探讨军事飞行员动态视敏度和凝视稳定性的检测方法及正常参考值

翟丽红，徐先荣，金占国，章梦蝶，王 蒙，石婷婷

空军特色医学中心 航空航天眩晕诊疗研究中心，北京 100142

前庭器官由三对半规管—水平半规管、前半规管、后半规管和两对耳石器—椭圆囊和球囊组成，其中半规管感受角加速度刺激，耳石器感受线性加速度。前庭系统在维持凝视稳定、保持姿势平衡和空间定向方面发挥着重要作用。前庭功能检查是借助一定技术方法，通过特定的自发或诱发试验，对前庭系统生理功能进行的定性或定量评估，旨在明确病变侧别和部位，了解前庭系统功能受损程度[1]。目前临床常用的前庭功能检查方法有温度试验、转椅试验、前庭自旋转试验、视频头脉冲试验、前庭肌源诱发电位、主观垂直视觉、动态视敏度检查、凝视稳定性检查等。本课题组前期已建立了军事飞行员的温度试验、前庭自旋转试验、视频头脉冲试验、前庭肌源诱发电位和主观垂直视觉的检查方法和参考值[2-5]。本文将探讨军事飞行员动态视敏度和凝视稳定性的检测方法和参考值，为其在飞行学员医学选拔和飞行人员医学鉴定前庭眼反射功能评价中的应用提供参考依据。

对象和方法

1 研究对象 受试者为2019 年1 - 8 月来我中心改装体检的45 名现役健康歼击机飞行员，男性，年龄23 ～ 39(26.4±3.4)岁，飞行时间362 ～ 2 200 (650.6±424.4) h。所有受试者无眩晕、头晕、中耳炎病史，无严重飞行错觉史，纯音测听、声导抗检查等听觉功能正常，眼科检查正常。检查前48 h禁止摄入咖啡因和酒精，禁止服用镇静剂、安眠药、感冒药、阿司匹林等。检查前一晚睡眠充足。检查前向受试者讲解本试验的目的、方法和过程，并签署知情同意书。

2 测试设备及环境 使用美国Natus 集团生产的NeuroCom Balance Manager 动态姿势平衡仪，软件为NeuroCom Smart EquiTest。测试在安静的房间内进行，适度照明，所有测试保持房间亮度一致。

3 测试参数及顺序 测试时受试者端坐于屏幕前，保证其视线与屏幕中央平齐。受试者眼睛与屏幕的距离固定为5 in，即1.52 m。所有测试采用LogMar 视力表，视标为字母“E”。测试时受试者头戴一个头带式三轴传感器来感知头部转动方向和角度。静态视敏度(static visual acuity，SVA)和最小感知时间(minimum perception time，MPT)是动态视敏度(dynamic visual acuity，DVA)和凝视稳定性测试(gaze stabilization test，GST)的基准线，必须在DVA 测试和GST 前完成，且必须在同一天完成。本试验按照SVA、MPT、DVA、GST 的顺序进行。

4 测试方法 所有测试采用收敛算法，即从易到难的算法。受试者回答正确则提高难度，回答错误则降低难度，直到在同一难度的5 次测试中答错3 次，则测试中止。当受试者对答案不确定时鼓励其猜测并回答。1)SVA 和MPT 测试方法：测试SVA 时，受试者头部静止，屏幕中央随机呈现不同开口方向的字母“E”(上、下、左、右)，初始大小为0.3 LogMar，每次显示时间为2 s。按照收敛算法测出受试者能识别的最小字母“E”，即SVA。MPT 即受试者能看清楚时视标的最短显示时间。测试时字母“E”大小固定设置为SVA+0.2 LogMar，其呈现时间长短取决于受试者的回答。初始值为250 ms，最小值为20 ms。答对则缩短呈现时间，答错则增加呈现时间，直到受试者在同一水平答错3 次。正常人MPT 为20 ～ 50 ms，MPT ＞60 ms 为不正常，立即重复MPT 检查，并采用第二次测试结果。如果MPT 仍然＞60 ms，则终止测试。2)DVA 测试方法：①Yaw 轴DVA：受试者沿Yaw 轴方向左右摇头，最低摇头幅度为每个方向20°，最小摇头速度设置为85°/s。受试者摇头幅度和速度达标则屏幕呈现字母“E”。初始大小为SVA+0.2 LogMar，即在Snellen 视力表中比静态视敏度大两行。根据受试者的回答调整字母“E”大小。按照收敛算法分别测试得到受试者沿Yaw 轴方向向左和向右摇头的DVA，并计算其与SVA 的差值，即DVA Loss；②Pitch 轴DVA：受试者沿Pitch 轴方向上下摇头，最低摇头幅度为每个方向20°，最小摇头速度设置为60°/s。其余测试方法同Yaw 轴DVA；③Roll 轴DVA：受试者沿Roll 轴方向左右摇头，最小摇头幅度为每个方向20°，最小摇头速度设置为40°/s。其余测试方法同Yaw 轴DVA。3)GST 方法：与DVA 测试不同的是，GST 测试时字母“E”大小固定为SVA+0.2 LogMar，而受试者的摇头速度根据其回答正确与否来调整。回答正确则要求受试者提高摇头速度，回答错误则要求其降低摇头速度。按照收敛算法分别测试其沿着Yaw 轴、Pitch 轴、Roll 轴摇头时回答正确率60%时的最快摇头速度水平。

5 统计学方法 所有试验数据均应用SPSS17.0 统计软件进行分析处理，对实验数据进行正态分布检验，在符合正态分布的条件下，对于SVA、MPT和DVA Loss，按照-x+1.64 s 计算参考值上限，对于GST，按照-x-1.64 s 计算参考值下限，检验水准为α=0.05。

结 果

1 静态视敏度和最小感知时间 45 名健康飞行员的SVA 平均值为(-0.28±0.03) LogMar，参考范围是≤-0.23 LogMar (-x+1.64 s)。MPT 平均值为(20.44±2.08) ms，参考值范围是≤23.85 ms(-x+1.64 s)。见表1。

2 动态视敏度DVA Yaw 轴方向，向左摇头时DVA Loss 平均值为(0.06±0.04) LogMar(-x+1.64 s，下同)，参考范围是≤0.13 LogMar，向右摇头时DVA 平均值为(0.06±0.04) LogMar，参考范围是≤0.13 LogMar；Pitch 轴方向，向上摇头时DVA 平均值为(0.08±0.06) LogMar，参考范围是≤0.18 LogMar，向下摇头时DVA 平均值为(0.07±0.06) LogMar，参考范围是≤0.17 LogMar；Roll 轴方向，向左摇头时DVA 平均值为(0.07±0.06) LogMar，参考范围是≤0.15 LogMar，向右摇头时DVA 平均值为(0.07±0.05) LogMar，参考范围是≤0.15 LogMar。飞行员沿Yaw 轴、Pitch 轴和Roll 轴摇头时，DVA平均值均＜0.1 LogMar，参考值范围均不超过0.20 LogMar，即在Snellen 视力表中视力下降不超过2行。见表1。

表1 SVA、MPT、DVA Loss 的平均值和参考值高限Tab. 1 Average and upper limit of reference range of SVA, MPT, DVA Loss

表2 GST 的平均值和参考值低限Tab. 2 Average and lower limit of reference range of GST (°/s)

3 凝视稳定性 Yaw 轴方向，向左摇头时GST 平均 值 为(167.73±24.76)°/s (-x-1.64 s，下 同），参考值范围是≥127.12°/s，向右摇头时GST 平均值为(167.31±22.95)°/s，参考值范围是≥129.67°/s；Pitch 轴方向，向上摇头时GST 平均值为(135.09±26.41)°/s，参考值范围是≥91.78°/s，向下摇头时GST 平均值为(136.71±24.89)°/s，参考值范围是≥95.89°/s；Roll 轴方向，向左摇头时GST 平均值为(122.50±26.24)°/s，参考值范围是≥79.47°/s，向右摇头时GST 平均值为(121.04±25.86)°/s，参考值范围是≥78.64°/s。飞行员沿Yaw 轴、Pitch 轴和Roll 轴摇头时，GST 平均值均大于100°/s，GST参考范围均大于DVA 测试设置的最低摇头速度。见表2。

讨 论

前庭系统在维持凝视稳定、保持姿势平衡和空间定向方面发挥着重要作用。前庭功能与航空航天飞行关系密切。随着我国空军武器装备的跨越式发展，高性能战机的“高过载、高过载增长率、高角加速度”等特点对飞行员的前庭功能提出了更高的要求。高角加速度和高过载联合作用，可造成前庭器官功能暂时性障碍，使飞行员易发生空间定向障碍，高角加速可使晕机病易感性较高的飞行员出现晕机反应，甚至晕机病，长时间的高过载飞行也会对飞行员的耳石功能产生一定的损害，易出现眩晕等前庭疾病[6]。据徐先荣等报道，前庭性疾病排在歼击机飞行员总住院疾病谱第8位，停飞疾病谱第6 位，耳鼻喉科住院疾病谱第2 位[7-9]。前庭功能异常可能导致的飞行错觉、空中失能、空间定向能力障碍，严重威胁飞行安全，因此前庭功能检查在飞行学员医学选拔和飞行人员医学鉴定中占有重要地位。前庭功能检查中又以前庭眼反射(vestibulo-ocular reflex，VOR)检查尤为重要。

前庭眼反射作为人体重要的生理反射，其生理意义在于保证人体在头部运动过程中，眼球能够精准同步地反向运动以使得视觉目标稳定在视网膜黄斑处。从功能模式上分类，前庭眼反射由三大部分组成：前庭外周感受器及传入通路，前庭中枢，运动传出通路。其中，前庭外周感受器又分为半规管和耳石器，分别感受旋转(角加速度)及直线(线性加速度)运动。

VOR 的检查方法有转椅测试、头脉冲试验、温度试验、前庭自旋转试验及DVA 检查和GST 等，其中只有DVA 检查和GST 能直接检测VOR 损伤对人体动态视觉的影响，尤其在评价单侧或双侧前庭功能低下时，DVA 检查是一项重要依据。对于前庭康复的患者，DVA 检查和GST 不仅可以作为评价功能障碍的客观依据，还可作为前庭功能康复锻炼效果的重要评价指标[10]。

以往的DVA 检查和GST 测试，仅仅依靠节拍器来控制患者的摇头速度，对于摇头幅度和速度的控制不够精确。近年来出现的计算机数字化的DVA 和凝视稳定性测试设备提高了该检查的灵敏度和特意度。头带式三轴传感器可以实时监测受试者的摇头方向、摇头速度和角度，并实时传输给内置的计算机程序，受试者摇头不达标时程序不会呈现字母“E“。内置程序还可以识别字母“E“呈现时患者的摇头方向，从而分别测试患者向不同方向摇头时的DVA Loss 和GST 值。但是，对于DVA 检查和GST，目前国际上没有统一的测试参数设置，也没有统一的测试算法。关于正常人和前庭损伤患者的DVA 和GST 结果的研究也较少。本研究采用的美国NATUS 集团生产的NeuroCom Balance Manager 动态姿势平衡仪是国际上领先的获得专业人员认可的DVA 检查和GST 设备。

目前国内关于DVA 检查和GST 的相关研究较少。高世宏等[11]于1994 年研究了动态视力检测仪器及评定方法，蔡峻等[12]研究了前庭习服前后的动态视功能差异，王林等[13]于2009 年开展了飞行员高振幅下不同振动频率的动态视力研究。但是国内使用新型的计算机化的动态视力测试设备对飞行员开展DVA 检查和GST 的相关研究还是空白。国外Kaufman 等[14]使用NeuroCom Balance Manager动态姿势平衡仪开展了DVA 检查和GST 的重复性和可靠性研究，Ward 等[15]也研究了GST 的可靠性和稳定性，Al Saif 等[16]还研究了肌肉疲劳对DVA 测试的影响。

参数设置方面，DVA 测试时，各研究对于最低摇头速度的设置不尽相同。Yaw 轴最低摇头速度设置为80 ～ 125°/s，Pitch 轴最低摇头速度设置60 ～ 100°/s，Roll 轴最低摇头速度为40 ～ 60°/s[17-19]。本研究中Yaw 轴、Pitch 轴和Roll 轴最低摇头速度设置分别设置为85°/s、60°/s 和40°/s。

对于DVA Loss 和GST 的正常值，各研究尚无统一的结论。本研究中，飞行员沿Yaw 轴、Pitch轴和Roll 轴摇头时，DVA Loss 平均值均小于0.1 LogMar，即在Snellen 视力表中视力下降不超过1 行，参考值范围均不超过0.20 LogMar，即在Snellen 视力表中视力下降不超过2 行。GST 平均值均＞100°/s，参考值范围均大于DVA 测试设置的最低摇头速度，说明今后的研究中，可以提高DVA 测试中设置的最低摇头速度，进一步研究提高最低摇头速度后，军事飞行员的DVA 如何变化。 本研究建立了军事飞行员DVA 检查和GST 的方法以及参考常值。今后的研究中，我们将提高DVA 测试中设置的最低摇头速度，取得不同摇头速度下飞行员的DVA Loss 结果，为DVA 检查和GST 在飞行学员医学选拔和飞行人员医学鉴定前庭眼反射功能评价中的应用提供更多的客观参考依据。