三維滾輪在不同機(jī)型飛行員前庭功能穩(wěn)定性訓(xùn)練中的測(cè)試分析

江 濤，陳前偉，李 斌，陳 曦，黨激育，孫喜慶

飛行員在空中飛行時(shí)，自身前庭功能穩(wěn)定性水平低者由于受戰(zhàn)機(jī)動(dòng)作性能的影響，會(huì)使飛行員發(fā)生空間定向障礙及暈動(dòng)病，嚴(yán)重者可造成飛行事故。動(dòng)物及人群研究均證實(shí)前庭系統(tǒng)在暈動(dòng)病的發(fā)生中起核心作用[1]，前庭系統(tǒng)在空間定向認(rèn)知中扮演重要角色，穩(wěn)定的前庭功能對(duì)保障航空飛行安全十分重要[2]。目前我軍飛行員現(xiàn)有的前庭功能穩(wěn)定性鍛煉方法，主要有主動(dòng)形式訓(xùn)練法和利用專用設(shè)備的被動(dòng)形式訓(xùn)練法，這些訓(xùn)練方法各有利弊，往往只能進(jìn)行角加速度或線性加速度刺激，且方向較為單一，訓(xùn)練效果和保持時(shí)效不能很好的兼得。三維滾輪可通過(guò)3個(gè)軸向的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，全面刺激機(jī)體前庭系統(tǒng)。因此，本研究采用三維滾輪作為飛行員新的前庭功能穩(wěn)定性鍛煉方式，在不同機(jī)型飛行人員中較早的運(yùn)用三維滾輪進(jìn)行前庭功能穩(wěn)定性訓(xùn)練，以探討其安全性和可行性。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象參加健康體檢且進(jìn)行航空生理訓(xùn)練的飛行員80人，其中戰(zhàn)斗機(jī)飛行員、直升機(jī)飛行員、轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī)飛行員各20人，分別為戰(zhàn)斗機(jī)組、直升機(jī)組、轟炸機(jī)組和運(yùn)輸機(jī)組。均為男性，年齡21～43歲，飛行時(shí)間192～2 000 h。戰(zhàn)斗機(jī)組平均年齡29.05歲，平均飛行時(shí)間1 006.6 h；直升機(jī)組平均年齡28.3歲，平均飛行時(shí)間918 h；運(yùn)輸機(jī)組平均年齡35.35歲，平均飛行時(shí)間1 596.5 h；轟炸機(jī)組平均年齡29.6歲，平均飛行時(shí)間941.3 h。受試飛行員測(cè)試前24 h未服用藥物以及含咖啡因、酒精等影響前庭自主神經(jīng)活性的飲料，正常飲食和作息。本試驗(yàn)在空軍都江堰特勤療養(yǎng)中心航訓(xùn)科進(jìn)行，受試者對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容完全知情并自愿參加。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備①電動(dòng)三維滾輪：空軍軍醫(yī)大學(xué)航空航天醫(yī)學(xué)系研發(fā)設(shè)計(jì)，主要由外、中、內(nèi)3個(gè)矩形鋼管圓環(huán)組成。座椅固定安裝在內(nèi)環(huán)里側(cè)，配有3條安全帶和腳帶。外環(huán)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下做主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)中環(huán)和內(nèi)環(huán)一起被動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于受試者重心的變化，從而使受試者在3個(gè)軸向隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)三維滾輪可進(jìn)行計(jì)時(shí)和變頻無(wú)級(jí)調(diào)速（0～20 r/min）。②飛行員飛行生理參數(shù)記錄檢測(cè)儀：空軍特色醫(yī)學(xué)中心研制，在測(cè)試過(guò)程中監(jiān)測(cè)記錄受試者的心率、呼吸頻率和體表溫度等。③OMRON電子血壓計(jì)：血壓計(jì)型號(hào)：HEM—7200（歐姆龍有限公司，中國(guó)）。用于測(cè)量受試者測(cè)試前的血壓和測(cè)試后的血壓。

1.3 前庭功能穩(wěn)定性檢測(cè)對(duì)80名受試者進(jìn)行三維滾輪前庭功能穩(wěn)定性測(cè)試。設(shè)定三維滾輪轉(zhuǎn)速為16 r/min，測(cè)試持續(xù)時(shí)間5 min。保持訓(xùn)練室內(nèi)光線淡然，禁止強(qiáng)光照射。受試者測(cè)試前佩戴飛行員飛行生理參數(shù)記錄檢測(cè)儀，靜坐5 min后，測(cè)其安靜狀態(tài)下血壓。測(cè)試時(shí)，受試者端坐三維滾輪座椅上，操作員為其固定胸部、腰部安全帶及腳帶，受試者頭部緊靠座椅頭墊，雙手握胸兩側(cè)保護(hù)欄，閉上雙眼。測(cè)試過(guò)程中觀察受試者反應(yīng)，并詢問(wèn)其感受。測(cè)試完成后，再次測(cè)血壓，受試者靜坐5 min后，取下生理參數(shù)記錄檢測(cè)儀，填寫(xiě)三維滾輪訓(xùn)練記錄表和調(diào)查問(wèn)卷。

1.4 前庭功能穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法按照前庭反應(yīng)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行評(píng)定。前庭反應(yīng)分級(jí)分為：0度（無(wú)任何反應(yīng)）；Ⅰ度（額角有微汗，面色蒼白，胃部不適）；Ⅱ度（額角有汗珠，面白，惡心）；Ⅲ度（Ⅱ度反應(yīng)+嘔吐或干嘔）[3]。受試者完成測(cè)試，前庭反應(yīng)呈0度、Ⅰ度者為合格，無(wú)法完成測(cè)試或完成測(cè)試后，前庭反應(yīng)呈Ⅱ、Ⅲ度者為不合格。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理應(yīng)用SPSS 16.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料以±s表示，計(jì)數(shù)資料以率（%）表示。組與組之間比較采用單因素方差分析，2組比較采用t檢驗(yàn)，采用χ2檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 前庭刺激前后心率、血壓、體溫和呼吸的變化各組間飛行員的心率、收縮壓、舒張壓和體表溫度比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與測(cè)試前比較，不同機(jī)型飛行員在測(cè)試中心率均顯著增加（P＜0.01），測(cè)試結(jié)束后的心率基本恢復(fù)至測(cè)試前水平（表1）；不同機(jī)型飛行員舒張壓比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，直升機(jī)組在測(cè)試后的收縮壓增高（P＜0.05），運(yùn)輸機(jī)和轟炸機(jī)組在測(cè)試后的收縮壓顯著增高（P＜0.01），戰(zhàn)斗機(jī)組收縮壓差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表2）；不同機(jī)型飛行員測(cè)試中和測(cè)試后體溫較測(cè)試前顯著增高（P＜0.01）（表3）；運(yùn)輸機(jī)組和轟炸機(jī)組在測(cè)試中的呼吸頻率加快（P＜0.01，P＜0.05）測(cè)試后的呼吸率基本恢復(fù)至測(cè)試前水平；運(yùn)輸機(jī)組測(cè)試前的呼吸頻率與戰(zhàn)斗機(jī)組測(cè)試前比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；運(yùn)輸機(jī)組測(cè)試后呼吸頻率與戰(zhàn)斗機(jī)組測(cè)試后比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）（表4）。

表3 不同機(jī)型飛行員前庭刺激前后體溫的變化（n=80）

表4 不同機(jī)型飛行員前庭刺激前后呼吸的變化（n=80）

2.2 受訓(xùn)者前庭反應(yīng)分級(jí)結(jié)果戰(zhàn)斗機(jī)組前庭反應(yīng)分級(jí)合格率100%；直升機(jī)組合格率95%；運(yùn)輸機(jī)組合格率85%；轟炸機(jī)組合格率90%。組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表5）。

表5 不同機(jī)型飛行員前庭反應(yīng)分級(jí)結(jié)果（n=80）

3 討論

軍事飛行人員是空中作戰(zhàn)的主力人員，其重要性不言而喻。前庭系統(tǒng)對(duì)于人體空間定向、維持平衡具有重要作用，對(duì)于飛行人員尤為重要[4]。飛行員暈機(jī)反應(yīng)嚴(yán)重時(shí)，可出現(xiàn)進(jìn)行性發(fā)展的主客觀癥狀，從淡漠、嗜睡和胃部不適，發(fā)展到皮膚蒼白、冷汗、惡心，甚至嘔吐，可嚴(yán)重影響飛行質(zhì)量和安全[5]。可見(jiàn)，如何在平時(shí)的訓(xùn)練中提高飛行員的前庭功能穩(wěn)定性，進(jìn)行抗暈機(jī)病的耐力儲(chǔ)備，對(duì)提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力具有實(shí)際意義。

各機(jī)型飛行員在進(jìn)行三維滾輪前庭功能穩(wěn)定性測(cè)試中，測(cè)試中的心率和呼吸頻率與測(cè)試前比較顯著加快，測(cè)試后收縮壓不同程度增高，這與受試者在測(cè)試中三維滾輪旋轉(zhuǎn)充分刺激前庭器官、促使受試者血液轉(zhuǎn)移加快等因素有關(guān)。而前庭功能穩(wěn)定性的訓(xùn)練原則是循序漸進(jìn)，每次訓(xùn)練不要引起受訓(xùn)者嚴(yán)重反應(yīng)，以身體發(fā)熱，稍有不適感為宜[3]。如果訓(xùn)練刺激強(qiáng)度過(guò)高，會(huì)引起受試者嚴(yán)重的前庭反應(yīng)，出現(xiàn)反射性血壓降低，出冷汗、惡心、嘔吐等現(xiàn)象，使受試者對(duì)前庭訓(xùn)練產(chǎn)生厭倦和抵觸心理，既不利于訓(xùn)練的開(kāi)展，也不利于飛行員前庭功能穩(wěn)定性的提高。在4組受試者的體溫檢測(cè)中，測(cè)試中和測(cè)試后的體溫都是增高的，故符合前庭功能訓(xùn)練的原則。

測(cè)試結(jié)果運(yùn)輸機(jī)組和轟炸機(jī)組飛行員前庭功能穩(wěn)定性合格率相對(duì)較低，這可能與以下因素相關(guān)：①各飛機(jī)機(jī)型的性能。轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī)機(jī)型體積大，一般飛行航程遠(yuǎn)，飛行過(guò)程中機(jī)身較平穩(wěn)，振動(dòng)顛簸、飛行速度和噪音低于戰(zhàn)斗機(jī)和直升機(jī)，因此飛機(jī)在飛行狀態(tài)中對(duì)飛行員前庭系統(tǒng)刺激較弱。高性能戰(zhàn)斗機(jī)在飛行中各種加速度，高過(guò)載、機(jī)身振動(dòng)等綜合作用，對(duì)飛行員的前庭器官刺激性較強(qiáng)飛行員在飛行中經(jīng)常受到各種復(fù)雜的加速度刺激，這實(shí)際上是一種前庭習(xí)服[6]，且由于長(zhǎng)期的前庭功能鍛煉和飛行中各種加速度的反復(fù)刺激，飛行人員和地勤人員比較，前庭反應(yīng)的敏感性降低，穩(wěn)定性提高[7]。直升機(jī)機(jī)動(dòng)性能、振動(dòng)比較強(qiáng)，因此在飛行過(guò)程中也會(huì)對(duì)飛行員前庭器官有不小的刺激作用。②各機(jī)型飛行因素。有報(bào)道認(rèn)為長(zhǎng)期飛行對(duì)飛行員垂直半規(guī)管功能可能產(chǎn)生一定影響[8]。也有報(bào)道認(rèn)為飛行員某些相關(guān)疾病早期與載荷相關(guān)，而最終與年齡、飛行時(shí)間相關(guān)[9]。本組運(yùn)輸機(jī)飛行員飛行時(shí)間較長(zhǎng)，年齡相對(duì)較大。故不排除前庭功能穩(wěn)定性會(huì)隨著年齡、飛行時(shí)間的增加而減弱。③飛行員前庭功能穩(wěn)定性鍛煉情況。根據(jù)四組飛行員前庭功能穩(wěn)定性問(wèn)卷調(diào)查，運(yùn)輸機(jī)和轟炸機(jī)組飛行員平日的前庭功能鍛煉較少，甚至有些飛行員1～2年之內(nèi)都沒(méi)有進(jìn)行過(guò)前庭功能鍛煉，所以前庭功能穩(wěn)定性會(huì)有所降低。

前庭功能穩(wěn)定性訓(xùn)練作為飛行員平時(shí)的航空醫(yī)學(xué)訓(xùn)練項(xiàng)目之一，其訓(xùn)練效果維持時(shí)間比較短，停止訓(xùn)練3～4個(gè)月，訓(xùn)練可能會(huì)消失殆盡[10]。為保證飛行安全，可在飛行員群體中推廣開(kāi)展三維滾輪前庭功能穩(wěn)定性訓(xùn)練，科學(xué)安排前庭功能訓(xùn)練時(shí)間，通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的訓(xùn)練，使參訓(xùn)飛行員前庭產(chǎn)生適應(yīng)習(xí)服。加強(qiáng)前庭功能鍛煉，能導(dǎo)致前庭習(xí)服的產(chǎn)生，提高前庭功能的穩(wěn)定性[11]，這樣才能減輕運(yùn)動(dòng)病的發(fā)生。前期研究得出三維滾輪訓(xùn)練可有效提高前庭功能穩(wěn)定性[12]，并可用于前庭功能穩(wěn)定性的評(píng)定[13]。三維滾輪依靠受試者的重心變化和3個(gè)鋼環(huán)的隨機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)受試者在3個(gè)軸向復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)，可對(duì)機(jī)體三維前庭系統(tǒng)進(jìn)行全面的功能刺激。三維滾輪產(chǎn)生的前庭刺激形式更貼近真實(shí)飛行時(shí)對(duì)飛行員前庭系統(tǒng)的刺激效果，三維滾輪能同時(shí)對(duì)前庭半規(guī)管和耳石器產(chǎn)生前庭習(xí)服，避免了以往飛行員在前庭功能鍛煉中，出現(xiàn)分開(kāi)鍛煉后在實(shí)際飛行中出現(xiàn)互相轉(zhuǎn)移不適應(yīng)的問(wèn)題。該設(shè)備簡(jiǎn)單易用、安全可靠，能針對(duì)不同機(jī)型飛行員前庭功能穩(wěn)定性情況，調(diào)節(jié)滾輪轉(zhuǎn)速，設(shè)置鍛煉時(shí)長(zhǎng)，以達(dá)到預(yù)期訓(xùn)練要求。三維滾輪對(duì)前庭耳石和半規(guī)管系統(tǒng)均能形成刺激，在飛行人員前庭功能穩(wěn)定性訓(xùn)練中具有一定的應(yīng)用價(jià)值[14]，可納入飛行員航空生理訓(xùn)練體系，為提高飛行員前庭功能穩(wěn)定性，促進(jìn)部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力提升提供有力支撐。