噪聲敏感性對(duì)短期噪聲暴露效應(yīng)影響的研究

李遠(yuǎn)飛，國(guó)耀宇，胡松林，楊振中，王 博，王健全，程 亮，馬紅磊，王紅暉，梁鴻影，牛聰敏

(中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心， 北京100094)

1 引言

噪聲是航天、航空、航海中重要環(huán)境因素之一，噪聲暴露會(huì)對(duì)作業(yè)人員的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)、工作績(jī)效及情緒產(chǎn)生影響。 研究表明個(gè)體差異與人的噪聲敏感性(Noise Sensitivity)有關(guān)。

噪聲敏感者的學(xué)習(xí)績(jī)效、記憶和心算能力等受噪聲環(huán)境的影響更大，由于他們更關(guān)注噪聲，比那些對(duì)噪聲不敏感的人更容易發(fā)現(xiàn)噪聲的威脅性，并在聽(tīng)覺(jué)及非聽(tīng)覺(jué)效應(yīng)有所體現(xiàn)。 而且由于負(fù)性情緒出現(xiàn)，對(duì)噪聲的適應(yīng)性可能會(huì)更慢。 噪聲敏感性被認(rèn)為是一種穩(wěn)定的人格特質(zhì)與噪聲暴露本身無(wú)關(guān)。 噪聲作為一種應(yīng)激源會(huì)令受試者產(chǎn)生煩惱等負(fù)面反應(yīng)，這類應(yīng)激反應(yīng)直接影響健康狀態(tài)，由于噪聲敏感者對(duì)噪聲煩擾程度更大，因此對(duì)身體健康的危害更大。

Job認(rèn)為噪聲敏感性由對(duì)刺激的生理反應(yīng)、聽(tīng)敏度、對(duì)一般噪聲的態(tài)度、關(guān)于噪聲具有負(fù)面影響的普遍信念、對(duì)噪聲以外的壓力因素同樣具有敏感性等幾方面構(gòu)成，而Ellermeier 等的研究結(jié)果卻認(rèn)為噪聲敏感與聽(tīng)敏度無(wú)關(guān)，但可以反映對(duì)聲音的態(tài)度和評(píng)價(jià)傾向，不同個(gè)體對(duì)同一噪聲表現(xiàn)出不同的煩擾反應(yīng)。 噪聲敏感屬于心理聲學(xué)范疇，國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于噪聲敏感性尚無(wú)明確統(tǒng)一的概念定義。 明確可判定噪聲敏感性的效應(yīng)指標(biāo)尚未見(jiàn)報(bào)道，而利用噪聲敏感性問(wèn)卷測(cè)試的方法成為主要定義噪聲敏感的方式之一，其中Weinstein 噪聲敏感性(Weinstein Noise Sensitive，WNS)量表得到了廣泛的應(yīng)用，以預(yù)測(cè)噪聲引起的煩惱、憤怒等負(fù)面情緒反應(yīng)。

為探究噪聲敏感性作為影響因素，是否會(huì)對(duì)志愿者在短期噪聲暴露環(huán)境下表現(xiàn)出不同效應(yīng)，本實(shí)驗(yàn)利用WNS 量表進(jìn)行噪聲敏感性分組，分析模擬航天噪聲環(huán)境短時(shí)間暴露對(duì)個(gè)體聽(tīng)閾、工作績(jī)效、煩擾度的影響，并研究不同噪聲敏感性分組與噪聲效應(yīng)之間的關(guān)系，進(jìn)而為噪聲敏感性人群判定指標(biāo)的選擇提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

2 方法

2.1 噪聲暴露

本文旨在研究短時(shí)、中等強(qiáng)度噪聲對(duì)人的影響，且噪聲暴露以不出現(xiàn)志愿者永久性聽(tīng)閾偏移為前提。 結(jié)合前期研究結(jié)果，將噪聲強(qiáng)度設(shè)定為88 dBA，暴露時(shí)間為1 h，頻譜特性采用模擬載人航天艙內(nèi)噪聲譜。

2.2 志愿者

33 名健康志愿者(男性25 人、女性8 人)，年齡(32.5±2.48)歲。 實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行外耳道和鼓膜檢查，排除鼓膜充血及穿孔。 志愿者經(jīng)聽(tīng)力測(cè)試檢查，其中有26 名純音聽(tīng)閾水平在125 ～8000 Hz頻段聽(tīng)閾值均≤25 dB HL，另外7 名志愿者存在至少一個(gè)頻率聽(tīng)閾值大于正常閾值25 dB HL 的情況。 選擇受試者時(shí)考慮到如限制聽(tīng)力水平范圍，可能削弱噪聲敏感性與聽(tīng)閾關(guān)系的相關(guān)性影響數(shù)據(jù)，因此本研究未排除這7 名輕度聽(tīng)力受損志愿者。 志愿者均充分了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并簽署知情同意書(shū)，本實(shí)驗(yàn)獲得中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

2.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及設(shè)備

噪聲暴露實(shí)驗(yàn)在聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，噪聲由JBL 音箱播放，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)聲場(chǎng)均勻，噪聲強(qiáng)度控制以志愿者雙側(cè)耳邊噪聲聲壓級(jí)確定；純音測(cè)聽(tīng)在隔聲室內(nèi)測(cè)試，隔聲室聲場(chǎng)滿足純音測(cè)聽(tīng)要求。

聲場(chǎng)測(cè)試設(shè)備采用丹麥B＆K2250 聲級(jí)計(jì)，純音測(cè)聽(tīng)采用丹麥Astera 型純音聽(tīng)力計(jì)，工效測(cè)試設(shè)備采用NeuroSky 公司的Mindwave mobile 便攜式腦波設(shè)備。

2.4 測(cè)試指標(biāo)

2.4.1 純音聽(tīng)閾測(cè)試

使用Astera 型純音聽(tīng)力計(jì)對(duì)志愿者進(jìn)行純音測(cè)聽(tīng)(125～8000 Hz)和擴(kuò)展高頻(9 ～16 kHz)測(cè)聽(tīng)，測(cè)聽(tīng)在噪聲暴露前安靜條件下及噪聲暴露結(jié)束后即刻進(jìn)行。

2.4.2 績(jī)效測(cè)試

航天噪聲可影響航天員短時(shí)記憶、辨別和比較、多任務(wù)等績(jī)效表現(xiàn)。 針對(duì)上述可能受噪聲影響的任務(wù)類別，實(shí)驗(yàn)分別選取圈數(shù)字、心算，和工作記憶(2-Back)測(cè)試。 圈數(shù)字測(cè)試用于反映辨別和比較能力，測(cè)試設(shè)備為Mindwave mobile 便攜式腦波設(shè)備，分析參數(shù)為圈數(shù)字得分和時(shí)長(zhǎng)；心算測(cè)試可反映志愿者思維能力并涉及記憶能力，測(cè)試時(shí)間為2 min，分析參數(shù)為完成的正確題數(shù)、錯(cuò)誤題數(shù)及正確率；工作記憶測(cè)試用于反映志愿者短時(shí)記憶力，分析參數(shù)為正確率。

為避免績(jī)效的學(xué)習(xí)效應(yīng)，正式實(shí)驗(yàn)前受試者均進(jìn)行績(jī)效操作訓(xùn)練。

2.4.3 主觀噪聲敏感性測(cè)試

采用Weinstein 噪聲敏感性量表，WNS 量表原始版為21 題，采用6 點(diǎn)Likert 計(jì)分方式。WNS 得分越高，表明志愿者的噪聲敏感程度越高。 本文使用將英文版譯成中文版的WNS 量表。

2.4.4 煩擾度測(cè)試

煩擾度量表參照GB/Z21233—2007《聲學(xué)應(yīng)用社會(huì)調(diào)查和社會(huì)聲學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)噪聲煩惱度》，包括描述性等級(jí)量表和數(shù)字等級(jí)量表。描述性等級(jí)量表分5 個(gè)等級(jí)： 一點(diǎn)沒(méi)有、輕微、一般、嚴(yán)重、非常嚴(yán)重，分別對(duì)應(yīng)數(shù)字等級(jí)值為0 ～10 來(lái)定量描述煩惱程度。

2.4.5 噪聲敏感性分組

參考文獻(xiàn)[7]的分組方法，按照WNS 得分將志愿者分為低敏感組(低于平均值-標(biāo)準(zhǔn)差) 和高噪聲敏感組(高于平均值+標(biāo)準(zhǔn)差)，并取得分范圍在平均值±標(biāo)準(zhǔn)差內(nèi)為中敏感組。 本文參照文獻(xiàn)[7]分組方法，但在確定中敏感組時(shí)，如按取平均值±0.5 標(biāo)準(zhǔn)差范圍定義中敏感組，會(huì)排除10 名志愿者樣本。 考慮到總樣本偏少，更容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)分散，不具有趨勢(shì)性，故對(duì)中敏感組取值范圍進(jìn)行了調(diào)整：分組后低敏感組(n ＝5)得分為34.8±6.57，中敏感組(n ＝24)得分為59.8±8.89，高敏感組(n ＝4)得分為86.5±17.14。 各組之間敏感度得分差異具有顯著性(P＜0.001)。

2.5 實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)前對(duì)志愿者進(jìn)行工效訓(xùn)練， 使志愿者操作熟練且績(jī)效得分達(dá)到穩(wěn)定后方可視為訓(xùn)練完成。

志愿者完成WNS 調(diào)查后，首先在隔聲室完成125～8000 Hz 純音測(cè)聽(tīng)和擴(kuò)展高頻9 ～16 kHz 測(cè)聽(tīng)；然后在實(shí)驗(yàn)室安靜環(huán)境下(本底噪聲35.0 dBA)，進(jìn)行績(jī)效測(cè)試，作為安靜條件下的對(duì)照組數(shù)據(jù)；隨后志愿者開(kāi)始接受噪聲暴露，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用B＆K2250 型聲級(jí)計(jì)進(jìn)行聲級(jí)監(jiān)測(cè)，使志愿者耳邊聲壓級(jí)保持在(88 ± 1) dBA，噪聲暴露持續(xù)時(shí)間1 h、頻譜特性采用航天艙內(nèi)噪聲譜。噪聲暴露開(kāi)始20 min 后，志愿者再次進(jìn)行績(jī)效測(cè)試，作為噪聲組績(jī)效數(shù)據(jù)；噪聲暴露開(kāi)始45 min后進(jìn)行煩擾度測(cè)試。 噪聲暴露1 h 中止后，志愿者即刻進(jìn)行純音和擴(kuò)展高頻測(cè)聽(tīng)。

2.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

3 結(jié)果

3.1 噪聲對(duì)聽(tīng)力和績(jī)效影響

33 名志愿者噪聲暴露前后聽(tīng)閾變化結(jié)果如表1 所示。 對(duì)照組與噪聲組配對(duì)樣本t 檢驗(yàn)結(jié)果顯示：噪聲暴露后多個(gè)頻率出現(xiàn)暫時(shí)性聽(tīng)閾偏移，在頻率125 Hz、1 kHz，和2 kHz 變化具有顯著性(P＜0.05)。 表1 結(jié)果表明在88 dBA、暴露1 h 模擬航天噪聲的短時(shí)暴露下，可引起志愿者在中低頻段出現(xiàn)暫時(shí)性聽(tīng)閾偏移。

表1 噪聲暴露前后聽(tīng)閾變化結(jié)果(n＝33，±s)Table 1 Results of hearing changes before and after noise exposure(n＝33，±s)

噪聲暴露前后志愿者績(jī)效測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。將噪聲環(huán)境下與對(duì)照相比，噪聲下圈數(shù)字得分、速算正確率降低，圈數(shù)字所用時(shí)長(zhǎng)在噪聲下縮短；速算在噪聲下的正確題數(shù)和錯(cuò)誤題數(shù)均有所增加，但正確率降低；工作記憶的正確率在噪聲下提高。但各績(jī)效參數(shù)結(jié)果的改變未見(jiàn)顯著性(P＞0.05)。

3.2 主觀噪聲敏感性

主觀噪聲敏感性得分未發(fā)現(xiàn)男性和女性之間的性別差異。 得分具有較大的分布范圍(24 ～112分)，分布呈現(xiàn)正態(tài)分布(shapiro-Wilk 檢驗(yàn)，P ＝0.226)。 平均值為59.3，標(biāo)準(zhǔn)差為16.62。 對(duì)問(wèn)卷進(jìn)行了信度檢驗(yàn)，Cronbach 一致性系數(shù)為0.937，每個(gè)信度指標(biāo)均達(dá)到了可接受的水平，由此可見(jiàn)本文采用的噪聲敏感性量表可靠性較高。

3.3 聽(tīng)閾差異

分組后比較3 組的絕對(duì)聽(tīng)閾結(jié)果，3 組在125～16 000 Hz的絕對(duì)聽(tīng)閾差異不顯著，噪聲敏感程度與噪聲暴露后聽(tīng)閾變化水平未見(jiàn)相關(guān)性(P ＞0.05)。 1 kHz 以下3 組的絕對(duì)聽(tīng)閾均值差異不大，而在1 kHz 頻率以上高敏感組在多個(gè)頻率閾值低于低敏感組，甚至差值超過(guò)10 dB。 3 組的絕對(duì)聽(tīng)閾結(jié)果和噪聲暴露1 h 后的聽(tīng)閾變化見(jiàn)圖1。由圖1 可以看出，高敏感組的聽(tīng)閾變化在多個(gè)頻率出現(xiàn)負(fù)值，即聽(tīng)敏度有提高趨勢(shì)。 其中在4 kHz頻率處組間差異顯著(P＜0.001)，其他頻率差異不顯著。 高敏感組在噪聲暴露后出現(xiàn)多個(gè)頻率聽(tīng)敏度提高的現(xiàn)象與以往認(rèn)為的噪聲暴露后出現(xiàn)聽(tīng)閾偏移的結(jié)論有所偏差，該結(jié)果是高敏感者表現(xiàn)的特殊生理反應(yīng)還是其他原因，需要增大樣本量進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

圖1 噪聲暴露前后志愿者絕對(duì)聽(tīng)閾與閾移Fig.1 Threshold of audibility and threshold shift of volunteers before and after noise exposure

3.4 績(jī)效差異

不同敏感組之間的3 種績(jī)效測(cè)試結(jié)果表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。 各組在噪聲環(huán)境下的圈數(shù)字時(shí)長(zhǎng)均縮短，但得分均有所下降，各組之間差異不具顯著性(P＞0.05)。 速算方面，低敏感組正確題數(shù)下降，而錯(cuò)誤題數(shù)上升；而中敏感組的正確題數(shù)和錯(cuò)誤題數(shù)均上升，高敏感組卻表現(xiàn)為正確題數(shù)上升、錯(cuò)誤題數(shù)下降，正確率升高的趨勢(shì)。 低敏感組正確率下降，高敏感組正確率上升，中敏感組正確率基本不變。 在工作記憶測(cè)試方面，各組在噪聲環(huán)境下的正確率均提升，各組之間差異不顯著。 為探究績(jī)效測(cè)試結(jié)果與不同敏感組和噪聲環(huán)境的相關(guān)性，使用一般線性模型(GLM)對(duì)噪聲敏感性和是否噪聲暴露兩因素進(jìn)行方差分析，兩因素對(duì)績(jī)效水平的交互作用不顯著(P＞0.05)。

表2 安靜環(huán)境與噪聲環(huán)境績(jī)效變化結(jié)果(n＝33，±s)Table 2 Results of performance changes in quiet environment and noise environment(n＝33，±s)

表3 不同噪聲敏感組之間績(jī)效表現(xiàn)結(jié)果(n＝33， ±s)Table 3 Results of performance among different noise sensitive groups(n＝33， ±s)

3.5 煩惱度差異

將煩惱度選項(xiàng)的一點(diǎn)沒(méi)有、輕微、一般、嚴(yán)重、非常嚴(yán)重5 項(xiàng)量化為1～5 的數(shù)字，各組敏感程度見(jiàn)圖2。 結(jié)果表明對(duì)噪聲主觀越敏感，煩擾程度越大，煩惱值也越高，其中煩惱度之間差異具有顯著性。 此外噪聲敏感程度與煩惱度及煩擾值之間均具有相關(guān)性。 噪聲敏感性與煩惱度的r ＝0.511，P ＝0.02；噪聲敏感性與煩惱值的r ＝0.435，P ＝0.011。

4 討論

噪聲暴露對(duì)聽(tīng)力損傷一般從10 ～20 kHz 的擴(kuò)展高頻開(kāi)始，其變化是從20 kHz 向10 kHz 處發(fā)展。 此時(shí)如不加以防護(hù)，10 ～20 kHz 聽(tīng)閾值損傷達(dá)到一定程度，則可波及到3 ～6 kHz 聽(tīng)閾，甚至出現(xiàn)語(yǔ)言聽(tīng)力障礙。 然而本實(shí)驗(yàn)志愿者在1 h 的噪聲暴露前后擴(kuò)展高頻變化不顯著，而在125 Hz、1 kHz、2 kHz 變化具有顯著性，這可能與模擬航天噪聲低頻段能量豐富的頻譜特性有關(guān)；需要注意的是1 kHz、2 kHz 均在語(yǔ)頻范圍之內(nèi)，相對(duì)擴(kuò)展高頻聽(tīng)閾偏移可能帶來(lái)更大的負(fù)面影響。 航天器內(nèi)低頻噪聲成分較豐富，除了對(duì)聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的損傷外，還是影響思維能力的主要頻率成份，因此，需更加注重航天器艙內(nèi)噪聲低頻段控制問(wèn)題。

圖2 不同噪聲敏感組之間煩惱程度的結(jié)果Fig.2 Results of annoyance degree among different noise sensitive groups

國(guó)外學(xué)者認(rèn)為噪聲敏感性的絕對(duì)聽(tīng)閾未見(jiàn)明顯差異的測(cè)試，是基于1 kHz 單頻的測(cè)試結(jié)果。 本研究結(jié)果顯示隨著頻率升高，低敏感組與高敏感組的聽(tīng)閾差異逐漸變大，個(gè)別頻率超過(guò)10 dB，但組間差異不具顯著性(P＞0.05)。 雖然噪聲敏感高、低的人群絕對(duì)聽(tīng)閾無(wú)明顯差異這一結(jié)論與之前的研究一致，但在擴(kuò)展高頻的差異現(xiàn)象不容忽視。 因此，主觀噪聲敏感度反映的不僅僅是對(duì)噪聲的主觀感受，還可能也與個(gè)體的聽(tīng)敏度相關(guān)(感受到了更多的聲音)，后續(xù)需要增大樣本量以進(jìn)一步驗(yàn)證假設(shè)。

不同噪聲敏感組之間在圈數(shù)字、速算和工作記憶的績(jī)效差異不顯著，但其各組間在噪聲環(huán)境下績(jī)效表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)，這可能與選擇的3 項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目反映的腦力工作模式有關(guān)。 按照腦力工作模式可分為淺加工工作(比較物理特征)和深加工工作(對(duì)意義進(jìn)行比較，如是否屬于同一語(yǔ)義范疇)。 深度處理比表面處理需要更多的時(shí)間，因此，更容易受到刺激(如噪聲)的影響。而本文研究績(jī)效主要屬于淺加工層面。 另外噪聲暴露是影響準(zhǔn)確性或是影響速度，還是兩者均有，常與指導(dǎo)語(yǔ)有關(guān)，本實(shí)驗(yàn)的提示語(yǔ)為“又好又快”地完成，使志愿者努力克服噪聲影響，盡可能快而準(zhǔn)確地完成績(jī)效任務(wù)。 影響噪聲對(duì)工作的表現(xiàn)也可能與性格有關(guān)，內(nèi)向或外向性格在噪聲環(huán)境也會(huì)表現(xiàn)出不同的工作能力。 上述原因使噪聲環(huán)境下的績(jī)效結(jié)果未出現(xiàn)顯著性改變。

“煩人”的主觀體驗(yàn)是對(duì)噪聲的常見(jiàn)反應(yīng)。不同的個(gè)體對(duì)相同的噪聲可能表現(xiàn)出不同的煩擾反應(yīng)，這些個(gè)體的差異可以部分歸因于噪聲靈敏度的差異。 人對(duì)噪聲其中一個(gè)反應(yīng)是煩惱，反應(yīng)對(duì)健康的影響比噪聲暴露本身相關(guān)性更大。因此利用噪聲敏感性與煩惱度顯著正相關(guān)關(guān)系，可以預(yù)測(cè)噪聲對(duì)個(gè)體健康影響的程度。

5 結(jié)論

在88 dBA 模擬航天艙內(nèi)頻譜特性的噪聲環(huán)境下暴露1 h，可導(dǎo)致人耳在個(gè)別頻率出現(xiàn)暫時(shí)性聽(tīng)閾偏移，需要有針對(duì)的開(kāi)展噪聲控制以及聽(tīng)力防護(hù)，以應(yīng)對(duì)未來(lái)長(zhǎng)期飛行環(huán)境所面臨的噪聲問(wèn)題。 88 dBA 的噪聲環(huán)境對(duì)本實(shí)驗(yàn)采用的腦力要求不高的注意力、記憶力、速算測(cè)試影響不顯著。高噪聲敏感組與低敏感組的絕對(duì)聽(tīng)閾差異不顯著，但隨著頻率的升高，聽(tīng)閾差異呈增大趨勢(shì)。 高噪聲敏感組噪聲環(huán)境下的簡(jiǎn)單績(jī)效工作與低噪聲敏感者差異不顯著。 主觀噪聲敏感與煩惱程度顯著正相關(guān)，因此可將WNS 量表作為預(yù)測(cè)噪聲煩惱程度的指標(biāo)。 今后可進(jìn)一步增加受試者數(shù)量，并重點(diǎn)關(guān)注中低頻的聽(tīng)閾變化，同時(shí)擴(kuò)展其他更為復(fù)雜的績(jī)效操作測(cè)試，以進(jìn)一步研究其與噪聲敏感性的關(guān)系。