飞行疲劳的生理心理因素及对策

                作者：韩文强，胡文东，文治洪，李晓京，马进，王涛 

【关键词】  飞行疲劳；睡眠剥夺；动态监测；生物反馈；放松
     0引言

    飞行活动是社会中最复杂的劳动类型之一. 在飞行过程中,飞行人员必须具有良好的生理和心理状态［1］. 但由于种种原因,如机舱的噪声和振动、气压变化、长时间飞行、无工作、高应激状态、似昼夜节律的扰乱以及睡眠不足等,致使飞行人员经常处于疲劳和半疲劳状态,导致飞行员的能力下降，易引起判断失误，出现飞行错觉，甚至导致严重的飞行事故［2］.

    1飞行疲劳及主要特点    飞行员产生飞行疲劳, 最初感觉全身乏力、倦怠、萎靡不振、精力分散, 飞行能力明显降低. 据调查,连续飞行10 h后,有70%的飞行员头晕头痛, 70%～80%的人全身酸痛、倦怠无力.

    飞行疲劳与日常中的疲劳，既相似又有其特点. 在科技日新月异的今天，劳累感似乎成了现代人的普遍感觉，保健专家将这些劳累感分为三种类型：一是体力性疲劳：这种疲劳是繁重的体力劳动或过强的运动造成的. 表现为手脚酸软无力，体能下降明显. 二是脑力性疲劳：由于长期进行复杂的脑力劳动，大量消耗大脑内的血氧，从而削弱了脑细胞的正常功能. 此类人群常表现为头昏脑胀，记忆力下降，注意力涣散，失眠多梦等症状. 三是心理性疲劳：是由现代生活中高强度的压力与紧张感造成的. 超负荷的精神负担可使心理处于一种混乱不安的状态，从而导致人情绪沮丧、抑郁或焦虑. 现代社会日趋激烈的竞争在不断地增加人们的精神负荷，故心理性疲劳的人越来越多，此种疲劳比体力和脑力疲劳的危害更大［3］.

    飞行疲劳的主要特点是：反应迟钝，思路单一，思想麻木，记忆力下降，判断失误，条理性差，视力下降，个性变为冷漠或易激惹［4］. 有研究表明飞行事故的1/5直接或间接地与疲劳相关. 因医学原因停飞的前5位或多或少与疲劳产生的后遗症停飞［5］相关.

    2引发飞行疲劳的因素

    为了飞行安全和飞行人员的身心健康,飞行管理部门对飞行人员疲劳问题非常重视,各国军航或民航都在进行有关疲劳方面的,分析成因和研究对抗措施，尽可能减少或缓解飞行疲劳，提高飞行质量,消除飞行事故隐患. 在引发飞行疲劳的逐多因素中，工作负荷、睡眠、情绪等是常见因素.

    2.1飞行负荷过重飞行负荷,通俗地讲就是飞行工作量. 它决定于飞行时间、飞行任务的难易、技术是否熟练、情绪是否紧张、航线上的气象条件、跨越时区多少和座舱的环境条件等. 如飞行时间相对过长, 部分耐力差的飞行人员就可产生明显的或过度的疲劳感［6］.

    2.2睡眠和休息不足睡眠和休息不足,容易产生飞行疲劳. 如长途飞行, 跨越时区较多, 飞行时间长,作息制度也受到较大的影响,干扰正常的睡眠过程, 这样就容易产生飞行疲劳. 如飞行前睡眠不好,起飞时就有疲劳感的飞行员,在空中对缺氧、加速度、颠簸等的耐力低于正常水平, 容易产生错觉.

    2.3不良情绪情绪稳定的飞行员,在飞行中能较好地控制自己不受外界各种刺激因素的干扰,能根据任务调动自己的积极性,形成最佳的心理状态,以便在紧张飞行中充分发挥自己的体能和技能. 反之,就会因情绪波动而不能控制自己的行为,致使动作忙乱,导致不能发挥正常的飞行技术水平. 而起飞、着陆时的紧张情绪则可能增加飞行负荷, 导致飞行疲劳.

    在众多损害飞行人员生理和心理状态的因素之中,睡眠不足是最普遍、影响最严重的因素之一. 航空环境中导致睡眠不足的几种最主要的原因,即工作的需要对睡眠的限制,不良的睡眠卫生习惯,环境因素,精神紧张和似昼夜节律的扰乱.

    3疲劳监测的研究进展

    疲劳的监测主要从睡眠状态、生物节律、脑电图、心电图、体温、脉搏和血压几个方面进行监测. 关于疲劳的评价主要从主诉、量表和飞行日志等进行分析评价.

    1992年,澳大利亚Snell等［7］人对优秀中长跑运动员进行了生测试,试图从血液测试中判断血液运输氧的能力和身体中铁的代谢状况,以此监测慢性疲劳的程度. 1991年美国Coen等根据个体无氧阈来控制长跑训练,以利于更好地消除疲劳. 同年,意大利的French等［8］对优秀长跑运动员运动至疲劳时通过摄入咖啡因来缓解和消除疲劳. 有研究表明由于长途飞行疲劳的飞行员的警觉性时常减低，甚至在应急状态下也是如此，因此，Cabon等［9］应用飞行员活动监测仪（the electronic pilot?activity monitor,EPAM）对飞行员的警觉状态进行连续监测，并限制困乏状态如打盹以预防睡眠惯性，并用脑电图、心电图和心率等生理参数进行监测，以证明EPAM监测飞行员低警觉期的能力，结果表明是可行的.

    　　1987年最早由美国疾病控制中心制订慢性疲劳综合征（CFS）的诊断标准，并于1994年加以修订完善［10］. 该标准被国际医学界公认为金标准.

    　　用瞳孔的遮闭状态来判断疲劳 . 通过对眼动仪瞳孔模块输出视频的图像处理,由此推断瞳孔的遮闭状态,出用于疲劳判定的眼睑闭合度值. 主要观察指标:从图像采集卡中采集的图像反应了被试者瞳孔的开闭状态. 计算出用于制定疲劳的眼睑闭合度值,推断被试者的疲劳程度［11］.

    运动性心理疲劳概念模型的提出. 分析阐述了用生理生化指标检测评价心理疲劳的可行性以及心理疲劳、生理疲劳与生理生化指标的关系;提出了采用不同生理生化指标检测不同层次与性质的心理疲劳的研究设想与思路,如用内分泌激素等生化指标检测评价负性情绪性心理疲劳,用ERP等生理指标检测评价认知性心理疲劳等;提出进行相关研究时应特别注意检测手段与指标的检测效度、敏感性、适用条件、综合评价、个体差异等,以避免研究工作走向歧途［12］.

    表面肌电信号的特征改变. 通过设计一种高输入阻抗,低噪,抗干扰性强的前端表面肌电信号(SEMG)采集器将驾驶员的腰部肌肉疲劳信号采集到DSP处理器上. 实现疲劳状态在DSP处理器上的定量描述. 从而实现疲劳驾驶检测［13］.

    动态心电图及心率变异性(HRV). 徐先慧等［14］采用24 h动态心电图方法检测16名北京—美洲、北京—澳洲和北京—欧洲航线飞行的飞行员动态心电图及心率变异性(HRV);另外检测10名国内昼间飞行的飞行员动态心电图及心率变异性(HRV)作对照组. 结果发现跨时区飞行使飞行员HRV 谱成份的昼夜周期节律显著降低.

    肌电皮温生物反馈仪. 飞行疲劳可以使飞行人员操纵能力下降，造成错、忘、漏,是导致飞行事故的重要原因之一.  王开辉等［15］应用 JD/PW25型高级肌电皮温生物反馈仪对 49例飞行疲劳的空军飞行员进行肌肉放松训练,达到了消除飞行疲劳的目的,收到较好疗效.

    付兆君等［16］探讨睡眠剥夺条件下服用咖啡因对情绪情感状态的影响. 实验中服用咖啡因后,POMS量表（取自WHO“神经行为核心测试组合”）中的指标有力－好动高于安慰剂组,疲惫－惰性、困惑－迷茫得分低于安慰剂组,表明服用咖啡因可以有效地改善睡眠剥夺引起的不良情绪 ,提高积极的情绪要素水平 ,降低主观疲劳程度,使人充满自信.

    4预防飞行疲劳的措施

    如何消除疲劳是一个涉及多学科、多方位、多指标的问题. 研究缓解飞行疲劳是一项十分迫切的研究课题. 目前试图在评价飞行疲劳指标上找到突破口尚存诸多困难,但采取综合应对措施,可以把飞行疲劳的影响降到最低限度.

    4.1充足的休息睡眠高质量的睡眠是保持充沛体力和精力所必需的，对军人来说，则与战斗力密切相关. 休息环境要安静, 无喧闹、无吸烟等不良影响;室温不宜过高或过低;飞行紧张阶段要安排好午睡；应制定适时打盹、强制睡眠训练计划. 如有的国家对承担离开基地数日或更长时间飞行任务的人员作出规定:出航天数越多,每天值班的时间应越短, 以保证有充足的休息时间.

    4.2良好的飞行环境消除或减少飞机座舱中的不良因素 如缺氧、过冷过热、噪声、振动等.

    4.3合理的营养饮食营养学研究表明，含糖丰富的食物容易使人困倦，含蛋白质丰富的食物可以使人清醒. 如果饮食搭配合理，并在开饭的时间、菜谱安排上与要求的节律相适应，就有助于调整节律到某一状态. 为了效果更好，最好在出开地点以前就开始调整饮食的时间、成分等. 保证每餐有足够的热量和营养,禁止空腹飞行,以防发生空中晕厥. 在夜间执行任务前给予高蛋白饮食，将有利于飞行员保持觉醒，提高其脑力工作能力.

    4.4积极的情绪情感飞行人员积极的情绪可以提高耐力, 减少疲劳. 睡眠剥夺不仅可以导致认知功能的下降,同时还可以对情绪状态产生明显的影响. 改善生活条件,解决后顾之忧,使飞行员身心俱佳,从而减少疲劳的发生.   

    4.5适量的锻炼研究表明，平时经常进行适当体育锻炼的人，其身体耐力较好，除了不容易患病外，其适应时差变化和调整节律的能力较强，同时也能较好地适应轮班工作. 适当锻炼可以降低夜间血浆褪黑素水平，安排适当时间进行适中锻炼可以调节人的节律. 在生理节律的最低点前进行适度体力活动还可以提高人的觉醒水平.

    4.6合理的规章制度合理控制飞行量，为了防止飞行疲劳,有关部门规定了一段时期内的“最多飞行时间”. 如民航飞行员每年飞行时间不得超过1000 h, 以防过度疲劳. 飞行训练中应吃间餐，长途飞行应隔4 h进餐一次. 平时应加强飞行员的日常保障和身体锻炼,严格体检标准, 进行疲劳意识，提高飞行员的身体素质和健康鉴定质量,防止飞行员带病飞行.

    　　飞行疲劳是航空航天医学研究的重点课题之一，不仅关系到飞行员身体健康与工作绩效，而且直接威胁到飞行安全. 引进和发展飞行疲劳处理系统模型和睡眠训练系统,增强飞行人员自身处理疲劳的能力. 通过模拟训练,提高操作熟练度,降低疲劳发生率［17］. 建立飞行疲劳的动态监测系统，对军航、民航飞行人员进行有关飞行疲劳教育，使他们学会预防和消除飞行疲劳的措施和方法，对保障飞行安全有着十分重要的意义.

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  ［1］姚建明. 浅析飞行疲劳的生理原因与对策［J］. 民航飞行学院学报，2004,15(6):10-12.

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［4］胡文东，马进，韩文强. 飞行疲劳的预防和监测手段［J］. 中国临床康复，2004,8(3):542-543.

［5］成海平，柳松杨，俞梦孙. 缓解军事飞行疲劳的研究进展与应用［J］. 中国临床康复，2004,8(36):8323-8325.

［6］薛雁歌. 飞行疲劳与飞行事故［J］. 解放军健康，1998,66(4):9.

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［11］耿磊,吴晓娟,彭彰. 改进的基于TMS320DM642的疲劳检测系统［J］. 国外元器件，2005,8:4-7.

［12］林岭，张力为. 可以用生理生化指标检测评价运动性心理疲劳吗［J］? 中国运动医学杂志，2005,24(6):731-734.

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［15］王开辉，姚力萍，王金法. 生物反馈放松疗法消除飞行疲劳 49例分析［J］. 临床军医杂志, 2005,33( 2):211.

［16］付兆君，马瑞山，程宏伟，等. 睡眠剥夺条件下服用咖啡因对情绪情感状态的影响［J］. 中华航空航天医学杂志,1999,10(3):142-145.

［17］魏红漫，张建军. 飞行疲劳及其研究进展［J］. 中华航空航天医学杂志,2000,11(4):259.