基于心率变异性的长航时模拟飞行疲劳评估
机长,主观,准确率,1对象与方法,2方法,2结果,1全时程疲劳分析结果,2夜间飞行状态评估结果,3讨论
曹征涛,熊瑾乐,梁学宇,王 聪,李敬洁,雍 伟(1空军特色医学中心,北京 100142;2东南大学仪器科学与工程学院,江苏 南京 210096)
驾驶员的疲劳是航空领域中的一个研究热点,因为他们在工作期间会经历长时间的状态变化、昼夜节律紊乱和睡眠不足。复杂的操作系统和动态需求要求驾驶者具有高水平的认知能力,而疲劳会导致认知能力和主观感受下降,从而影响飞行安全[1]。因此,研究致力于探索疲劳的产生条件并优化其检测。通常认为,疲劳并非由单一机制诱发,大量的内在生理因素和外在环境因素导致驾驶员产生疲劳[2]。开始时间和休息安排等调度因素会影响睡眠调节过程,而任务持续时长和任务需求会导致不同的工作量[3]。本试验旨在分析长航时模拟飞行中执行夜间飞行任务的驾驶员的状态,通过获取到的心电图(electrocardiogram,ECG)信号完成心率变异性(heart rate variability,HRV)多参数指标的计算,将出现休息的过程和执行任务的过程进行对比,初步对受试者夜间执行任务的状态和可能预警点进行评估。
1 对象与方法
1.1 对象
健康男性志愿者8人,年龄18~22岁,平均(19.4±1.2)岁;身高169~173 cm,平均(171.0±1.3)cm;体质量58~72 kg,平均(64.8±4.2)kg;均为右利手。生活规律,自述无睡眠障碍,无神经及精神科用药史和病史。试验前1周及试验期间禁用烟、酒、茶、咖啡等饮料及中枢兴奋或抑制性药物,避免剧烈运动。在试验开始前,受试者均完成了训练,能够熟练操作模拟飞行系统,掌握正确的检测方法。
1.2 方法
1.2.1 试验流程 试验前对受试者进行讲解,使其熟悉试验程序,受试者2人一组(1名机长,1名副机长),在波音737模拟飞行平台上连续模拟飞行48 h(图1)。飞行4.5 h时由副机长开始进行45 min睡眠休息,每隔5.5 h两人交替休息1次,每人各休息8次。试验从早上9时开始模拟48 h连续飞行任务,期间持续采集ECG数据,并在模拟飞行前和飞行后以及中间每次休息前和休息后进行主观量表测评。

图1 机长(A)和副机长(B)试验流程图
根据试验时间安排(图1),其中图1A表示机长的试验安排 ......
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