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纪桂英,郑 军 ,张信忠,王露今
摘要: 目的探讨正加速度( Gz) 作用下心血管自主神经调节与心律失常及G耐力的关系。方法对36名立位耐力不良者和62 名健康飞行员 Gz 作用下的ECG及动态心电图进行对比分析。结果 Gz 作用下,立位耐力不良者心律失常发生率高, Gz 耐力低。结论 Gz 作用下的心律失常可以作为评价心血管代偿功能及G致意识丧失( G- LOC) 的预警指标。
要害词:飞行员;人体离心机;加速度耐力;心律失常
在各种加速度中,正加速度( Gz) 最常见,其引起人体生理、病理和心理反应正随现代高性能飞机产生 Gz 值的增加而日趋严重,其中以心血管和中枢神经系统的反应最富航空医学意义,在很大程度上影响着飞行人员的 Gz 耐力的高低[1 ] 。本文拟从离心机 Gz 作用下的心律失常分析入手,探讨其与心血管功能和自主神经调节的特点及G耐力的关系,阐述其航空医学意义。
方 法
被试者 曾发生过空中晕厥而于1995 年1月至1996 年12 月住院体检的男性飞行员36 名,飞行机种歼击机及强击机,26～38 岁,平均飞行时间为1300 h ,经全面体检排除了疾病状态,立位耐力试验为阳性,亦称立位耐力不良者,此为试验组。另同期选择参加体检的健康战斗机飞行员62 名为对照组,27～39 岁,平均飞行时间为1400h ,全部通过了临床健康体检,立位耐力试验正常。
方法 G试验在航空医学研究所的载人离心机上进行。心电导联采用MV5 。用四笔记录仪同步记录心电、呼吸、耳脉搏和加速度。试验组和对照组均佩带动态心电图记录分析仪(美国Del2Mar2563 型) 记录试验前后1 h 和试验中的ECG,然后计算机回放分析。
数据统计 数据统计采用χ2 检验方法。
结 果
立位耐力不良者G耐力低 试验组14 %(5/36) 被试者通过基础G耐力(3. 5 G持续15 s) ,无1 人通过4. 5 G 持续10 s G 耐力测试。对照组87 %(54/ 62) 被试者通过3. 5 G 15 s ;在基础G耐力合格者中80 %(43/ 54) 通过4. 5 G持续10 s G耐力测试, 20 %(11/ 54) 未通过(4. 5 G 持续10s) ,二组间有显著差异。
立位耐力不良者心律失常发生率高 表1 。
心律失常与G耐力的关系 参加体检的62名健康飞行员中,有14 人未能通过4. 5 G 10 s 的试验。从同步记录的ECG、耳脉搏、G值及Holter实时记录分析,主要原因是 Gz 中发生的心律失常,根据发生频次,最多的是期前收缩、室上性心动过速及G 值减速即刻心率骤减,并伴有明显窦性心律不齐者的G 耐力分布有偏低趋势。心律失常者在4. 5 G 10 s 的测试中淘汰率达100 % ,ECG正常者则91 %通过测试,9 %被淘汰。二者有显著差异(表2) 。
讨 论
由于人体心血管系统的强大代偿能力,多数轻度或潜在心血管疾病并不一定表现在静息ECG上或产生临床症状。用离心机 Gz 暴露评价心血管功能已成为航空医学的一种趋势[1 ] 。作为一种高强度负荷试验,离心机加速度暴露由于其自身的环境特点,对飞行人员医学鉴定,尤其是心血管功能评价有非凡意义—及早猜测飞行人员健康趋势和患病的可能性。以下就 Gz 条件下的常见心律失常进行分析。
室性期前收缩 文献表明, G 作用时较易发生室性心律失常,其中室性期前收缩最常见。Whinnery J E[2 ] (1990) 报道室性期前收缩的发生频数与加速度暴露次数的比值男性达0. 51 ,女性达0. 91 。我们的试验结果与此报导接近。室性心动过速的发生率虽然较低,但最易发生于无症状者。1978～1983 年间,USAFSAM 加速度数据库记载19 位 Gz 作用下室性心动过速发生者中,15 人为无症状健康者,12 人的极量平板运动试验正常。两者的航空医学意义显而易见。
离心机 Gz 诱发室性早搏的机理尚无一致性意见。Shubrooks[3 ] 的解释是: Gz 作用下做收紧动作时交感神经和儿茶酚胺水平增高,自发性舒张期去极化速度加快,是造成各种期前收缩或传导阻滞的易发因素。而心脏充盈量下降,主动脉压力增高,心室所需作功增加,心脏位置改变和机械性应激,也有助于早搏的发生。
Whinnery J E[1 ]认为,交感神经和副交感神经的综合作用是室性期前收缩的主要原因。若人体原有迷走神经张力已经很高, Gz 暴露又致交感神经兴奋和心脏激惹性增加,Purkingje 纤维4 期去极化斜率增加,加上 Gz 暴露和收紧动作时发生的氧债,抑制了窦房结和房室结起搏点冲动的释放和传导,室性起搏点因而释放冲动。
鉴于离心机 Gz 可使无症状者发生室性期前收缩和室性心动过速,而 Gz 暴露中发生室性心动过速则多半预示有心脏病变和G 引起的意识丧失(简称G2LOC) 倾向, Gz 作用下的室性期前收缩的发生率与高血压、冠心病和心肌病的发生率平行[2 ] 。随访6 年的43 例 Gz 作用下发生室性心律失常者,9 人(21 %) 死于心血管意外。USAFSAM 已将离心机 Gz 暴露列为评价飞行人员心血管功能和甄别潜在性疾病的负荷试验。室上性心律失常 在 Gz 暴露中,室上性心律失常也占相当比率,但真正有航空医学意义的首推房性期前收缩和室上性心动过速。前者因发生率比较高, Gz 影响下易发展为房性心动过速、心房颤抖和心房扑动等失能性心律失常而受重视,后者易发生空中忽然失能和易受多种因素诱发而具航空医学意义。
此类心律失常多发生在 Gz 暴露后G值下降时,此时静脉血回流增加,右心房过分充盈,牵拉房壁纤维,其固有电生理活动受干扰,静息膜电位和慢反应动作电位下降,导致房性期前收缩。 Gz 暴露及稍后的缺氧时,呼吸改变、电解质变化、窦房结血供下降等因素均有助于其发生[4 ] 。
美国空军在1973 年以前,平静ECG室上性心动过速者多被停飞,1973 年以后则结合临床症状并做离心机 Gz 评价,若离心机 Gz、心导管和电生理检查均无航空医学意义发现,则可特许飞行,反之则停飞[5 ] 。1975 年开始,我们亦参照执行了这一原则,并进行3～10 年随访,预后良好。为空军部队保留下不少优秀飞行员,有的已成为优秀的指挥人才。
及早确定 Gz 耐力、防止G2LOC 发生 做为离心机 Gz 暴露的主要目的之一是确定飞行员 Gz 耐力。 Gz 耐力的确定多以中枢神经系统的表现为基础,如出现灰视、黑视或意识丧失。在实际暴露中,由黑视到意识丧失只有0. 1 G的差别,有些敏感的人差异更加微小,稍不注重便可造成G2LOC ,应采用一些敏感的有猜测价值的指标[1 ] 。Whinnery AM[6 ]发现, Gz 暴露下同时发生G2LOC 和ECG异常的11 人中,有10 人在G2LOC 前就出现了室上性心动过速、室性期前收缩和室性心动过速等有临床意义的心律失常。因此某些ECG指标完全可能做为早期确定 Gz 耐力并防止G2LOC 发生的敏感指标。因为 Gz 耐力既提示中枢神经的耐力,也可提示心血管系统的耐力,只有当 Gz 负荷超过心血管系统的最大代偿能力时,才会出现中枢神经系统缺血、缺氧,产生一系列终点症状,尤其是在慢增长率的 Gz 暴露之中。
及早熟悉到G2LOC 倾向性指标,可防止G2LOC发生或缩短绝对失能时间。文献表明,早4. 6 s 识别G2LOC ,其绝对失能时间将减少2. 5s[7 ] 。
事实表明,对于快速暴露于高 Gz 环境的飞行人员来说,不仅是代偿能力的大小,更重要的是心血管系统的反射性代偿速度。迷走神经张力过高,心血管系统的反射较迟钝,它不但降低血压调节系统的反应性, Gz 中不能有效地收缩四周血管,而且还可抑制心脏自律性和传导性,出现传导阻滞和心动过缓等晕厥前症状,往往影响飞行人员的 Gz 耐力。陆霞等[8 ]人的研究也证实了这一论点。
Gz 暴露下的心血管功能改变和ECG异常研究多集中反映在自主神经功能平衡的评价上,因为 Gz 暴露中人体先经历一次交感刺激( Gz负荷、抗荷服充气和收紧动作) ,然后再经历迷走刺激( Gz 负荷消失和抗荷服放气) ,由此对自主神经系统平衡造成的冲击和影响,往往使易感者或原已失衡者出现交感优势类或副交感优势类心律失常。鉴此,建议飞行人员的体育锻炼应以力量性项目为主,辅以耐力性项目,可有助于保持自主神经平衡和 Gz 耐力的提高。 |
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