飛行疲勞的研究進展

楊煥　燕西康　李東方　王忠　韓麗娟

[摘要] 隨著航空業的發展，長航線、不規律夜航以及跨時區長途飛行不斷增多，使飛行疲勞成為嚴峻的問題。疲勞的主要癥狀有動作行為遲緩、注意力集中困難、記憶困難以及更多的判斷失誤。據統計4%～8%的飛行事故都與飛行疲勞有關。通過對飛行員宣傳教育，優化飛行時間表；充分利用機上休息時間、駕駛艙小睡、短暫休息等對策改善飛行員疲勞狀態。

[關鍵詞] 疲勞；睡眠剝奪；晝夜節律

[中圖分類號] R851.3[文獻標識碼] A[文章編號] 1673-9701（2012）29-0027-02

國內外航空運輸業飛躍的發展給人民生活帶來了極大的便利。隨之而來長航線、不規律夜航以及跨時區長途飛行不斷增多，使飛行員經常處于疲勞狀態。飛行疲勞是現代航空業面臨的非常嚴峻問題。據統計4%～8%的飛行事故都與飛行疲勞有關，而早在上世紀30年代，一些國家就意識到這個問題并開始制定了飛行時間的限制標準[1]。本文對飛行疲勞的產生、流行狀況及對策等研究進展加以綜述。

1 飛行疲勞的產生

疲勞是因持續工作造成體力及工作效率下降并伴隨有疲怠感的現象。過去半世紀的科研表明，疲勞主要是內穩態睡眠驅動與晝夜節律系統的兩方面的作用[2]。所謂內穩態睡眠驅動就是人體穩定的睡眠需要，大多數健康成年人連續覺醒時間超過16 h睡眠驅動就會開始起作用并產生困倦感，同時睡眠質量和之前的睡眠狀況也對睡眠驅動產生影響。因此，有三個因素可能會導致內穩態睡眠驅動升高：①持續覺醒時間的增加；②一個或多個連續兩天睡眠時間不足；③病理因素：睡眠障礙等疾病、工作時間、工作負荷、情緒心理狀況、環境因素等造成的睡眠紊亂。晝夜節律系統是指人體的生理功能和神經行為，有一定內源性自激節律。當外界的所有時間信號均被剝奪，人類仍可保持很明顯的接近24 h晝夜節律。體內晝夜節律的“起步器” 主要位于下丘腦的視交叉上核；體溫、血漿皮質醇、警覺度、主觀疲勞感、認知過程、睡眠模式等生理指標均受到晝夜節律的調節，而睡眠 -覺醒周期是人類最為明顯的晝夜節律。晝夜節律可以與外界信號重新同步化，但是需要過程和時間。綜上，任何職業需要個人在較長的時間（>16 h）保持高度的警覺，或需要在晝夜節律中睡眠發生時段（生物夜晚）保持警覺，都會造成睡眠損失的和晝夜節律紊亂，從而導致疲勞。

飛行是一種復雜的勞動，需要持久注意力集中和高度警覺性。近年來民航業的發展及全球化的影響長時間飛行、夜航和跨時區長途飛行不斷增多；民航飛行員面臨早起飛行準備、經常出現的飛行延誤等，作息時間根本無法規律。如果氣象條件復雜，不熟悉機場等會造成重大的工作負荷，導致飛行疲勞、飛行員警覺水平與工作能力下降。

2 飛行疲勞的流行狀況

國際民航組織調查發現飛行員中認知遲緩、注意集中困難、記憶障礙、易激惹等主觀疲勞癥狀非常普遍存在[3]。75%的飛行員有中等至嚴重疲勞感，其中71% 的飛行人員自訴有飛行中微睡的現象。長航線飛行員常因飛行時間長、跨越時區飛行造成睡眠剝奪和晝夜節律紊亂而疲勞。雖然超過12 h或更長時間的航班給予飛行員在飛行中睡眠的機會，但研究表明，由于噪聲、湍流、溫度、燈光、和其他舒適性的降低使機上睡眠質量低于家里睡眠，因而不能有效緩解飛行疲勞。短航線飛行員因夜航等造成的睡眠剝奪和多個起落造成的高工作量而疲勞。長短途飛行疲勞都與長時間未有效休息有關。

腦電圖出現慢波和不自覺的微睡現象是疲勞出現的客觀標準，研究證明執行長航線和夜航任務飛行員腦電活動都有異常表現。長航線飛行員在低工作量段可出現警覺性降低和微睡現象，且機長和副駕駛可同時發生這種現象，從而嚴重影響飛行安全。微睡常發生在長航線飛行的后半段飛行時段，夜航出現頻率是日航的9倍。

3 飛行疲勞的危害

疲勞是造成事故的重要人為因素。據統計20%～30%的交通事故都與疲勞有關，4%～8%的飛行事故與飛行疲勞有關。1993年美國尼康航空公司DC-8-61F航班在古巴關塔那摩灣發生事故是普遍接受的歷史上第一次以飛行疲勞為主要原因的飛行事故，機組連續執勤18 h，其中共飛行9 h，且跨時區飛行。1997年大韓航空801航班在廣島的事故共死亡228人，機長疲勞為事故主要原因之一。

4 飛行疲勞的對策

為保證飛行安全，飛行疲勞自30年代就得到民航組織的重視，采取人為干預措施預防飛行疲勞一直都是航空醫學研究的重點。

4.1 優化飛行時間表

科學合理的飛行時限與休息制度安排是預防飛行疲勞的首要因素。我國民用航空總局規定飛行機組成員飛行時間：①任何 7 個連續日歷日內不得超過 40 h。②任一日歷月飛行時間不超過 100 h，任何連續三個日歷月內的總飛行時間不得超過 270 h。③任一日歷年內不得超過 1000 h。同時對駕駛員值勤期限制、飛行時間限制和休息要求有詳盡具體要求[4]。美國聯邦航空局（FAA）則要求：載貨機飛行員飛行時間不得超過11 h，值勤期后應當安排至少10 h連續休息期，休息后再執勤與上次飛行總小時數不得超過14 h。載客機飛行員飛行時間不得超過10 h，值勤期后應當安排至少8 h連續休息期，休息后再執勤與上次飛行總小時數不得超過15 h[5]。調度人員應必須掌握和執行相關法律政策，同時也應了解睡眠及晝夜節律的相關知識，科學合理、以人為本的安排飛行時間表，給予飛行人員每個工作周期足夠的恢復時間。同時限定每周而不是每月飛行總小時，可以避免累積睡眠債，對飛行疲勞的減輕有重要意義。

4.2 機上睡眠

也稱為床鋪睡眠，適用于長航線飛行。一個或多個飛行員到機艙內專門指定的區域睡眠休息，而其他機組成員操縱飛機。這種方式可最大限度地緩解睡眠剝奪和連續工作造成的飛行疲勞。機上睡眠被很多國家采用，美國聯邦航空局（FAA）要求超過12 h的飛行需增加飛行員數量（至少3個飛行員）并配備機上休息室等設施。

4.3 駕駛艙小睡

指飛行員不離開駕駛座位進行小睡。1994年美國航空航天局的一項研究[6]，對比了在機上駕駛艙小睡40 min和未休息兩組飛行員的精神運動警覺試驗，結果表明休息組的飛行員反應更快失誤更小，并且證明飛行員輪流駕駛艙小睡達40 min對飛行安全無影響。駕駛艙小睡在新西蘭、加拿大等許多國家航空公司管理部門得到允許，但是未得到美國聯邦航空局（FAA）批準。

4.4 短暫休息

飛行中采取交談，站立，走動等方式短暫休息。這些能夠改變姿勢，緩解肌肉疲勞，同時增加人際互動，有助于緩解飛行疲勞引起的嗜睡，注意力不集中等癥狀。Neri等在飛行模擬機中進行夜航實驗，飛行員通過7 min的短暫休息，能夠在其后的15 min顯著減少生理嗜睡，25 min內顯著增加主觀警覺性[7]。

4.5 光療及褪黑素的使用

褪黑激素和光療的使用能有助于克服時差和作息不規律造成的晝夜節律紊亂。大量研究表明褪黑素的正確管理能改善生物鐘，適應新的時間表。但褪黑素具有弱催眠作用，使用不當反而可能導致警覺性減弱，故使用褪黑素應在臨床醫師的指導下進行。

光療是一種重新同步晝夜節律與時間表變化的方法，但是光線強度、照射時機、持續時間及如何正確使用，非專業人士可能難以掌握，不過至少應建議飛行員白天休息前一段時間應避免光線照射。

4.6 咖啡因的使用

使用咖啡因能夠提高警覺性，對抗疲勞，已經在很多研究中得到證實，咖啡因作用于抗疲勞一線。攝入含咖啡因飲料（如汽水，咖啡，茶）后，需要15～30 min入血。因此，其對警覺性的影響不是飲入瞬間開始，但其效果能達到4～5 h后。使用咖啡因要防止其對人體造成的不良影響，如耐受性、胃腸刺激等，而平時不攝取咖啡因或攝取量固定的人，突然大量給予會引起血壓暫時上升，這一點尤其要引起人們的關注。使用咖啡因對抗疲勞還應注意個體差異，并盡量與睡眠時間相隔一段時間。

4.7 飛行員宣傳教育

抗疲勞對策必須由飛行員掌握才能得到實踐并起到作用。不是所有飛行員對疲勞都有充分認識，研究證明減少1～2 h的睡眠會立即降低次日執勤的警覺性和工作能力，對飛行員進行宣傳教育，使他們了解疲勞的危害性尤為重要。應告知飛行員睡眠及晝夜節律的重要性，建立良好的睡眠習慣；沒有飛行任務時的足夠睡眠是預防工作疲勞的關鍵。鍛煉睡眠適應性，可以在任何有入睡想法的時候和任何地方進行睡眠。

5 總結與展望

飛行疲勞是現代航空業發展中一直以來倍受重視的問題，世界各國民航組織對此進行重點調查研究，根據研究結果不斷修訂本國相關法律制度。已有國家開發了預測飛行員疲勞的軟件協助排班，并不斷實踐改進，對管理飛行疲勞起到了積極效果。對飛行員進行有關知識的系統宣傳，同時也必須通過航空公司航衛保障部門、飛行管理部門、政府民航管理部門的共同合作，科學合理建立相關飛行制度，才能有效預防飛行疲勞，保障飛行安全。

[參考文獻]

[1]John A. Caldwell. Fatigue in aviation[J]. Travel Medicine and Infectious Disease，2005，3：85-96.

[2]Wesensten NJ，Belenk G，Thorne DR，et al. Modafinil versus caffeine：effects on fatigue during sleep deprivation. Aviat. Space Environ[J]. Med，2004，75：520-525.

[3]Petrie KJ，Dawson AG. Symptoms of fatigue and coping strategies in international pilots[J]. Int J Aviat Psychol，1997，7（3）：251-258.

[4]民航總局. 大型飛機公共航空運輸承運人運行合格審定規則[M]. 中國民用航空局. 2010：131-134.

[5]Laws J. FAA takes aim at pilots' fatigue[J]. Occup Health Saf，2012，81（3）：36-38.

[6]John A. Fatigue Countermeasures in Aviation[J]. Aviation Space and Environmental Medicine，2009，80（1）：29-59.

[7]Neri DF，Oyung RL，Colletti LM，et al. Controlled breaks as a fatigue countermeasure on the flight deck[J]. Aviation，Space and Environmental Medicine，2002，73（7）：654–664.

（收稿日期：2012-09-03）