葛 華，趙安東，吳 峰，楊昌林，詹 皓，白 霜，張清俊

空軍遠(yuǎn)程飛行作戰(zhàn)是現(xiàn)代空戰(zhàn)的顯著特征。據(jù)報(bào)道，美空軍駐密蘇里懷特曼空軍基地的第509轟炸聯(lián)隊(duì)在代號(hào)為“持久自由”的反恐戰(zhàn)爭(zhēng)行動(dòng)中，B-2轟炸機(jī)創(chuàng)下持續(xù)飛行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)44 h的最長(zhǎng)記錄[1]。美軍對(duì)利比亞空襲時(shí)夜間持續(xù)飛行達(dá)13 h，而英軍在馬島戰(zhàn)爭(zhēng)中大力神運(yùn)輸機(jī)也是跨兩個(gè)夜晚、持續(xù)飛行長(zhǎng)達(dá)28 h[2]。在2011年“利比亞撤僑”任務(wù)中，我軍4架伊爾-76運(yùn)輸機(jī)途經(jīng)5個(gè)國(guó)家，單次航程達(dá)9 500 km，開(kāi)創(chuàng)了我軍最長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)飛行的歷史。軍事遠(yuǎn)程飛行除了長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)作業(yè)任務(wù)外，軍事任務(wù)的心理應(yīng)激也是影響遠(yuǎn)程飛行能力的不利因素。因此，評(píng)價(jià)空軍飛行人員遠(yuǎn)程飛行勞動(dòng)負(fù)荷，研究遠(yuǎn)程飛行中飛行人員的心理生理變化規(guī)律，制定有效的防護(hù)措施，是提高軍事飛行員戰(zhàn)斗力重要途徑。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象 選取健康男性青年志愿者8人，平均年齡（20.5±1.2）歲，自述無(wú)睡眠障礙。按不同的試驗(yàn)時(shí)間及條件分為3組。白天組：試驗(yàn)時(shí)間為12∶45～17∶00，不服用膳食補(bǔ)充劑；夜間組：試驗(yàn)時(shí)間為0∶45～05∶00，不服用膳食補(bǔ)充劑；補(bǔ)充劑組：試驗(yàn)時(shí)間為0∶45～05∶00，服用膳食補(bǔ)充劑。膳食補(bǔ)充劑為含咖啡因、人參皂苷、牛磺酸的復(fù)方片劑。

1.2 儀器設(shè)備 模擬遠(yuǎn)程飛行勞動(dòng)負(fù)荷評(píng)價(jià)系統(tǒng)，該模擬系統(tǒng)能夠自動(dòng)對(duì)模擬飛行成績(jī)?cè)u(píng)分，結(jié)合飛行員飛行狀態(tài)生理參數(shù)記錄檢測(cè)儀，可以對(duì)整個(gè)模擬飛行過(guò)程的生理指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。亮點(diǎn)閃爍儀BD-Ⅱ-118型，北京大學(xué)青鳥(niǎo)儀器設(shè)備公司生產(chǎn)。閃爍頻率4.0～60.0 Hz、0.1 Hz連續(xù)可調(diào)，選擇黃光、光強(qiáng)1/16、亮黑比1∶1、背景光強(qiáng)度1/16。

1.3 觀察指標(biāo)

1.3.1 模擬飛行成績(jī)、附加任務(wù)成績(jī) 模擬飛行成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)科目為飛行姿態(tài)保持任務(wù)；評(píng)價(jià)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為“高”；每個(gè)模擬飛行評(píng)價(jià)階段開(kāi)始15 min后同時(shí)完成附加任務(wù)操作（15 min）。附加任務(wù)：3個(gè)個(gè)位數(shù)字相加減運(yùn)算，計(jì)算結(jié)果與數(shù)字7比較，通過(guò)按下油門(mén)桿上對(duì)應(yīng)按鈕選擇“≥7”或“＜7”；每6 s出現(xiàn)1個(gè)，共測(cè)量時(shí)間15 min。附加任務(wù)成績(jī)指標(biāo)有：任務(wù)量、正確率和反應(yīng)時(shí)（reaction time，RT）。

1.3.2 主觀量表 斯坦福嗜睡度量表（SSS）：將嗜睡度分為7個(gè)等級(jí)：“頭腦清醒、警覺(jué)性好”為1分；“注意力可以集中”為2分；“警覺(jué)性和應(yīng)答性不好”為3分；“頭腦不太清醒、精力不好”為4分；“頭腦不清醒、精力不夠”為5分；“瞌睡、輕度惡心”為6分；“馬上可以睡著”為7分。疲勞自評(píng)量表（RPE）：將疲勞感分為7個(gè)等級(jí)：“非常非常輕”為6～8分；“非常輕”為9～10分；“比較輕”為11～12分；“有點(diǎn)重”為13～14分；“重”為15～16分；“非常重”為17～18分；“非常非常重”為19～20分。

1.3.3 臨界閃光融合頻率（critical flicker fusion frequency，CFF） 采用亮點(diǎn)閃爍儀以“上調(diào)”和“下調(diào)”2種調(diào)節(jié)方式進(jìn)行測(cè)試，“上調(diào)”是受試者轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕從低頻到高頻，到剛剛能看到亮點(diǎn)不閃為止；“下調(diào)”是從高頻到低頻到剛剛能看到亮點(diǎn)閃爍時(shí)停止。按“上調(diào)、上調(diào)、下調(diào)、下調(diào)”的順序，共記錄4個(gè)頻率值，取算術(shù)平均數(shù)。

1.4 測(cè)試方法

1.4.1 任務(wù)訓(xùn)練 受試者進(jìn)行模擬遠(yuǎn)程飛行操作練習(xí)2周，至模擬遠(yuǎn)程飛行成績(jī)至少在80分以上，并連續(xù)3次以上操作成績(jī)穩(wěn)定；熟悉掌握附加任務(wù)操作，且附加任務(wù)成績(jī)（任務(wù)數(shù)、正確率及RT）穩(wěn)定。

1.4.2 測(cè)試程序 不同組測(cè)試間隔至少2周以上，試驗(yàn)當(dāng)日從起床開(kāi)始禁止飲用濃茶、咖啡、酒精飲料及有關(guān)藥物。夜間組試驗(yàn)前少量進(jìn)食方便食品如方便面、不含咖啡成分的小餅干等。受試者需提前30 min到場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)前準(zhǔn)備（熟悉環(huán)境、排泄等）。每1 h為一個(gè)評(píng)分階段，每個(gè)評(píng)分階段均進(jìn)行模擬飛行成績(jī)、附加任務(wù)、主觀量表和CFF值的測(cè)量。其中模擬遠(yuǎn)程飛行時(shí)間約占45 min（含起飛、航向和航向轉(zhuǎn)換調(diào)整時(shí)間以及同步進(jìn)行的附加任務(wù)15 min）、指標(biāo)記錄約占15 min（包括主觀量表和CFF值的測(cè)量），在第1個(gè)評(píng)分階段前15 min進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前測(cè)量，包括實(shí)驗(yàn)前部分指標(biāo)檢測(cè)在內(nèi)共5個(gè)評(píng)分階段（0、1、2、3、4 h）。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SAS 9.2軟件進(jìn)行多因素重復(fù)測(cè)量方差分析，對(duì)百分率數(shù)據(jù)進(jìn)行平方根反正弦變換；對(duì)不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)變換后，達(dá)到分析條件要求后進(jìn)行分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 模擬遠(yuǎn)程飛行操作成績(jī)和附加任務(wù)成績(jī)的變化情況 補(bǔ)充劑組在模擬飛行2 h時(shí)成績(jī)較白天組和夜間組同時(shí)間點(diǎn)成績(jī)明顯提高（P＜0.05），4 h時(shí)飛行成績(jī)較夜間組顯著提高（P＜0.05）。與白天組同時(shí)間點(diǎn)比較，夜間組3 h附加任務(wù)的任務(wù)量開(kāi)始明顯降低（P＜0.01），4 h附加任務(wù)正確率和任務(wù)量均顯著下降（P＜0.01），RT明顯延長(zhǎng)（P＜0.05）；補(bǔ)充劑組在3 h時(shí)附加任務(wù)的任務(wù)量也明顯降低（P＜0.05），但4 h時(shí)無(wú)明顯降低。與夜間組同時(shí)間點(diǎn)比較，補(bǔ)充劑組在3、4 h時(shí)附加任務(wù)正確率明顯增加（P＜0.05，P＜0.01）。此外，夜間組4 h時(shí)附加任務(wù)任務(wù)量和正確率的降低也明顯低于1 h時(shí)（P＜0.05）（圖1）。

圖1 8名男性志愿者模擬遠(yuǎn)程飛行操作成績(jī)和附加任務(wù)任務(wù)量、正確率、RT的變化情況

2.2 主觀量表以及CFF的變化情況 與試驗(yàn)前比較，夜間組及補(bǔ)充劑組及從2 h、白天組從3 h開(kāi)始SSS得分明顯增加（P＜0.05，P＜0.01），一直持續(xù)到試驗(yàn)結(jié)束；與白天組同時(shí)間點(diǎn)比較，夜間組4 h時(shí)SSS得分明顯增加（P＜0.01）。從得分情況來(lái)看，這個(gè)分值處于“警覺(jué)性和應(yīng)答性不好”（3分）與“頭腦不太清醒、精力不好”（4分）之間。與試驗(yàn)前比較，3組RPE得分從2 h時(shí)開(kāi)始均明顯增加（P＜0.01），一直持續(xù)到試驗(yàn)結(jié)束；與白天組同時(shí)間點(diǎn)比較，夜間組4 h時(shí)RPE得分明顯增加（P＜0.05）。從得分情況來(lái)看，這個(gè)分值是處于“比較輕”（11～12分）和“有點(diǎn)重”之間（13～14分）。與試驗(yàn)前比較，夜間組CFF從2 h開(kāi)始明顯降低（P＜0.05），3 h時(shí)降低更加顯著（P＜0.01），一直持續(xù)到試驗(yàn)結(jié)束；與白天組同時(shí)間點(diǎn)比較，夜間組CFF3 h時(shí)明顯降低（P＜0.05）（圖2）。

圖2 8名男性志愿者模擬遠(yuǎn)程飛行SSS、RPE、CFF的變化情況

3 討論

飛行勞動(dòng)負(fù)荷主要以腦力負(fù)荷為主[3]。評(píng)價(jià)腦力負(fù)荷的任務(wù)包括短時(shí)記憶、邏輯推理、數(shù)字計(jì)算、空間追蹤、視覺(jué)搜索、拼圖、迷宮、旋轉(zhuǎn)認(rèn)知以及模擬駕駛等；在進(jìn)行主任務(wù)測(cè)量時(shí)同時(shí)完成另一個(gè)附加任務(wù)，也稱(chēng)為次任務(wù)；次任務(wù)評(píng)價(jià)理論的前提是人的信息處理能力是一定的，當(dāng)執(zhí)行一個(gè)主要作業(yè)任務(wù)時(shí)，會(huì)把多余的作業(yè)能力用在完成次任務(wù)上，次任務(wù)的績(jī)效就可以間接反映執(zhí)行主任務(wù)所占用的勞動(dòng)負(fù)荷[4]。常用的次任務(wù)有記憶、數(shù)字計(jì)算、RT、時(shí)間估計(jì)、目標(biāo)追蹤等[5]。本研究以模擬遠(yuǎn)程飛行操作成績(jī)作為主任務(wù)評(píng)價(jià)，附加任務(wù)成績(jī)作為次任務(wù)評(píng)價(jià)。

模擬遠(yuǎn)程飛行操作成績(jī)結(jié)果表明，無(wú)論是白天還是夜間飛行成績(jī)隨著操作時(shí)間的延長(zhǎng)有輕微的降低趨勢(shì)，但變化無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；服用膳食補(bǔ)充劑后可明顯提高夜間的飛行成績(jī)（P＜0.05），這說(shuō)明膳食補(bǔ)充劑對(duì)提高飛行成績(jī)有一定的作用。這可能與膳食補(bǔ)充劑中咖啡因提高中樞興奮性、人參皂甙抗疲勞的效果有關(guān)，具體機(jī)制還需進(jìn)一步研究[6-8]。附加任務(wù)成績(jī)反映的是完成主任務(wù)時(shí)腦力資源的占用程度，即潛在的作業(yè)能力，同時(shí)也反映主任務(wù)負(fù)荷的增加。夜間模擬遠(yuǎn)程飛行時(shí)附加任務(wù)成績(jī)明顯降低，表現(xiàn)在完成任務(wù)數(shù)明顯減少（P＜0.05）、正確率的降低（P＜0.05）。這說(shuō)明，夜間模擬飛行勞動(dòng)負(fù)荷增加，飛行作業(yè)儲(chǔ)備能力降低，這對(duì)飛行安全造成了潛在的風(fēng)險(xiǎn)。服用膳食補(bǔ)充劑后，附加任務(wù)正確率明顯增加，任務(wù)量、RT與白天比沒(méi)有明顯降低，這說(shuō)明膳食補(bǔ)充劑提高了飛行作業(yè)儲(chǔ)備能力，間接提高了飛行作業(yè)能力。

由于自我對(duì)勞動(dòng)負(fù)荷有一定的感知能力，可通過(guò)主觀量表來(lái)判斷受試者對(duì)勞動(dòng)負(fù)荷的主觀評(píng)價(jià)。斯坦福嗜睡度量表、自認(rèn)疲勞分級(jí)量表是用來(lái)評(píng)價(jià)飛行疲勞的常用主觀指標(biāo)[9]。從本研究SSS、RPE的變化結(jié)果來(lái)看，無(wú)論是白天還是夜間持續(xù)4 h模擬飛行操作，均能引起疲勞感和嗜睡感的增加，服用膳食補(bǔ)充劑也不能改變疲勞感和嗜睡感增加的趨勢(shì)。但從具體分值來(lái)看，SSS得分處于“警覺(jué)性和應(yīng)答性不好”與“頭腦不太清醒、精力不好”之間（3～4分）、RPE得分處于“比較輕”和“有點(diǎn)重”之間（11～14分），說(shuō)明從主觀角度受試者的疲勞程度尚處于可接受的范圍。

CFF是用來(lái)衡量和判別神經(jīng)系統(tǒng)勞動(dòng)負(fù)荷的常用指標(biāo)。當(dāng)人眼受到斷續(xù)的光源刺激時(shí)，會(huì)引起閃爍感。隨著光源閃爍頻率的不斷增加，閃爍感就會(huì)逐漸消失，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光的融合，介于閃爍感與融合感之間的最小閃光頻率稱(chēng)CFF。課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，48 h睡眠剝奪條件下，CFF隨睡眠剝奪時(shí)間延長(zhǎng)明顯降低，服用促醒藥物莫達(dá)非尼后，CFF值均明顯提高[10]。本研究中夜間模擬飛行2 h后CFF開(kāi)始明顯降低，說(shuō)明中樞神經(jīng)功能在夜間模擬飛行2 h后已經(jīng)開(kāi)始降低，服用膳食補(bǔ)充劑后減弱了這種降低變化趨勢(shì)，這說(shuō)明膳食補(bǔ)充劑在維持中樞神經(jīng)功能、延緩中樞疲勞方面產(chǎn)生了一定的作用。

綜上所述，模擬遠(yuǎn)程飛行會(huì)引起受試者的主觀疲勞感、嗜睡度增加，但尚處于適中的程度；夜間模擬遠(yuǎn)程飛行附加任務(wù)完成任務(wù)量減少、RT延長(zhǎng)、正確率降低以及CFF降低等說(shuō)明夜間模擬飛行中，相對(duì)勞動(dòng)負(fù)荷增加，模擬飛行作業(yè)儲(chǔ)備能力降低；服用膳食補(bǔ)充劑雖然對(duì)主觀疲勞感、嗜睡度無(wú)明顯影響，但能改善夜間勞動(dòng)作業(yè)儲(chǔ)備能力的降低以及抑制夜間模擬飛行任務(wù)中CFF的下降，提示膳食補(bǔ)充劑有一定的提高中樞警覺(jué)性和改善飛行作業(yè)能力的效果。這些變化規(guī)律為制定航空衛(wèi)生保障對(duì)策提供了技術(shù)支撐。