防疫豁免政策下洲際航線飛行員睡眠狀況恢復(fù)效果評價(jià)

李敬強(qiáng)， 房秋

(中國民航大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院， 天津 300300)

隨著疫情防控進(jìn)入常態(tài)化，民航局制定了《疫情期間豁免機(jī)組成員值勤期、飛行時(shí)間限制的實(shí)施辦法》[1]，豁免政策是在洲際航線運(yùn)行中使用多套機(jī)組輪換，從而延長機(jī)組成員值勤期和飛行時(shí)間的管理方法。由于機(jī)上輪班操作的復(fù)雜化工作模式，如何監(jiān)控和預(yù)防機(jī)組成員超負(fù)荷工作下的疲勞狀況，成為局方和公司監(jiān)管的重點(diǎn)。睡眠因素與認(rèn)知能力及疲勞程度之間存在著重要聯(lián)系，睡眠時(shí)間和睡眠質(zhì)量被認(rèn)為是影響認(rèn)知能力和疲勞恢復(fù)的關(guān)鍵因素[2]，近年來受到越來越多的關(guān)注。睡眠在能量恢復(fù)、新陳代謝、行為表現(xiàn)、認(rèn)知記憶和情緒方面發(fā)揮作用，它能夠?yàn)樯眢w提供恢復(fù)的能力。睡眠不足會(huì)造成個(gè)體注意力穩(wěn)定性紊亂，降低個(gè)體的反應(yīng)時(shí)間和記憶能動(dòng)性水平[3]，長航線飛行中飛行員睡眠不足且得不到補(bǔ)充，可能會(huì)形成嚴(yán)重的睡眠債務(wù)累積，是影響工作安全的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素[4]。因此，針對洲際航線飛行機(jī)組人員的睡眠質(zhì)量監(jiān)測研究具有十分重要的意義。

近年來，飛行員睡眠與疲勞的關(guān)系成為國內(nèi)外的研究重點(diǎn)。Amanda 等[5]通過安全性能指標(biāo)(safety performance index,SPI)對睡眠和疲勞進(jìn)行評估，表示在疲勞的恢復(fù)中，要考慮的主要因素是睡眠時(shí)間與生理指標(biāo)的關(guān)系，并且建議飛行員每24 h至少睡8 h以最大化睡眠恢復(fù)效果。 Rempe等[6]通過對長航程和超長航程中睡眠時(shí)間的記錄，發(fā)現(xiàn)飛行員在機(jī)上休息2～3次有助于疲勞的恢復(fù)；孫瑞山等[7-8]使用多匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)(pittsburgh sleep quality index,PSQI)量表，調(diào)查得出貨航飛行員的睡眠質(zhì)量與疲勞狀況具有顯著的相關(guān)性，并進(jìn)行艙內(nèi)機(jī)組警覺性的數(shù)值模擬仿真，對比分析“CCAR-121部”規(guī)章與“豁免辦法”中不同飛行時(shí)間限制下的艙內(nèi)機(jī)組警覺性預(yù)測仿真結(jié)果，驗(yàn)證了豁免政策的理論上的可行性。綜上，由于國內(nèi)外的防疫豁免政策提出時(shí)間較短，因此，對于其政策下的相關(guān)研究還處于起步階段，對洲際航線飛行員睡眠質(zhì)量的分析較少，缺乏對飛行員睡眠恢復(fù)狀況的對照研究。

鑒于此，擬通過記錄睡眠指標(biāo)，對照洲際航線飛行員飛行前后的睡眠質(zhì)量和疲勞程度，以分析和研究不同防疫豁免政策下的睡眠質(zhì)量和其恢復(fù)情況，為豁免政策的實(shí)施提供依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

研究不同豁免政策下洲際航線飛行員飛行前后的睡眠質(zhì)量和飛行后的睡眠恢復(fù)情況。

1.2 被試的選取

中國某大型航空公司飛行員15名，年齡為(30.4±5.18) 歲，總飛行小時(shí)數(shù)約9 000 h，日常睡眠時(shí)間為(7.27±0.88) h，身體健康，無睡眠障礙等疾病。受試者進(jìn)行測試前24 h內(nèi)不得飲用影響生理節(jié)律的刺激性飲品且不得服用影響睡眠的藥物。選出每名受試飛行員從中國飛往北美洲長航線飛行完整記錄8階段睡眠數(shù)據(jù)的15段不豁免航線和15段豁免航線，總計(jì)240 d記錄時(shí)間。所有的受試者都會(huì)在實(shí)驗(yàn)開始前詳細(xì)了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)工具和具體流程，在公平公開的原則下簽署知情同意書。不豁免航班和豁免航班飛行時(shí)間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=1.425，P>0.05)。如表1所示。

表1 不同分組洲際航線飛行時(shí)間比較(M±SD)

1.3 實(shí)驗(yàn)工具

1.3.1 主觀量表

主觀評估疲勞程度較為科學(xué)的方法之一是卡羅林斯卡嗜睡量表(Karolinska sleepiness scale，KSS)[9]，是一種以主觀評估問卷的方式，采用1～9級評分來獲得人的疲勞等級，等級越高嗜睡程度越高。另一方法是Samn-Perelli 機(jī)組人員狀態(tài)檢查表(Samn-Perelli fatigue checklist，SP)[10]，它根據(jù)喚醒、警覺和倦怠的主觀感覺將疲勞程度分為7級，分?jǐn)?shù)越高表明疲勞程度越高。KSS和SP為客觀檢測方法提供了基準(zhǔn)。

1.3.2 精神運(yùn)動(dòng)警覺度測試

用于檢測持續(xù)性注意的主要范式之一是精神運(yùn)動(dòng)警覺度測試(psychomotor vigilance task，PVT)[11]，是一種通過簡單反應(yīng)時(shí)任務(wù)記錄反應(yīng)速度的測試，廣泛應(yīng)用于測量受試者注意狀態(tài)、警覺變化的行為測試中。該范式被認(rèn)為是睡眠不足后注意力的神經(jīng)認(rèn)知測試原型。采用NASA-PVT+程序來測試備受的警覺度水平。在屏幕上顯示一個(gè)方框，當(dāng)1 ms計(jì)數(shù)器出現(xiàn)在方框中并開始計(jì)數(shù)時(shí)，參與者用慣用拇指點(diǎn)擊屏幕后，計(jì)數(shù)器會(huì)簡短地顯示反應(yīng)時(shí)間，然后等待直到下一個(gè)毫秒計(jì)數(shù)器出現(xiàn)在方框中。等待間隔為2～10 s的隨機(jī)事件。PVT總持續(xù)時(shí)間為5 min。

1.3.3 體動(dòng)記錄儀

使用體動(dòng)記錄儀(ActiGraph wGT3X-BT，AG)[12]來連續(xù)監(jiān)測睡眠和清醒情況。其中的 ActiSleep 睡眠監(jiān)測儀是第一個(gè)基于活動(dòng)記錄儀(ActiGraph)原理的睡眠功能監(jiān)測儀。當(dāng)在睡眠期佩戴該裝置，ActiSleep 可以監(jiān)測睡眠質(zhì)量。例如，入睡開始、入睡結(jié)束、夜間活動(dòng)量從而計(jì)算總睡眠時(shí)間、覺醒時(shí)間及次數(shù)、睡眠效率等。采樣頻率為30 Hz。

1.4 測試方法

(1)AG手環(huán)客觀監(jiān)測。在2021年10月—2022年3月采用AG手環(huán)監(jiān)測受試者的客觀睡眠質(zhì)量。如圖1所示。受試者佩戴手環(huán)過程中嚴(yán)格遵守手環(huán)的操作規(guī)范，在Actilife 6.13.4軟件中分析每位受試者的睡眠信息，監(jiān)測指標(biāo)包括睡眠效率(sleep efficiency，SE)、總睡眠時(shí)間(total sleep time，TST)、夜間覺醒時(shí)長(wake after sleep onset，WASO)、夜間覺醒次數(shù)(number of awakenings，NA)、平均覺醒時(shí)長(average awakening length，AAL)。要求受試者從飛行去程前3 d到返程后3 d連續(xù)佩戴至少8個(gè)日歷日，將實(shí)驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)分為8個(gè)時(shí)間段進(jìn)行監(jiān)測和分析，其中去程、返程的睡眠數(shù)據(jù)用其經(jīng)過的日歷日所記錄數(shù)據(jù)的平均值代替。

(2)KSS、SP量表主觀評估。在飛行員去程、返程的起飛前和降落后分別填寫KSS和SP量表，將起飛降落的平均值作為去程和返程的疲勞分值，評分越高表示疲勞程度越強(qiáng)。

(3)PVT客觀精神警覺度測試。在飛行員去程、返程的起飛前和降落后無干擾的情況下完成NASA PVT+測試程序，通過記錄其PVT反應(yīng)時(shí)間，評估警覺性和疲勞程度。將起飛降落的平均值作為去程和返程的警覺性分值，反應(yīng)時(shí)越高表示警覺程度越弱。

2 數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計(jì)學(xué)方法應(yīng)用SPSS26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對所有連續(xù)變量數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料用均值±標(biāo)準(zhǔn)差(M±SD)表示。采用配對樣本t檢驗(yàn)對兩組去程和返程的客觀監(jiān)測指標(biāo)和主觀疲勞評分進(jìn)行比較；對方差分析中無差異的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行組件多重比較分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)為0.05。對于重復(fù)測量的飛行8階段睡眠質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)采用重復(fù)測量方差分析，分析豁免政策對睡眠恢復(fù)的影響。

2.1 洲際航線飛行前后睡眠狀況對比分析

去程飛行員客觀睡眠質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)比較與返程相比，兩組的EF和豁免組的TST水平顯著降低(P<0.01)，不豁免組、豁免組的WASO、NA顯著升高(P<0.01)，不豁免組AAL有顯著降低(P<0.01)，不豁免組PVT和豁免組KSS、SP有顯著升高(P<0.05)。如表2、表3所示。

通過組間均值比較發(fā)現(xiàn)，不豁免航班飛行員的返程指標(biāo)均低于豁免航班。進(jìn)行組間多重比較結(jié)果具體見如表4、表5，結(jié)果顯示不豁免和豁免分組間去程和返程的睡眠質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)和疲勞評估指標(biāo)比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2.2 洲際航線飛行8階段睡眠恢復(fù)狀況分析

首先使用球形檢驗(yàn)(Mauchly’s test of sphericity)檢測不同階段指標(biāo)的連續(xù)變量。若檢驗(yàn)結(jié)果P>0.05，則認(rèn)為各階段指標(biāo)滿足檢驗(yàn)，允許進(jìn)行一元方差分析；若P<0.05，則反之，并可以參考校正后的Greenhouse-Geisser結(jié)果，或者使用多元方差分析。

采用重復(fù)測量方差分析發(fā)現(xiàn)球形檢驗(yàn)EF、TST、WASO、NA、AAL的P<0.05，選用校正后的一元Greenhouse-Geisser的校正結(jié)果，EF、TST、WASO、NA和AAL組內(nèi)時(shí)間階段的P<0.01，說明各個(gè)時(shí)間階段數(shù)據(jù)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。如表6所示。

圖1 ActiLife v6.13.4 軟件的睡眠數(shù)據(jù)分析Fig.1 ActiLife v6.13.4 sleep data analysis

表2 相同分組飛行前后睡眠質(zhì)量指標(biāo)比較(M±SD)

表3 相同分組飛行前后疲勞指標(biāo)比較(M±SD)Table 3 Comparison of fatigue indexes before and after in the same group flight(M±SD)

表4 不同分組睡眠質(zhì)量指標(biāo)比較(M±SD)

表5 不同分組疲勞程度指標(biāo)比較(M±SD)

通過組間比較發(fā)現(xiàn)，不豁免和豁免組間EF、TST、WASO的P>0.05，表明時(shí)間因素和分組無交互作用，即飛行前3 d、去程、返程和飛行后3 d的變化不受分組(不豁免和豁免)的影響。不豁免和豁免組間NA、AAL的P<0.01，表明不同分組8階段睡眠數(shù)據(jù)有顯著差異，NA和AAL的變化一定程度上受到分組因素的影響，如表7所示。

不豁免和豁免組EF、TST、WASO整體趨勢基本相同，豁免組在起飛前1 d NA和AAL波動(dòng)較大，睡眠指標(biāo)均能在起飛前1 d調(diào)整至最好水平，如圖2所示?？傮w而言，睡眠效率EF和總睡眠時(shí)間TST在降落后2 d可以恢復(fù)至起飛前水平，總覺醒時(shí)間WASO需要在降落后3 d后才能降至飛行前最低值，覺醒次數(shù)NA和覺醒長度AAL在降落后3 d難以恢復(fù)至飛前水平。不豁免航班與豁免航班降落后3 d睡眠恢復(fù)相差不大。如表8、表9所示。

表6 球形檢驗(yàn)

表7 Greenhouse-Geisser校正結(jié)果

圖2 睡眠指標(biāo)EF、TST和WASO飛行8階段變化Fig.2 The sleep indices EF, TST and WASO changed in 8 stages of flight

圖3 睡眠指標(biāo)NA和AAL飛行8階段變化 Fig.3 The sleep indices NA and AAL changed in 8 stages of flight

表8 睡眠指標(biāo)EF、TST和WASO降落后恢復(fù)情況

表9 睡眠指標(biāo)NA和AAL降落后恢復(fù)情況

3 討論

豁免政策是為了緩解疫情期間洲際航線飛行員飛行疲勞、降低安全風(fēng)險(xiǎn)而制定的，但其豁免方案的效果還需要科學(xué)的驗(yàn)證，睡眠因素與認(rèn)知能力及疲勞程度之間存在著重要聯(lián)系，睡眠時(shí)間和睡眠質(zhì)量被認(rèn)為是影響認(rèn)知能力和疲勞恢復(fù)的關(guān)鍵因素[13]。本研究顯示，飛行后不豁免航班組和豁免航班組的EF、TST分值均有明顯降低，但兩組數(shù)據(jù)無顯著差異，說明不豁免和豁免組睡眠質(zhì)量和睡眠時(shí)長降低的趨勢差別不明顯，豁免政策的實(shí)施沒有影響洲際航線飛行員的睡眠質(zhì)量和時(shí)長，可能是由于豁免航班飛行員機(jī)上的補(bǔ)充睡眠導(dǎo)致。飛行前后兩組覺醒時(shí)間WASO、覺醒次數(shù)NA的升高和覺醒長度AAL的降低表明了每次覺醒時(shí)間的縮短和睡眠不穩(wěn)定的增加，可能與飛行員的作業(yè)復(fù)雜程度有關(guān)，有研究發(fā)現(xiàn)[14]，飛行員長期不斷地重復(fù)高應(yīng)激操作，會(huì)引起其精神的高度緊張和心理因素的劇烈波動(dòng)，具體表現(xiàn)為應(yīng)激反應(yīng)狀態(tài)明顯。飛行前后豁免航班和不豁免航班的疲勞指標(biāo)PVT、KSS、SP均有增加，表明飛行員完成航班任務(wù)后疲勞程度有著一定程度的上升。通過對洲際航線飛行員飛行前后睡眠和疲勞指標(biāo)的分析，可以得出長時(shí)間的任務(wù)負(fù)荷會(huì)嚴(yán)重影響飛行員的睡眠質(zhì)量和疲勞程度。

不豁免航班和豁免航班飛行前后睡眠和疲勞程度指標(biāo)變化無明顯差異，且飛行后不豁免航班的EF、TST分值均小于豁免航班，而飛行后不豁免組的WASO、NA、AAL也均低于豁免組，飛行后不豁免組PVT得分高于不豁免組而KSS和SP主管量表分值高于不豁免組，但組間無明顯差異，表明豁免組和不豁免組飛行后疲勞增加程度差別不明顯。分析結(jié)果顯示，不豁免組飛行后睡眠效率和睡眠時(shí)長更長，但睡眠覺醒次數(shù)更多和覺醒時(shí)長更長，總體睡眠質(zhì)量相差不大，豁免政策的實(shí)施對飛行員睡眠情況的影響處于可接受范圍，表明豁免政策的實(shí)施沒有對洲際航線飛行員增加負(fù)擔(dān)且使飛行員的睡眠質(zhì)量得到了提高。

通過睡眠恢復(fù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測得知，由于洲際航線飛行任務(wù)要求，飛行員在飛行前3 d睡眠指標(biāo)均會(huì)調(diào)整到一個(gè)良好的水平，在飛行前1 d達(dá)到峰值，在進(jìn)行飛行操作的期間各睡眠指標(biāo)均會(huì)有一定程度的降低，睡眠效率EF、睡眠時(shí)長TST和平均覺醒時(shí)長AAL降低，覺醒時(shí)間WASO和次數(shù)NA增加?；砻饨M相較不豁免組覺醒次數(shù)NA和覺醒長度AAL在飛行前1 d波動(dòng)更明顯，是由于豁免組飛行員心理因素導(dǎo)致，常見的心理因素有負(fù)性情緒、心理壓力大、抑郁及心律失常，均可能引起較大的心理波動(dòng)[15]。總體來看，不豁免航班和豁免航班飛行員的各項(xiàng)指標(biāo)無顯著差異，并且均能在飛行后2 d得到較大恢復(fù)，但是覺醒次數(shù)NA和平均覺醒時(shí)長或在 3 d 內(nèi)難以恢復(fù)至飛前最好水平，可能是由于飛行員在夜間飛行后的日間睡眠中出現(xiàn)的阻塞性睡眠呼吸暫停有關(guān)，可以通過制定白天的恢復(fù)性睡眠得到緩解[16]。總體分析表明，豁免組相較不豁免并沒有對飛行員的睡眠整體情況的恢復(fù)產(chǎn)生較大的影響，說明豁免政策的實(shí)施具有積極意義。

綜上所述，豁免政策能夠通過提高飛行員的客觀睡眠效率和增加睡眠時(shí)長來降低客觀疲勞指數(shù)，但可能由于飛行任務(wù)的準(zhǔn)備、飛行過程中的總體監(jiān)控任務(wù)造成的腦力負(fù)荷[17]和情緒壓力的影響導(dǎo)致睡眠覺醒次數(shù)和覺醒時(shí)長的增加，從而造成主觀疲勞程度的升高。從睡眠恢復(fù)的角度來看，豁免政策的實(shí)施并未對飛行員造成明顯影響，睡眠質(zhì)量能夠在飛行后得到良好恢復(fù)，從實(shí)際運(yùn)營層面驗(yàn)證了豁免政策的可行性。

4 結(jié)論

(1)通過真實(shí)監(jiān)測結(jié)果分析，豁免政策飛行員飛行前后總體睡眠質(zhì)量顯著下降且疲勞程度有明顯增加，但不豁免航班和豁免航班的結(jié)果較為一致，表明和豁免政策的實(shí)施無關(guān)。

(2)不同豁免政策下飛行員均能在飛行后2 d恢復(fù)到良好的睡眠水平。表明豁免狀態(tài)下與不豁免狀態(tài)下飛行員睡眠質(zhì)量和恢復(fù)情況相近，驗(yàn)證了豁免政策的可靠性與科學(xué)性。對相關(guān)企業(yè)單位的航班計(jì)劃與機(jī)組的輪班優(yōu)化提供了理論依據(jù)和決策支持。

(3)由于飛行員的夜間覺醒情況可能受飛行任務(wù)量的影響，在今后的研究中會(huì)進(jìn)一步針對不同工作負(fù)荷及飛行方向等因素增加實(shí)驗(yàn)人數(shù)，擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以建立更加準(zhǔn)確可靠的睡眠恢復(fù)模型。