飞行疲劳的研究进展

杨焕　燕西康　李东方　王忠　韩丽娟

[摘要] 随着航空业的发展，长航线、不规律夜航以及跨时区长途飞行不断增多，使飞行疲劳成为严峻的问题。疲劳的主要症状有动作行为迟缓、注意力集中困难、记忆困难以及更多的判断失误。据统计4%～8%的飞行事故都与飞行疲劳有关。通过对飞行员宣传教育，优化飞行时间表；充分利用机上休息时间、驾驶舱小睡、短暂休息等对策改善飞行员疲劳状态。

[关键词] 疲劳；睡眠剥夺；昼夜节律

[中图分类号] R851.3[文献标识码] A[文章编号] 1673-9701（2012）29-0027-02

国内外航空运输业飞跃的发展给人民生活带来了极大的便利。随之而来长航线、不规律夜航以及跨时区长途飞行不断增多，使飞行员经常处于疲劳状态。飞行疲劳是现代航空业面临的非常严峻问题。据统计4%～8%的飞行事故都与飞行疲劳有关，而早在上世纪30年代，一些国家就意识到这个问题并开始制定了飞行时间的限制标准[1]。本文对飞行疲劳的产生、流行状况及对策等研究进展加以综述。

1 飞行疲劳的产生

疲劳是因持续工作造成体力及工作效率下降并伴随有疲怠感的现象。过去半世纪的科研表明，疲劳主要是内稳态睡眠驱动与昼夜节律系统的两方面的作用[2]。所谓内稳态睡眠驱动就是人体稳定的睡眠需要，大多数健康成年人连续觉醒时间超过16 h睡眠驱动就会开始起作用并产生困倦感，同时睡眠质量和之前的睡眠状况也对睡眠驱动产生影响。因此，有三个因素可能会导致内稳态睡眠驱动升高：①持续觉醒时间的增加；②一个或多个连续两天睡眠时间不足；③病理因素：睡眠障碍等疾病、工作时间、工作负荷、情绪心理状况、环境因素等造成的睡眠紊乱。昼夜节律系统是指人体的生理功能和神经行为，有一定内源性自激节律。当外界的所有时间信号均被剥夺，人类仍可保持很明显的接近24 h昼夜节律。体内昼夜节律的“起步器” 主要位于下丘脑的视交叉上核；体温、血浆皮质醇、警觉度、主观疲劳感、认知过程、睡眠模式等生理指标均受到昼夜节律的调节，而睡眠 -觉醒周期是人类最为明显的昼夜节律。昼夜节律可以与外界信号重新同步化，但是需要过程和时间。综上，任何职业需要个人在较长的时间（>16 h）保持高度的警觉，或需要在昼夜节律中睡眠发生时段（生物夜晚）保持警觉，都会造成睡眠损失的和昼夜节律紊乱，从而导致疲劳。

飞行是一种复杂的劳动，需要持久注意力集中和高度警觉性。近年来民航业的发展及全球化的影响长时间飞行、夜航和跨时区长途飞行不断增多；民航飞行员面临早起飞行准备、经常出现的飞行延误等，作息时间根本无法规律。如果气象条件复杂，不熟悉机场等会造成重大的工作负荷，导致飞行疲劳、飞行员警觉水平与工作能力下降。

2 飞行疲劳的流行状况

国际民航组织调查发现飞行员中认知迟缓、注意集中困难、记忆障碍、易激惹等主观疲劳症状非常普遍存在[3]。75%的飞行员有中等至严重疲劳感，其中71% 的飞行人员自诉有飞行中微睡的现象。长航线飞行员常因飞行时间长、跨越时区飞行造成睡眠剥夺和昼夜节律紊乱而疲劳。虽然超过12 h或更长时间的航班给予飞行员在飞行中睡眠的机会，但研究表明，由于噪声、湍流、温度、灯光、和其他舒适性的降低使机上睡眠质量低于家里睡眠，因而不能有效缓解飞行疲劳。短航线飞行员因夜航等造成的睡眠剥夺和多个起落造成的高工作量而疲劳。长短途飞行疲劳都与长时间未有效休息有关。

脑电图出现慢波和不自觉的微睡现象是疲劳出现的客观标准，研究证明执行长航线和夜航任务飞行员脑电活动都有异常表现。长航线飞行员在低工作量段可出现警觉性降低和微睡现象，且机长和副驾驶可同时发生这种现象，从而严重影响飞行安全。微睡常发生在长航线飞行的后半段飞行时段，夜航出现频率是日航的9倍。

3 飞行疲劳的危害

疲劳是造成事故的重要人为因素。据统计20%～30%的交通事故都与疲劳有关，4%～8%的飞行事故与飞行疲劳有关。1993年美国尼康航空公司DC-8-61F航班在古巴关塔那摩湾发生事故是普遍接受的历史上第一次以飞行疲劳为主要原因的飞行事故，机组连续执勤18 h，其中共飞行9 h，且跨时区飞行。1997年大韩航空801航班在广岛的事故共死亡228人，机长疲劳为事故主要原因之一。

4 飞行疲劳的对策

为保证飞行安全，飞行疲劳自30年代就得到民航组织的重视，采取人为干预措施预防飞行疲劳一直都是航空医学研究的重点。

4.1 优化飞行时间表

科学合理的飞行时限与休息制度安排是预防飞行疲劳的首要因素。我国民用航空总局规定飞行机组成员飞行时间：①任何 7 个连续日历日内不得超过 40 h。②任一日历月飞行时间不超过 100 h，任何连续三个日历月内的总飞行时间不得超过 270 h。③任一日历年内不得超过 1000 h。同时对驾驶员值勤期限制、飞行时间限制和休息要求有详尽具体要求[4]。美国联邦航空局（FAA）则要求：载货机飞行员飞行时间不得超过11 h，值勤期后应当安排至少10 h连续休息期，休息后再执勤与上次飞行总小时数不得超过14 h。载客机飞行员飞行时间不得超过10 h，值勤期后应当安排至少8 h连续休息期，休息后再执勤与上次飞行总小时数不得超过15 h[5]。调度人员应必须掌握和执行相关法律政策，同时也应了解睡眠及昼夜节律的相关知识，科学合理、以人为本的安排飞行时间表，给予飞行人员每个工作周期足够的恢复时间。同时限定每周而不是每月飞行总小时，可以避免累积睡眠债，对飞行疲劳的减轻有重要意义。

4.2 机上睡眠

也称为床铺睡眠，适用于长航线飞行。一个或多个飞行员到机舱内专门指定的区域睡眠休息，而其他机组成员操纵飞机。这种方式可最大限度地缓解睡眠剥夺和连续工作造成的飞行疲劳。机上睡眠被很多国家采用，美国联邦航空局（FAA）要求超过12 h的飞行需增加飞行员数量（至少3个飞行员）并配备机上休息室等设施。

4.3 驾驶舱小睡

指飞行员不离开驾驶座位进行小睡。1994年美国航空航天局的一项研究[6]，对比了在机上驾驶舱小睡40 min和未休息两组飞行员的精神运动警觉试验，结果表明休息组的飞行员反应更快失误更小，并且证明飞行员轮流驾驶舱小睡达40 min对飞行安全无影响。驾驶舱小睡在新西兰、加拿大等许多国家航空公司管理部门得到允许，但是未得到美国联邦航空局（FAA）批准。

4.4 短暂休息

飞行中采取交谈，站立，走动等方式短暂休息。这些能够改变姿势，缓解肌肉疲劳，同时增加人际互动，有助于缓解飞行疲劳引起的嗜睡，注意力不集中等症状。Neri等在飞行模拟机中进行夜航实验，飞行员通过7 min的短暂休息，能够在其后的15 min显著减少生理嗜睡，25 min内显著增加主观警觉性[7]。

4.5 光疗及褪黑素的使用

褪黑激素和光疗的使用能有助于克服时差和作息不规律造成的昼夜节律紊乱。大量研究表明褪黑素的正确管理能改善生物钟，适应新的时间表。但褪黑素具有弱催眠作用，使用不当反而可能导致警觉性减弱，故使用褪黑素应在临床医师的指导下进行。

光疗是一种重新同步昼夜节律与时间表变化的方法，但是光线强度、照射时机、持续时间及如何正确使用，非专业人士可能难以掌握，不过至少应建议飞行员白天休息前一段时间应避免光线照射。

4.6 咖啡因的使用

使用咖啡因能够提高警觉性，对抗疲劳，已经在很多研究中得到证实，咖啡因作用于抗疲劳一线。摄入含咖啡因饮料（如汽水，咖啡，茶）后，需要15～30 min入血。因此，其对警觉性的影响不是饮入瞬间开始，但其效果能达到4～5 h后。使用咖啡因要防止其对人体造成的不良影响，如耐受性、胃肠刺激等，而平时不摄取咖啡因或摄取量固定的人，突然大量给予会引起血压暂时上升，这一点尤其要引起人们的关注。使用咖啡因对抗疲劳还应注意个体差异，并尽量与睡眠时间相隔一段时间。

4.7 飞行员宣传教育

抗疲劳对策必须由飞行员掌握才能得到实践并起到作用。不是所有飞行员对疲劳都有充分认识，研究证明减少1～2 h的睡眠会立即降低次日执勤的警觉性和工作能力，对飞行员进行宣传教育，使他们了解疲劳的危害性尤为重要。应告知飞行员睡眠及昼夜节律的重要性，建立良好的睡眠习惯；没有飞行任务时的足够睡眠是预防工作疲劳的关键。锻炼睡眠适应性，可以在任何有入睡想法的时候和任何地方进行睡眠。

5 总结与展望

飞行疲劳是现代航空业发展中一直以来倍受重视的问题，世界各国民航组织对此进行重点调查研究，根据研究结果不断修订本国相关法律制度。已有国家开发了预测飞行员疲劳的软件协助排班，并不断实践改进，对管理飞行疲劳起到了积极效果。对飞行员进行有关知识的系统宣传，同时也必须通过航空公司航卫保障部门、飞行管理部门、政府民航管理部门的共同合作，科学合理建立相关飞行制度，才能有效预防飞行疲劳，保障飞行安全。

[参考文献]

[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]民航总局. 大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则[M]. 中国民用航空局. 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）