民航飞行学员前庭功能稳定性训练研究

2012-01-02郭洪波陈华卫周保辉

哈尔滨体育学院学报 2012年1期

郭洪波，陈华卫，周保辉

（南京航空航天大学体育部，江苏南京 210016）

前庭器官的稳定性即前庭耐力是飞行员必备的主要身体素质,飞行员在飞行中由于起飞拉升、降落、加减速以及遇到不稳定的强气流后的颠簸，前庭耐力差的飞行员就会出现眩晕、出汗、面色苍白、恶心、呕吐、心悸、唾液增加等植物性神经机能反应［1，2］；其次还会出现升降机的超重失重错觉、躯体和眼重力错觉、倾斜错觉、躯体旋转型错觉等地前庭本体性错觉，也就是空间定性障碍［3］，飞行员飞行过程中如果出现这两种现象，都将严重影响飞行安全。因此，对飞行员以及飞行学员加强前庭功能稳定性的训练至关重要。目前我国航空医学专家对战斗机飞行员的前庭功能稳定性及训练已做了大量的研究，并取得了重大成果，而对民航飞行员却研究甚少，本文主要借助战斗机飞行员前庭器官稳定性的研究方法对我国民航飞行学员的前庭功能稳定性进行研究，以探讨民航飞行员前庭功能稳定性的训练方法研究，以此来为我国民航飞行员前庭功能稳定性的训练提供理论依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

民航学院飞行学院2011级未接受前庭功能训练的新生学员42名，以及接受过2年系统前庭功能体育训练的2009级学员42名，年龄18～21岁，平均年龄20岁，共计84名，全部为男性。

1.2 研究方法

1.2.1 主要设备与仪器

（1）航空体育课中用于前庭功能训练的线加速度刺激训练装置电动四柱秋千 (可摆长3.5～6m ,最大摆角45°，最大线性加速度3.95m/ s )、用于角加速度刺激训练的装置固定滚轮和旋梯［4］。

（2）用于检测飞行错觉的红外视频眼震电图仪（Synapsy型、法国）、动态姿态平衡仪（美国NeuroCom公司EqTest型）。

（3）用于测量植物神经性机能反应的水银全自动血压计（GLS-909型、台湾可康宁科技公司）、便携式八导胃肠电图仪(EGEG-8D型、合肥凯利光电科技公司)。

1.2.2 测量指标血压收缩压、舒张压、耐受时间、胃电指标。

1.2.3 评价标准前庭植物神经性症状按Graybiel（1968）标准评分［5］、飞行错觉（空间定性障碍）参照感觉整合测试（SOT, Sensory Organization Test）得出的平衡分、感觉分以及策略分评价（民航飞行不存在飞机翻滚、旋转，故本次SOT测试只针对线速度上的刺激即秋千刺激）。

平衡分：100×{12.5-（θmax-θmin）/12.5）}，分数在0～100区间，分数向0靠近，表明身体晃动幅度大，身体姿势控制能力差；分数向100靠近，身体稳定，姿势控制能力强。

前庭感觉分=100×SOT5/SOT1，反映对感觉信息的利用能力。

策略分：100×［1-(最大水平切向力-最小水平切向力)/25］，分数接近100，表明以踝关节活动为主，调整姿势效率高，稳定性好；分数接近0，调整姿势以髋关节为主，效率低，稳定性差［6］。

表1 SOT测试的6种状态［11］

1.2.4 数理统计法利用SPSS统计学软件对所测数据进行处理，求得算数平均数、标准差，并进行t值检验。

2 结果与分析

2.1 前庭器官生理学基础

前庭器官，又称前庭感受器，是前庭神经系统接受外界信息的部分。它是内耳的一部分，属对称性器官。它由三对半规管:水平半规管、前垂直半规管和后垂直半规管及二对前庭囊耳石器——椭圆囊和球状囊组成［7］。三对半规管的作用主要是来维持人体在旋转运动的是的身体平衡，即当身体在旋转方向做加速或减速运动时，三对半规管与椭圆囊链接处的壶腹嵴上的毛细胞就受刺激引起身体姿态的各种反应来维持平衡，当过度刺激半规管时，还会出现一些前庭植物神经系统的症状反应，表现为眩晕、出汗、面色苍白、恶心、呕吐、心悸、唾液增加等现象，这些反应的性质和程度与前庭器官的兴奋性有关；耳石器即椭圆囊和球囊适宜刺激为耳石重力作用与直线运动的加速度，也就是其主要维持水平运动的平衡。由刺激前庭感受器, 产生神经冲动引起机体的各种前庭反应的程度, 叫做前庭器官的稳定性［8］。

2.2 飞行学员前庭功能植物神经性机能测试状况

飞行学员的前庭功能训练主要接受些转椅、旋转秋千等地被动训练以及一些体育训练手段如旋转操、摇头操、篮球、固定滚轮制动、旋梯制动等的主动训练。通过表2和表3我们发现接受经过两年系统前庭功能训练的学员，无论是秋千刺激还是转椅刺激，植物性神经症状都非常显著性低于（P＜0.01）未参加过前庭功能系统训练的一年级飞行学员,三年级学员练习刺激后出现重度前庭植物性神经症状的人数也明显少于一年级学员，且练习刺激后中度植物神经症状的人数最多。同时由表2和表3我们也可以看出，三年级飞行学员经过两年前庭训练，在线性加速度和角加速度上的前庭刺激的耐受时间都比一年级飞行学员耐受时间长，二者存在着非常显著性差异（P＜0.01）。以上说明飞行学员通过一定时间的训练，可以根据自身的条件，把握一些技巧，使得动作协调、灵敏、反应快速等，从而减少旋转与晃动引起的不良反应［4］，且经过长期的前庭训练，对飞行学员的体质和免疫功能也得到很大的提高。

表2 飞行学员秋千刺激后植物神经症状、耐受时间及对血压影响

表3 飞行学员转椅、滚轮刺激后植物神经症状、耐受时间及对血压影响

对比表2、表3，飞行学员对秋千刺激的耐受时间明显低于对转椅刺激的耐受时间，也就是转椅的刺激强度要高于秋千的刺激强度。战斗机飞行员在空中经常做翻滚、俯冲和拉起等在角加速度上的高难动作，而民航客机最多做拉升、降落及遇到气流的颠簸等线加速度上的动作，由此，民航飞行学员平时采用滚轮、转椅等战斗机飞行员的前庭训练方法和训练模式，能更好地提高前庭功能稳定性，以适应更复杂的飞行环境。

一年级飞行学员和三年级飞行学员接受练习刺激后舒张压都呈现比刺激前显著提高的现象，收缩压只有一年级学员在刺激后显著上升，反映前庭心血管调节及前庭刺激自主神经放应的变化。一年级学员在秋千刺激、转椅刺激后，胃电快速波公谱都出现非常显著性增高（P＜0.01），三年级飞行学员只在转椅刺激后胃电快速波公谱出现显著性增高（P＜0.05），在秋千刺激后胃电快速波公谱没有出现变化，说明转椅刺激负荷强度要大于秋千刺激，同时三年级学员经过两年前庭功能系统训练，对一些训练项目、训练负荷强度的适应性增强，前庭功能习服性得到了调高。

2.3 飞行学员前庭功能刺激后动态姿态平衡变化状况

对一年级、三年级民航飞行学员在秋千刺激停止后，用轮椅再把他们推入动态姿态平衡仪上按照表1所列6种状态进行SOT测试，每种状态进行三次测试，并得出相应平衡分数EQ。

表4 飞行学员秋千刺激前后SOT测试的平衡分

经表4我们看出，未经系统前庭功能训练的一年级学员EQ4、EQ5、EQ6和COMP参数出现了显著性降低，经过前庭功能系统训练二年后的三年级学员秋千刺激后其EQ3、EQ4、EQ5、EQ6和COMP高与一年学员，也出现了显著性差异，表明没有经过前庭功能训练学员的综合平衡能力、前庭感受器对维持平衡的贡献和本体感觉对维持平衡的贡献较低。

表5 飞行学员秋千刺激前后SOT测试的感觉分

表4中三年级学员EQ4与COMP明显高于一年级未经前庭功能系统训练的学员，同时由表五我们也看到经过秋千刺激后一年级学员视觉感觉分显著性降低，但视觉依赖度却有所上升，三年级学员视觉感觉分略有上升，但变化不大，视觉依赖度有所下降，反映了一年级学员在前庭刺激过程中主观上利用视觉信息、前庭觉信息来保持身体平衡的能力变弱，而本体感觉分的下降使其更加深了靠视觉维持身体平衡的依赖程度，由此使未经前庭功能系统训练的学员飞行过程中容易受错误信息的影响，从而在飞行中对飞机或自身的姿态、位置和运动状态及其相互关系发生错误的直觉，即产生了飞行错觉。三年级学员经过系统训练后，其人体视觉更为敏感，利用视觉来维持身体平衡的能力明显提高，不容易受错误视觉信息的影响，即不容易出现飞行错觉。以上结果表明：经过系统前庭功能训练，本体感受器、视觉及整体协调能力可以得到较好的提高。

表6 飞行学员秋千刺激前后SOT测试的策略分

秋千刺激后的SOT测试显示，三年级学员ST3比一年级学员有所提高，而ST4、ST5、ST6则有显著性提高，表明三年级学员在受到外界环境刺激后调整姿势效率高，前庭稳定性好，其本体感觉(包含前庭)在平衡中贡献要显著高于一年级学员，姿态平衡维持更依赖于本体感觉和前庭，动作协调性也高于一年级学员。同时，一年级学员在秋千刺激前后的SOT测试中，ST4、ST5、ST6都出现显著性降低，再次说明经过前庭系统训练的学员在受到外界环境刺激后保持身体平衡的能力强，运动精确、流畅，多余动作少，没有经过前庭系统训练的学员调整姿势效率低，稳定性差。