高性能战斗机飞行员运动心肺功能现状及年龄因素相关性研究

黄 炜，李 雪,杨友东，徐建华，李交杰，陈晓健，王 军，沈祺静

0 引 言

运动心肺功能测试(cardiopulmon exercise testing,CPET)是评价机体心肺功能和整体功能状态的可靠手段[1]，目前广泛运用于临床和运动领域[2-4]，但在军事飞行员群体应用较少。高性能战斗机是航空兵部队战斗力主要构成，其优越的机动性能对飞行员整体功能状态、心肺功能及其他一些特殊的能力和品质提出很高要求。本文主要了解高性能战斗机飞行员运动心肺功能现状，研究年龄对运动心肺功能的影响，为航卫保障提供飞行员相关数据，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 研究对象回顾性分析2018年4月至2019年12月空军杭州特勤疗养中心疗养二区进行特勤疗养的207名空军高性能战斗机飞行员CPET资料。均为男性，年龄(34.61±5.50)岁、身高(172.97±3.13)cm、体重(72.95±6.39)kg、体重指数(24.38±1.91)。按年龄分组：A组(年龄<30岁)47名，B组(30岁≤年龄<35岁)66名，C组(35岁≤年龄<40岁)53名，D组(年龄≥40岁)41名。各组间身高、体重、体重指数比较均无统计学意义(P>0.05)。

1.2 方法运用意大利科时迈(COSMED)，PET ERGO型运动心肺功能测试仪，选择自行车功率计运动方式，按照规范化运动心肺试验实施流程[5]对高性能战斗机飞行员进行试验。在完成设备定标[6]、佩戴12导心电仪及血压计、佩戴气体采集面罩(确保密封)后，采用静息3 min、无负荷热身3 min、从零负荷起以25 W/min功率递增速率极量负荷运动、无负荷恢复5 min的实施方案。要求无负荷热身、负荷运动时功率自行车计转速60 r/min，上下不超过5 r/min，无负荷恢复时功率自行车计转速40 r/min左右。极量运动判断指针：①心率达到预计最大心率(220-年龄)；②RER≥1.15；③随着运动持续VO2不再增加，出现摄氧量平台；④飞行员已经筋疲力尽，进行鼓励情况下依然不能保持功率自行车功率计规定转速，以上4项指针达到3项即可判定[7]。出现提前停止运动指针[5]之一立即停止运动：①头晕、眼花或眩晕等中枢神经系统症状；②运动中血压不升反降，下降超过基础静态血压20 mmHg；③心电图出现病理性Q波，或严重心律失常，如多源频发的室性心律失常；④严重过高血压反应(如收缩压>300 mmHg)。

1.3 观察指标峰值摄氧量(VO2peak)，无氧阈AT摄氧量(VO2/kg@AT)，峰值公斤摄氧量(VO2peak/kg)，无氧阈占峰值摄氧量百分比(%)，峰值负荷(LOAD)，峰值通气量(VE)，峰值氧脉搏(O2Ppeak)，峰值心率，峰值呼吸频率，心率储备，峰值代谢当量(METS)，峰值呼吸交换率(RER)。

2 结 果

2.1 空军高性能战斗机飞行员运动心肺功能现状207名高性能战斗机飞行员均未出现提前停止运动指针,测试全程配合良好，可达到极量运动标准。其运动心肺功能现状数据见表1。

2.2 不同年龄段CPET指标比较各组间VO2peak、VO2peak/kg、METS、RER、峰值心率、LOAD等指标差异有统计学意义(P<0.05)，且上述指标均随着年龄增大有下降趋势，其他指标各组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 不同年龄高性能战斗机飞行员运动心肺功能比较

3 讨 论

CPET是无创的心肺功能检查手段,是国内外心肺功能评估的金标准[8]，可弥补静息状态下心肺功能检测不足。CPET核心检测指标VO2peak主要反应机体的有氧代谢水平，是客观反应心肺功能的指标，也是心肺功能评级的重要依据；VO2peak/Kg纠正了体重对VO2的影响，更为有效可靠；VO2/kg@AT是有氧代谢供能向无氧代谢供能转换的临界点，其摄氧量越高代表有氧代谢能力越强。

本组资料高性能战斗机飞机员CPET采用极量运动方案，试验负荷运动终止LOAD为(211.96±28.59)Watt，其负荷运动时间基本控制在6～10 min，符合最佳测试标准[5]，说明25 Watt/min的递增方案适合高性能战斗机飞行员群体适用；RER为1.17±0.05，表明飞行员基本都已尽力，而美国心脏协会和美国心脏病医师学院[9]认为RER达到1.10以上即可判断极量负荷运动，同时表明RER值不可作为负荷运动终止指标。本研究中高性能战斗机飞行员CPET相关指标测得值，与刘晶等[10]关于高血压飞行员运动负荷试验研究中测得的O2Ppeak、VO2peak/kg、VO2/kg@AT、峰值心率等相近。但与有些报道所述正常成年男性的正常值，特别是VO2peak及VO2peak/kg有差距[11-12]，我们主要考虑与试验设备和试验方案差异相关，其次自行车功率计运动方式所测值要比平板运动所测值低10%～11%[13-14]，如Balke和Ware所述[15]，飞行员特殊职业环境飞行员特殊需求所致。

数据统计分析显示，随着年龄增大CPET指标呈显著下降(P<0.05)，包括VO2peak、VO2peak/kg、METS、峰值RER、峰值心率、LOAD等。VO2peak跟遗传相关，VO2peak/kg值20岁后以每年0.4～0.5mL·min-1·kg-1的速度在递减[16]，本研究测得值基本符合这条规律，METS值与VO2peak相关，随之下降可理解。随年龄增大，机体迷走神经张力增大[17]，基础心率呈下降趋势，峰值心率亦随之下降(P<0.05)。LOAD具有显著性差异，笔者认为随着年龄增大心肺功能降低同时，与肌肉力量、耐力减弱有关[18]。另一核心指标VO2/kg@AT本研究发现存在下降趋势，但未有显著性差异(P>0.05)。

综上所述，空军高性能战机飞行员运动心肺功能随年龄增大而下降，运动心肺功能反应的是整体功能状态，整体功能状态下降可影响到飞行耐力、飞行作业负荷耐受能力。战机作为“人-机-环”中的中间环节，应避免出现“人的因素”造成战斗力削弱，虽然飞行经验可以弥补一部分整体机能下降之不足，但作为航卫保障者，尽快研究如何科学减缓飞行员随年龄增大整体功能状态下降速度问题，从生理因素层面处理好飞行耐力与抗荷能力的关系,本研究所得数据可做参考。