楊景慧，金 朝，徐 艷，張立輝，耿喜臣，李寶輝，蔣 科，王海霞，王 紅，李毅峰，林 榕，張小雪，楊明浩，衛(wèi)曉陽

(空軍特色醫(yī)學(xué)中心：1加速度生理研究室，2航空心理研究室，北京 100142)

高性能戰(zhàn)斗機高機動性帶來的反復(fù)高正加速度(+Gz)對飛行員生理G耐受能力提出挑戰(zhàn)，為有效應(yīng)對這種持續(xù)高載荷對飛行安全的影響，國內(nèi)外戰(zhàn)斗機飛行員均已開展載人離心機抗荷能力提升訓(xùn)練[1-3]，以增加飛行員G載荷耐受性，離心機訓(xùn)練被公認為是訓(xùn)練和提升戰(zhàn)斗機飛行員G耐力的一種安全有效方法。美國空軍載人離心機訓(xùn)練始于1971年[1]，1983年設(shè)立專門訓(xùn)練科目。日本1975年左右開始進行加速度負荷訓(xùn)練。我國于1993年開展載人離心機訓(xùn)練，取得了較好的效果。本研究針對近年來的訓(xùn)練數(shù)據(jù)進行了分析，探討影響飛行員載人離心機訓(xùn)練結(jié)果的關(guān)鍵因素。

1 對象與方法

1.1 對象

采用隨機表隨機抽取近年來參加載人離心機訓(xùn)練飛行員741例，均為男性，年齡21～45(平均28.4±5.3)歲；飛行時長206～3 460(平均907.1±704.0)h，樣本內(nèi)無缺失數(shù)據(jù)。

1.2 方法

本研究采用橫斷調(diào)查法分析參加載人離心機訓(xùn)練部分飛行員訓(xùn)練報告表，收集指標包括年齡、性別、飛行時長、訓(xùn)練載荷值、加速度訓(xùn)練過程中視野及意識變化、飛行員主訴等。

訓(xùn)練設(shè)備：試驗采用AMST-HC-4E型載人離心機(AMST技術(shù)公司，奧地利)，主臂8.0 m，可產(chǎn)生三軸向加速度，最大加速度增長率為10 G/s，艙內(nèi)裝有1個紅色中央燈及2個白色周邊燈，用以判斷受試者的視覺變化。

訓(xùn)練方式：共選取6.0 G 10 s、8.0 G 10 s及9.0 G 10 s三個正載荷曲線。三種載荷訓(xùn)練過程中，飛行員均穿抗荷裝備，做HP抗荷動作(anti-G straining maneuver，AGSM)。

訓(xùn)練結(jié)果評價：6.0、8.0、9.0 G載荷訓(xùn)練以各載荷持續(xù)10 s為訓(xùn)練完成。以面部表情呆滯、目光渙散、呼吸頻率突然變慢等暈厥前癥狀或耳脈搏波消失為綜合評定耐力終點。在通過同等G值訓(xùn)練情況下，以視野變化和意識變化指標評定耐力差異，視野與意識變化指標包括燈光及意識良好、周邊燈變暗、周邊燈消失(peripheral light loss，PLL)、中央燈變暗、中央燈消失(central light loss，CLL)、近意識喪失(almost loss of consciousness，A-LOC)、意識喪失(G-induced loss of consciousness，G-LOC)，受試者不同視野及意識變化對應(yīng)其加速度耐力依次降低，其中，以PLL作為主訴耐力終點的標志。

分析指標：觀察比較不同載荷條件下飛行員訓(xùn)練通過率、不同年齡段飛行員訓(xùn)練通過率、不同飛行時長飛行員訓(xùn)練通過率、不同載荷下飛行員視野與意識變化分布、主訴燈光變化評價飛行員耐力與綜合評價一致性情況。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 不同載荷條件下的飛行員訓(xùn)練通過情況

本研究共有739名飛行員參加6.0 G載荷訓(xùn)練，6.0 G 10 s訓(xùn)練通過率為99.6%(736/739)；640名飛行員參加8.0 G載荷訓(xùn)練，8.0 G 10 s訓(xùn)練通過率為97.7%(625/640)；115名飛行員參加9.0 G載荷訓(xùn)練，9.0 G 10 s訓(xùn)練通過率為92.2%(106/115)。結(jié)果提示，隨著載荷值增加，不同載荷訓(xùn)練通過率均隨之下降。

2.2 不同年齡段飛行員訓(xùn)練通過情況

以5歲為年齡間隔分層，分為20～25歲、26～30歲、31～35歲、36～40歲、>40歲共5個年齡段，并分析不同年齡段三種載荷(6.0、8.0、9.0 G)訓(xùn)練通過率變化情況。結(jié)果顯示，完成8.0 G訓(xùn)練的飛行員，20～25歲年齡段及36～40歲年齡段訓(xùn)練通過率高于其他年齡段(P<0.05)，超過40歲后，飛行員訓(xùn)練通過率明顯下降(P<0.01)，與其他年齡段相比，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(表1)。

表1 不同年齡段飛行員各載荷訓(xùn)練通過率 [n/N(%)]

2.3 不同飛行時長飛行員訓(xùn)練通過情況

按照1 000 h為飛行時長分隔進行分層，飛行時長分為<1 000 h、1 000～<2 000 h和≥2 000 h，結(jié)果顯示，飛行時長為1 000～<2 000 h的飛行員各載荷訓(xùn)練通過率略低于其他飛行時長飛行員的載荷訓(xùn)練通過率。尤其載荷為8.0～9.0 G、飛行時長≥2 000 h的飛行員較其他飛行時長飛行員的訓(xùn)練通過率提高幅度更大，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(圖1)。

圖1 不同飛行時長飛行員各載荷訓(xùn)練通過率

2.4 不同載荷下飛行員視野與意識變化情況

我們對參加不同載荷(6.0、8.0、9.0 G)訓(xùn)練飛行員視野及意識變化分布情況進行比較，結(jié)果顯示，不同載荷訓(xùn)練飛行員視野及意識狀態(tài)變化人數(shù)分布有顯著性差異(P<0.01)，載荷越低，飛行員視野及意識狀態(tài)越好；載荷越高，飛行員視野縮窄越明顯，發(fā)生A-LOC及G-LOC的比例越高(表2)。

表2 不同載荷訓(xùn)練飛行員視野及意識狀態(tài)變化差異 [n(%)]

研究進一步觀察主訴耐力與通過綜合評定耐力終點方法判斷的實際完成情況之間的關(guān)系(表3)，結(jié)果顯示，利用飛行員主訴結(jié)果評價飛行員耐力與綜合評定耐力終點較為一致，飛行員主訴耐力終點與實際完成的一致率均達到90%以上，然而，隨著訓(xùn)練載荷值增高一致率逐步下降，差異有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.01)。

表3 主訴耐力評定標準與綜合評定標準評價飛行員耐力終點一致性分析

3 討論

本研究中隨著載荷值增加，飛行員各載荷訓(xùn)練通過率隨之下降，但訓(xùn)練通過率均超過90%。金朝等[4]研究顯示，戰(zhàn)斗機飛行員8.0 G訓(xùn)練通過率為79.1%，9.0 G訓(xùn)練通過率為78.3%，相比之下本研究調(diào)查載荷訓(xùn)練通過率顯著提高。正確有效的實施AGSM是提高飛行員抗荷能力、防護G-LOC發(fā)生的關(guān)鍵[5-6]。AGSM依靠下肢及腹部肌肉用力收縮增加回心血量來提高血壓，國內(nèi)外大量研究表明無氧力量訓(xùn)練可有效增強腹部及下肢肌肉的最大力量、快速力量及耐力，從而提高做AGSM時的肌肉效率。近年來，我軍大力開展抗荷體能訓(xùn)練宣教及訓(xùn)練方式的培訓(xùn)，飛行員科學(xué)開展無氧力量訓(xùn)練的意識增強，開展訓(xùn)練的條件更加完備。尤其是近年來飛行部隊開展自由空戰(zhàn)等高機動訓(xùn)練科目增多及訓(xùn)練強度的增大，飛行員經(jīng)歷持續(xù)大載荷的機會增加，這一系列變化也使得飛行部隊對抗荷體能訓(xùn)練更加重視，這是近年來飛行員大載荷訓(xùn)練通過率逐年增加的可能原因之一。

不同年齡及飛行時長飛行員各載荷訓(xùn)練通過率也均有不同。年齡分布以20～25歲及35歲以上年齡段的飛行員高載荷訓(xùn)練通過率更高，以往多項研究與本結(jié)果相似[7-10]，尤其在8.0 G以上大載荷時，36～40歲年齡段飛行員訓(xùn)練通過率最高，26～30歲年齡段飛行員訓(xùn)練通過率最低。同時，不同飛行時長飛行員在不同載荷下的訓(xùn)練通過率與對應(yīng)年齡規(guī)律相似，其中20～25歲年齡段訓(xùn)練通過率較高，可能由于該階段飛行員具有更好的體力和較少的傷病；36～40歲年齡段訓(xùn)練通過率更高，則可能由于該階段飛行員年齡偏大，高載荷飛行及訓(xùn)練經(jīng)驗豐富、且心理素質(zhì)也較年輕時期有所提升。根據(jù)國外報道，在高G環(huán)境下定期訓(xùn)練可增強人和動物的G耐受性，長期重復(fù)高G暴露(G訓(xùn)練)可能會對機體對抗持續(xù)高G的耐力產(chǎn)生重大影響[11]?？梢姺磸?fù)載荷訓(xùn)練可提升飛行員G耐受水平，這也反映出加速度生理訓(xùn)練的必要性。

在飛機加速過程中，飛行員會受到六個方向的加速度力[1]，其中從頭到腳方向力產(chǎn)生的加速度稱為+Gz，當(dāng)飛機快速轉(zhuǎn)彎時，飛機產(chǎn)生較高的+Gz，使得飛行員的頭動脈和主動脈的血流向下半身移動，血液聚集在下半身引起頭部出現(xiàn)低血壓和腦缺血[12-13]，導(dǎo)致視覺功能喪失甚至G-LOC的發(fā)生[14-15]，這是航空航天醫(yī)學(xué)專家最關(guān)心的安全問題。當(dāng)載荷增長率低時，隨著+Gz值的增加，視野自外周向中央呈向心性縮小，視覺變化依次出現(xiàn)視力模糊、PLL及CLL，表現(xiàn)為視力變窄或變暗(灰視或黑視)。本研究也顯示隨載荷增加，主訴視野縮小及G-LOC發(fā)生比例增加，與已知視野隨載荷變化規(guī)律一致。同時，現(xiàn)行航空生理訓(xùn)練大綱中以主訴PLL為加速度耐力終點，本研究以主訴視覺消失作為耐力終點判斷的載荷訓(xùn)練通過率，低于同等載荷下綜合多指標評定的結(jié)果。根據(jù)美國的一項研究結(jié)果表明，按照肌肉松弛及面部表情呆滯作為判斷耐力終點繪制的G-LOC大數(shù)據(jù)擬合曲線圖，與以往利用視覺變化作為判斷耐力終點繪制的曲線圖相比，前者到達耐力終點時間更短，同載荷同等時間的訓(xùn)練通過率更低[16]，這與本研究結(jié)果相似。同時，本研究飛行員主訴的耐力終點與主持人訓(xùn)練過程中綜合多指標評定耐力終點相比，整體呈現(xiàn)高度一致性。然而，隨著載荷值增加至8.0 G及以上，飛行員主訴耐力終點與綜合判定的終點一致率顯著降低，這可能是由于眼水平血壓降低導(dǎo)致飛行員出現(xiàn)視覺消失時，到其真正發(fā)生意識喪失仍存在一定的時間差，造成這種時間差的原因主要是腦神經(jīng)系統(tǒng)對+Gz誘導(dǎo)的缺血的耐受性。因此在大載荷飛行或訓(xùn)練過程中即使飛行員出現(xiàn)視覺癥狀，之后依然會有3～5 s時間不會出現(xiàn)完全意識喪失，此時若及時增強AGSM肌肉收緊程度，可減少G-LOC發(fā)生率，從這方面反映了肌肉力量訓(xùn)練的必要性。同時，這也說明越是高載荷的訓(xùn)練，對主持人的經(jīng)驗及應(yīng)變能力要求越高，大載荷判定耐力終點時，主持人需要綜合生理指標及面部表情，及時做出判斷并響應(yīng)。此外，這兩種結(jié)果的差異性也可能與飛行員主觀報告是否可靠有關(guān)。

綜上所述，本研究通過對飛行員近五年載人離心機訓(xùn)練數(shù)據(jù)分析，結(jié)果顯示，飛行員訓(xùn)練通過率隨載荷值增加而降低，年齡分布以中青年訓(xùn)練通過率較高，飛行時長與對應(yīng)年齡訓(xùn)練通過率分布一致。此外，載荷越高，飛行員主訴視野縮窄越明顯，且隨載荷值增加至8.0 G及以上，飛行員主訴耐力終點與綜合判定的終點一致率顯著降低。加速度訓(xùn)練可通過訓(xùn)練指導(dǎo)飛行員掌握大載荷下AGSM正確使用方法及使用時機，且加速度反復(fù)刺激也可提高心血管快速調(diào)節(jié)能力，從而促進飛行員抗荷能力的提高。