835名军机飞行员颈肌强度与耐力分析

陈小萍 陈春雷 李交杰

(空军杭州航空医学鉴定训练中心，310007)

在空战中，飞行员必须保持抵御受敌攻击的警觉性。这就要求在高+Gz状态下要控制头颈部前、后、左、右运动以便观察目标，这是易造成飞行员损伤的危险动作，特别是颈部损伤。因此，暴露于高+Gz状态下引起飞行员颈部损伤已成为特殊的职业健康问题[1-2]。所以加强地面的颈肌强度训练是非常有必要的。目前，国内关于不同机种军机飞行员颈肌强度与耐力的效果分析报道少见。本文比较了不同机种、不同年龄段的军机飞行员颈部前、后、左、右各肌群的强度及耐力，并对其结果进行了分析。现分析报告如下。

1 对象与方法

1.1 对象 测试对象为835名军机飞行员，年龄22～54岁，身高161～190 cm，体质量52～100 kg，飞行总时间50～7 000 h。涉及的飞行机种包括高性能战机、普通战斗机、初教机、轰炸机、直升机、运输机。年度体检结论飞行合格，健康等级评定均为甲级。

1.2 方法 应用空军航空医学研究所研制的CME-1型飞行员颈肌训练器，对军机飞行员进行等长模式测试。具体测试方法如下所述。

1.2.1 飞行员就位 测试前飞行员先进行颈部热身运动，以防运动性损伤。然后，端坐在测试装置的座椅上，调节椅盆高度，使测试者第七颈椎棘突对准角位移传感器中心，头处于中立位(即头颈部处于0°状态)。用头套固定带和躯干固定带分别固定头部和躯干，双手紧握座椅扶手，小腿以保持悬空状态，以免头部用力时，下肢用力影响负荷测定结果。

1.2.2 设定等长测试参数 根据计算机设定测试参数，设置的测试方向为前屈、后伸、左侧屈或右侧屈4个方位，测试的角度设定为0°，每次测试时间10 s，间歇休息时间10 s，共测试10次。参数设定后，让测试者按语音提示，向设定的方向尽最大努力收缩颈部肌群。一个方位测试完成后，用同样方法进行另一方位测试，直至测试结束。

1.3 统计学方法 采用SPSS 17.0统计学软件包进行统计学处理，所测试的数据以均值±标准差(x±s)表示。采用单因素方差分析 (ANOVA)，多组间两两比较采用SNK (Stundent-Newman-Keuls)检验。P＜0.05为差异有统计学意义。颈肌强度以测试中各方位10次中的最大肌力均值±标准差(x±s)进行统计，颈肌耐力以各方位10次测试中每次最大冲量均值±标准差(x±s)表示。

2 结果

2.1 不同机种军机飞行员前、后、左、右肌群平均最大肌力、平均总冲量值的比较 高性能机组前、后、左、右侧肌群平均最大肌力、平均总冲量值最高，与其他组相比差异有统计学意义(P＜0.05)。运输机组前、后、左、右侧肌群平均最大肌力、平均总冲量值最低，与其他组相比差异有统计学意义(P＜0.05，表1～2)。普通战斗机组、初教机组、轰炸机组和直升机组之间差异无统计学意义。

2.2 不同年龄段军机飞行员前、后、左、右肌群平均最大肌力、平均总冲量值的比较 除了30～40岁组的后伸时颈肌平均总冲量值与＜30岁组差异无统计学意义外，其余两两比较差异均有统计学意义(P＜0.05或者P＜0.01，表3，图1)。

表1 835例不同机种军机飞行员颈肌强度(N)

表2 835例不同机种军机飞行员颈肌10 s冲量值(N·s)

表3 835例不同年龄段军机飞行员颈肌10 s冲量值(N·s)

图1 不同年龄段军机飞行员颈部前、后、左、右各肌群颈肌强度(N)

3 讨论

人体颈椎比较细小，其承载能力有限，而现代军事飞行员的新装备，如头盔瞄准具和夜视仪等就增加了头盔系统的重量，使得在高+Gz条件下作用于飞行员颈部的载荷显著增加。并且随着主战机型的更新换代，主战飞机性能大大提高，而人-机界面的缺陷问题得不到有效的解决，飞行员在做空战动作时，不时地转头观察仪表和窗外飞行物，使颈部反复长期地经受高+Gz值和高+Gz增长率的作用[3]，使得本来细小的颈椎和较弱的颈肌难以承受，易造成空军飞行员颈部急慢性损伤。Vanderbeek[4]在3个不同基地对427名飞行员进行调查后发现，有46.8％的飞行员声称，在过去的3个月中曾遭受与+Gz有关的急性颈部损伤。Anderson等[5]报道，美国海军和空军的高性能战斗机飞行员有50％～75％在飞行中感到颈部疼痛，并有迹象表明发展成行进性颈椎关节炎的趋势正在上升。我军柳松杨等[6]对1 924名军机飞行员颈部损伤情况的调查结果表明，71.3％的飞行员曾有过颈部不适症状，出现过颈部疼痛症状的占33.7％；而在飞行中，60.4％的飞行员有颈部不适发生，出现过颈部疼痛症状的占19.2％，这其中主要的影响因素包括飞行日留空时间过长，飞行加速度，头盔等装备的重量以及飞行时的活动空间等。

本研究分析结果表明，军机飞行员颈部各肌群的强度与耐力不对称，前屈肌群强度与耐力最小，后伸肌群强度与耐力最大，左右侧肌群强度与耐力居中，且右侧肌群的强度与耐力比左侧大。从解剖角度分析，上述实测的结果与颈部各肌群肌肉体积的解剖学分布互相符合。由于各肌群肌肉分布的不对称性以及颈肌强度与耐力的不对称性，当高载荷时，头部未处于中立位，如头部前屈或侧屈或头部正在做“check-six”动作，增加了作用力的力臂[7]，从而增加了颈肌的负担，将有可能造成颈肌或韧带的损伤，严重时可引起颈椎骨折。

本研究对835名军机飞行员分高性能战斗机、普通战斗机、初教机、轰炸机、直升机、运输机6个机种对前、后、左、右侧肌群颈肌强度与耐力进行了测试，结果显示高性能战机组飞行员颈肌前、后、左、右各肌群的平均最大肌力、平均总冲量值最高，说明该组飞行员颈肌强度及耐力最高，这可能跟平时身体素质、体能都较其他机种好有关。但高载荷与头盔重量联合作用很容易造成高性能飞行员急慢性颈部损伤。因此，高性能战斗机飞行员更要加强颈肌力量的训练，以预防飞行员的颈部损伤和颈痛。而运输机组军机飞行员统计结果显示平均最大肌力、平均总冲量值最低，可能与其飞行日留空时间较长，连续飞行任务多，同时不能很好完成针对性地面体能锻炼有关。从年龄分组的研究来看，随着年龄的增长，飞行员的颈肌强度与耐力均呈进行性下降趋势，这也从另一方面可以找出运输机飞行员的颈肌强度和耐力偏低的因素，因为我军的运输机飞行员平均年龄比其他机种的飞行员均大。因此，制定军机飞行员颈肌肌力的军标迫在眉睫，对颈肌肌力低于标准的飞行员必须加强训练直至达标为止。

国内外对飞行员的颈部损伤问题都非常重视，要解决这个问题首先就是减轻头盔及附加装置重量以及优化人机工效学，其次就是进行针对性的颈肌强度训练[8-9]。一般在空战中，为了减少颈肌的工作载荷，飞行员通常采用头颈位置控制策略，以便头颈自重和头盔载荷大部分由颈椎和座椅头靠来支持。通常采取的措施是：加大座椅后倾角，在高+Gz状态下，将头部支持在头靠上，用肩部和躯干及时协助颈肌使颈部在水平面上转动头部。虽然在飞行中采用这种保护性的头部定位对策能保护颈肌，但妨碍了飞行员在空战中与敌机的持续性视觉接触，降低了空战效果。所以飞行员在地面进行颈肌强度训练就显得尤为重要，也是现在飞行员行之有效的预防和保护颈部损伤的措施。经常有规律地进行针对性颈部锻炼，可使颈部在正常生理范围内受力，防止骨质增生和脱钙，减轻或消除神经根及椎动脉的刺激和压迫；促进局部血液循环，减轻缺血所造成的肌肉痉挛；提高颈部肌肉力量，减少颈椎疾病发病率[10-11]。运用CME-1型飞行员颈肌训练器的力学技术增强肌肉力量及肌肉耐力机制，使颈部肌肉动力性力量增强，能最大限度地减少载荷导致的飞行员颈部损伤，对提高头颈部的快速反应能力、掌握好飞行中头部的控制技术、最大限度发挥战斗机的机动性能，具有重要的作用和军事意义。

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[7]成海平，李交杰，季思菊.空军飞行员颈肌强度的分析[J].医用生物力学，2011，26(1)：34-37．

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[11]李丹，王延明，王艳春.直升机飞行员颈、腰椎病的五点治疗法[J].中华航空航天医学杂志，2005，16(3)：229.