38名消防员前庭功能的检测与评价

38名消防员前庭功能的检测与评价

在载人航空航天中，50%以上的工程师体验到空间运动病，空间错觉的发生率达到88%。此外,还在一定程度上出现姿态平衡障碍。这是航天员遇到的不可忽视的医学问题,成为航天医学专家注意的焦点。空间运动病的发生与前庭功能有直接关系,而空间错觉和姿态平衡障碍也与前庭功能有密切的关系。这是因为航天中人体处于失重状态,而感知重力的器官和系统-前庭系统也处于失重条件下,与处于地面重力下感受到的信息不同,失重信息输入中枢以后,引起人体一系列不适反应,表现在以下3个方面:植物性神经功能紊乱-运动病,空间定向障碍-错觉和主动运动性障碍-姿态平衡障碍。这3方面互相影响,直接影响到航天员的健康和安全。因此,航天员的前庭功能选拔是重点的选拔项目之一。世界各国的前庭功能选拔方法不同,多采用前庭-眼动反射、冷热刺激、科氏刺激、秋千刺激等方法。我们借鉴国外的航天医学,借鉴我所前庭功能研究的成果,制定了中国航天员的前庭功能的检查与评价方法,目的是为我国载人航天事业选拔出前庭功能良好、能胜任航天任务的航天员。测定系统和程序被试者歼击机飞行员59人为候选人,男性,年龄25~35岁,无运动病史,已经过初步选拔。59名参加冷热刺激检查,其中38名进行平行秋千、科氏加速度检查。实验设备平行秋千由(航天医学工程研究所)4根长6m的柱子,悬吊一个车形座舱所组成。摆动夹角45°,摆动频率0.22Hz,最大线性加速3.95m/s2。多功能转椅(上海工业大学研制)由旋转平台和可作倾斜运动的座椅组成。旋转角加速度10°/s2,角速度180°/s。冷热空气刺激器(美国ICSmedical公司NCA-200型)能产生流量8L/min的空气,有24°C和50°C两种温度,温度精度±0.1°C。动态姿态平衡仪(美国NeuroCom公司EquiTestSystem)。生理指标前庭-植物神经反应症状在秋千、转椅、冷热刺激3种条件分别刺激下,使敏感者诱发出眩晕、头晕、面色苍白、出冷汗、困倦、上腹部不适、恶心、作呕、呕吐等植物神经反应症状,前庭-植物神经反应症状程度根据Graybiel的运动病数字评分法评定分类。胃电图(EGG)利用便携式胃电图机(瑞典DigitrapperEGG,Synectics)记录存储胃电信号。EGG信号利用ElectroGastroGram软件(V6.30),进行的功率谱分析。胃电胃动过速频率范围的划分是3.70~10.00cpm。心电图(ECG)用英国Oxford公司生产便携式24h心电Holter,进行心电功率谱分析。血压利用24h血压Holter仪连续测量血压。眼震电图(ENG)水平眼震电极(Ag/AgCl,去极化)贴于左右眼外眦外侧1cm处,垂直眼震电极贴于右眼眼眶上眉中央和眼眶下部,无关电极贴于前额眉间。用美国Chartr眼震仪记录分析。姿态平衡姿态平衡测试包括2项内容:感觉整合测试和运动协调能力测试。而感觉整合测试有6项状态,运动协调能力测试。用动态姿态平衡仪测试。检查程序半规管功能检查——冷热气刺激被检者进入暗室,首先进行外耳道和鼓膜检查,贴水平和垂直眼震电极。然后令其坐在眼动标记灯板前1m,按照以下程序测试:定标、扫视、凝视、水平正弦跟踪;水平视动(40°/s);垂直视动(20°/s)。测定眼动电图或眼震电图,评价眼动反射和视-眼动反射。然后被检者取仰卧位,头抬高30°。刺激气流温度有2种:24℃(冷气),50℃(热气),空气流量8L/min,在60s内灌注外耳道内。刺激顺序是24℃右耳,24℃左耳,50℃右耳和50℃左耳。刺激间隔5min。检查时令被试者闭眼做心算。每次刺激都记录眼震电图和胃电图,询问主观感觉和观察受检者的前庭-植物神经反应症状。半规管功能检查前进行动态姿态平衡功能测试。线性加速度敏感性测定——平行秋千摆动刺激被检者进入秋千实验室后,首先贴胃电、心电电极,安装血压Holter仪。实验前记录安静10min。被检者进入秋千座舱,蒙眼坐位,秋千刺激方向与身体X轴平行。出现中度恶心症状时,终止秋千摆动。最长摆动持续时间15min。秋千摆动停止后,观察和询问被检者的运动病症状,然后被检者走下秋千座舱,除去电极和血压Holter仪。记录被检者的前庭—植物神经反应症状。科氏加速度刺激敏感性测定——转椅检查被检者进入转椅室后,贴胃电、心电电极。在左臂上安装血压Holter背带。记录安静10min。被检者蒙眼坐在转椅上固定好安全带。左-右倾斜:转椅以10°/s2顺时针加速至180°/s,座椅从中位向右侧倾斜30°,座椅从右向左倾斜30°,左右倾斜夹角60°,运动时间2s;在左右侧位各停留1s;共作20次倾斜运动。倾斜运动完成后,转椅以匀减速10°/s2停止。实验后休息2min。前-后倾斜:转椅以10°/s2逆时针加速至180°/s,座椅从中位向后倾30°,然后座椅向前倾斜30°,运动时间2s,停留时间1s。前后夹角60°运动,共作20次倾斜运动。完成倾斜运动后,转椅以10°/s2匀减速停止。检查中记录胃电图、心电图、血压、询问和观察被检者的运动病症状。评定标准前庭—植物神经反应症状按Graybiel运动病症状程度评分标准。冷热刺激症状分级标准Ⅰ级CP≤22%,DP≤25%;Ⅱ级CP>22%,DP≤25%或CP≤22%,DP>25%;Ⅲ级CP>22%,DP>25%。秋千刺激症状分级标准Ⅰ级—耐受时间15min,运动病症状评定MⅠ、MⅡ;Ⅱ级—耐受时间10~15min,运动病症状评定MⅡ、MⅢ、FS;Ⅲ级—耐受时间10min以下,运动病症状评定MⅡ、MⅢ、FS。转椅刺激症状分级标准Ⅰ级—完成40次倾斜运动,运动病症状评定MⅠ、MⅡ;Ⅱ级—完成40次倾斜运动,运动病症状评定MⅡ、MⅢ、FS;Ⅲ级—未完成40次倾斜运动,运动病症状评定MⅡ、MⅢ、FS。客观指标的评价标准胃电胃动过速节律(Tachygastria4~9cpm)Ⅰ级Tachy≤22%,Ⅱ级22%≤Tachy≤44%,Ⅲ级Tachy≥44%。心电图R-R功率谱C%变化率:Ⅰ级C≥20%;Ⅱ级20%≤C≤40%;Ⅲ级C≥40%。血压收缩压(SBP)的正常范围:Ⅰ级13.33kPa≤SBP≤19.95kPa;Ⅱ级SBP<13.33kPa或SBP>19.95kPa;Ⅲ级SBP<13.33kPa或SBP>19.95kPa。动态姿态平衡功能的评价标准Ⅰ级感觉整合功能的平衡总分≥84,Ⅱ级平衡总分84~70,维持平衡是踝关节模式,运动协调能力对称;Ⅲ级平衡总分是84~70,维持平衡是髋关节模式,运动协调能力不对称。前庭功能的综合评价标准前庭功能良好-Ⅰ级(稳定型):秋千、转椅、冷热刺激3项检查都为Ⅱ级以上;前庭功能中等-Ⅱ级(较稳定型):一项检查为Ⅲ级者;前庭功能差-Ⅲ级(较敏感型):2项或3项检查为Ⅲ级者。前端功能检查前庭功能敏感性38名飞行员平行秋千、转椅的检查结果列于表1、表2。表1所示,38名飞行员的平行秋千平均耐受时间Ⅰ级是(15.15±0.02)min,Ⅲ级是(6.32±0.65)min;运动病症状分值Ⅰ级是3.59±0.32,Ⅲ级是12.70±1.58。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级之间有非常显著性差异(P<0.01)。科氏检查(转椅)耐受运动次数Ⅰ、Ⅱ级是40次,Ⅲ级是20次;运动病症状分值Ⅰ级是3.13±0.51,Ⅱ级是8.71±0.7,Ⅲ级是16.25±0.74。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级之间症状分值有显著差异(P<0.05)。Ⅰ级的症状分值明显地低于Ⅱ、Ⅲ级的症状分值。38名飞行员的前庭功能有显著差异。根据前庭功能评价标准,38名飞行员的前庭功能敏感性分级结果如表2所示,平行秋千检查中Ⅲ级敏感者的发生率有10人,占26.3%;科氏检查的Ⅲ级发生率小,只有2人,占5.3%;冷热刺激检查中只有1人出现Ⅲ级,占2.6%。3项检查综合评定前庭功能的分级表3中指出,前庭功能良好Ⅰ级为20人,占52.6%;Ⅱ级为16人,占42.1%。共36人合格,占94.7%。前庭功能差(Ⅲ级)只有2人,占5.3%,为不合格,属于前庭功能检查单项淘汰。36名飞行员前庭功能检查合格,为Ⅰ级或Ⅱ级为合格率占94.7%。评定为Ⅰ级和Ⅱ级者,其前庭功能合格,可被选拔为航天员。眼震电图59名飞行员进行眼震电图和冷热气刺激测试,结果表明飞行员的扫视、凝视、跟踪眼动和视动眼震正常;冷热气刺激反应正常,说明飞行员的前庭-眼动反射、视-眼动反射、以及半规管功能正常。38名飞行员两侧迷路兴奋性比(CP)是(15.00±2.08)%,方向性优势比(DP)是(11.63±1.29)%。CP、DP属于正常标准范围,说明两耳半规管功能对称。前庭-植物神经反应——运动病症状38名被检查者在平行秋千、科氏转椅和冷热刺激检查中出现不同程度的前庭-植物神经症状反应(表3),其中冷热刺激的运动病症状最轻,只有6人有轻微的运动病症状。1人有轻度恶心感觉,占2.6%。秋千刺激的症状反应最大,轻度恶心有5人,中度恶心5人,共10人,占26.4%,上腹部不适有6人,占15.8%;恶心综合症共16人,占42.2%。出汗者(+、++)有23人,占60.5%。头晕有10人,占39.5%。转椅检查中出现恶心综合症者有14人,占36.8%;出汗者有25人,占65.8%。说明平行秋千和转椅刺激,使被检者出现明显的前庭-植物神经反应症状,即运动病症状。胃电图秋千、转椅敏感性分类与胃电图的关系(表4),看到秋千敏感性分级中,Ⅰ级的胃动过速节律变化率是(22.20±3.94)%,Ⅲ级的胃动过速节律变化率是(37.25±10.65)%,说明秋千刺激下胃动过速节律明显(P<0.01)。同样,表4指出科氏实验(转椅刺激)检查中,运动病敏感性分级Ⅰ、Ⅱ级的胃动过速分别为(25.70±5.56)%和(53.95±8.59)%,两者相比胃动过速变化率特征有显著性改变(P<0.05),说明科氏加速度刺激引起敏感性分级,Ⅰ、Ⅱ级的胃电图节律显著变化。心电图平行秋千刺激和科氏加速度敏感性与R-R间隔功率谱的关系(表5),表5看到在秋千、转椅刺激中,敏感性Ⅱ级、Ⅲ级组C波在刺激中变化不显著;而个体之间有显著性差异(P<0.01)。秋千Ⅰ级心率C波为(2.17±2.35)%、转椅敏感性Ⅰ级心率C波,分别为(9.98±2.62)%,个体之间变化也不大。血压表6所示,前庭功能两项检查中血压的变化,看到秋千和科氏实验(转椅)检查中,运动病敏感性分级与收缩压没有显著性变化。动态姿态平衡功能40名飞行员的感受整合能力测定值如表7所示,飞行员动态姿态平衡在状态5平衡分值76.40±6.38,策略分值是81.3±4.5;平衡综合分值是83.60±3.21,总分值平均正常范围是81~87。飞行员感受器的本体感觉分值是99.49±2.0;视觉分值是90.88±0.05;前庭觉的分值是80.76±0.07,视觉优势分值是96.71±0.05,平台不动与移动的比值是121.51±0.08。飞行员运动控制能力测定的反应潜时,在高、中等强度(向前)时分别飞行员是(120.8±8.29)ms、(118.8±20.65)ms。看到飞行员运动控制能力测定的反应强度和适应能力与NeuroCom标准值没有显著差别。但是,有1名飞行员**号在运动控制能力测定中,当平台向后运动时,左腿反应潜时长,属于不正常;两腿用力不均,说明其运动控制能力有异常。从感觉整合功能和运动控制协调能力上看,飞行员的指标是良好的。为使航天员能够适应载人航天任务,克服运动病、空间错觉和姿态平衡障碍,航天员姿态平衡能力应高于正常人。动态姿态平衡评价是工作的内在要求中国航天员的前庭功能检查与评价由线性加速度刺激-平行秋千、科氏加速度刺激-转椅和冷热刺激检查3种检查方法所组成,分别鉴定被试者的耳石功能敏感性、半规管功能敏感性和对称性。前庭末梢器官有耳石器-椭圆囊、球囊和3个互相垂直的半规管所组成。前庭感受器能感受头相对于重力的运动方向和速度;耳石器感受线性加速度刺激和重力;半规管感受角加速度刺激。前庭系统由内耳的末梢感受器(囊斑、壶腹嵴)、前庭核群组成。前庭系统受刺激可以影响运动控制,形成前庭-脊髓反射和前庭-眼动反射,产生眼球震颤。冷热刺激检查就是根据Barany理论,利用温度差使内淋巴流动刺激半规管的壶腹嵴而产生眼震;用于鉴定两侧迷路的兴奋性和方向性优势,确定两耳对称性。因为航天飞行的失重环境,可能使地面上两耳不对称性扩大,产生空间运动病。故冷热检查目的在检查被检者的两耳对称性,为避免空间运动病的发生打好良好的生理基础。动态姿态平衡评价进行了感觉整合能力和运动协调能力试验,是本前庭功能评价的重要指标,其优点是可分别研究视觉、本体感觉、前庭觉在维持平衡中的作用。维持姿态平衡能力的强弱影响其空间定向能力,它直接影响到飞行人员的健康和安全。所以航天员姿态平衡功能的研究一直是美俄航天大国非常重视的工作。Reschke利用动态姿态平衡仪测定19名美国航天员平衡能力,表明航天因素使航天员平衡姿态平衡能力下降。有的学者认为重力场变化中,前庭-脊髓反射调节的异常,可能是空间运动病的重要原因。因此,探讨航天中人的前庭-脊髓反射调节特性是我们今后重要的任务。本次前庭功能项检查项目中都连续记录了胃电图、心电图、血压等客观指标。以探讨前庭-植物神经系统的调节规律。因为前庭系统受刺激明显地影响心血管-调节回路、呼吸-调节回路、恶心和呕吐调制的神经回路,以及兰斑核回