軍事飛行員感覺整合試驗檢測方法及參考值

歐陽湯鵬，徐先榮，翟麗紅

1 空軍特色醫(yī)學(xué)中心 航空航天眩暈診療研究中心，北京 100142；2 海軍青島特勤療養(yǎng)中心，山東青島 266000

良好的空間定向能力是飛行安全的重要保證。空間定向活動是由視覺(visual sense，VIS)、前庭覺(vestibular sense，VEST)、本體覺(somatosensory sense，SOM)及感覺通道傳來的空間信息最終經(jīng)過中樞整合形成[1-2]。隨著我軍戰(zhàn)斗機性能逐步提升，對飛行員的空間定向能力要求越來越高。因此，準(zhǔn)確判定飛行員的空間定向能力至關(guān)重要。目前針對飛行員的前庭功能評估方法有溫度試驗、旋轉(zhuǎn)試驗、視頻頭脈沖試驗、主觀垂直視覺、主觀水平視覺、前庭肌源性誘發(fā)電位等[3-4]。這些檢查僅單一評估半規(guī)管或耳石器功能，并不能評估飛行員綜合運用視覺、前庭覺及本體覺信息維持姿態(tài)穩(wěn)定的能力。感覺整合試驗(sensory organization test，SOT)能夠檢測受試者能否有效利用視覺、前庭覺及本體覺的輸入信息從而維持姿態(tài)穩(wěn)定的能力，并能識別姿態(tài)維持障礙來源于哪種感覺系統(tǒng)[5-6]。該試驗具有獨特的臨床價值，彌補了當(dāng)前軍事飛行員前庭功能檢查的空白。本研究旨在建立軍事飛行員SOT 的規(guī)范檢測方法及標(biāo)準(zhǔn)值常模，為飛行學(xué)員選拔、飛行人員航空醫(yī)學(xué)鑒定及前庭功能受損飛行員康復(fù)評定提供依據(jù)。

對象和方法

1 研究對象 受試者為142 名健康男性殲擊機飛行員，年齡22 ～ 38(28.5±5.1)歲，飛行時間(632±495) h。所有受檢者視力、聽力正常，主訴無眩暈、頭暈、前庭-視覺癥狀及姿勢等前庭系統(tǒng)癥狀，無神經(jīng)、骨骼肌肉系統(tǒng)疾病。受檢者在檢查前48 h內(nèi)禁止服用興奮或抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物，檢查前向每名受檢者說明檢查方法并簽署知情同意書。

2 測試設(shè)備 檢測儀器為美國Natus 公司生產(chǎn)的動態(tài)姿態(tài)平衡儀，主要部件包括一個可移動的、內(nèi)含力傳感器的測力板和一個可移動的視景。軟件版本為Neurocom Smart Equitest。

3 測試前準(zhǔn)備 1)準(zhǔn)確測量受試者身高(受試者在測力板上站立的位置及SOT 檢測過程中測力板和視景隨從擺動的幅度均與受試者身高有關(guān)[7])。2)安全帶的連接：按照受試者的體型選擇大小合適的安全背心(S、M、L)，并正確系好安全帶。將安全帶的肩帶連接在頭部上方的欄桿。3)固定受試者雙腳位置：受試者站在測力板上，面向視景。受試者每只腳的內(nèi)踝應(yīng)正位于測力板上的中心水平線上方，并根據(jù)以下原則確立跟骨的位置。身高76 ～ 140 cm 者對應(yīng)S 線，身高141 ～ 165 cm 者對應(yīng)M 線，身高166 ～ 203 cm 者對應(yīng)L 線。測試時受試者光腳或者穿襪子均可。但是各實驗室應(yīng)該統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本試驗中所有受試者均穿襪子進行SOT。

4 SOT 測試方法 動態(tài)平衡儀可通過受試者睜眼/閉眼、測力板穩(wěn)定/隨動、視景穩(wěn)定/隨動的不同組合，提供6 種不同的環(huán)境狀態(tài)(CON 1 ～ 6)(表1)。SOT 測試要求受試者依次在這6 種不同環(huán)境狀態(tài)下盡量保持重心穩(wěn)定，每種條件重復(fù)測試3 次，每次測試持續(xù)20 s。每次測試完畢計算機自動計算平衡得分。測試過程中，如果受檢者出現(xiàn)傾倒、手扶支撐物、閉眼條件下睜眼等情形，則視為“跌倒”，平衡分計為“0”。

表1 SOT 6 種感覺狀態(tài)Tab. 1 Six different sensory conditions of SOT

5 平衡得分計算方法 平衡分(equilibrium score, ES)是對每種狀態(tài)下的重心變化或姿態(tài)不穩(wěn)的量化值，其計算方法基于人體能保持重心穩(wěn)定時的最大前后搖擺角度為12.5°，通過比較每次測試時受試者前后晃動的最大角度范圍與理論最大角度的差異計算平衡得分。

計算公式為：ES=[1-(θmax-θmin)/12.5]×100(θmax指在測試過程中受檢者向前最大晃動角度，θmin是向后最大晃動角度)。

ES 值由儀器自動計算得出，得分越高表示受試者重心越穩(wěn)定[8]。100 分表示無擺動，近100 分表示擺動很小，0 分表示失去平衡摔倒。每種條件平衡得分取3 次測試得分平均值。綜合平衡分(composite equilibrium score，COM) 通 過 計 算6 個條件的加權(quán)平均分值得出。

6 感覺分析值計算方法分別按照本體覺=條件2/條件1，視覺=條件4/條件1，前庭覺=條件5/條件1，視覺依賴(visual preference，PREF)=(條件3+6)/(條件2+5)，計算本體覺、視覺、前庭覺和視覺依賴得分。

7 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS18.0軟件進行統(tǒng)計分析。飛行員每種條件下的平衡得分、COM 值、SOM 值、VIS 值及PREF 值進行正態(tài)分布檢驗，按-x-1.64 s計算正常參考值范圍下限。

結(jié) 果

1 6 種不同感覺狀態(tài)條件的平衡分及綜合平衡分142 名健康飛行員條件1 ～ 6 下的平衡得分平均值分 別 為94.79±2.18、93.99±2.10、92.41±3.08、87.08±4.95、75.44±7.21、68.16±10.09，COM 平均值為82.66±4.07。數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，按-x-1.64 s計算，條件1 ～ 6 正常參考值低限分別為91 分、91 分、87 分、79 分、64 分、52 分，COM 正 常 值低限為76 分(儀器自帶參考值分別為90 分、85 分、86 分、70 分、52 分、48 分、70 分)。見表2。

2 感覺分析值 142 名健康飛行員SOM、VIS、VEST、PREF 感 覺 分 析 值 分 別 為99.18±2.47、91.89±5.26、79.61±7.63、94.83±5.58， 數(shù) 據(jù) 符合正態(tài)分布，按-x-1.64 s 計算，正常參考值低限分別為95 分、83 分、67 分、86 分(儀器自帶參考值分別為90 分、74 分、55 分、86 分)。見表3。

表2 142 名飛行員不同感覺狀態(tài)條件下平衡分及綜合平衡分Tab. 2 Equilibrium score for each trial and composite equilibrium score of 142 pilots

表3 142 名飛行員感覺分析值Tab. 3 Sensory analysis of 142 pilots

討 論

人體姿勢的平衡是大腦接受來自“平衡三聯(lián)”(本體覺、視覺、前庭覺)的信息并整合分析的結(jié)果。感覺整合的過程，即大腦選擇可靠的感覺輸入信息并依賴其保持平衡的過程。如果感覺整合能力發(fā)生異常，即使本體覺、視覺、前庭覺的輸入信息均正常，人體仍可能發(fā)生平衡障礙[9-10]。所以，感覺整合能力的評價是人體平衡功能評價的重要環(huán)節(jié)。軍事飛行員從事各種專業(yè)活動時，都需要保持人體姿態(tài)穩(wěn)定，只有始終保持人體姿態(tài)穩(wěn)定，飛行員才能夠順利展開作戰(zhàn)活動。當(dāng)前針對飛行員檢查主要關(guān)注其前庭功能，包括半規(guī)管和耳石器兩部分，而軍事飛行員人體姿態(tài)控制一直以來缺少相應(yīng)的檢測手段[11]。直到1996 年NeuroCom 公司研制出EquiTest 系列動態(tài)平衡檢查設(shè)備，為檢查動態(tài)姿態(tài)平衡和前庭康復(fù)奠定了基礎(chǔ)。其中，SOT 由Nashner 創(chuàng)始，提出感覺整合是指中樞選擇并組合相適宜的感覺信息過程[12]。即中樞神經(jīng)系統(tǒng)對空間感覺輸入信息的整合是通過視覺、前庭覺及本體覺三種感覺信息接收和輸入相關(guān)空間感覺信息，經(jīng)各級中樞神經(jīng)系統(tǒng)依據(jù)各種感覺系統(tǒng)的生理特性、內(nèi)在空間姿態(tài)表象和所需適應(yīng)的空間信息進行選擇、比較，綜合形成體位和體態(tài)的空間知覺，這一過程也稱為動態(tài)姿態(tài)控制的感覺重建[13-14]。然而，目前國內(nèi)普遍使用的NeuronCom 生產(chǎn)的動態(tài)平衡儀，其SOT 正常值范圍是根據(jù)檢測112 名20 ～ 59 歲普通健康美國人群得出。由于人種差異及軍事飛行員職業(yè)特殊性，設(shè)備提供的SOT 正常值范圍并不能準(zhǔn)確判斷我軍軍事飛行員姿態(tài)控制能力，國內(nèi)缺乏相關(guān)領(lǐng)域的研究。因此，本課題組收集了142 名健康軍事飛行員SOT 檢查結(jié)果，分析得出了我國軍事飛行員SOT 參考值范圍。

據(jù)研究，當(dāng)站立面穩(wěn)定時，人體使用“平衡三聯(lián)”的比例為70%本體覺、20%前庭覺、10%視覺，當(dāng)站立面晃動時，人體使用“平衡三聯(lián)”的比例調(diào)整為60%前庭覺、30%視覺、10%本體覺。SOT 測試時，條件1 平衡得分作為基準(zhǔn)值[15]。條件2 主要反映受試者利用本體感覺系統(tǒng)維持姿態(tài)穩(wěn)定的能力，此時機體接收雙腳與支撐平面反壓力信息，以及四肢與身體其他部分的關(guān)系。感受器分布于肌腱、關(guān)節(jié)、皮膚等處接收觸壓信息的感受小體或感覺末梢，感知下肢與支撐平面的位置以及軀體相對于重力的位置。本體覺在支撐平面穩(wěn)定時對姿態(tài)穩(wěn)定和平衡貢獻最大，當(dāng)支撐平面不穩(wěn)時反應(yīng)最敏感最迅速[16]。本研究條件1、2 的正常值低限均高于儀器提供正常值低限，SOM值相比儀器提供正常值低限也提高，提示飛行員利用本體覺維持姿態(tài)穩(wěn)定的能力更高。可能與飛行員群體相對年輕，本體覺反應(yīng)普遍靈敏有關(guān)。

條件4 時，主要反映受試者使用視覺維持姿態(tài)穩(wěn)定的能力。視覺系統(tǒng)的感受器接收中心和外周視野信息。主要反映頭部相對于外界環(huán)境位置變化及頭部相對于周圍物體運動，明確是由頭相對于重力方向傾斜使耳石器官發(fā)出的信息，還是由于頭做線性運動引起耳石器官發(fā)出的信息[17]。視覺的敏感性低于本體覺。在視覺環(huán)境穩(wěn)定，而支撐面不堅實或晃動時機體主要依賴視覺信息控制姿態(tài)平衡和穩(wěn)定。本研究條件4 的正常值低限高于儀器提供正常值低限，VIS 值相比儀器提供正常值低限也提高，提示飛行員利用視覺維持姿態(tài)穩(wěn)定的能力更高。這也與飛行員群體視力比普通人群高的結(jié)論相符。

條件5 時，主要反映前庭覺維持姿態(tài)穩(wěn)定的能力。前庭覺系統(tǒng)的感受器為耳石器和半規(guī)管壺腹嵴，耳石器主要感受頭部直線加速度運動刺激，半規(guī)管壺腹嵴感受頭部角加速度刺激。向中樞提供重力方向和繞三軸向(垂直、橫向和縱向)的旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)和滾轉(zhuǎn)運動的信息。識別相對于重力和慣性力的頭的空間位置信息及頭部相對于自身運動的空間信息。當(dāng)姿態(tài)平衡受到干擾時前庭覺反應(yīng)快，但敏感性低[18]。本研究條件5 的正常值低限高于儀器提供正常值低限，VEST 值相比儀器提供正常值低限也提高，提示飛行員利用前庭覺維持姿態(tài)穩(wěn)定的能力更高。這可能與飛行員醫(yī)學(xué)選拔的高標(biāo)準(zhǔn)和職業(yè)生涯中不斷的前庭功能鍛煉有關(guān)。飛行學(xué)員招飛體檢時已將前庭功能明顯低下的志愿者淘汰，符合體檢標(biāo)準(zhǔn)的飛行學(xué)員在其職業(yè)生涯起始就開始前庭功能鍛煉，因此飛行員的前庭覺功能相對較強。

條件3、6 是分別相對于條件2、5 設(shè)置的，主要為了對比受試者在睜眼但視覺環(huán)境不穩(wěn)定條件下與閉眼條件的平衡能力。通過計算(CON3+CON6)與(CON2+CON5) 的比值，得出PREF 分值。當(dāng)PREF 分值低于正常值時，代表受試者過度依賴視覺信息保持平衡。即使機體接受的視覺信息不正確，受檢者仍然依靠視覺維持平衡，提示受檢者中樞神經(jīng)系統(tǒng)受累所致[19]。本研究條件PREF 的正常值低限與儀器提供正常值低限相等，提示飛行員在睜眼但視覺環(huán)境不穩(wěn)定條件下與閉眼條件的平衡能力于普通人無差異。

綜上所述，SOT 可綜合評估飛行員利用視覺、前庭覺及本體覺的輸入信息從而維持姿態(tài)穩(wěn)定的能力，并能識別姿態(tài)維持障礙來源于那種感覺系統(tǒng)。相比現(xiàn)行針對飛行員的前庭功能檢查只能單一評估耳石器或某個半規(guī)管功能，甚至僅能檢測非生活中常用頻段，SOT 優(yōu)勢明顯。本研究建立了我國軍事飛行員SOT 正常值，為飛行人員前庭功能的醫(yī)學(xué)鑒定提供了參考依據(jù)。