不同机种飞行员静息态脑血流量、结构和功能的差异研究.pdf

AR851do1:10.13730097-2148.2023.06.009【文献标识码】【中图分类号】三事医MilMedJntLog5,June28,2023联勤军事医学2 0 2 3年6 月2 8 日第37 卷第6 期496不同机种飞行员静息态脑血流量、结构和功能的差异研究吴相波，朱元强，孟斌，白博，戴春秋，刘慧琳，胡旭，韩涛，袁华，孙晓龙【摘要】目的比较空军不同机种（歼击机与运输机）飞行员和普通对照人群静息态脑血流量（cerebralbloodflow，CBF）、结构和功能差异，为飞行员选拔提供理论依据。方法选取14名现役飞行员（研击机飞行员8 名，运输机飞行员6名）和9 名普通对照人群（对照组）进行静息态下动脉自旋标记（arterialspinlabeling，A SL）、弥散张量成像（diffusiontensor imaging，D T I)和静息态功能磁共振成像（resting-state functional magnetic resonance imaging，r s-f M R I)检查，对飞行员和对照组人群以及不同机种飞行员之间的差异脑区进行准确定位。结果果ASL结果显示：飞行员左背外侧前额叶静息态CBF值高于对照组人群（P0.01），研击机飞行员左背外侧前额叶静息态CBF值高于运输机飞行员（P0.01);DTI结果显示：飞行员大脑肼眠体和右放射冠的各向异性值（fractionalanisotropy，FA)高于对照组人群（P0.01)，且研击机飞行员大脑肼抵体FA高于运输机飞行员（P0.01)；r s-f M R I结果显示：飞行员静息态左右半球间的枕叶、题下回和中央旁回基于体素的镜像同伦功能连接（voxel-mirrored homotopic connectivity，VM H C)值均高于对照组人群（P0.01)，且歼击机飞行员静息态左右半球间的小脑、中回和脑岛VMHC值均高于运输机飞行员（P0.05）。结论与普通对照人群比较，经过长期的飞行训练，飞行员大脑左背外侧前额叶静息态CBF增加，大脑白质完整性增强和静息态脑网络连接增强。由于长期不同的飞行科目训练，相比运输机飞行员，歼击机飞行员大脑左背外侧前额叶静息态CBF增加，大脑白质完整性增强和静息态脑网络连接增强。【关键词】飞行员；动脉自旋标记；弥散张量成像；静息态功能磁共振成像Study of the Differences in Cerebral Blood Flow,Structure and Function in the Resting State Among Pilots of Different TypesWU Xiangbo,ZHUYuanqiang,MENG Bin,BAI Bo,DAIChunqiu,LIUHuilin,HU Xu,HAN Tao,YUAN Hua,SUN Xiaolong.Department of Rehabilitation,the First Affiliated Hospital to the Air Force Medical University,XianShaanri 710032,ChinaCorresponding author:SUN Xiaolong,E-mail:rlsun Abstract Objective To compare differences in cerebral blood flow(CBF),structure and function in the restingstate among air force pilots of different types of aircrafts(fighter and transport)and ordinary control populations,so as toprovide a theoretical basis for pilot selection.Methods A total of 14 commissioned pilots(8 fighter pilots,6 transport pi-lots)and 9 ordinary controls(control group)were randomly selected for arterial spin labeling(ASL),diffusion tensor im-aging(DTI)and resting-state functional magnetic resonance imaging(rs-fMRI)to accurately localize differential brain re-gions between pilots and controls,as well as pilots of different types of aircrafts.Results The ASL results showed thatthe resting-state CBF value in the left dorsolateral prefrontal lobe of pilots was higher than that of controls(P0.01),while the resting-state CBF value in the left dorsolateral prefrontal lobe of fighter pilots was higher than that of transportpilots(P0.01);DTI results showed that the fractional anisotropy(FA)of the corpus callosum and right radial cortex【基金项目】军事医学与航空医学重大问题科技攻关项目(2022ZZXM006)【作者单位】7 10 0 32陕西西安，空军军医大学第一附属医院康复科（吴相波、戴春秋、刘慧琳、胡旭、韩涛、袁华、孙晓龙），放射科（朱元强）；联勤保障部队临潼康复疗养中心康复训练科（孟斌），疗养七科(白博)【通信作者】孙晓龙，E-mail：x ls u n fm m u.e d u.c nin pilots were higher than those in controls(P0.01),and the FA of the corpus callosum in fighter pilots werehigher than that in transport pilots(P0.01);the re-sults of rs-fMRI showed that the voxel-mirrored homo-topic connectivity（VM H C)v a l u e s o f t h e o c c i p i t a l l o b e,inferior temporal gyrus and paracentral gyrus between theleft and right hemispheres of the pilots at resting-statewere higher than those of the controls(P0.01),and联勤军事医学2 0 2 3年6 月2 8 日第37 卷第6 期Mil Med JntLog,Vol.37,No.6,June28,2023497the VMHC values of the cerebellum,middle temporal gyrus and insula between the left and right hemispheres of thefighter pilots at resting-state were higher than those of the transport pilots(P0.05），具有可比性，见表1。表1飞行员与普通对照人群一般临床资料比较（元土s）Table 1 Comparison between pilots and controlson general clinical data(s)项目例数年龄（岁）身高(cm)体质量（kg)BMI(kg/m)飞行员组1439.93 6.40175.503.88874.61 6.0224.22 1.75对照组933.899.79172.338.2073.2411,3524.65 3.37t/P值1.797/0.870 1.084/0.3030.333/0.7450.353/0.731根据机种不同将飞行员分为研击机组（n=8），运输机组（n=6），不同机种飞行员的年龄、BMI、累计飞行时长、红细胞计数（red bloodcount,RBC)、血细胞比容（hematocrit,HCT）和血红蛋白浓度（haemoglo-bin,HGB)一般临床资料组间比较差异无统计学意义（P 0.0 5），见表2。本研究经作者医院临床试验伦理委员会审批（KY20192059-F-1号）。表2不同机种飞行员一般临床资料比较（土s）Table 2Comparison of the general clinical data of the pilotswith different types of aircrafts(s)项目歼击机组（n=8)运输机组（n=6)值P值年龄（岁）37.88 5.5742.67 6.891.441.0.175BMI(kg/m)23.76 2.2124.830.621.1420.276累计飞行时长（h）2180.00827.602616.671248.070.7900.445RBC(1012)5.220.304.940.211.9470.075HCT0.480.010.46 0.022.2480.606HGB(g/L)158.25 6.31153.33 5.571.5150.1561.2纳入与排除标准 41.2.1纳人标准飞行员组：飞行时间超过150 0 h的运输机和击机飞行员；年龄不超过50 周岁；头颅磁共振成像（magnetic resonance imaging，M R I)显示无异常。对照组：与飞行员年龄、性别和BMI等相匹配的医务人员；脑部MRI无异常者。1.2.2排除标准既往有脑器质性疾病或抑郁症等精神疾病者；体内有金属物者，例如骨折固定钢板；安装心脏起搏器者；不愿意参加本研究或不签署知情同意书者。1.3设备与数据处理方法1.3.1ASL灌注成像与数据处理使用GEDiscov-eryMR750磁共振和标准头线圈采集数据。高分辨T1加权像为全脑矢状位成像，扫描参数：重复时间(time repeat，T R)：19 0 0 ms；回波时间（time echo,TE)：2.2 6 m s；翻转角度：9；视野（fieldof view，FOV)：2 56 m m 2 56 m m；矩阵：2 56 2 56；层厚：1mm;层间距：0.5mm；体素：1mm1mm1mm。脉冲式动脉自旋标记（pulsed arterial spin-labeling，PASL)扫描参数：TR：2 50 0 m s；T E：15m s；FO V:230mm230mm；层厚：5mm；层间距：1.2 mm。利用高分辨T1结构图数据，先使用SPM的命令转换为Analyze格式，原始图像首先被标准化到软件自带的蒙特利尔神经病学研究所的大脑图像模板中，并利用该模板进行分割、校正等处理，获得CBF值。Mil Med JntLog6,June28,2023联勤军事医学2 0 2 3年6 月2 8 日第37 卷第6 期4981.3.2DTI扫描步骤与数据处理利用GEDiscov-eryMR750磁共振采集患者的全脑白质DTI数据。DTI扫描采用单激发SE-EPI序列扫描，参数：TR：1900ms,TE:2.26