三维滚轮在不同机型飞行员前庭功能稳定性训练中的测试分析

江 涛，陈前伟，李 斌，陈 曦，党激育，孙喜庆

飞行员在空中飞行时，自身前庭功能稳定性水平低者由于受战机动作性能的影响，会使飞行员发生空间定向障碍及晕动病，严重者可造成飞行事故。动物及人群研究均证实前庭系统在晕动病的发生中起核心作用[1]，前庭系统在空间定向认知中扮演重要角色，稳定的前庭功能对保障航空飞行安全十分重要[2]。目前我军飞行员现有的前庭功能稳定性锻炼方法，主要有主动形式训练法和利用专用设备的被动形式训练法，这些训练方法各有利弊，往往只能进行角加速度或线性加速度刺激，且方向较为单一，训练效果和保持时效不能很好的兼得。三维滚轮可通过3个轴向的复合运动，全面刺激机体前庭系统。因此，本研究采用三维滚轮作为飞行员新的前庭功能稳定性锻炼方式，在不同机型飞行人员中较早的运用三维滚轮进行前庭功能稳定性训练，以探讨其安全性和可行性。

1 对象与方法

1.1 对象参加健康体检且进行航空生理训练的飞行员80人，其中战斗机飞行员、直升机飞行员、轰炸机和运输机飞行员各20人，分别为战斗机组、直升机组、轰炸机组和运输机组。均为男性，年龄21～43岁，飞行时间192～2 000 h。战斗机组平均年龄29.05岁，平均飞行时间1 006.6 h；直升机组平均年龄28.3岁，平均飞行时间918 h；运输机组平均年龄35.35岁，平均飞行时间1 596.5 h；轰炸机组平均年龄29.6岁，平均飞行时间941.3 h。受试飞行员测试前24 h未服用药物以及含咖啡因、酒精等影响前庭自主神经活性的饮料，正常饮食和作息。本试验在空军都江堰特勤疗养中心航训科进行，受试者对试验内容完全知情并自愿参加。

1.2 试验设备①电动三维滚轮：空军军医大学航空航天医学系研发设计，主要由外、中、内3个矩形钢管圆环组成。座椅固定安装在内环里侧，配有3条安全带和脚带。外环在电机驱动下做主动旋转，带动中环和内环一起被动旋转，在运转过程中由于受试者重心的变化，从而使受试者在3个轴向随机转动。电动三维滚轮可进行计时和变频无级调速（0～20 r/min）。②飞行员飞行生理参数记录检测仪：空军特色医学中心研制，在测试过程中监测记录受试者的心率、呼吸频率和体表温度等。③OMRON电子血压计：血压计型号：HEM—7200（欧姆龙有限公司，中国）。用于测量受试者测试前的血压和测试后的血压。

1.3 前庭功能稳定性检测对80名受试者进行三维滚轮前庭功能稳定性测试。设定三维滚轮转速为16 r/min，测试持续时间5 min。保持训练室内光线淡然，禁止强光照射。受试者测试前佩戴飞行员飞行生理参数记录检测仪，静坐5 min后，测其安静状态下血压。测试时，受试者端坐三维滚轮座椅上，操作员为其固定胸部、腰部安全带及脚带，受试者头部紧靠座椅头垫，双手握胸两侧保护栏，闭上双眼。测试过程中观察受试者反应，并询问其感受。测试完成后，再次测血压，受试者静坐5 min后，取下生理参数记录检测仪，填写三维滚轮训练记录表和调查问卷。

1.4 前庭功能稳定性评价方法按照前庭反应分级标准来进行评定。前庭反应分级分为：0度（无任何反应）；Ⅰ度（额角有微汗，面色苍白，胃部不适）；Ⅱ度（额角有汗珠，面白，恶心）；Ⅲ度（Ⅱ度反应+呕吐或干呕）[3]。受试者完成测试，前庭反应呈0度、Ⅰ度者为合格，无法完成测试或完成测试后，前庭反应呈Ⅱ、Ⅲ度者为不合格。

1.5 统计学处理应用SPSS 16.0软件对数据进行统计分析，计量资料以±s表示，计数资料以率（%）表示。组与组之间比较采用单因素方差分析，2组比较采用t检验，采用χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 前庭刺激前后心率、血压、体温和呼吸的变化各组间飞行员的心率、收缩压、舒张压和体表温度比较差异无统计学意义。与测试前比较，不同机型飞行员在测试中心率均显著增加（P＜0.01），测试结束后的心率基本恢复至测试前水平（表1）；不同机型飞行员舒张压比较差异无统计学意义，直升机组在测试后的收缩压增高（P＜0.05），运输机和轰炸机组在测试后的收缩压显著增高（P＜0.01），战斗机组收缩压差异无统计学意义（表2）；不同机型飞行员测试中和测试后体温较测试前显著增高（P＜0.01）（表3）；运输机组和轰炸机组在测试中的呼吸频率加快（P＜0.01，P＜0.05）测试后的呼吸率基本恢复至测试前水平；运输机组测试前的呼吸频率与战斗机组测试前比较差异有统计学意义（P＜0.01）；运输机组测试后呼吸频率与战斗机组测试后比较差异有统计学意义（P＜0.01）（表4）。

表3 不同机型飞行员前庭刺激前后体温的变化（n=80）

表4 不同机型飞行员前庭刺激前后呼吸的变化（n=80）

2.2 受训者前庭反应分级结果战斗机组前庭反应分级合格率100%；直升机组合格率95%；运输机组合格率85%；轰炸机组合格率90%。组间比较差异无统计学意义（表5）。

表5 不同机型飞行员前庭反应分级结果（n=80）

3 讨论

军事飞行人员是空中作战的主力人员，其重要性不言而喻。前庭系统对于人体空间定向、维持平衡具有重要作用，对于飞行人员尤为重要[4]。飞行员晕机反应严重时，可出现进行性发展的主客观症状，从淡漠、嗜睡和胃部不适，发展到皮肤苍白、冷汗、恶心，甚至呕吐，可严重影响飞行质量和安全[5]。可见，如何在平时的训练中提高飞行员的前庭功能稳定性，进行抗晕机病的耐力储备，对提高部队战斗力具有实际意义。

各机型飞行员在进行三维滚轮前庭功能稳定性测试中，测试中的心率和呼吸频率与测试前比较显著加快，测试后收缩压不同程度增高，这与受试者在测试中三维滚轮旋转充分刺激前庭器官、促使受试者血液转移加快等因素有关。而前庭功能稳定性的训练原则是循序渐进，每次训练不要引起受训者严重反应，以身体发热，稍有不适感为宜[3]。如果训练刺激强度过高，会引起受试者严重的前庭反应，出现反射性血压降低，出冷汗、恶心、呕吐等现象，使受试者对前庭训练产生厌倦和抵触心理，既不利于训练的开展，也不利于飞行员前庭功能稳定性的提高。在4组受试者的体温检测中，测试中和测试后的体温都是增高的，故符合前庭功能训练的原则。

测试结果运输机组和轰炸机组飞行员前庭功能稳定性合格率相对较低，这可能与以下因素相关：①各飞机机型的性能。轰炸机和运输机机型体积大，一般飞行航程远，飞行过程中机身较平稳，振动颠簸、飞行速度和噪音低于战斗机和直升机，因此飞机在飞行状态中对飞行员前庭系统刺激较弱。高性能战斗机在飞行中各种加速度，高过载、机身振动等综合作用，对飞行员的前庭器官刺激性较强飞行员在飞行中经常受到各种复杂的加速度刺激，这实际上是一种前庭习服[6]，且由于长期的前庭功能锻炼和飞行中各种加速度的反复刺激，飞行人员和地勤人员比较，前庭反应的敏感性降低，稳定性提高[7]。直升机机动性能、振动比较强，因此在飞行过程中也会对飞行员前庭器官有不小的刺激作用。②各机型飞行因素。有报道认为长期飞行对飞行员垂直半规管功能可能产生一定影响[8]。也有报道认为飞行员某些相关疾病早期与载荷相关，而最终与年龄、飞行时间相关[9]。本组运输机飞行员飞行时间较长，年龄相对较大。故不排除前庭功能稳定性会随着年龄、飞行时间的增加而减弱。③飞行员前庭功能稳定性锻炼情况。根据四组飞行员前庭功能稳定性问卷调查，运输机和轰炸机组飞行员平日的前庭功能锻炼较少，甚至有些飞行员1～2年之内都没有进行过前庭功能锻炼，所以前庭功能稳定性会有所降低。

前庭功能稳定性训练作为飞行员平时的航空医学训练项目之一，其训练效果维持时间比较短，停止训练3～4个月，训练可能会消失殆尽[10]。为保证飞行安全，可在飞行员群体中推广开展三维滚轮前庭功能稳定性训练，科学安排前庭功能训练时间，通过较长时间的训练，使参训飞行员前庭产生适应习服。加强前庭功能锻炼，能导致前庭习服的产生，提高前庭功能的稳定性[11]，这样才能减轻运动病的发生。前期研究得出三维滚轮训练可有效提高前庭功能稳定性[12]，并可用于前庭功能稳定性的评定[13]。三维滚轮依靠受试者的重心变化和3个钢环的随机旋转，带动受试者在3个轴向复合转动，可对机体三维前庭系统进行全面的功能刺激。三维滚轮产生的前庭刺激形式更贴近真实飞行时对飞行员前庭系统的刺激效果，三维滚轮能同时对前庭半规管和耳石器产生前庭习服，避免了以往飞行员在前庭功能锻炼中，出现分开锻炼后在实际飞行中出现互相转移不适应的问题。该设备简单易用、安全可靠，能针对不同机型飞行员前庭功能稳定性情况，调节滚轮转速，设置锻炼时长，以达到预期训练要求。三维滚轮对前庭耳石和半规管系统均能形成刺激，在飞行人员前庭功能稳定性训练中具有一定的应用价值[14]，可纳入飞行员航空生理训练体系，为提高飞行员前庭功能稳定性，促进部队战斗力提升提供有力支撑。