军事飞行人员噪声性听力损失的研究进展.pdf

中华耳科学杂志2023年第21卷第4期Chinese Journal of Otology Vo1.21,No.4,2023军事飞行人员噪声性听力损失的研究进展张杰陈晓丽高小丹刘涛聂玉涛窦艳玲*西部战区空军医院耳鼻咽喉头颈外科（成都 610065）【摘要】噪声性听力损失（noise-induced hearing loss,NIHL）是一种由噪声暴露引起的进行性感音神经性听力损失。军事飞行人员接触的噪声包括飞机噪声、通信噪声和武器装备发出的噪声。军事飞行人员长期暴露在极强的噪声环境，因此NIHL发病率呈上升趋势。近年来，与军事飞行相关的NIHL在噪声特点、产生机制、易感基因、飞行时间及机种、年龄相关性等方面有了许多新的进展，这对军事飞行人员NIHL的防治具有重要意义。本文对军事飞行人员NIHL的国内外进展作一综述。【关键词】军事飞行人员；噪声性听力损失【中图分类号】R764【文献标识码】A【文章编号】1672-2922（2023）04-568-6Advances in Research on Noise-Induced Hearing Loss in Military AircrewZHANG Jie,CHEN Xiaoli,GAO Xiaodan,LIU Tao,NIE Yutao,DOU Yanling*Department of Otorhinolaryngology Head and Neck Surgery,PLA Western Theater Air Force Hospital,Chengdu 610065Corresponding author:DOU YanlingEmail:【Abstract】Noise-induced hearing loss(NIHL)is a progressive sensorineural hearing loss caused by noise exposure.Noises for military aircrew can come from aircrafts,communication and weapons.Incidence of NIHL rises withprolonged exposure.In recent years,progresses have been made in research on NIHL related to military aviation regarding noise characteristics,pathogenesis mechanisms,susceptibility genes,flight duration,aircraft types and age,whichare of great significance to the prevention and treatment of NIHL in military aircrew.This paper reviews these progresses reported both at home and abroad.【Key words】Military aircrew;Noise-induced hearing loss(NIHL)综述噪声性听力损失（noise-induced hearing loss,NIHL）是一种由噪声暴露引起的进行性感音神经性听力损失。随着工业化的快速发展，人们患NIHL的风险明显增加。在发展中国家和工业化国家中，50%的 NIHL 是暴露于强噪声(70dB)造成的，它的发病率仅次于老年性耳聋1。接触大量噪声后出现暂时性耳鸣的情况非常普遍(74.9%)，当耳蜗受损时，可伴有永久性听力损失2。据世界卫生组织估计，全球约有 10%的人口暴露在噪声污染的环境中，其中5.3%的人出现NIHL3,4。大约有16%成年患者的听力损失与暴露在工作场所的噪声有关5。职业性NIHL是全球最常见的职业病，发达国家超过10%的工人患有NIHL。NIHL已成为全球公共卫生问题。听力是人类交流的一个复杂而重要的组成部分，它的完整性对军事飞行员的表现至关重要。自航空工业发展初期以来，飞机上的噪声对乘客来说一直是个环境问题，对飞行员和飞行技术人员来说更是如此6。军事听力学家将NIHL定义为“听觉感觉器官(耳蜗)和相关的声学能量传导结构，如鼓膜和听小骨的声学过度刺激”。军事飞行员听力障碍患病率升高。在受试者中，41%的人暴露在超过欧盟风险上限的噪声中6。无线电通信、对讲机和听觉警告装置是安全飞行所需信息的重要组成部分，听力损失可能危及飞行安全。在少数的研究中发现，熟练的飞行技能可以弥补部分听力损失。Rajguru等6回顾分析发现，尽管听力保护设备已取得进步，飞行人员发生NIHL仍很常见。军事飞行员经常暴露在高水平的噪声中，还可能会导致生理或作者简介：张杰，在读博士研究生，主治医师，研究方向：空军飞行人员噪声性耳聋相关研究*通讯作者：窦艳玲，Email：DOI:10.3969/j.issn.1672-2922.2023.04.023 568中华耳科学杂志2023年第21卷第4期心理损伤，降低他们的生活质量。心理创伤可表现为睡眠障碍、疲劳和注意力难以集中以及增加的生理应激反应，这些都是影响飞行安全的因素7。在生理影响方面，美国退伍军人最常见的与服役有关的残疾是耳鸣，其次是NIHL8。1飞行相关噪声的特点有限的噪声暴露会导致可逆的听力损伤，因为在安静的环境中待上几个小时后，暂时性的阈值升高最终会消失。然而，持续或反复暴露于噪声最终会导致不可逆的感觉毛细胞损伤和伴随的永久性感音神经性听力损失9。随着时间的推移，接触大量飞机噪声有可能造成永久性的听力损害，并产生长期的职业和社会影响。因此，在过去的30多年里，英国空军一直在立法要求的支持下运作着一个强有力的听力保护计划。现行法律规定，在8小时工作日内，在耳朵处测量的连续噪声的暴露限值为87dB。军事飞行相关的噪声来源比较复杂，既有机身和涡轮的噪声（平均噪声水平100dB，在较低的频率最强10），又有头盔内部直接发出的通信信号，还有武器装备发出的噪声。战斗机因战术安排常常需要高速超低空飞行又会增加更多的噪声。与固定翼飞机相比，旋转翼飞机的噪声又不同。来自瑞典空军的一项研究表明，NIHL发生的风险与飞行时间和飞高速战机有关6。喷气式战斗机的高噪声暴露通常与高速和低空飞行战术有关，这种噪声以外部气流为主要来源，通常以高频为主。NIHL最大的影响是语音感知和可理解性的降低，特别是在背景噪声很大的情况下。这反过来又降低了飞行员的驾驶能力和战斗技能。AlOmari等11研究发现沙特空军飞行员中频(即3KHz)的听力阈值只是轻微升高，因此飞行员在安静的环境下可能不会有语言理解方面的困难，但这可能会在背景噪声存在的情况下影响语言交流。2NIHL产生的机制2.1 噪声对血迷路屏障的影响耳蜗的正常血液供应对听力至关重要。噪声损伤听觉感觉细胞，对耳蜗侧壁微血管有显著影响。声损伤不但破坏感觉毛细胞、神经细胞和支持细胞，并破坏耳蜗微循环。在大声暴露的动物中，经常可以看到血管通透性增加、循环减少（局部缺血）、白细胞聚集和内皮细胞损伤。进一步的研究揭示了声损伤后血迷路屏障的结构和分子变化，包括紧密连接蛋白和粘附连接蛋白的表达降低，内皮细胞之间的紧密连接缺失，以及血管通透性增加。血管纹周细胞（pericytes,PCs）对声损伤特别敏感12。当暴露在响亮的声音中时，某些PCs会发生变化。它们在其过程中出现不规则现象，并可从附着于内皮细胞的正常位置迁移，导致血迷路屏障的不稳定。然而，耳蜗PCs中这些变化背后的具体信号尚未确定。最新研究表明，在纹状毛细血管上的一些 PCs中，响亮的声音导致表型从神经/胶质抗原2阳性/-平滑肌肌动蛋白阴性转变为神经/胶质抗原2阳性/-平滑肌肌动蛋白阳性，这与转化生长因子-1的上调密切相关。声损伤也使毛细血管密度降低，基质蛋白沉积增加，尤其是在转化PCs附近13。Shi等12进一步研究发现，将小鼠（6-8周龄）连续2天暴露于120 dB的宽带噪声中3小时，可产生显著的听阈偏移，并导致PCs从其正常内皮附着部位突出和迁移。PCs迁移与血小板衍生生长因子（platelet-derived growth factor beta,PDGF-BB）表达增加有关。用伊马替尼（一种有效的PDGF-BB受体抑制剂）或APB5（一种特异性PDGF-BB受体阻滞剂）阻断PDGF-BB信号，可显著减弱PCs从纹状血管壁的迁移。噪声对 PCs 的影响是通过上调PDGF-BB介导的。正常功能的PCs是血管稳定所必需的。声损伤也会导致部分血管周围驻留的巨噬细胞样黑素细胞（perivascular resident macrophage-like melanocytes,PVM/Ms）激活。创伤后PVM/Ms 产生较少的色素上皮衍生因子（pigmentepithelium growth factor,PEDF），导致紧密连接相关蛋白的下调和血管渗漏14。正常 PVM/Ms 产生的PEDF 对于稳定血迷路屏障至关重要，因为 PEDF调节紧密连接相关蛋白如ZO-1和VE-cadherin的表达。2.2 噪声引起的毛细胞代谢损害和机械性损害多数研究学者认为NIHL的产生原因有两个方面。一方面是在遭受噪声过程中耳蜗内以毛细胞为主的坏死和凋亡，以凋亡为主，称为机械性损伤；另一方面是耳蜗组织内柯蒂氏器代谢功能的改变，称为代谢性损伤。机械性损伤后激活了某种机制导致耳蜗内代谢异常，在耳蜗形态学上表现为以外毛细胞为主的静纤毛倒伏和缺失，部分毛细胞肿胀坏死、脱落，症状上表现为暂时性听阈偏移（temporary hearing threshold shift,TTS）或永久性听阈偏移（permanent hearing threshold shift,PTS）。噪声过度暴露会导致以高频听阈偏移为主要特征的感音神经性听力损失，这是由于感觉毛细胞的丢失或损 569中华耳科学杂志2023年第21卷第4期Chinese Journal of Otology Vo1.21,No.4,2023伤以及螺旋神经节神经元的退化所致15。虽然噪声敏感性因人而异，但通常认为85 dB以上的噪声对听力有害。研究表明1，轻度或中度噪声只会引发TTS，因为噪声引起的毛细胞损伤和听觉神经纤维变性仍然是可逆的。TTS患者的脑干诱发电位（auditory brainstem response,ABR）阈值和畸变产物耳 声 发 射（distortion product otoacoustic emission,DPOAE）水平会随着时间的推移恢复到噪声暴露前水平。然而，严重的噪声暴露或长期暴露于有害噪声，可导致耳蜗毛细胞坏死和凋亡，导致PTS16。新生哺乳动物的毛细胞具有非常有限的再生能力，但成年哺乳动物已经失去了这种能力17，导致噪声损伤后毛细胞的不可逆转损失。2.3 兴奋性神经递质过度释放对传入神经突触的损害谷氨酸（Glutamate,Glu）是一种兴奋性神经递质。研究证明Glu的过度积累是听觉神经系统急性和慢性退化的原因18。正常情况下由于神经元和胶质细胞的高摄取系统，细胞外的Glu不会达到使毛细胞受损伤的浓度。但在缺氧、缺血等情况发生时，由于神经元释放Glu增加，重摄取减少，死亡细胞内Glu大量溢出，Glu浓度大幅度增加，对神经元产生兴奋性毒性作用，甚至导致细胞死亡。噪声可诱导耳蜗内Glu浓度增高，内毛细胞底部的I型传入神经末梢被过量分泌的兴奋性神经递质Glu破坏。过量 Glu 过度激活 N-甲基-D-天门冬氨酸（N-methyl-D-aspartate,NMDA）受体，Ca2+通道病理性开放，引起大量Ca2+内流，细胞内钙负荷增加具有神经毒性，导致蛋白质降解、膜和核酸的酶激活。3飞行时间及机种对听力的影响尽管NIHL是一种可预防和可预测的疾病，但没有足够的依据来确定NIHL的发病概率，或估计一个人在特定的噪声暴露下可能经历的听觉阈值升高水平。尽管很多研究认为飞行时间与NIHL发病率密切相关。但是众所周知，年龄对听力的影响最为一致。另外，一项对美国陆军航空兵200名直升机机组人员进行评估的研究表明，听力损失与飞行年限之间存在相关性。AlOmari等11发现飞行时间2000小时的飞行员听力阈值明显高于其他类别的飞行员。但是Owen等19发现，在美国陆军的直升机飞行员中，听力障碍更多地与飞行生涯的长度和年龄有关，而不是飞行小时数。这一点与以色列空军和英国空军的报道类似10,20。关于军事航空中高噪声水平对听力的影响，各国的研究结论尚存在分歧。来自沙特空军的一项研究表明，在军事飞行员中，固定翼飞行员NIHL的患病率为42%，而旋翼飞行员的患病率为23%。这些发现与一项在法国军事飞行员中的研究明显不同，该研究发现，与驾驶运输机的飞行员相比，驾驶战斗机和直升机的飞行员听力损失的风险更高21。根据Wagstaff和Arva22的说法，固定翼飞行员和旋转翼飞行员听力的差异可能是由于旋转翼飞行员使用的环绕耳机可以提供高度的噪声衰减，导致这些飞行员的听力水平与民航飞行员和空中交通管制员相似。而徐先荣等23研究发现直升机飞行员单纯语频听力损失明显高于歼击机飞行员。也有研究认为飞机型号对听力损失没有显著的影响。4NIHL的基因易感性NIHL是一种复杂的退化过程，除环境因素外，多种耳聋基因参与其发病24。每个人对噪声的破坏力的易感性不同，因此，暴露在相似的噪声水平下，受试者会患上不同程度的 NIHL25。编码抗氧化系统、钾离子通道、热休克蛋白和免疫系统信号的基因被认为是人类的易感基因。在寻找影响受试者对噪声易感性的遗传因素时，与氧化应激有关的基因明显是NIHL的候选基因。目前对氧化应激基因的关联研究较少。Rabinowitz等人分析了 58名噪声暴露工人的抗氧化酶谷胱甘肽硫转移酶M1（glutathione S-transferase M1,GSTM1）和谷胱甘肽硫转移酶T1（glutathione S-transferase theta 1,GSTT1）缺 失 多 态 性。GSTM1基因携带者被保护不受 NIHL 的侵袭，而GSTT1无显著相关性。Fortunato等26对 94名男性工人的抗氧化基因的多态性对氧磷酶1(paraoxonase 1,PON1)，对氧磷酶 2(paraoxonase 2,PON2)，和超氧化物歧化酶2（superoxide dismutase 2,SOD2）进行分析，PON2和SOD2多态性与 NIHL 显著相关。由于上述研究样本量偏少，Carlsson 等选用1261例噪声暴露的瑞典工人重复以上试验，选择了 10%最耐噪声和 10%最敏感的受试者，GSTM1和NIHL之间的关联不能被证实。Carlsson等也在同一研究中分析了参与氧化应激的其他基因(GSTT1、谷胱甘肽硫转移酶P（glutathione S-transferase pi,GSTP）、过氧化氢酶（catalase,CAT）、SOD、谷胱甘肽过氧化物酶 1（gluththione peroxidase 1,GPX1）和谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase,570中华耳科学杂志2023年第21卷第4期GSR），但没有发现显著的相关性。5年龄相关性NIHLRibak等人(1985)报告说，以色列空军飞行员的听力随着年龄的增长而下降。Kuronen等人(2004)在一项横断面研究中对芬兰空军飞行员的听力进行了检查。与ISO 1999标准相比，芬兰空军飞行员的听力明显好于一般人群。Gregory 提出一个猜想，由于过去测听设备粗糙，导致最初的测听结果的阈值过高。现在标准化的听力测量设备和隔音室提供了更灵敏的测量方法，使得最近的听力图上记录的阈值低10 dB。因此，年龄校正的阈值会错误地表现为随年龄增加而降低10。空勤人员在极其嘈杂的环境中工作，保护听力的主要方式是使用个人防护装备。在过去，以这种方式提供的保护水平不足以预防NIHL。然而，最近Ribak和Jones的研究表明，空勤人员中的NIHL越来越不明显，也越来越难以与老年性耳聋的自然过程区分开来。6NIHL的防治6.1 药物大量研究证明，NIHL的主要分子机制包括炎症、氧化应激和细胞凋亡。上述许多分子和信号通路是药物干预的目标，因此，NIHL的治疗以抗炎、抗氧化和抗凋亡药物等治疗为主。抗炎药物已被广泛评价为治疗NIHL的潜在药物干预措施。地塞米松、强的松龙和氢化可的松在动物模型和患者中均被证明对NIHL有效，特别是在鼓室内注射的情况下27。除了典型的皮质类固醇抑制炎症外，阻断促炎细胞因子的活性，如肿瘤坏死因子、白细胞介素-6或转化生长因子已被证明可以减少噪声引起的啮齿动物的阈值变化。抑制细胞应激和死亡途径的介质，包括丝裂原活化蛋白激酶-应激活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases-JNK,MAPK-JNK）,蛋白激酶p3828，环氧合酶-2（Cyclooxygenase 2,COX-2）29或 核 因 子 B（nuclearfactor kappa-B,NF），也作为一种潜在的预防NIHL的治疗策略而被密切研究。另一组被深入研究的具有生物活性的重要分子是抗氧化剂，可以单独使用，也可以联合使用。辅酶Q10，维甲酸，维生素(A,C,E)和镁等，在动物模型中显示了积极的结果。然而临床实践尚存争议。自噬是一种分解代谢过程，在耳蜗发育和成熟过程中起着重要作用。最近，自噬被证明是一种抗氧化细胞反应，可改善噪声诱导的外毛细胞（outer hearing cell,OHC）损伤和听力损失，因此成为药物开发的潜在治疗靶点30。抗凋亡药物是另一组在临床前试验中进行严格测试的分子。特别重视饮食微量营养素摄入的保护作用，以保持健康状态，预防NIHL。许多必需营养素，如维生素，包括叶酸，以及植物多酚，如白藜芦醇，都具有抗氧化、抗炎或抗缺血的特性。因此，强化饮食或营养药物可以作为耳部保护治疗的替代方法31。6.2 防护设备6.2.1 防护头盔+耳塞/耳机自从航空工业诞生起，为飞行员提供一种有效的通信手段，同时保护他们的听力，一直是一个重大的工程挑战。如果将飞机隔音效果提高，飞机的重量必然增加，因此个人防护装备(机组人员头盔)提供了唯一可行的解决方案。尽管飞机噪声暴露是导致军事机组人员听力损失的主要因素，这似乎是不言自明的，但最近的研究并不总是支持这一假设。例如，一项美国海军陆战队的研究表明，航空人员的听力阈值并不比其他海军陆战队人员更高32。Kuronen等7的一项研究使用了国际职业相关NIHL评估标准，发现芬兰军事飞行员的听力比预期的要好。对于这些意想不到的发现，一个可能的解释是，现代军事飞行头盔改善了噪声衰减水平。耳塞体积小，携带方便，相对舒适，在军事中普遍可用，并容易与其他战斗装备集成。目前已知的缓解军用驾驶舱环境噪声的最早解决方案是，机组人员在飞行头盔下佩戴可插入式泡沫耳塞。然而这个简单的解决办法导致了一个新的问题。为了能通过耳塞听到无线电信号，飞行员必须提高扬声器发出的音量。此外，泡沫耳塞还会降低音频通信的质量。如果耳塞干扰了交流能力，出于安全考虑，飞行员很可能不会经常使用33。飞行头盔最初是用帆布或皮革制成的，用来抵御天气。相比之下，现代飞行头盔由先进的技术材料制成，为头部提供碰撞保护，充当视觉增强装置的支架，并提供内置的通信和噪声衰减系统。头盔作为一种听力保护手段，其性能不仅取决于头盔外壳和周边护垫的设计和材料特性，还取决于用户是否能够定制合适的头盔和佩戴方式。头盔的适合度和佩戴程度的差异可能会导致耳罩周围的噪声泄漏，这可能是听力损失的一个风险因素。为了解决这个问题，飞行员们得到了定制的、入耳式的耳机。这种耳机是戴在头盔下代替泡沫耳塞，并在耳塞内放置一个微型扬声器系统。因为它是由用户耳道和耳廓的精确模型制成的，这些系统在降低环境噪声方面非常 571中华耳科学杂志2023年第21卷第4期Chinese Journal of Otology Vo1.21,No.4,2023有效，同时允许用户将想要的音频设置为比使用带耳塞的空气传导扬声器更低的水平。尽管这种耳机在降噪和提高通讯效果方面存在一些优势，但不足也很明显。第一，生产过程需要医疗专业人员制作用户耳道的蜡模，完成后的耳塞将远程生产并运送给用户。因此，通常无法立即获得可更换的部件。生产复杂性的增加也使其购买价格比头盔式扬声器高很多。第二，这种定制耳机不能在用户之间或耳朵之间互换。这给军事行动造成了很多不便。因为战术军事行动经常需要部署到偏远地区，在那里更换用户的定制耳机是不可行的。因此，定制款耳机不适用于作战部队的军事行动6.2.2 骨导耳机(bone conducting transducers,BCT)针对上述定制耳机存在的缺陷，骨导耳机似乎能够提供一个解决方案。Bradke发现在100 dB的环境噪声下，BCT在所有频率下的性能都优于空气传导扬声器。BCT的听力图平均比空气传导性扬声器的强度低10%20%。近几十年来，特种部队一直在使用BCT来改善在秘密行动中的通信，因为他们的外耳道必须通畅才能听到周围的声音。与特种部队不同的是飞行员需要降低环境噪声，BCT绕过传统的听力通道，允许我们隔离和封闭外耳道阻挡环境噪声，在不降低飞行员听觉的情况下提供最大限度的听力保护。目前美国空军飞行员佩戴两层听力保护装置：头盔的集成耳罩和某种形式的耳塞（例如，泡沫耳塞或定制模制耳塞）。因此，Bradke提出骨传导音频传感器与泡沫耳塞配合使用时，可能比空气传导扬声器更好地实现分层听力保护。考虑到定制模制耳机的成本、复杂性和不互操作性，头盔集成BCT和泡沫耳塞可能是持续空中行动的更好选择34。7总结与展望目前的研究发现，NIHL与飞行时间和飞机类型有关，使用适当的个人防护设备可能会预防NIHL。因此，为了降低NIHL的发病率，建议积极佩戴听力保护装备。此外，建议定期进行纯音测听和言语测听等听力学检查，以建立听力损失和功能性听力下降之间的客观关系。所有军事设施都应强制规定正确使用听力保护装置和定期检测这种装置。BCT可能为预防NIHL提供有力的帮助。强化饮食或营养药物或许可以作为听力保护治疗的补充。参考文献1Tikka C,Verbeek JH,Kateman E,et al.Interventions to preventoccupational 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