探討軍事飛行員動態視敏度和凝視穩定性的檢測方法及正常參考值

翟麗紅，徐先榮，金占國，章夢蝶，王 蒙，石婷婷

空軍特色醫學中心 航空航天眩暈診療研究中心，北京 100142

前庭器官由三對半規管—水平半規管、前半規管、后半規管和兩對耳石器—橢圓囊和球囊組成，其中半規管感受角加速度刺激，耳石器感受線性加速度。前庭系統在維持凝視穩定、保持姿勢平衡和空間定向方面發揮著重要作用。前庭功能檢查是借助一定技術方法，通過特定的自發或誘發試驗，對前庭系統生理功能進行的定性或定量評估，旨在明確病變側別和部位，了解前庭系統功能受損程度[1]。目前臨床常用的前庭功能檢查方法有溫度試驗、轉椅試驗、前庭自旋轉試驗、視頻頭脈沖試驗、前庭肌源誘發電位、主觀垂直視覺、動態視敏度檢查、凝視穩定性檢查等。本課題組前期已建立了軍事飛行員的溫度試驗、前庭自旋轉試驗、視頻頭脈沖試驗、前庭肌源誘發電位和主觀垂直視覺的檢查方法和參考值[2-5]。本文將探討軍事飛行員動態視敏度和凝視穩定性的檢測方法和參考值，為其在飛行學員醫學選拔和飛行人員醫學鑒定前庭眼反射功能評價中的應用提供參考依據。

對象和方法

1 研究對象 受試者為2019 年1 - 8 月來我中心改裝體檢的45 名現役健康殲擊機飛行員，男性，年齡23 ～ 39(26.4±3.4)歲，飛行時間362 ～ 2 200 (650.6±424.4) h。所有受試者無眩暈、頭暈、中耳炎病史，無嚴重飛行錯覺史，純音測聽、聲導抗檢查等聽覺功能正常，眼科檢查正常。檢查前48 h禁止攝入咖啡因和酒精，禁止服用鎮靜劑、安眠藥、感冒藥、阿司匹林等。檢查前一晚睡眠充足。檢查前向受試者講解本試驗的目的、方法和過程，并簽署知情同意書。

2 測試設備及環境 使用美國Natus 集團生產的NeuroCom Balance Manager 動態姿勢平衡儀，軟件為NeuroCom Smart EquiTest。測試在安靜的房間內進行，適度照明，所有測試保持房間亮度一致。

3 測試參數及順序 測試時受試者端坐于屏幕前，保證其視線與屏幕中央平齊。受試者眼睛與屏幕的距離固定為5 in，即1.52 m。所有測試采用LogMar 視力表，視標為字母“E”。測試時受試者頭戴一個頭帶式三軸傳感器來感知頭部轉動方向和角度。靜態視敏度(static visual acuity，SVA)和最小感知時間(minimum perception time，MPT)是動態視敏度(dynamic visual acuity，DVA)和凝視穩定性測試(gaze stabilization test，GST)的基準線，必須在DVA 測試和GST 前完成，且必須在同一天完成。本試驗按照SVA、MPT、DVA、GST 的順序進行。

4 測試方法 所有測試采用收斂算法，即從易到難的算法。受試者回答正確則提高難度，回答錯誤則降低難度，直到在同一難度的5 次測試中答錯3 次，則測試中止。當受試者對答案不確定時鼓勵其猜測并回答。1)SVA 和MPT 測試方法：測試SVA 時，受試者頭部靜止，屏幕中央隨機呈現不同開口方向的字母“E”(上、下、左、右)，初始大小為0.3 LogMar，每次顯示時間為2 s。按照收斂算法測出受試者能識別的最小字母“E”，即SVA。MPT 即受試者能看清楚時視標的最短顯示時間。測試時字母“E”大小固定設置為SVA+0.2 LogMar，其呈現時間長短取決于受試者的回答。初始值為250 ms，最小值為20 ms。答對則縮短呈現時間，答錯則增加呈現時間，直到受試者在同一水平答錯3 次。正常人MPT 為20 ～ 50 ms，MPT ＞60 ms 為不正常，立即重復MPT 檢查，并采用第二次測試結果。如果MPT 仍然＞60 ms，則終止測試。2)DVA 測試方法：①Yaw 軸DVA：受試者沿Yaw 軸方向左右搖頭，最低搖頭幅度為每個方向20°，最小搖頭速度設置為85°/s。受試者搖頭幅度和速度達標則屏幕呈現字母“E”。初始大小為SVA+0.2 LogMar，即在Snellen 視力表中比靜態視敏度大兩行。根據受試者的回答調整字母“E”大小。按照收斂算法分別測試得到受試者沿Yaw 軸方向向左和向右搖頭的DVA，并計算其與SVA 的差值，即DVA Loss；②Pitch 軸DVA：受試者沿Pitch 軸方向上下搖頭，最低搖頭幅度為每個方向20°，最小搖頭速度設置為60°/s。其余測試方法同Yaw 軸DVA；③Roll 軸DVA：受試者沿Roll 軸方向左右搖頭，最小搖頭幅度為每個方向20°，最小搖頭速度設置為40°/s。其余測試方法同Yaw 軸DVA。3)GST 方法：與DVA 測試不同的是，GST 測試時字母“E”大小固定為SVA+0.2 LogMar，而受試者的搖頭速度根據其回答正確與否來調整。回答正確則要求受試者提高搖頭速度，回答錯誤則要求其降低搖頭速度。按照收斂算法分別測試其沿著Yaw 軸、Pitch 軸、Roll 軸搖頭時回答正確率60%時的最快搖頭速度水平。

5 統計學方法 所有試驗數據均應用SPSS17.0 統計軟件進行分析處理，對實驗數據進行正態分布檢驗，在符合正態分布的條件下，對于SVA、MPT和DVA Loss，按照-x+1.64 s 計算參考值上限，對于GST，按照-x-1.64 s 計算參考值下限，檢驗水準為α=0.05。

結 果

1 靜態視敏度和最小感知時間 45 名健康飛行員的SVA 平均值為(-0.28±0.03) LogMar，參考范圍是≤-0.23 LogMar (-x+1.64 s)。MPT 平均值為(20.44±2.08) ms，參考值范圍是≤23.85 ms(-x+1.64 s)。見表1。

2 動態視敏度DVA Yaw 軸方向，向左搖頭時DVA Loss 平均值為(0.06±0.04) LogMar(-x+1.64 s，下同)，參考范圍是≤0.13 LogMar，向右搖頭時DVA 平均值為(0.06±0.04) LogMar，參考范圍是≤0.13 LogMar；Pitch 軸方向，向上搖頭時DVA 平均值為(0.08±0.06) LogMar，參考范圍是≤0.18 LogMar，向下搖頭時DVA 平均值為(0.07±0.06) LogMar，參考范圍是≤0.17 LogMar；Roll 軸方向，向左搖頭時DVA 平均值為(0.07±0.06) LogMar，參考范圍是≤0.15 LogMar，向右搖頭時DVA 平均值為(0.07±0.05) LogMar，參考范圍是≤0.15 LogMar。飛行員沿Yaw 軸、Pitch 軸和Roll 軸搖頭時，DVA平均值均＜0.1 LogMar，參考值范圍均不超過0.20 LogMar，即在Snellen 視力表中視力下降不超過2行。見表1。

表1 SVA、MPT、DVA Loss 的平均值和參考值高限Tab. 1 Average and upper limit of reference range of SVA, MPT, DVA Loss

表2 GST 的平均值和參考值低限Tab. 2 Average and lower limit of reference range of GST (°/s)

3 凝視穩定性 Yaw 軸方向，向左搖頭時GST 平均 值 為(167.73±24.76)°/s (-x-1.64 s，下 同），參考值范圍是≥127.12°/s，向右搖頭時GST 平均值為(167.31±22.95)°/s，參考值范圍是≥129.67°/s；Pitch 軸方向，向上搖頭時GST 平均值為(135.09±26.41)°/s，參考值范圍是≥91.78°/s，向下搖頭時GST 平均值為(136.71±24.89)°/s，參考值范圍是≥95.89°/s；Roll 軸方向，向左搖頭時GST 平均值為(122.50±26.24)°/s，參考值范圍是≥79.47°/s，向右搖頭時GST 平均值為(121.04±25.86)°/s，參考值范圍是≥78.64°/s。飛行員沿Yaw 軸、Pitch 軸和Roll 軸搖頭時，GST 平均值均大于100°/s，GST參考范圍均大于DVA 測試設置的最低搖頭速度。見表2。

討 論

前庭系統在維持凝視穩定、保持姿勢平衡和空間定向方面發揮著重要作用。前庭功能與航空航天飛行關系密切。隨著我國空軍武器裝備的跨越式發展，高性能戰機的“高過載、高過載增長率、高角加速度”等特點對飛行員的前庭功能提出了更高的要求。高角加速度和高過載聯合作用，可造成前庭器官功能暫時性障礙，使飛行員易發生空間定向障礙，高角加速可使暈機病易感性較高的飛行員出現暈機反應，甚至暈機病，長時間的高過載飛行也會對飛行員的耳石功能產生一定的損害，易出現眩暈等前庭疾病[6]。據徐先榮等報道，前庭性疾病排在殲擊機飛行員總住院疾病譜第8位，停飛疾病譜第6 位，耳鼻喉科住院疾病譜第2 位[7-9]。前庭功能異常可能導致的飛行錯覺、空中失能、空間定向能力障礙，嚴重威脅飛行安全，因此前庭功能檢查在飛行學員醫學選拔和飛行人員醫學鑒定中占有重要地位。前庭功能檢查中又以前庭眼反射(vestibulo-ocular reflex，VOR)檢查尤為重要。

前庭眼反射作為人體重要的生理反射，其生理意義在于保證人體在頭部運動過程中，眼球能夠精準同步地反向運動以使得視覺目標穩定在視網膜黃斑處。從功能模式上分類，前庭眼反射由三大部分組成：前庭外周感受器及傳入通路，前庭中樞，運動傳出通路。其中，前庭外周感受器又分為半規管和耳石器，分別感受旋轉(角加速度)及直線(線性加速度)運動。

VOR 的檢查方法有轉椅測試、頭脈沖試驗、溫度試驗、前庭自旋轉試驗及DVA 檢查和GST 等，其中只有DVA 檢查和GST 能直接檢測VOR 損傷對人體動態視覺的影響，尤其在評價單側或雙側前庭功能低下時，DVA 檢查是一項重要依據。對于前庭康復的患者，DVA 檢查和GST 不僅可以作為評價功能障礙的客觀依據，還可作為前庭功能康復鍛煉效果的重要評價指標[10]。

以往的DVA 檢查和GST 測試，僅僅依靠節拍器來控制患者的搖頭速度，對于搖頭幅度和速度的控制不夠精確。近年來出現的計算機數字化的DVA 和凝視穩定性測試設備提高了該檢查的靈敏度和特意度。頭帶式三軸傳感器可以實時監測受試者的搖頭方向、搖頭速度和角度，并實時傳輸給內置的計算機程序，受試者搖頭不達標時程序不會呈現字母“E“。內置程序還可以識別字母“E“呈現時患者的搖頭方向，從而分別測試患者向不同方向搖頭時的DVA Loss 和GST 值。但是，對于DVA 檢查和GST，目前國際上沒有統一的測試參數設置，也沒有統一的測試算法。關于正常人和前庭損傷患者的DVA 和GST 結果的研究也較少。本研究采用的美國NATUS 集團生產的NeuroCom Balance Manager 動態姿勢平衡儀是國際上領先的獲得專業人員認可的DVA 檢查和GST 設備。

目前國內關于DVA 檢查和GST 的相關研究較少。高世宏等[11]于1994 年研究了動態視力檢測儀器及評定方法，蔡峻等[12]研究了前庭習服前后的動態視功能差異，王林等[13]于2009 年開展了飛行員高振幅下不同振動頻率的動態視力研究。但是國內使用新型的計算機化的動態視力測試設備對飛行員開展DVA 檢查和GST 的相關研究還是空白。國外Kaufman 等[14]使用NeuroCom Balance Manager動態姿勢平衡儀開展了DVA 檢查和GST 的重復性和可靠性研究，Ward 等[15]也研究了GST 的可靠性和穩定性，Al Saif 等[16]還研究了肌肉疲勞對DVA 測試的影響。

參數設置方面，DVA 測試時，各研究對于最低搖頭速度的設置不盡相同。Yaw 軸最低搖頭速度設置為80 ～ 125°/s，Pitch 軸最低搖頭速度設置60 ～ 100°/s，Roll 軸最低搖頭速度為40 ～ 60°/s[17-19]。本研究中Yaw 軸、Pitch 軸和Roll 軸最低搖頭速度設置分別設置為85°/s、60°/s 和40°/s。

對于DVA Loss 和GST 的正常值，各研究尚無統一的結論。本研究中，飛行員沿Yaw 軸、Pitch軸和Roll 軸搖頭時，DVA Loss 平均值均小于0.1 LogMar，即在Snellen 視力表中視力下降不超過1 行，參考值范圍均不超過0.20 LogMar，即在Snellen 視力表中視力下降不超過2 行。GST 平均值均＞100°/s，參考值范圍均大于DVA 測試設置的最低搖頭速度，說明今后的研究中，可以提高DVA 測試中設置的最低搖頭速度，進一步研究提高最低搖頭速度后，軍事飛行員的DVA 如何變化。 本研究建立了軍事飛行員DVA 檢查和GST 的方法以及參考常值。今后的研究中，我們將提高DVA 測試中設置的最低搖頭速度，取得不同搖頭速度下飛行員的DVA Loss 結果，為DVA 檢查和GST 在飛行學員醫學選拔和飛行人員醫學鑒定前庭眼反射功能評價中的應用提供更多的客觀參考依據。