晕动病生理指标评估与治疗方法研究进展

沈振乾任甜甜王瑶王勇军

1天津工业大学生命科学学院（天津 300387）

2天津市北辰医院康复医学科（天津 300387）

晕动病，又称运动病，最早由Irwin在1881年提出，主要症状包括肠胃不适、定向障碍、头晕目眩等[1]。作为一种常见的症候群，晕动病可能发生于任何年龄段，发病程度受运动强度、环境、个体敏感性等影响。只要在足够的刺激下，每个人都可能产生眩晕[2]。据统计，全世界范围内约有⅓的晕动病易感者[3]。晕动病给人们的生活带来诸多不便，及时有效的发现并治疗有助于避免潜在的严重后果。近年来虚拟现实技术发展迅速，广泛应用于航天员以及车船驾驶员的专业培训领域，在带来强烈沉浸感的同时，也容易诱发晕动病。研究发现暴露在虚拟现实环境1小时后，88%的用户会出现各种晕动病症状，71%的用户会感到恶心，近50%的用户因难以忍受而提前终止实验[4]。积极开展晕动病研究，对提高人们出行质量以及推动虚拟现实技术的发展具有重要意义。

1 发病机制与影响因素

晕动病的发病机制复杂，涉及生理、心理等多个方面，目前没有一种机制可以准确而全面的解释晕动病的所有症状，以下几种是普遍被人理解和接受的理论。

1.1 感觉冲突学说

感觉冲突学说是被人们普遍接受的一种说法，最早由Reason等人提出，是晕动病研究机制的基石[5]。该学说指出晕动病不是孤立的前庭现象，强调感觉器官所接受信息间的矛盾，认为前庭—视觉—本体觉信息间的矛盾是诱发晕动病的重要原因。当前庭、视觉、本体觉传入的信息间发生冲突时，导致感觉器官接受信息间的矛盾，造成前庭功能紊乱从而诱发晕动病[6]。感官冲突学说也存在一些缺陷，因为它无法确定什么情况下这种冲突会导致晕动病，因此无法解释存在冲突却没有诱发晕动病的情况和非冲突情况下的晕动病[7]。

1.2 神经不匹配学说

神经不匹配学说由感觉冲突学说发展而来，是解释晕动病机制的核心理论。该学说认为，中枢神经会对以往的运动刺激进行记忆，当真实的运动情况与神经存储的信号不一致时，便会诱发晕动病[8]。神经不匹配的类型分为视觉与前庭信号不匹配，半规管与耳石器不匹配两种[9]。视觉与前庭信号不匹配包括两种情况：第一种是视觉刺激和前庭刺激同时存在，传输中枢的信号矛盾导致的不匹配；另一种是视觉信号和与之匹配的前庭信号只存在一种。同样半规管与耳石器不匹配也包括两种情况：一是半规管信号和耳石器信号同时存在，两者向中枢传递的信号产生了矛盾；二是半规管和耳石器信号只存在一种。

1.3 耳石失重假说

耳石失重假说认为部分人存在双侧耳石膜重量不相等的情况，这种情况导致传入中枢信息的不对称[10]。在地球引力下，身体适应了这种不对称的刺激，不会产生任何不适，当身体处于失重环境下，耳石会失去了重力的作用，中枢难以适应半规管兴奋性增强，这时头部轻微的运动都可能诱发晕动病[11]。

1.4 其他影响因素

除生理因素外，心理因素、湿热环境对晕动病也有影响，恐惧、焦虑都可能增加晕动病的易感性[12]。刘镇等人研究发现舰艇部队晕动病发生率高于岛礁部队，这与官兵的心理压力有关[13]。湿热环境下外周感受器灵敏度较低，导致晕动病发生率与严重程度更高[14]。

2 生理指标评估

晕动病涉及肠胃、中枢神经和自主神经三大系统[15]，准确评估晕动病至关重要。问卷调查法具有填答方便、调查结果便于统计处理与分析等优点，因此很多研究采用问卷调查法评估晕动病[16]，但是该方法具有很强的主观性，且不能实时反映晕动病的程度[17]，因此需要对客观指标进行分析。生理信号作为生理状态最直接的反映，可以准确反映人体状况。以下将对几种生理指标在晕动病评估中的应用展开论述。

2.1 眼动数据

眼睛与大脑联系密切，眼部运动一直是晕动病研究的热点。晕动病中眼球震颤是由于视动性刺激和前庭刺激引起，突发性眼球震颤是研究晕动病的关键[18]。Lee通过用户的眼球运动来预测虚拟现实下晕动病易感性，结果较以往更加精确[19]。Ebenholtz提出的眼动理论认为，特定环境下异常的眼球运动刺激了脑干中晕动病的相关核团，因此阻断眼外肌的信号传入可预防晕动病[20]。Guo等的研究表明视觉诱导晕动病患者中视动后眼震的发病率约为70%，视觉诱导晕动病的易感性与视动后眼震慢相速度衰减的时间显著相关[21]。

2.2 脑电数据

脑电作为晕动病的检测指标之一，可以准确反映认知状态的变化。Krokos等在利用独立成分分析和频谱图研究虚拟现实下晕动病时，表明α频段频谱功率的增加与虚拟现实下晕动病相关[22]；Lin等发现虚拟现实中晕动病程度增强时，γ波的能量也表现为增强[23]；徐苗在研究脑电对视觉诱导晕动症的评估时指出正常情况下的重心频率大于晕动病状态下的重心频率[24]；赵蕾蕾等人在研究虚拟现实自动驾驶模式中的晕动病中表示，晕动病发生时，顶叶区、枕叶区与初级运动区脑电波频率波动明显，θ波功率谱密度的重心频率的增加可用来评估晕动病[25]；Chen等研究发现theta和beta波段节律的提升与晕动病有关[26]。

2.3 胃电与皮电数据

人体电信号包含大量的情感变化，当身体不同的感官受到刺激时，会导致体内多个部位的电流发生变化。Gruden等研究表明晕动病伴随着胃电图振幅、主频率和高功率谱密度百分比的增加与功率谱密度波峰的降低[27]。部分研究表示晕动病发生时内分泌变化引起皮肤出汗量增加，导致皮肤电位活动的变化[28]。也有研究表示，将皮电活动作为一种实时测量的指标不具有说服力，反而更倾向于出汗率与眩晕的关系的研究[29]。

2.4 其他生理变化

晕动病发生时，很多人会下意识地做一些动作，如深呼吸、用手捂嘴、擦拭额头等。这些现象也可以作为参考[30]。此外，晕动病还伴随着呼吸、血压、心率等变化，由于这些生理指标个体差异性大、易受环境影响，导致参考价值相对较低。

3 治疗方法

目前，还没有绝对有效的晕动病治疗方法，治疗的主要目的是缓解晕动病的症状。下面将对晕动病的治疗方法进行阐述。

3.1 药物治疗

药物治疗晕动病是最常见和便捷的方式，对于经常性晕车、晕船的情况，可提前使用药物进行预防。治疗晕动病的药物主要有前庭抑制剂和止吐药两种，前庭抑制剂主要有抗胆碱能药（消旋山莨菪酸碱）、抗组胺药（苯海拉明、异丙嗪）和苯二氮卓类（阿普唑仑）三种，止吐药包括胃复安、甲氯嗪等[31]。药物治疗见效快，却可能引起头晕目眩、记忆障碍和出现幻觉等副作用[32]。对于治疗晕动病比较有效的中枢抗胆碱能和抗组胺药物，却对精神方面有一定影响，因此限制了该药在驾驶员、飞行员和海军船员等特殊行业的使用[33]。

联合用药可以发挥不同药物的协同作用，同时在很大程度上降低了药物的副作用，治疗效果显著。Estrada等的研究表明，联用异丙嗪与咖啡因不仅可以缓解晕机病，还降低了药物副作用[34]。研究一种安全有效、副作用小的药物是目前晕动病治疗的一个热点。

3.2 行为治疗

行为治疗是为缓解患者症状的一类心理治疗技术的总称，具有针对性强、效果明显的优点。晕动病并不完全是一种器质性的疾病，它与患者的心理密切相关，过度的焦虑、担忧、恐惧等都可能加重病情[35]。晏丹等也指出伴有心血管代谢疾病的眩晕或头晕患者的严重程度与抑郁程度相关[36]。

行为治疗对预防与缓解晕动病具有很好的效果，在接受高强度的前庭功能训练后，短时间内具有很好的晕动病防治效果[37]。晕动病敏感性受试者在接受强度刺激前庭功能的训练后，87.80%受试者晕动病敏感性降低[38]。晕车病敏感者在接受前庭功能的训练后，患病程度明显降低，且效果优于部分药物治疗[39]。航空学校学生在接受电动转椅前庭功能训练后，晕动病的评级均有不同程度改善[40]；在接受虚拟现实技术针对晕动病的训练后，受试者症状明显减轻，且效果至少可维持14天[41]。放松的心理状态与舒适的环境有助于缓解4D电影中的晕动病[42]。有的放矢的行为治疗对缓解晕动病效果明显，然而行为治疗是一个长期过程，一般用于航天、航海等特定领域。

3.3 微电流刺激

3.3.1 微电流刺激内耳前庭

晕动病是人体平衡系统紊乱的体现，耳内前庭是人体平衡系统重要组成部分，微电流刺激前庭可影响身体的平衡感[43]，抑制前庭活动能缓解恶心的症状[44]。Byrne等表示微电流刺激耳内前庭，受试者平衡感会受影响，在一定程度上表现出微电流刺激对治疗晕动病有一定的作用[45]。

3.3.2 微电流刺激大脑

Quadeer Arshad博士表示微电流刺激大脑可以阻断人耳控制平衡区信息传递，从而治疗晕动病[2]。Arshad博士的团队还研究了微电流刺激大脑皮层对晕动病的影响，将20名经历“呕吐椅”后产生晕动症的志愿者，分别接受经颅直流电流刺激和模拟治疗。结果表明，对比第一次产生眩晕的时间，接受电刺激的志愿者再次产生眩晕的时间延长了207秒，而接受模拟治疗的志愿者再次产生眩晕的时间比第一次还缩短了57秒。目前并未发现微电流刺激法有任何副作用，反而可以克服药物治疗产生困倦的副作用。

3.3.3 微电流刺激手腕

Jenkintown等[46]的专利描述了一种通过微电流刺激手腕缓解晕动病的装置，该装置通过电极与正中神经的接触传递刺激信号来缓解不适。防眩晕手环体积小、便携性好，适用于缓解晕车、晕机、晕屏等各种场景下的晕动病，它通过感受特定生理参数的变化判断用户身体状况，并进行干预。当身体感到眩晕、恶心等不适时，手环会发出特定频率的低频脉冲刺激手腕正中神经，向大脑发出信号来阻止呕吐。

3.4 其他治疗方法

除上述治疗方式外，还有一些晕动病治疗方法，比如：将生姜贴于肚脐处可缓解晕车；电针刺激可以缓解晕动病症状[47]；集中视力在远处不动的物体上，可减少视觉诱发的晕动症。

4 结论

综上所述，在晕动病生理指标评估方面，眼电、脑电和胃电具有很大参考价值。在晕动病治疗方面，联合用药的方法为未来开发效果好、副作用小的新型晕动病治疗药物奠定了基础。行为治疗法对特定环境下的晕动症治疗效果明显，尤其在航空航天、航海领域具有很大发展空间。微电流刺激法在虚拟现实的领域既能保证体验者身临其境的沉浸感，又能达到缓解晕动病的目的，具有很好的发展前景。