高性能戰斗機飛行員運動心肺功能現狀及年齡因素相關性研究

黃 煒，李 雪,楊友東，徐建華，李交杰，陳曉健，王 軍，沈祺靜

0 引 言

運動心肺功能測試(cardiopulmon exercise testing,CPET)是評價機體心肺功能和整體功能狀態的可靠手段[1]，目前廣泛運用于臨床和運動領域[2-4]，但在軍事飛行員群體應用較少。高性能戰斗機是航空兵部隊戰斗力主要構成，其優越的機動性能對飛行員整體功能狀態、心肺功能及其他一些特殊的能力和品質提出很高要求。本文主要了解高性能戰斗機飛行員運動心肺功能現狀，研究年齡對運動心肺功能的影響，為航衛保障提供飛行員相關數據，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 研究對象回顧性分析2018年4月至2019年12月空軍杭州特勤療養中心療養二區進行特勤療養的207名空軍高性能戰斗機飛行員CPET資料。均為男性，年齡(34.61±5.50)歲、身高(172.97±3.13)cm、體重(72.95±6.39)kg、體重指數(24.38±1.91)。按年齡分組：A組(年齡<30歲)47名，B組(30歲≤年齡<35歲)66名，C組(35歲≤年齡<40歲)53名，D組(年齡≥40歲)41名。各組間身高、體重、體重指數比較均無統計學意義(P>0.05)。

1.2 方法運用意大利科時邁(COSMED)，PET ERGO型運動心肺功能測試儀，選擇自行車功率計運動方式，按照規范化運動心肺試驗實施流程[5]對高性能戰斗機飛行員進行試驗。在完成設備定標[6]、佩戴12導心電儀及血壓計、佩戴氣體采集面罩(確保密封)后，采用靜息3 min、無負荷熱身3 min、從零負荷起以25 W/min功率遞增速率極量負荷運動、無負荷恢復5 min的實施方案。要求無負荷熱身、負荷運動時功率自行車計轉速60 r/min，上下不超過5 r/min，無負荷恢復時功率自行車計轉速40 r/min左右。極量運動判斷指針：①心率達到預計最大心率(220-年齡)；②RER≥1.15；③隨著運動持續VO2不再增加，出現攝氧量平臺；④飛行員已經筋疲力盡，進行鼓勵情況下依然不能保持功率自行車功率計規定轉速，以上4項指針達到3項即可判定[7]。出現提前停止運動指針[5]之一立即停止運動：①頭暈、眼花或眩暈等中樞神經系統癥狀；②運動中血壓不升反降，下降超過基礎靜態血壓20 mmHg；③心電圖出現病理性Q波，或嚴重心律失常，如多源頻發的室性心律失常；④嚴重過高血壓反應(如收縮壓>300 mmHg)。

1.3 觀察指標峰值攝氧量(VO2peak)，無氧閾AT攝氧量(VO2/kg@AT)，峰值公斤攝氧量(VO2peak/kg)，無氧閾占峰值攝氧量百分比(%)，峰值負荷(LOAD)，峰值通氣量(VE)，峰值氧脈搏(O2Ppeak)，峰值心率，峰值呼吸頻率，心率儲備，峰值代謝當量(METS)，峰值呼吸交換率(RER)。

2 結 果

2.1 空軍高性能戰斗機飛行員運動心肺功能現狀207名高性能戰斗機飛行員均未出現提前停止運動指針,測試全程配合良好，可達到極量運動標準。其運動心肺功能現狀數據見表1。

2.2 不同年齡段CPET指標比較各組間VO2peak、VO2peak/kg、METS、RER、峰值心率、LOAD等指標差異有統計學意義(P<0.05)，且上述指標均隨著年齡增大有下降趨勢，其他指標各組間比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 不同年齡高性能戰斗機飛行員運動心肺功能比較

3 討 論

CPET是無創的心肺功能檢查手段,是國內外心肺功能評估的金標準[8]，可彌補靜息狀態下心肺功能檢測不足。CPET核心檢測指標VO2peak主要反應機體的有氧代謝水平，是客觀反應心肺功能的指標，也是心肺功能評級的重要依據；VO2peak/Kg糾正了體重對VO2的影響，更為有效可靠；VO2/kg@AT是有氧代謝供能向無氧代謝供能轉換的臨界點，其攝氧量越高代表有氧代謝能力越強。

本組資料高性能戰斗機飛機員CPET采用極量運動方案，試驗負荷運動終止LOAD為(211.96±28.59)Watt，其負荷運動時間基本控制在6～10 min，符合最佳測試標準[5]，說明25 Watt/min的遞增方案適合高性能戰斗機飛行員群體適用；RER為1.17±0.05，表明飛行員基本都已盡力，而美國心臟協會和美國心臟病醫師學院[9]認為RER達到1.10以上即可判斷極量負荷運動，同時表明RER值不可作為負荷運動終止指標。本研究中高性能戰斗機飛行員CPET相關指標測得值，與劉晶等[10]關于高血壓飛行員運動負荷試驗研究中測得的O2Ppeak、VO2peak/kg、VO2/kg@AT、峰值心率等相近。但與有些報道所述正常成年男性的正常值，特別是VO2peak及VO2peak/kg有差距[11-12]，我們主要考慮與試驗設備和試驗方案差異相關，其次自行車功率計運動方式所測值要比平板運動所測值低10%～11%[13-14]，如Balke和Ware所述[15]，飛行員特殊職業環境飛行員特殊需求所致。

數據統計分析顯示，隨著年齡增大CPET指標呈顯著下降(P<0.05)，包括VO2peak、VO2peak/kg、METS、峰值RER、峰值心率、LOAD等。VO2peak跟遺傳相關，VO2peak/kg值20歲后以每年0.4～0.5mL·min-1·kg-1的速度在遞減[16]，本研究測得值基本符合這條規律，METS值與VO2peak相關，隨之下降可理解。隨年齡增大，機體迷走神經張力增大[17]，基礎心率呈下降趨勢，峰值心率亦隨之下降(P<0.05)。LOAD具有顯著性差異，筆者認為隨著年齡增大心肺功能降低同時，與肌肉力量、耐力減弱有關[18]。另一核心指標VO2/kg@AT本研究發現存在下降趨勢，但未有顯著性差異(P>0.05)。

綜上所述，空軍高性能戰機飛行員運動心肺功能隨年齡增大而下降，運動心肺功能反應的是整體功能狀態，整體功能狀態下降可影響到飛行耐力、飛行作業負荷耐受能力。戰機作為“人-機-環”中的中間環節，應避免出現“人的因素”造成戰斗力削弱，雖然飛行經驗可以彌補一部分整體機能下降之不足，但作為航衛保障者，盡快研究如何科學減緩飛行員隨年齡增大整體功能狀態下降速度問題，從生理因素層面處理好飛行耐力與抗荷能力的關系,本研究所得數據可做參考。