不同军种疗养飞行人员模拟缺氧环境下动脉血氧饱和度与相关指标关系研究

李小龙 刘飞 梁惠 文童 秦桂琼 钟征勤

缺氧是飞行人员面临的常见飞行危险因素，缺氧环境下不同军种飞行人员动脉血氧饱和度(arterial oxygen saturation，SaO2)与心率(heart，HR)、血压(blood pressure，BP)的变化关系，反映了飞行环境和飞行任务对不同军种飞行人员生理功能和缺氧耐力的影响。缺氧体验和耐力检测是军队飞行人员一项特殊专业体能训练，本研究对526例不同军种飞行人员缺氧时SaO2与相关指标变化关系进行分析比较，以便为飞行人员的训练安全和健康保障提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 以2017年1月至2019年12月在桂林康复疗养中心健康疗养的526例飞行人员为对象，均为男性，健康等级均鉴定为甲级。其中空军飞行人员225例，年龄(32.40±6.43)岁，体质指数(BMI)(23.97±2.06)kg/m2，飞行时间100～5 500 h；海军飞行人员177例，年龄(32.54±5.96)岁，BMI(23.96±20.06)kg/m2，飞行时间120～5 000 h；陆军(以下称陆航，均为直升机)124例，年龄(31.09±5.67)岁，BMI(23.94±2.29)kg/m2，飞行时间116～4 900 h。

1.2 方法 缺氧前用便携式多参数监护仪(型号为HRM-900ExHRress，深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司)、电子血压计(型号为HEM-7112，欧姆龙大连有限公司生产)检测参训人员HR、SaO2、BP值，然后按操作训练程序启动抗荷抗缺氧能力检测仪(由空军医学研究所研制)，将模拟高度调至7 500 m高空，吸入气体为氮氧混合气体，抗荷抗缺氧仪器氧浓度显示为7.1%，缺氧3 min后再测量一次HR、SaO2、BP。根据公式算出布兰奇心功能指数(Blanche heart function index，BI)值，BI＝HR(平均HR)×BP[收缩压(SBP)＋舒张压(DBP)]/100，BI值超过200为过度训练和机体功能状态不良。按不同军种和机种分为歼击机、运输机、直升机组。

1.3 统计学分析 数据采用SPSS 17.0统计软件包进行分析。服从正态分布的计量资料以(±s)表示，两组之间比较采用t检验，三组之间比较采用单因素方差分析。非正态分布用P50、P25、P75表示[M(P25，P75)]，组间比较用非参数检验；双变量资料采用Pearson进行分析及直线回归分析。以P＜0.05为差异有统计学意义或高度相关。

2 结果

2.1 不同军种飞行人员年龄、BMI、飞行时间比较(见表1) 各军种飞行人员年龄、飞行时间、BMI差异无统计学意义，P＞0.05。

2.2 不同军种飞行人员缺氧后相关指标比较(见表2) 海军直升机飞行人员SaO2值及SaO2降幅与空军、陆航直升机飞行人员比较，差异有高度统计学意义，均为P＜0.01。其余不同军种同机种飞行人员相互比较差异无统计学意义，均为P＞0.05。

表1 不同军种飞行人员年龄、BMI、飞行时间比较(±s)

表1 不同军种飞行人员年龄、BMI、飞行时间比较(±s)

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表2 不同军种飞行人员缺氧后相关指标比较(±s)

表2 不同军种飞行人员缺氧后相关指标比较(±s)

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续表2 不同军种飞行人员缺氧后相关指标比较(±s)

续表2 不同军种飞行人员缺氧后相关指标比较(±s)

注：HR＝心率，SaO2＝动脉血氧饱和度，BI＝布兰奇心功能指数，SBP＝收缩压，DBP＝舒张压；1 mmHg＝0.133 kPa；与海军直升机比较，a P＜0.01。

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2.3 不同军种飞行人员缺氧后SaO2及降幅与HR、BI及增幅相关度和回归方程分析(见表3～4) 除海军歼击机飞行人员SaO2及降幅与HR和BI及增幅、空军运输机飞行人员SaO2值及降幅与HR及增幅、海军直升机飞行人员SaO2与BI无明显相关外，均为P＞0.05，其余机种飞行人员缺氧后SaO2及降幅与HR和(或)BI及增幅均呈高度正或负相关，P＜0.05或P＜0.01，直线回归方程成立。

2.4 不同军种飞行人员缺氧后SaO2与SBP、DBP及SaO2降幅与SBP增幅、DBP增幅相关性分析(见表5) 各对应双变量之间均无明显相关，P＞0.05。

表3 不同军种飞行人员缺氧后SaO2及降幅与HR、BI及增幅相关性分析(R值)

表4 不同军种飞行人员SaO2与相关指标相关分析与回归方程

表5 不同军种飞行人员缺氧后SaO2与SBP、DBP及SaO2降幅与SBP增幅、DBP增幅相关性分析(R值)

3 讨论

急性高空缺氧时机体发生特异性与非特异性代偿反应，特异性代偿主要指的是呼吸、循环系统发挥代偿功能，非特异性代偿指的是通过下丘脑-垂体肾上腺皮质系统引起的应激和代偿反应[1]。安静状态下缺氧引起的机体特异性代偿主要表现为通过HR、每博输出量和呼吸深度增加以弥补机体对氧的需求，非特异性应激反应较复杂，是机体综合反应。HR、SaO2是反映人体对于低氧适应性的主要调节指标，缺氧易引起BP变化，这三项指标便于进行实地检测分析和研究[2]，BI与HR、BP有关，本研究重点讨论缺氧时HR、BP、BI与SaO2的变化关系。

研究结果显示，缺氧前各机种飞行人员SaO2值与HR、BI值均无明显相关，在缺氧3 min后，空军歼击机、海军运输机、空军直升机、陆航直升机飞行人员SaO2及SaO2降幅分别与HR、BI及HR、BI增幅呈高度相关，显示这四种不同军种机种飞行人员缺氧时，随着缺氧时间越长缺氧越明显，SaO2值越小，而HR、BI值则代偿性增高，双变量之间呈高度负相关。SaO2值降幅越大，HR、BI的增幅值也越大，双变量之间呈高度正相关。空军运输机飞行人员SaO2值及降幅与BI及增幅呈高度负、正相关，但SaO2值及降幅变化与HR及增幅变化相关度不明显，显示空军运输机飞行人员SaO2的变化与HR、BP综合作用呈高度相关。海军直升机飞行人员除SaO2和BI无明显相关外，其余相关指标均呈高度正、负相关。研究表明SaO2(或降幅)与HR、BI(增幅)呈高度相关，则直线性回归方程成立有意义，SaO2与各变量直线回归方程见表4。尽管本研不同军种飞行人员SaO2与HR、BI及SaO2降幅与HR、BI增幅相关度不完全相同，但各双变量相关度变化趋势却是一致的。SaO2值与影响因素呈负相关[3]，SaO2降幅与影响因素呈正相关，即SaO2值越大变化幅度越小，其与相关指标的相关度系数R值越小，SaO2值越小其变化幅度越大，与相关指标的相关度系数R值也表现为越大。

本研究海军歼击机飞行人员SaO2及SaO2降幅与HR、BI及增幅相关度不明显，缺氧后海军直升机飞行人员SaO2水平值明显低于、SaO2降幅明显高于空军和陆航直升机飞行人员，即海军直升机飞行人员缺氧耐力低于空军、陆航直升机飞行人员，海军歼击机和海军直升机执行飞行任务时多数时间是在海面上空飞行，海面光色单一，参照物少，水文气象复杂，容易引起错觉干扰飞行，增加飞行难度，海军歼击机和直升机如果是舰载机起降舰船甲板时，由于场地狭窄，起降难度大[4-5]，尤其是降落时难度更大，这些因素加重脑力、体力负荷、精神心理压力，长期处于这种飞行环境中执行任务，势必不可逆影响海军歼击机、直升机飞行人员的心理、生理功能和身体健康，导致机体功能出现偏差。此外海军歼击机飞行人员受高加速度、高速、高辐射等高负荷飞行因素等影响，高度的精神压力扰乱HR，可能是导致其SaO2变化与HR、BI变化相关度不明显的原因。缺氧耐力和相关指标变化与生理心理健康和机体疲劳密切相关，歼击机飞行人员由于选拔和平时训练要求严格，其缺氧耐力强于其他机种[6]。海军直升机飞行人员由于长期受海面飞行恶劣环境影响，导致缺氧耐力不如陆航、空军直升机飞行人员[7]。缺氧后空军、海军直升机飞行人员BI值＞200，反映空军、海军直升机飞行人员机体的健康状态逊于陆航直升机飞行人员，这与空军直升机飞行人员缺氧前BI基础值以及空军直升机飞行人员缺氧后SBP较高有关，海军直升机飞行人员BI值＞200则和缺氧时引起HR、SBP、DBP增幅大有关。尽管海军直升机飞行人员缺氧耐力低，但并不影响SaO2及降幅与HR及HR、BI增幅的高度相关性。海军运输机由于在海面上空飞行较少，且飞行高度相对较高，飞行受海面环境影响小。

不同研究报告显示不同军种和机种飞行人员心理健康、睡眠质量、疲劳程度不同[8-11]，本研究结果显示飞行人员SaO2与HR、BI等变化关系与相关文献资料中飞行人员精神压力、心理健康、睡眠质量、疲劳等结果吻合性也不高。这是因为不论是飞行疲劳或是精神疲劳以及心理健康、睡眠质量等对机体的作用不是单一的，是多方面的[12-14]，同时这些因素对机体作用并不完全表现为是病理学结果和功能异常，而是由非稳态负荷通过机体自我调整达到稳态的习服过程反映[15-16]，不同的飞行环境和飞行任务对不同机种或同一机种飞行人员生理指标和机体功能均会产生不同的影响[17]。

不同军种飞行人员SaO2及降幅与SBP、DBP及增幅均无明显相关。有研究显示安静状态缺氧后HR增加明显而BP增加不明显[6]，与地面缺氧不同，在飞行中BP的变化随着飞行高度的升高，SBP和DBP表现为先升后降[18-19]，安静状态下模拟缺氧时BP不仅受HR和心脏每博输出量影响，还因人体自我调节血液重新分配、血管总外周阻力下降等难以量化检测复杂因素影响[1]，也可能与本研究3 min缺氧时间未能足够引起BP和SaO2变化形成高度相关。对SaO2和HR、BI及其增降幅相关度分析发现，即使两个变量高度相关，R值离1差值也较远，即SaO2的变化引起HR或BI变化有限，这是因为急性高空缺氧时，机体除发生特异性的呼吸、循环代偿反应外，还发生非特异性的丘脑-垂体肾上腺皮质系统以及其他系统引起的应激代偿反应[1]，对SaO2产生的影响是复杂的。缺氧后空军歼击机飞行人员SBP及其增幅均明显高于海军歼击机飞行人员，而DBP及其增幅则相反，究其原因可能与空军歼击机飞行人员飞行时间较长，机体受影响较明显，而海军飞行人员受飞行环境影响，精神长期处于紧张状态，血管弹性较差有关，这与我们既往研究结果相似[7]。

上述研究结果表明，模拟缺氧环境下，不同军种机种飞行人员SaO2值与HR、BI相关度存在不同程度差异，有关飞行环境和飞行任务对不同军种飞行人员缺氧时SaO2与相关指标变化关系的影响尚需进一步深入探索探索。