資料采用Pearson進行分析及直線回歸分析。以P＜0.05為差異有統計學意義或高度相關。

2 結果

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差異無統計學意義，P＞0.05。

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

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表2 不同軍種飛行人員缺氧后相關指標比較(±s)

表2 不同軍種飛行人員缺氧后相關指標比較(±s)

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續表2 不同軍種飛行人員缺氧后相關指標比較(±s)

續表2 不同軍種飛行人員缺氧后相關指標比較(±s)

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

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2.3 不同軍種飛行人員缺氧后SaO2及降幅與HR、BI及增幅相關度和回歸方程分析(見表3～4) 除海軍殲擊機飛行人員SaO2及降幅與HR和BI及增幅、空軍運輸機飛行人員SaO2值及降幅與HR及增幅、海軍直升機飛行人員SaO2與BI無明顯相關外，均為P＞0.05，其余機種飛行人員缺氧后SaO2及降幅與HR和(或)BI及增幅均呈高度正或負相關，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增幅相關性分析(見表5) 各對應雙變量之間均無明顯相關，P＞0.05。

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

表4 不同軍種飛行人員SaO2與相關指標相關分析與回歸方程

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增幅相關性分析(R值)

3 討論

急性高空缺氧時機體發生特異性與非特異性代償反應，特異性代償主要指的是呼吸、循環系統發揮代償功能，非特異性代償指的是通過下丘腦-垂體腎上腺皮質系統引起的應激和代償反應[1]。安靜狀態下缺氧引起的機體特異性代償主要表現為通過HR、每博輸出量和呼吸深度增加以彌補機體對氧的需求，非特異性應激反應較復雜，是機體綜合反應。HR、SaO2是反映人體對于低氧適應性的主要調節指標，缺氧易引起BP變化，這三項指標便于進行實地檢測分析和研究[2]，BI與HR、BP有關，本研究重點討論缺氧時HR、BP、BI與SaO2的變化關系。

研究結果顯示，缺氧前各機種飛行人員SaO2值與HR、BI值均無明顯相關，在缺氧3 min后，空軍殲擊機、海軍運輸機、空軍直升機、陸航直升機飛行人員SaO2及SaO2降幅分別與HR、BI及HR、BI增幅呈高度相關，顯示這四種不同軍種機種飛行人員缺氧時，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相關。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。空軍運輸機飛行人員SaO2值及降幅與BI及增幅呈高度負、正相關，但SaO2值及降幅變化與HR及增幅變化相關度不明顯，顯示空軍運輸機飛行人員SaO2的變化與HR、BP綜合作用呈高度相關。海軍直升機飛行人員除SaO2和BI無明顯相關外，其余相關指標均呈高度正、負相關。研究表明SaO2(或降幅)與HR、BI(增幅)呈高度相關，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增幅相關度不完全相同，但各雙變量相關度變化趨勢卻是一致的。SaO2值與影響因素呈負相關[3]，SaO2降幅與影響因素呈正相關，即SaO2值越大變化幅度越小，其與相關指標的相關度系數R值越小，SaO2值越小其變化幅度越大，與相關指標的相關度系數R值也表現為越大。

本研究海軍殲擊機飛行人員SaO2及SaO2降幅與HR、BI及增幅相關度不明顯，缺氧后海軍直升機飛行人員SaO2水平值明顯低于、SaO2降幅明顯高于空軍和陸航直升機飛行人員，即海軍直升機飛行人員缺氧耐力低于空軍、陸航直升機飛行人員，海軍殲擊機和海軍直升機執行飛行任務時多數時間是在海面上空飛行，海面光色單一，參照物少，水文氣象復雜，容易引起錯覺干擾飛行，增加飛行難度，海軍殲擊機和直升機如果是艦載機起降艦船甲板時，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、體力負荷、精神心理壓力，長期處于這種飛行環境中執行任務，勢必不可逆影響海軍殲擊機、直升機飛行人員的心理、生理功能和身體健康，導致機體功能出現偏差。此外海軍殲擊機飛行人員受高加速度、高速、高輻射等高負荷飛行因素等影響，高度的精神壓力擾亂HR，可能是導致其SaO2變化與HR、BI變化相關度不明顯的原因。缺氧耐力和相關指標變化與生理心理健康和機體疲勞密切相關，殲擊機飛行人員由于選拔和平時訓練要求嚴格，其缺氧耐力強于其他機種[6]。海軍直升機飛行人員由于長期受海面飛行惡劣環境影響，導致缺氧耐力不如陸航、空軍直升機飛行人員[7]。缺氧后空軍、海軍直升機飛行人員BI值＞200，反映空軍、海軍直升機飛行人員機體的健康狀態遜于陸航直升機飛行人員，這與空軍直升機飛行人員缺氧前BI基礎值以及空軍直升機飛行人員缺氧后SBP較高有關，海軍直升機飛行人員BI值＞200則和缺氧時引起HR、SBP、DBP增幅大有關。盡管海軍直升機飛行人員缺氧耐力低，但并不影響SaO2及降幅與HR及HR、BI增幅的高度相關性。海軍運輸機由于在海面上空飛行較少，且飛行高度相對較高，飛行受海面環境影響小。

不同研究報告顯示不同軍種和機種飛行人員心理健康、睡眠質量、疲勞程度不同[8-11]，本研究結果顯示飛行人員SaO2與HR、BI等變化關系與相關文獻資料中飛行人員精神壓力、心理健康、睡眠質量、疲勞等結果吻合性也不高。這是因為不論是飛行疲勞或是精神疲勞以及心理健康、睡眠質量等對機體的作用不是單一的，是多方面的[12-14]，同時這些因素對機體作用并不完全表現為是病理學結果和功能異常，而是由非穩態負荷通過機體自我調整達到穩態的習服過程反映[15-16]，不同的飛行環境和飛行任務對不同機種或同一機種飛行人員生理指標和機體功能均會產生不同的影響[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。有研究顯示安靜狀態缺氧后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表現為先升后降[18-19]，安靜狀態下模擬缺氧時BP不僅受HR和心臟每博輸出量影響，還因人體自我調節血液重新分配、血管總外周阻力下降等難以量化檢測復雜因素影響[1]，也可能與本研究3 min缺氧時間未能足夠引起BP和SaO2變化形成高度相關。對SaO2和HR、BI及其增降幅相關度分析發現，即使兩個變量高度相關，R值離1差值也較遠，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，機體除發生特異性的呼吸、循環代償反應外，還發生非特異性的丘腦-垂體腎上腺皮質系統以及其他系統引起的應激代償反應[1]，對SaO2產生的影響是復雜的。缺氧后空軍殲擊機飛行人員SBP及其增幅均明顯高于海軍殲擊機飛行人員，而DBP及其增幅則相反，究其原因可能與空軍殲擊機飛行人員飛行時間較長，機體受影響較明顯，而海軍飛行人員受飛行環境影響，精神長期處于緊張狀態，血管彈性較差有關，這與我們既往研究結果相似[7]。

上述研究結果表明，模擬缺氧環境下，不同軍種機種飛行人員SaO2值與HR、BI相關度存在不同程度差異，有關飛行環境和飛行任務對不同軍種飛行人員缺氧時SaO2與相關指標變化關系的影響尚需進一步深入探索探索。