飛行疲勞相關(guān)性分析與恢復(fù)進(jìn)展

趙明達(dá) 徐莉 胡強(qiáng) 董玲 邢文娟

一般認(rèn)為疲勞是一種涉及效率和技能損害或喪失的生理反應(yīng)，由此可以認(rèn)為飛行疲勞是一種會在飛行過程中導(dǎo)致飛行人員工作能力下降、操作錯(cuò)誤增多和事故發(fā)生概率增加的生理現(xiàn)象[1]。飛行疲勞會直接影響飛行員工作狀態(tài)，使其出現(xiàn)注意力分散、反應(yīng)時(shí)間延長、思路混亂等狀況，很容易造成判斷失誤，嚴(yán)重影響飛行安全[2-3]。有研究表明飛行事故的發(fā)生原因中約有20%與疲勞有關(guān)[4]。在對因醫(yī)學(xué)原因停飛的飛行員的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，排前5位的停飛原因均不同程度與疲勞或過度疲勞產(chǎn)生的后遺癥有關(guān)[5-6]。由此可見飛行疲勞已經(jīng)成為影響飛行安全與飛行事業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要因素[7-8]。

1 飛行疲勞的原因

飛行疲勞的發(fā)生是多方面因素共同作用的結(jié)果，在飛行過程中遇到的物理、心理以及生理應(yīng)激均會導(dǎo)致飛行疲勞出現(xiàn)，而主要的原因可以分為以下幾點(diǎn)。

1.1 飛行任務(wù)負(fù)荷 調(diào)查發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過長距離飛行后，93%的飛行員感到疲勞，其中85%感到極度疲勞[9]，同時(shí)在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)執(zhí)行飛行任務(wù)，或相鄰任務(wù)間的休息時(shí)間減少均會顯著增加飛行員疲勞程度[10]。一般執(zhí)行飛行任務(wù)超過3 h即會出現(xiàn)疲勞感，到達(dá)9 h時(shí)，飛行員疲勞狀態(tài)發(fā)展至峰值[11]。但飛行任務(wù)導(dǎo)致的疲勞并非一直上升，若飛行即將進(jìn)入最后階段時(shí)，會出現(xiàn)“終末振奮”這種現(xiàn)象，即部分飛行員即使已經(jīng)出現(xiàn)飛行疲勞，但將要完成任務(wù)的激勵作用可刺激其交感神經(jīng)短暫激活，使工作能力暫時(shí)保持在日常水平，但此時(shí)的飛行員已基本喪失處理意外事件的能力，還會導(dǎo)致之后的疲勞狀態(tài)更加嚴(yán)重。

1.2 飛行環(huán)境 指噪音、高溫等飛行時(shí)會遇到的環(huán)境應(yīng)激條件。當(dāng)人處在高噪音的環(huán)境下，噪聲音頻會刺激大腦，久而久之會引起聽覺閾值的升高，頭腦昏沉，注意力下降，反應(yīng)時(shí)增加，甚至?xí)苯訉?dǎo)致困乏。而溫度過高或過低均會導(dǎo)致體能儲備消耗加劇，加速進(jìn)入疲勞狀態(tài)。在陸航直升機(jī)飛行員中，這一因素尤為明顯[12-13]。

1.3 節(jié)律紊亂 在跨時(shí)區(qū)飛行時(shí)，由于外界時(shí)間與飛行員體內(nèi)生物鐘并非同步，人體自身的內(nèi)源性節(jié)律周期受到破壞，導(dǎo)致身體不適，會感到昏昏欲睡和強(qiáng)烈疲勞感。這種影響有兩方面的原因，一是人體節(jié)律與外界節(jié)律失同步，二是人體內(nèi)各種功能的再同步化速率不同，這兩種失同步共同作用，從而導(dǎo)致一系列的時(shí)差效應(yīng)[14]。

1.4 精神狀態(tài) 當(dāng)飛行員處于精神高度緊張狀態(tài)時(shí)，心理負(fù)荷增加，相較于平時(shí)更容易出現(xiàn)疲勞。在對轉(zhuǎn)場飛行員的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)飛行員疲勞狀況與心理健康水平呈正相關(guān)。同時(shí)一項(xiàng)對空軍飛行員心身性皮膚病發(fā)病情況的調(diào)查指出，高度緊張的精神狀態(tài)會導(dǎo)致如慢性蕁麻疹等心身性皮膚病發(fā)病率明顯上升，隨后會導(dǎo)致飛行員的休息質(zhì)量與操作狀態(tài)下降，最終間接提高了飛行疲勞的發(fā)生率[15-16]。

2 飛行疲勞的分類

飛行疲勞有不同種分類方式，常用的方法有以下幾種。

2.1 按疲勞的發(fā)生方式 可分為急性疲勞、慢性疲勞和過度疲勞。急性飛行疲勞一般是在高強(qiáng)度的飛行活動中一過性出現(xiàn)，飛行員常將其與飛行中的精神緊張相混淆。急性疲勞的外在表現(xiàn)通常為動作失準(zhǔn)、行動遲緩、皮膚蒼白或發(fā)紅、呼吸困難、排汗過多等；客觀表現(xiàn)為心率增加，脈搏和動脈壓力不穩(wěn)，工作績效指標(biāo)下降[17]。慢性飛行疲勞一般是因?yàn)殚L期執(zhí)行中低強(qiáng)度的飛行任務(wù)而得不到有效休息，由此導(dǎo)致的疲勞持續(xù)狀態(tài)。在平時(shí)會表現(xiàn)為食欲下降、斷續(xù)睡眠等癥狀，在飛行中則表現(xiàn)出萎靡不振、全身虛弱，伴有頭痛、頭部噪聲感和沉重感等癥狀；其客觀表現(xiàn)包括舌頭、眼瞼和手指的震顫現(xiàn)象，皮膚劃痕現(xiàn)象，肌張力和耐力降低，視覺下降和延遲反應(yīng)[17]。過度疲勞已經(jīng)可以認(rèn)為是一種病理狀態(tài)，其原因一般是飛行員長期高強(qiáng)度的工作而導(dǎo)致的疲勞累積。其表現(xiàn)為日常活動中即會出現(xiàn)呼吸困難、大量排汗、心率加快，并伴有思維障礙和記憶力減退。同時(shí)機(jī)體的生理功能也會出現(xiàn)明顯變化，包括前庭迷路功能失調(diào)，立位穩(wěn)定性下降，視聽觸覺靈敏度降低，腱反射加強(qiáng)。心血管系統(tǒng)的負(fù)荷能力下降，大腦血供不足，增加暈厥風(fēng)險(xiǎn)、同時(shí)降低過載耐力[17]。

2.2 按疲勞程度 分輕、中、重度疲勞，輕度時(shí)工作能力和生理心理功能變化不明顯；中度疲勞時(shí)工作能力下降，主觀出現(xiàn)乏力思睡，精神萎靡，注意力散亂，反應(yīng)能力降低；極度疲勞時(shí)工作能力明顯降低，感到頭痛、胸悶，心率加快，自主神經(jīng)功能失調(diào)，注意力無法集中，反應(yīng)遲鈍[18]。疲勞程度與疲勞的發(fā)生方式之間并無嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，還需要考慮體能儲備等個(gè)人因素。

2.3 按疲勞表現(xiàn) 分生理疲勞和心理疲勞。生理疲勞的主要表現(xiàn)為肌肉疲勞，如全身乏力、身體靈活性變差和動作協(xié)調(diào)性下降等。而心理疲勞主要體現(xiàn)在注意力不集中、情緒低落和思維遲緩，嚴(yán)重時(shí)還會出現(xiàn)對人冷漠和對工作的厭倦逃避心理。長期的心理疲勞還會引發(fā)神經(jīng)衰弱、消化不良、心血管系統(tǒng)紊亂等生理癥狀。

3 飛行疲勞的表現(xiàn)

疲勞的表現(xiàn)是多方面的，對于飛行疲勞來講，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。反應(yīng)遲鈍：對飛行中的突發(fā)狀況的反應(yīng)時(shí)增加，不能及時(shí)處理，導(dǎo)致飛行事故的發(fā)生；記憶喪失：容易出現(xiàn)近事遺忘，導(dǎo)致忘記操作或重復(fù)操作；注意力下降：包括注意廣度降低，注意力轉(zhuǎn)移障礙，注意力不能維持和注意力分配不當(dāng)；出現(xiàn)微睡眠狀態(tài)：隨時(shí)可能沒有任何征兆地進(jìn)入持續(xù)2～3 s的短暫入睡狀態(tài)，且對此毫無察覺；動作反常：出現(xiàn)“錯(cuò)、忘、漏”現(xiàn)象，飛行程序執(zhí)行不嚴(yán)謹(jǐn)，操控精確度下降；視力下降：視覺調(diào)節(jié)功能由于疲勞明顯降低，調(diào)節(jié)時(shí)間增長，出現(xiàn)空間定向障礙，易產(chǎn)生飛行錯(cuò)覺；情緒改變：正性情緒降低，負(fù)性情緒增長，對外界表現(xiàn)冷漠，易怒，缺乏耐性，積極性下降，困倦感增加，完成單調(diào)常規(guī)任務(wù)的能力明顯降低[19-23]。

4 飛行疲勞的檢測手段

飛行疲勞檢測手段較多，常用的有以下幾個(gè)方面。

4.1 主觀量表評定 關(guān)于主觀疲勞程度的測試，方法很多，其原理均是被試者根據(jù)主觀情況給自己評價(jià)。如最簡單直接的目測比例定級法，以一條線段右端為昏昏欲睡狀態(tài)，左端為完全清醒狀態(tài)，被試者根據(jù)自己的實(shí)際情況在線段上做標(biāo)記。另一種形式就是詞語定級法，如美國海軍醫(yī)學(xué)研究中心設(shè)計(jì)的26個(gè)情感形容詞量表和由王天芳教授研制的疲勞自評量表等[24]。此外，斯坦福嗜睡感量表、自認(rèn)疲勞分級量表亦被廣泛應(yīng)用。主觀量表評定是最簡便同時(shí)最實(shí)用的疲勞測評方法，但此類評價(jià)方法普遍存在缺乏客觀性、易受個(gè)人因素影響這一不足。

4.2 閃光融合頻率測定 斷續(xù)作用的光刺激作用于人眼會導(dǎo)致閃爍感，而隨著刺激頻率的不斷提高，超過閾值后在受試者眼中會將多次光刺激看成一個(gè)穩(wěn)定的光刺激，這種現(xiàn)象稱為光的融合，這個(gè)閾值頻率即是“閃光融合頻率”(critical flicker frequency fusion，CFF)。處于疲勞狀態(tài)下的個(gè)體的CFF值明顯下降，工作前后相差可達(dá)3～5 Hz。因此在國際航班等高負(fù)荷飛行任務(wù)中，常將CFF作為敏感的疲勞指標(biāo)[25-26]。近年來該方法得到了進(jìn)一步改進(jìn)，如繆毅強(qiáng)等[27]在測定CFF基礎(chǔ)上追加測定閃光反應(yīng)時(shí)間和閃光鑒別頻率，進(jìn)而計(jì)算疲勞指數(shù)，量化疲勞狀態(tài)。還有通過結(jié)合反應(yīng)時(shí)和正確率進(jìn)行更準(zhǔn)確的CFF測定，以克服主觀因素對測試結(jié)果的影響[28]。

4.3 眼動跟蹤測量 在疲勞時(shí)，瞳孔的調(diào)節(jié)能力發(fā)生變化。美軍一項(xiàng)研究表明，飛行疲勞時(shí)瞳孔直徑明顯擴(kuò)大、對光刺激的瞳孔收縮幅度降低、收縮潛伏期延長、掃視速率亦明顯降低[29]。另一項(xiàng)研究亦表明[30]，在睡眠剝奪條件下對工效的監(jiān)測中，掃視速率和瞳孔直徑的變化是極為敏感的指標(biāo)。因此通過眼動跟蹤測量技術(shù)對眼動能力進(jìn)行實(shí)時(shí)采集檢測和分析是用于監(jiān)測疲勞十分有效的方法。

4.4 心/腦電圖信號檢測 心電圖和腦電圖信號可以快速準(zhǔn)確地判斷疲勞狀態(tài)，腦電圖更是監(jiān)測疲勞的“金指標(biāo)”。在不同程度的疲勞狀態(tài)下，四種腦電波的比例會發(fā)生改變，當(dāng)出現(xiàn)Alpha波和Theta波顯著增多的波形時(shí)，說明被試者已經(jīng)處于疲勞狀態(tài)[31]。而心電圖則是通過低頻能量LF、超低頻能量VFH、高頻能量HF及LF/HF的比率變化判斷被試者是否處于疲勞狀態(tài)[32]。

4.5 立位平衡功能測定 機(jī)體立位平衡功能可以分為靜態(tài)與動態(tài)兩類，兩種功能分別側(cè)重于姿勢的靜態(tài)維持能力與動態(tài)調(diào)節(jié)能力。實(shí)驗(yàn)表明，這兩種立位平衡功能均在疲勞后明顯變差，并與某些測驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。而飛行任務(wù)負(fù)荷導(dǎo)致的疲勞狀態(tài)同樣可以通過對比立位平衡功能的變化來判斷[33-34]。這種方法相對主觀量表而言更加客觀，相對心電圖和腦電圖等方法專業(yè)要求更低。

5 飛行疲勞的恢復(fù)方法

5.1 合理膳食 通過對食物攝入的控制可以幫助從疲勞中恢復(fù)。其具體做法為：攝入高碳水化合物和高蛋白質(zhì)食物，可以增加機(jī)體色氨酸和酪氨酸含量，提高中樞5-羥色胺、褪黑素和兒茶酚胺水平，有利于保證高質(zhì)量睡眠和高持續(xù)性的覺醒狀態(tài)；避免攝入過多脂肪導(dǎo)致的膽囊收縮素水平升高、嗜睡感和疲勞感加重。睡覺前應(yīng)少進(jìn)食，以防干擾睡眠?？缭阶游缇€的長距離飛行時(shí)，如果中途暫停休息時(shí)間長，則應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貢r(shí)間用餐，以幫助機(jī)體調(diào)整生物鐘[35]。

5.2 按大綱組訓(xùn) 體育鍛煉可以緩解精神疲勞，在夜間飛行中，適度的活動可以提高覺醒程度。跨時(shí)區(qū)飛行時(shí)如果停留的時(shí)間較長，白天可進(jìn)行適中的體育鍛煉，有利于適應(yīng)當(dāng)?shù)貢r(shí)間，提高夜間睡眠的質(zhì)和量[36-37]。在沒有飛行任務(wù)的時(shí)間按大綱科學(xué)組訓(xùn)可以加強(qiáng)體能儲備，但在執(zhí)行飛行任務(wù)之前嚴(yán)禁劇烈的體力活動以防止飛行疲勞的出現(xiàn)。

5.3 中醫(yī)中藥 在執(zhí)行軍事飛行任務(wù)時(shí)，為了對抗飛行疲勞可以通過使用藥物來保證衛(wèi)生保障效果。使用中樞興奮、抑制藥物調(diào)節(jié)飛行人員的睡眠和覺醒功能，提高機(jī)體應(yīng)激能力，幫助對抗飛行疲勞更是戰(zhàn)時(shí)重要的航空衛(wèi)生保障措施[38-39]。而在平時(shí)，為了防止此類藥物相對較大的不良反應(yīng)，可以使用中醫(yī)中藥手段幫助調(diào)節(jié)飛行員身體機(jī)能、提高飛行耐力[40]。在實(shí)踐中已經(jīng)證實(shí)通過在平時(shí)增加中醫(yī)的推拿按摩和針灸，以及服用紅景天、桂圓等中藥，可以提高飛行耐力、減輕疲勞、改善胃腸功能和睡眠質(zhì)量[41]。

5.4 生物反饋放松療法 生物反饋放松訓(xùn)練能使飛行員通過儀器的聲光反饋來了解自己肌肉的松弛程度，再用意志或主觀努力去調(diào)整放松，使肌電活動水平下降，幫助機(jī)體調(diào)整恢復(fù)因緊張性刺激而紊亂的各種生理功能，從而達(dá)到解除肌肉過度緊張、幫助恢復(fù)疲勞狀態(tài)的目的[42]。

5.5 綜合物理療法 根據(jù)物理因子作用的深度和作用機(jī)制組合配方，可以克服單一物理因子的局限性，使治療作用相互疊加，有利于縮短治療時(shí)間，并取得更好的治療效果。如中頻電療輔以耳穴療法，能調(diào)節(jié)機(jī)體功能紊亂、改善睡眠，對緩解疲勞引起的肌肉酸痛和精神緊張等癥狀均有較好療效。物理療法簡便易學(xué)，儀器便于攜帶和轉(zhuǎn)移，各種場合下都能迅速展開治療工作，為航空部隊(duì)航醫(yī)室及衛(wèi)生隊(duì)提供了實(shí)用的手段[43]。

5.6 小睡 睡眠質(zhì)量是影響疲勞的重要因素，保證高質(zhì)量睡眠是恢復(fù)疲勞的最簡單實(shí)用方式。研究表明，每晚低于6 h睡眠即出現(xiàn)工效和覺醒度的損害[44]，而7～9 h的高質(zhì)量睡眠可幫助身心放松并消除輕度疲勞[45]。但處于戰(zhàn)備時(shí)通常無法保證充足睡眠，此時(shí)可以采用20 min至2 h的小睡來快速消除輕中度疲勞狀態(tài)。有研究表明，執(zhí)行長距離飛行任務(wù)的飛行員如有一段時(shí)間的間隔休息，其主觀瞌睡度減輕[46]。所以工作安排中可根據(jù)實(shí)際情況采用工作- 休息交替進(jìn)行的方式以消除飛行疲勞的不良影響。

5.7 療養(yǎng)康復(fù) 對于嚴(yán)重的疲勞狀態(tài)，短時(shí)間內(nèi)無法快速恢復(fù)，而長期處于疲勞狀態(tài)會增加飛行員停飛風(fēng)險(xiǎn)。為了延長飛行壽命，及時(shí)進(jìn)行療養(yǎng)康復(fù)是十分必要的。在療養(yǎng)地可以使用平時(shí)沒有條件采取的綜合手段恢復(fù)疲勞狀態(tài)。如采用水浴、桑拿等保健方法促進(jìn)血液淋巴循環(huán)、加速代謝廢物排泄和償還氧債務(wù)，有利于促進(jìn)疲勞恢復(fù)。組織文體娛樂和旅游觀光有益于緩解精神緊張。通過有計(jì)劃地綜合使用疲勞恢復(fù)手段，在療養(yǎng)院完成一個(gè)治療周期后，大多數(shù)飛行員的疲勞癥狀得到明顯消除。

5.8 加強(qiáng)宣教 加強(qiáng)對飛行疲勞相關(guān)知識的宣教亦是重要的一方面。讓飛行員能夠認(rèn)識到疲勞的危害，主動對自身的身體狀況加以了解，踐行健康的抗疲勞生活方式。讓飛行相關(guān)人員了解抗疲勞的需求以改善飛行員生活環(huán)境，防止飛行員在疲勞狀態(tài)下實(shí)行飛行任務(wù)，幫助飛行員有計(jì)劃地科學(xué)對抗疲勞。

疲勞并不是疾病，而是隨著工作負(fù)荷增加出現(xiàn)的一種正常生理狀態(tài)，因此像防治疾病一樣完全防止疲勞的發(fā)生是不可能的。目前的航衛(wèi)保障工作主要在于采用綜合衛(wèi)生保障措施在出現(xiàn)疲勞后促進(jìn)其恢復(fù)。未來則可以在飛行疲勞造成嚴(yán)重后果前先行干預(yù)，防止人員和財(cái)產(chǎn)損失。如在飛行過程前、飛行中、飛行后，采用電子監(jiān)測儀對飛行員眼動、腦電、腕部與頭部活動進(jìn)行監(jiān)測，掌握飛行員實(shí)時(shí)疲勞狀況，在飛行進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)間之前發(fā)出預(yù)警，提醒飛行員保持覺醒水平，并通知地面人員對飛行任務(wù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[47-48]。除此之外，還可以將飛行員分類以執(zhí)行不同任務(wù)。研究提示，可以通過量表將飛行員區(qū)分為“晨型”和“夜型”，前者在保持規(guī)律作息習(xí)慣的情況下有更充足的體能儲備和疲勞恢復(fù)能力，而后者在夜航和跨時(shí)區(qū)飛行上更有適應(yīng)力。這樣可以在任務(wù)布置階段選擇更適應(yīng)任務(wù)要求的人選，從而延緩飛行疲勞的出現(xiàn)。