戰斗機飛行員心肺儲備功能調查及影響因素分析

劉杰峰, 吳曉彧, 張義雪, 程 蕾, 龐 劍

北部戰區空軍醫院 呼吸與危重癥醫學科,遼寧 沈陽 110042

裝備技術革新換代,戰斗機性能不斷提高,以及飛行的高載荷、高加速度、高認知負荷、長航程等特點均對飛行員的整體功能狀態提出了更高的要求。心肺儲備功能作為機體狀態評估的重要組成部分,能夠反映飛行員在極限環境下的適應能力。因此,客觀評估心肺儲備功能水平并分析其影響因素有助于發現機體潛在風險,保障飛行安全。目前,運動心肺功能測試(cardiopulmonary exercise testing,CPET)被認為是評估心肺功能的“金標準”[1],其是一種以無創方式測量氣道內氣體交換情況,對運動狀態下心血管系統和呼吸系統反應進行評估,可客觀、定量、全面地反映心肺代謝及整體功能的方法[2]。本研究旨在通過CPET調查戰斗機飛行員的心肺儲備功能,同時分析其相關影響因素?，F報道如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取自2022年3月至2023年3月于北部戰區空軍醫院空勤科體檢的戰斗機飛行員112例為研究對象。排除標準:患有不穩定型心絞痛、急性心肌梗死、未控制的高血壓、嚴重心律失常、癥狀嚴重的主動脈狹窄、未控制的哮喘、肺水腫、下肢血栓及其他可影響運動表現或因運動而加重的疾病等。所有飛行員均為男性,平均年齡(34.51±7.16)歲,平均飛行時間(1 592.58±426.17)h。所有飛行員均簽署知情同意書。本研究經醫院倫理委員會批準。

1.2 研究方法 (1)由專人測量飛行員的身高、體質量、頸圍,并以問答形式填寫中醫體質調查表。根據中華中醫藥學會的《中醫體質分類與判定》[3]進行中醫體質類型判定。中醫體質類型分為平和體質和偏頗體質兩大類。(2)所有飛行員接受CPET。應用德國Jager公司心肺運動測試系統MasterScreen CPX型進行測試。所有飛行員在檢查當天于餐后2 h進行CPET,可適量飲水;著寬松衣服,穿平底運動鞋;運動測試24 h內避免其他劇烈運動。每次檢測前均進行定標,錄入飛行員數據信息,連接氣體采集面罩、血壓計、血氧夾及12導心電圖。采用3 min靜息、3 min無負荷功率自行車熱身,功率車遞增負荷25 W/min,轉數維持55～65 r/min,5 min無負荷恢復期的方案。以鼓勵飛行員達到最大努力狀態為正常終止標準。提前終止測試標準:①出現神經系統癥狀,如共濟失調、眩暈等。②心電圖ST段持續水平型或下斜型壓低>0.1 mV或抬高>0.2 mV;心電圖出現病理性Q波,或嚴重心律失常(如頻發室性心律失常等)。③運動中收縮壓高達250 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)或舒張壓高達115 mmHg,或血壓比運動時不升反降,下降超過基礎靜態血壓20 mmHg。④血氧飽和度≤80%,并伴有明顯胸悶、呼吸困難等低氧癥狀表現。

1.3 觀察指標 記錄飛行員的CPET結果,分析影響CPET指標的因素。CPET指標包括峰值攝氧量、峰值公斤攝氧量、無氧閾公斤攝氧量、無氧閾占峰值攝氧量百分比、峰值代謝當量、峰值心率、峰值氧脈搏、峰值運動負荷、峰值通氣量及峰值呼吸交換率。

2 結果

2.1 飛行員CPET結果 所有入組飛行員均達到極量運動標準,負荷運動時間控制在6～10 min,符合測試標準。飛行員平均峰值攝氧量為(2 391.63±372.08)ml/min,平均峰值公斤攝氧量為(33.16±4.67)ml/(minkg),平均無氧閾公斤攝氧量為(20.71±4.03)ml/(minkg),平均無氧閾占峰值攝氧量百分比為(62.51%±7.89%),平均峰值代謝當量為(9.41±1.48),平均峰值心率為(169.01±11.83)次/min,平均峰值氧脈搏為(14.78±2.52)(mlmin)/次,平均峰值運動負荷為(215.47±27.80)Watt,平均峰值通氣量為(78.59±16.83)L/min,平均峰值呼吸交換率為(1.20±0.03)。

2.2 CPET指標影響因素 年齡是峰值運動負荷、無氧閾公斤攝氧量、峰值心率、無氧閾占峰值攝氧量百分比的影響因素(P<0.05);吸煙是峰值攝氧量、峰值公斤攝氧量的影響因素(P<0.05);頸圍是峰值攝氧量的影響因素(P<0.05);體質量指數是無氧閾公斤攝氧量、峰值代謝當量、峰值心率、峰值公斤攝氧量、峰值通氣量的影響因素(P<0.05);偏頗體質是無氧閾公斤攝氧量、峰值攝氧量、峰值公斤攝氧量的影響因素(P<0.05)。見表1。

表1 CPET指標影響因素

3 討論

CPET通過監測運動過程中人體攝氧量、二氧化碳排出量、心率、心電圖、血壓及血氧飽和度等指標的變化情況反映整體病理生理變化及功能狀態。在本研究的每次測試前均對心肺運動測試系統進行氣體、氣壓及容量方面的較正,確保測試準確性,并參照心肺運動試驗的規范化操作要求[4],采用25 W/min功率車遞增方案,合理控制負荷運動時間,降低試驗方案中的誤差。測試飛行員的平均峰值呼吸交換率為(1.20±0.03)>1.15,結合測試過程中飛行員的心率、最大攝氧量、代謝當量及主觀疲勞程度等因素,提示飛行員已盡最大努力[5]。本研究結果顯示,所有受試飛行員均達到了正常預計值范圍,指標水平與黃煒等[6]研究結果相同,且心肺功能優于當下以亞健康人群為主體的社會人群[7],這也與薛白潔等[8]對空軍飛行員和普通人運動心肺能力比較的研究結論一致?？紤]原因在于:戰斗機飛行員職業特殊,工作需在高空環境中承受高強度的物理和心理壓力,需具備較高的心肺適能才能完成任務;飛行員需接受嚴格的體檢篩查及定期的體能訓練。

本研究結果還顯示:年齡是峰值運動負荷、無氧閾公斤攝氧量、峰值心率、無氧閾占峰值攝氧量百分比的影響因素(P<0.05);吸煙是峰值攝氧量、峰值公斤攝氧量的影響因素(P<0.05);頸圍是峰值攝氧量的影響因素(P<0.05);體質量指數是無氧閾公斤攝氧量、峰值代謝當量、峰值心率、峰值公斤攝氧量、峰值通氣量的影響因素(P<0.05);偏頗體質是無氧閾公斤攝氧量、峰值攝氧量、峰值公斤攝氧量的影響因素(P<0.05)。隨著年齡增大,飛行員無氧閾占峰值攝氧量百分比、無氧閾公斤攝氧量呈上升趨勢,提示有氧耐力增強?？紤]原因:一是CPET提示的是心肺功能和整體狀態[9],反映心、肺轉運氧氣和二氧化碳的能力,同時也包括肌肉對氧氣的吸收和利用能力;二是與飛行員在高載荷、高認知、高加速度環境中訓練及執行任務會不斷刺激心肺適能有關。隨著體質量指數增加,飛行員峰值通氣量增加,無氧閾公斤攝氧量、峰值代謝當量、峰值心率、峰值公斤攝氧量下降。這與孫海文等[10]關于體質量指數對海軍飛行員運動心肺功能影響研究的結論一致。頸圍直接反映頸部皮下脂肪或呼吸道周圍的脂肪沉積,可作為上半身皮下脂肪的重要指標[11]。有研究表明,頸圍可用于臨床篩查超質量和中心性肥胖患者,其測量方法較體質量指數、腰圍更簡便易行,且結果更穩定可靠,是反映肥胖的可靠指標[12-13]。這解釋了隨著頸圍增加,峰值攝氧量也會增加的原因。吸煙會引起戰斗機飛行員峰值攝氧量、峰值公斤攝氧量下降,提示吸煙會導致飛行員機體及周圍組織氧攝取能力下降,這與既往研究[14-16]結果相符。王惠賢等[17]發現,戒煙后,包括峰值攝氧量在內的心肺功能指標均有顯著提升,從側面證實了吸煙對心肺功能的影響。在中醫體質方面,傳統醫學將體質分為平和體質、氣虛體質、陽虛體質、陰虛體質、痰濕體質、濕熱體質、血瘀體質、氣郁體質、特稟體質9個類型。本研究將除平和體質外的其余8種體質歸為偏頗體質。中醫學研究認為,平和體質是對人體生理、心理領域起促進作用的因素,其身體特征具有體型均勻健壯、精力充沛、對外界環境適應能力較強等特點,而偏頗體質御邪抗病修復能力差,易感邪發病[18]。一項整合了1 441項體病相關臨床研究文獻的系統評價發現,各偏頗體質存在罹患不同疾病的風險[19]。這一結果反映了偏頗體質對機體整體功能狀態的影響。

綜上所述,受試戰斗機飛行員均具備良好的心肺儲備功能水平,年齡、吸煙、頸圍、體質量指數、偏頗體質是飛行員心肺儲備功能的影響因素,應注重飛行員的體質量和頸圍情況,積極糾正偏頗體質,勸導其改變不良生活習慣,引導健康科學的生活方式,從而有效保持良好的心肺適能,保障飛行安全,提升軍事作戰能力。