評價三維滾輪評定前庭功能的應用價值

應俊吉，祝伯雄，陳 龍，王 錦，王永春，孫喜慶

第四軍醫大學，陜西西安 7100321航空航天醫學系；22009級學員隊

評價三維滾輪評定前庭功能的應用價值

應俊吉1,2，祝伯雄2，陳 龍2，王 錦2，王永春1，孫喜慶1

第四軍醫大學，陜西西安 7100321航空航天醫學系；22009級學員隊

目的探討電動三維滾輪在評定前庭功能穩定性中的作用。方法20名被試者分別接受轉椅90 s和三維滾輪5 min的測試，而后依據癥狀和主訴對其前庭反應進行評級并對比兩者通過率。結果被試者分別應用轉椅90 s和三維滾輪5 min檢測，二者前庭反應評級高度一致。結論電動三維滾輪可以用于前庭功能穩定性的評定。

前庭功能；三維滾輪；轉椅；航天醫學

前庭系統的耳石及半規管系統可感知機體的旋轉和線性運動，對于維持機體平衡、保持清晰視覺和空間定向等具有重要作用。現代高性能戰斗機在機動飛行中具有高載荷、高角加速度及持續時間長等特點[1-2]，可對前庭的耳石及半規管系統產生嚴重刺激。如此時飛行員有左右擺頭等搜索目標動作，就會出現向前下翻滾等感覺，前庭功能不良者甚至會出現面色蒼白、冷汗、惡心甚至嘔吐等癥狀，危及飛行安全[3-5]。故前庭功能檢測一直是飛行學員醫學選拔及訓練的一個重要指標，貫穿飛行員選拔、飛行學員學習及飛行生涯的整個過程。我室自行研制的電動三維滾輪(專利號：CN201210382188)可以實現被試者在三個維度的旋轉，從而更全面地刺激前庭器官，引發一系列前庭反應。本實驗目的在于探究電動三維滾輪是否可用于評定前庭功能。

對象和方法

1 研究對象 選取我校2009級本科20名健康男性作為被試者，年齡21 ～ 25歲，身高165 ～ 177 cm，體質量58 ～ 65 kg，無心肺疾病史，無不良嗜好。實驗期間及實驗前24 h不飲含酒精、咖啡因等影響自主神經活性的飲料，避免吸煙及劇烈的體育運動，正常飲食。本實驗在第四軍醫大學航空航天醫學教育部重點實驗室進行，本實驗內容經第四軍醫大學醫學倫理委員會審議批準，被試者對實驗內容有完全知情權并簽署知情同意書。

2 實驗設備 1)電動轉椅：采用國產VTS-0型電動轉椅(北京和平醫療器械廠)。轉椅為電力驅動，最大角速度180°/s，轉椅背上加有輔助左右擺頭的頭托，頭托設定位置為左右擺頭各30°，電動節拍器，30次/min。2)電動三維滾輪：由第四軍醫大學航空航天醫學系設計、北京順天恒瑞科技發展有限公司制造(圖1)。三維滾輪的三個圓環采用矩形鋼管，座椅固定在內環里側，采用變頻無級調速(0 ～ 20 r/min)，并有計時功能。外環在電力驅動下做主動轉動，帶動中環和內環兩個滾輪的被動旋轉，轉動過程中由于被試者的重心偏離，從而使被試者在3個軸向隨機滾轉。

3 前庭功能穩定性測試 20名被試者分別利用電動轉椅和電動三維滾輪檢測前庭功能穩定性。為避免兩次測試的相互影響，測試時間為2013年4月7日和2013年5月10日。1)電動轉椅檢查：選用空軍招飛前庭功能標準測試方案，被試者端坐在轉椅上，調整頭托高度(枕突緊靠頭托的正中點)固定頭部，閉眼。轉椅轉動速度設定為180°/s，持續時間90 s。被試者按節拍器提示在頭托間左右擺頭，擺動角度為左右各30°，擺動頻率為1次/2 s。2)電動三維滾輪檢查：被試者端坐在滾輪座椅上，頭部緊貼座椅頭靠，雙手緊握頭上方或胸前保護欄，固定雙足、腰部和胸部保險帶，閉眼。設定三維滾輪的外環轉速為16 r/min，外環帶動內環旋轉，使被試者在三維空間隨機旋轉，持續時間5 min。4 前庭功能穩定性評價標準 測試完成后，觀察被試者反應及詢問主觀感覺，根據被試者癥狀對其前庭功能分級如下[6]：0度，無任何不良反應；Ⅰ度，輕度頭暈、惡心癥狀，額角有微汗，面色稍白，胃部不適；Ⅱ度，頭暈、惡心癥狀，額角有汗珠，面色蒼白等；Ⅲ度，出現明顯頭暈、頭痛、惡心、嘔吐或干嘔癥狀，面色蒼白，大汗淋漓等。能夠完成轉椅測試90 s，三維滾輪測試5 min，前庭反應呈0度、Ⅰ度者為合格。被試者無法完成測試，或能夠完成轉椅測試90 s，三維滾輪測試5 min，但前庭反應呈Ⅱ度以上者均為前庭敏感，判定為不合格。

圖 1 電動三維滾輪Fig. 1 3D vestibular function trainer

結果

1 前庭功能穩定性電動轉椅測試分級 20名被試者中有4名因不能耐受未能完成90 s的測試。1名無任何不良反應，判定為0度；7名出現額角微汗，面色稍白，胃部稍有不適，仍可耐受堅持，判定為Ⅰ度；5名額角出現明顯汗珠，面白及惡心，判定為Ⅱ度；3名除上述癥狀加重外，還出現了嘔吐，判定為Ⅲ度。見表1。

2 前庭功能穩定性三維滾輪測試分級 20名被試者中，1名因不能耐受未能完成5 min的測試。1名無任何不良反應，判定為0度；8名出現額角微汗，面色稍白，胃部不適，判定為Ⅰ度；6名額角有汗珠，面白，惡心，判定為Ⅱ度；4名除上述癥狀加重，還出現了頭痛、疲憊和嗜睡，判定為Ⅲ度。見表1。

3 兩種測試方法比較 以轉椅方法檢測出前庭反應敏感者12名(Ⅱ度+Ⅲ度+未完成測試者)，占總人數的60%。以三維滾輪方法檢測出前庭反應敏感者11名，占總人數的55%，兩者高度吻合。經詢問發現，以轉椅方法檢測4名未完成測試的被試者，其中3名因無法耐受錯覺，自覺不停止即會從座椅上掉下而中止測試，而非自主神經功能不能耐受。以三維滾輪方法檢測出的前庭功能敏感者，均因出現大汗、惡心或嘔吐等自主神經功能癥狀而中止測試。

討論

現代高性能戰斗機具有高持續性載荷、高載荷增長率、高角加速度、高認知負荷等特點，已陸續裝備航空兵部隊，對飛行人員的生理和心理適應能力提出了更高的要求。過大的載荷可使前庭耳石系統承受一定的負荷，當超過人體耐限時，飛行員會產生嚴重的空中眩暈、定向障礙等，危及飛行安全。據報道，美軍F-16戰機由于嚴重空間定向障礙導致的一等飛行事故占失事總例數的61%[7]。可見，良好的前庭功能是飛行員從事飛行活動、發揮戰斗力的必要條件。

表1 20名被試者分別利用轉椅和三維滾輪測試前庭功能結果對比Tab. 1 Comparison of vestibular function after being tested by 3D vestibular function trainer and Coriolis rotating chair

前庭功能選拔一直是世界各國飛行員選拔的重要內容。其目的是針對前庭反應亢進者、前庭功能疾患或功能低下及雙側不平衡者進行篩選。目前，前庭功能檢查的方法有多種[8]，我軍在招飛體格檢查時，前庭功能檢測主要采用科里奧利加速度耐力檢查和微量冰水試驗，被試者出現前庭功能減退及喪失均為不合格，而采用轉椅的方法進行科里奧利加速度耐力檢查提示前庭反應敏感者也予以淘汰[9]。這兩種方法雖然廣泛采用并有一定的效果，但仍存在一定的問題[10-12]。主要表現在：①運動病的發生與前庭半規管和耳石系統均有關，采用轉椅方法進行檢測時，僅能誘發前庭半規管系統引發的自主神經反應，而無法對耳石系統形成有效刺激；②轉椅檢查僅能淘汰前庭功能亢進者，而無法篩查前庭功能低下或喪失者；③微量冷水試驗檢測方法為非生理刺激，被試者難以耐受，且只能檢測水平半規管功能，無法檢測耳石系統；④微量冷水試驗耗時長，不適合招飛體檢所需要的大范圍快速檢測的要求。因此迫切需要尋找一種簡便、快速、易于操作且能同時對前庭半規管和耳石系統進行檢測設備和方法。

三維滾輪在以往的文獻報道中可用于耳石復位[13]，位置性眩暈的治療[14]及前庭訓練[15]等，然而關于其應用于前庭功能的評價中尚未見相關報道。我室自主研發的電動三維滾輪是由電力驅動的外環帶動內側兩個滾輪的被動旋轉，轉動過程中由于被試者的重心偏離，從而使被試者在3個軸向隨機轉動。其特點為可實現多角度、多方位的前庭刺激，并伴有身體滾轉和血液轉移，能更好地模擬實際飛行。本研究結果表明，20名被試者經三維滾輪5 min和轉椅90 s測試后，絕大多數都出現了額頭出汗，面白，胃部不適，惡心等自主神經反應。20名被試者經三維滾輪和轉椅評定后，其前庭功能穩定性合格率分別為45%和40%，兩者高度吻合。完成測試的每名被試者采用兩種測試方法的前庭反應分級具有高度的一致性。兩種檢測方法的差異主要表現在未完成測試者，采用轉椅方法由于不能耐受錯覺而中止，這3名被試者均未出現嚴重的自主神經反應；而這3名被試者采用三維滾輪檢測時，全部完成了試驗，分別被評級為Ⅰ度、Ⅱ度、Ⅲ度各1名；而另一名未能完成轉椅檢測的被試者，采用三維滾輪的方法也由于不能耐受的惡心癥狀而中止測試。可見，三維滾輪的檢測方法能更好地對前庭形成生理性刺激，這在前庭功能穩定性的評定中具有重要意義。以上結果提示三維滾輪對于評定前庭穩定性效果與電動轉椅高度一致，可有效評定前庭穩定性。

總之，三維滾輪操作簡單、安全，由于其在三個維度的滾轉運動，可對前庭耳石和半規管系統均形成 一定的刺激，有望用于飛行人員前庭功能穩定性的評定。另外，通過調節三維滾輪轉速和運行時間來細致地改變刺激量，可以用于飛行員的日常前庭功能訓練。因此，電動三維滾輪在飛行人員前庭功能穩定性的選拔和訓練中具有一定的應用前景。

1 陳義勤，羅永昌.高性能戰斗機航空衛勤保障面臨的主要問題及對策［J］.航空軍醫，2000，28（3）：103-105.

2 張衛兵.特勤療養學［M］.北京：人民軍醫出版社，2009：306-308.

3 Williams RS， Werchan PM， Fischer JR， et al. Adverse effects of Gz in civilian aerobatic pilots［J］. Aviat Space Environ Med， 1998， 69（3）： 201.

4 Muller TU. G-induced vestibular dysfunction （‘the wobblies’） among aerobatic pilots： a case report and review［J］. Ear Nose Throat J，2002， 81（4）： 269-272.

5 Clément G， Deguine O， Parant M， et al. Effects of cosmonaut vestibular training on vestibular function prior to spaceflight［J］. Eur J Appl Physiol， 2001， 85（6）： 539-545.

6 孫喜慶，肖海峰.陸軍航空醫學［M］.西安：第四軍醫大學出版社，2012：146.

7 謝溯江.新型高性能戰斗機飛行員前庭功能選拔鑒定訓練方法研究中存在的問題及展望［J］.空軍醫學雜志，2011，27（1）：54-60.

8 吳子明，張素珍.前庭功能檢查與選擇［J］.中華耳科學雜志，2013，11（3）：397-400.

9 劉福祥，中國人民解放軍空軍總醫院.飛行人員疾病診療規范［M］.北京：人民軍醫出版社，2007：31-62.

10 賈宏博，李倉明，謝溯江，等.我軍招飛體檢前庭功能檢查現狀與分析［J］.航空軍醫，2004，32（2）：87-89.

11 徐先榮，張揚，金占國.前庭功能與航空航天飛行［J］.聽力學及言語疾病雜志，2008，16（1）：29-31.

12 王海波，許珉.單溫試驗在前庭功能檢查中的意義［J］.陜西醫學雜志，2013，42（6）：706-707.

13 徐飛，張定國，高雪官，等.自動耳石復位旋轉椅的設計與研發［J］.中國醫療器械雜志，2013，37（2）：103-105.

14 韓朝，田亮，遲放魯.耳石治療儀診斷治療良性陣發性位置性眩暈的臨床分析［J］.臨床耳鼻咽喉頭頸外科雜志，2013，27（22）：1243-1246.

15 唐磊，彭友，葉澤.開展海上抗暈陸上訓練的研究［J］.科技視界，2013（21）：12-12.

3D vestibular function trainer and Coriolis rotating chair in evaluation of vestibular autonomic function: A comparative study

YING Junji1,2, ZHU Boxiong2, CHEN Long2, WANG Jin2, WANG Yongchun1, SUN Xiqing1
1Department of Aerospace Biodynamics;22009 Grade Fourth Military Medical University, Xi'an 710032, Shaanxi Province, China

SUN Xiqing. Email: sunxiqing@fmmu.edu.cn; WANG Yongchun. Email: wangych@fmmu.edu.cn

ObjectiveTo explore the application of 3D vestibular function trainer in evaluation of vestibular function.MethodsTwenty subjects were tested by 3D vestibular function trainer for 5 min and Coriolis rotating chair for 90 s, respectively. Then they were graded according to the syndromes and their pass rates were compared.ResultsThe qualified rates of vestibular function stability in graded subjects were 40% and 45% tested by 3D vestibular function trainer and Coriolis rotating chair, respectively.Conclusion3D vestibular function trainer can be used in evaluation of vestibular autonomic function.

vestibular function; 3D vestibular function trainer; swivel chair; aerospace medicine

R 852.22

A

2095-5227(2015)01-0050-03

10.3969/j.issn.2095-5227.2015.01.017

時間：2014-11-05 10:39

http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3275.R.20141105.1039.003.html

2014-07-16

全軍后勤科研“十二五”重點項目(BWS13J020)

Supported by the 12th Five Years Major scientific Research Program of General Logistics Department of PLA(BWS13J020)

國家發明專利：CN201210382188

應俊吉，男，本科。Email: 244160651@qq.com

孫喜慶，男，博士，教授，主任。Email: sunxiqing@fmmu. edu.cn；王永春，男，博士，副教授。Email: wangych@fmmu.edu.cn