立位平衡功能在飛行任務(wù)負荷所致疲勞評估中的作用.pdf

1、眾所周知，飛行活動是一種非常復(fù)雜的任務(wù)活動，不僅有腦力上的負荷，還有體力上的負荷。當這種負荷超出飛行人員所能代償?shù)姆秶?，機體會表現(xiàn)出一系列的疲勞狀態(tài)，會使生理心理功能明顯下降，導(dǎo)致飛行任務(wù)績效下降，甚至影響飛行安全。以往研究表明，很多的生理心理方法都可以用來評估機體的疲勞狀態(tài)，但它們也存在著一些不足。近年來，立位平衡功能在疲勞評估中的作用受到越來越多研究者的重視，而且某些立位平衡功能指標已經(jīng)被證實在疲勞后明顯變差，并與某些測驗結(jié)果呈現(xiàn)

2、一定的相關(guān)性。而飛行任務(wù)負荷導(dǎo)致的疲勞狀態(tài)也有可能對立位平衡功能產(chǎn)生一定的影響，因此我們假設(shè)，立位平衡功能在飛行任務(wù)負荷所致的疲勞狀態(tài)評估中也會起到一定的作用。本課題從三部分對此假設(shè)進行驗證：
　　第一部分：靜態(tài)立位平衡功能在飛行任務(wù)負荷所致疲勞評估中的作用
　　目的:研究機體在不同站立姿勢下，4小時任務(wù)負荷對靜態(tài)姿勢控制能力的影響；通過敏感參數(shù)計算靜態(tài)立位平衡綜合指數(shù)與任務(wù)負荷水平之間的相互關(guān)系。
　　方法:從某院校

3、男性學(xué)員中選取符合條件的被試30名，要求其持續(xù)進行4小時的模擬飛行任務(wù)負荷，并同時在0h、1h、2h、3h與4h末，測試4種不同站立姿勢下的靜態(tài)立位平衡參數(shù)數(shù)據(jù)及任務(wù)成績；而后，本實驗通過比較任務(wù)成績在任務(wù)負荷前后的差異，來驗證本實驗中的任務(wù)負荷水平給被試造成了一定程度的疲勞狀態(tài)。其次，通過重復(fù)測量方差分析研究任務(wù)負荷所致的疲勞狀態(tài)對不同站立條件靜態(tài)姿勢控制能力的影響，對挑選出的敏感姿勢下的敏感參數(shù)通過主成分分析法構(gòu)建靜態(tài)立位平衡指數(shù)。

4、最后，分析此功能指數(shù)與任務(wù)負荷水平之間的相互關(guān)系。
　　結(jié)果:在4小時任務(wù)負荷結(jié)束后，被試者的多重任務(wù)成績發(fā)生了明顯的下降（F=4.658，P=0.008），雙重任務(wù)成績同樣發(fā)生了明顯的下降（F=18.428，P<0.001）。模擬飛行任務(wù)績效的下降證實了4h的任務(wù)負荷水平可以給被試造成一定程度的疲勞狀態(tài)。
　　隨著任務(wù)負荷時間的持續(xù)，4種站立姿勢下，被試重心晃動的時域指標，如有效值面積（F=3.974,P=0.005）、前

5、后方向上偏離中心的程度（F=2.761，P=0.032），及左腳跟（F=5.612，P<0.001）、左腳掌（F=5.446，P=0.001）部位的重力分布等發(fā)生了不同的變化趨勢。其中，只干擾下肢本體感覺的站立姿勢（PO）晃動程度變化最為明顯，并呈現(xiàn)出身體重心向左前傾斜的變化趨勢，可能因為下肢本體感覺對任務(wù)負荷所致的疲勞狀態(tài)較為敏感；根據(jù)最遲至第3h變化的7個敏感指標，通過主成分分析方法構(gòu)建了一個靜態(tài)立位平衡指數(shù)（SUBI），其數(shù)學(xué)表達

6、式為SUBI=3.065F1+5.346F3+13.161F4+21.954F6+37.446WD2+115.454EVA+114.183SDy+23.746；此靜態(tài)立位平衡指數(shù)與任務(wù)負荷持續(xù)時間呈線性遞增關(guān)系（F=29.260，P<0.001）。而且被試者的任務(wù)成績和任務(wù)負荷水平之間的曲線關(guān)系與任務(wù)成績和靜態(tài)立位平衡功能之間的曲線關(guān)系是一致的。
　　結(jié)論:只干擾下肢本體感覺的站立條件對模擬飛行任務(wù)負荷所致的疲勞狀態(tài)最為敏感，且身

7、體可能會代償性的向左前傾斜。靜態(tài)立位平衡功能在某種程度上可以反映任務(wù)負荷水平的大小，從而能夠?qū)θ蝿?wù)負荷水平進行一定的預(yù)警判斷。此兩者關(guān)系的闡述為下一步進行靜態(tài)立位平衡功能的應(yīng)用策略研究打下基礎(chǔ)。
　　第二部分:靜態(tài)立位平衡功能在飛行任務(wù)負荷所致疲勞評估中的應(yīng)用性研究
　　目的:探索靜態(tài)立位平衡功能敏感參數(shù)及綜合指數(shù)在正常負荷被試人群中的數(shù)據(jù)分布形態(tài)，為疲勞狀態(tài)評估標準的制定提供策略支持。
　　方法:從某院校男性學(xué)員中抽

8、取108名符合條件的被試者，采集其正常負荷狀態(tài)下的敏感姿勢（PO姿勢）下的7個敏感參數(shù)；對搜集到的有效敏感指標數(shù)據(jù)及計算的靜態(tài)立位平衡功能指數(shù)，采用Kolmogorov–Smirnov分析方法檢驗其分布形態(tài)（檢驗水平α=0.1）。若數(shù)據(jù)分布符合正態(tài)分布，則可以采用正態(tài)分布法制定不同標準的參考值范圍，若為偏態(tài)分布，則須采用百分位數(shù)法制定相應(yīng)的參考值范圍。
　　結(jié)果:剔除敏感參數(shù)與靜態(tài)立位平衡指數(shù)的離群值后，頻域指標F4，時域指標WD

9、2及靜態(tài)立位平衡指數(shù)(SUBI)的數(shù)據(jù)分布形態(tài)符合正態(tài)性分布，而其他5個敏感指標的數(shù)據(jù)分布形態(tài)則為偏態(tài)分布。對符合正態(tài)分布的3個敏感參數(shù)F4，WD2及SUBI可以采用正態(tài)分布法制定80％、90%、95%及99%等不同標準的參考值范圍，而偏態(tài)分布的5個敏感參數(shù)數(shù)據(jù)F1、F3、F6、EVA與SDy則必須采用百分位數(shù)法制定相應(yīng)的參考值范圍。
　　結(jié)論:結(jié)合本實驗正常負荷下敏感參數(shù)的參考標準制定策略，我們就可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)分布形態(tài)采用合

10、適的方法制定相應(yīng)的評估標準。根據(jù)評估標準，被測者的靜態(tài)立位平衡功能水平就比較容易判斷。若被測者的靜態(tài)立位平衡指數(shù)超出正常范圍越多，那么預(yù)示著此被測者處于的任務(wù)負荷水平越大，疲勞狀態(tài)可能越嚴重。
　　第三部分:動態(tài)立位平衡功能在飛行任務(wù)負荷所致疲勞評估中的作用
　　目的：研究模擬飛行任務(wù)負荷所致的疲勞狀態(tài)對不同傾斜方位動態(tài)姿勢調(diào)節(jié)能力的影響，并篩選出對任務(wù)負荷敏感的姿勢調(diào)節(jié)方位與指標。
　　方法：從某院校男性學(xué)員中選取符

11、合條件的42名被試者，隨機均分任務(wù)負荷組與對照組，每組21人。任務(wù)負荷組被試持續(xù)進行2個小時的任務(wù)負荷操作，而對照組則不進行此操作任務(wù)。所有被試在任務(wù)開始前與結(jié)束后進行主觀疲勞感評分、反應(yīng)能力測試、靜態(tài)立位平衡及不同方位的動態(tài)姿勢調(diào)節(jié)能力測試；本實驗將通過比較主觀疲勞感評分、反應(yīng)任務(wù)成績與靜態(tài)立位平衡功能的變化，來說明任務(wù)負荷水平是否給被試造成了一定程度的疲勞狀態(tài)。而后，本實驗采用獨立樣本t檢驗比較兩組被試者在不同傾斜方向上動態(tài)姿勢調(diào)節(jié)

12、能力相關(guān)指標的差異。
　　結(jié)果：2小時的任務(wù)負荷后，被試者對操作任務(wù)負荷的主觀疲勞感明顯升高（F=14.094，P=0.001），反應(yīng)任務(wù)的單位時間正確率明顯下降（F=23.716，P<0.001）,而單位時間的錯誤率卻明顯升高（F=18.134，P<0.001）。另外，可以用來反映任務(wù)負荷水平的靜態(tài)立位平衡功能指數(shù)也在2小時任務(wù)負荷后明顯增大（F=13.006，P=0.002），這表明2小時的任務(wù)負荷給被試造成了一定程度的疲勞狀

13、態(tài)。
　　在模擬飛行疲勞作用下，機體在向前傾位點調(diào)節(jié)的精確度明顯變差（t=2.117，P=0.040）,而向左前傾位點調(diào)節(jié)時，不僅調(diào)節(jié)的精度明顯變差（t=3.982，P=0.001）,姿勢穩(wěn)定能力也明顯下降（t=3.288，P=0.002），而所需的調(diào)節(jié)時間卻明顯減少（t=2.460，P=0.018）。與對照組相比，被試將身體移動到左傾位點、左后傾位點及右傾位點時，其姿勢穩(wěn)定性同樣明顯下降，但姿勢調(diào)節(jié)的精度與時間并沒有明顯的改變。

14、另外，本實驗也證實了被試向其他目標點調(diào)節(jié)時，其相關(guān)指標并沒有出現(xiàn)明顯的變化。
　　結(jié)論：機體向左側(cè)區(qū)域相關(guān)位點的調(diào)節(jié)穩(wěn)定性指標對模擬飛行認知操作任務(wù)負荷所致疲勞狀態(tài)最為敏感。因此，本實驗證實了動態(tài)立位平衡功可以為任務(wù)負荷所致的疲勞狀態(tài)評估提供一種新的手段。
　　綜上所述，本課題中的模擬飛行任務(wù)負荷給被試者造成了一定程度的疲勞狀態(tài)，而干擾下肢本體感覺條件下的機體靜態(tài)立位平衡功能對此疲勞狀態(tài)最為敏感，姿勢控制能力的下降也最為明顯

15、。根據(jù)敏感姿勢條件下相關(guān)敏感指標計算的靜態(tài)立位平衡指數(shù)又能夠反映出任務(wù)負荷水平的大小。結(jié)合敏感指標評估標準的制定策略，被測者的疲勞狀態(tài)很容易被衛(wèi)勤保障人員及時準確地判斷出來，從而及時采取有效措施提高被測者的作業(yè)能力。另外，本課題還發(fā)現(xiàn)了機體在向左側(cè)區(qū)域相關(guān)位點調(diào)節(jié)時的姿勢穩(wěn)定性指標對模擬飛行疲勞最為敏感。借鑒靜態(tài)立位平衡功能敏感指標評估標準的制定策略，動態(tài)姿勢調(diào)節(jié)能力的相關(guān)敏感指標同樣可以判斷出飛行人員的疲勞狀態(tài)。因此，本課題基本驗證了