众所周知,飞行活动是一种非常复杂的任务活动,不仅有脑力上的负荷,还有体力上的负荷。当这种负荷超出飞行人员所能代偿的范围后,机体会表现出一系列的疲劳状态,会使生理心理功能明显下降,导致飞行任务绩效下降,甚至影响飞行安全。以往研究表明,很多的生理心理方法都可以用来评估机体的疲劳状态,但它们也存在着一些不足。近年来,立位平衡功能在疲劳评估中的作用受到越来越多研究者的重视,而且某些立位平衡功能指标已经被证实在疲劳后明显变差,并与某些测验结果呈现一定的相关性。而飞行任务负荷导致的疲劳状态也有可能对立位平衡功能产生一定的影响,因此我们假设,立位平衡功能在飞行任务负荷所致的疲劳状态评估中也会起到一定的作用。本课题从三部分对此假设进行验证:第一部分:静态立位平衡功能在飞行任务负荷所致疲劳评估中的作用目的:研究机体在不同站立姿势下,4小时任务负荷对静态姿势控制能力的影响;通过敏感参数计算静态立位平衡综合指数与任务负荷水平之间的相互关系。方法:从某院校男性学员中选取符合条件的被试30名,要求其持续进行4小时的模拟飞行任务负荷,并同时在0 h、1 h、2 h、3 h与4 h末,测试4种不同站立姿势下的静态立位平衡参数数据及任务成绩;而后,本实验通过比较任务成绩在任务负荷前后的差异,来验证本实验中的任务负荷水平给被试造成了一定程度的疲劳状态。其次,通过重复测量方差分析研究任务负荷所致的疲劳状态对不同站立条件静态姿势控制能力的影响,对挑选出的敏感姿势下的敏感参数通过主成分分析法构建静态立位平衡指数。最后,分析此功能指数与任务负荷水平之间的相互关系。结果:在4小时任务负荷结束后,被试者的多重任务成绩发生了明显的下降(F=4.658,P=0.008),双重任务成绩同样发生了明显的下降(F=18.428,P<0.001)。模拟飞行任务绩效的下降证实了4h的任务负荷水平可以给被试造成一定程度的疲劳状态。随着任务负荷时间的持续,4种站立姿势下,被试重心晃动的时域指标,如有效值面积(F=3.974,P=0.005)、前后方向上偏离中心的程度(F=2.761,P=0.032),及左脚跟(F=5.612,P<0.001)、左脚掌(F=5.446,P=0.001)部位的重力分布等发生了不同的变化趋势。其中,只干扰下肢本体感觉的站立姿势(PO)晃动程度变化最为明显,并呈现出身体重心向左前倾斜的变化趋势,可能因为下肢本体感觉对任务负荷所致的疲劳状态较为敏感;根据最迟至第3h变化的7个敏感指标,通过主成分分析方法构建了一个静态立位平衡指数(SUBI),其数学表达式为SUBI=3.065F1+5.346F3+13.161F4+21.954F6+37.446WD2+115.454EVA+114.183SDy+23.746;此静态立位平衡指数与任务负荷持续时间呈线性递增关系(F=29.260,P<0.001)。而且被试者的任务成绩和任务负荷水平之间的曲线关系与任务成绩和静态立位平衡功能之间的曲线关系是一致的。结论:只干扰下肢本体感觉的站立条件对模拟飞行任务负荷所致的疲劳状态最为敏感,且身体可能会代偿性的向左前倾斜。静态立位平衡功能在某种程度上可以反映任务负荷水平的大小,从而能够对任务负荷水平进行一定的预警判断。此两者关系的阐述为下一步进行静态立位平衡功能的应用策略研究打下基础。第二部分:静态立位平衡功能在飞行任务负荷所致疲劳评估中的应用性研究目的:探索静态立位平衡功能敏感参数及综合指数在正常负荷被试人群中的数据分布形态,为疲劳状态评估标准的制定提供策略支持。方法:从某院校男性学员中抽取108名符合条件的被试者,采集其正常负荷状态下的敏感姿势(PO姿势)下的7个敏感参数;对搜集到的有效敏感指标数据及计算的静态立位平衡功能指数,采用Kolmogorov–Smirnov分析方法检验其分布形态(检验水平α=0.1)。若数据分布符合正态分布,则可以采用正态分布法制定不同标准的参考值范围,若为偏态分布,则须采用百分位数法制定相应的参考值范围。结果:剔除敏感参数与静态立位平衡指数的离群值后,频域指标F4,时域指标WD2及静态立位平衡指数(SUBI)的数据分布形态符合正态性分布,而其他5个敏感指标的数据分布形态则为偏态分布。对符合正态分布的3个敏感参数F4,WD2及SUBI可以采用正态分布法制定80%、90%、95%及99%等不同标准的参考值范围,而偏态分布的5个敏感参数数据F1、F3、F6、EVA与SDy则必须采用百分位数法制定相应的参考值范围。结论:结合本实验正常负荷下敏感参数的参考标准制定策略,我们就可以根据不同的数据分布形态采用合适的方法制定相应的评估标准。根据评估标准,被测者的静态立位平衡功能水平就比较容易判断。若被测者的静态立位平衡指数超出正常范围越多,那么预示着此被测者处于的任务负荷水平越大,疲劳状态可能越严重。第三部分:动态立位平衡功能在飞行任务负荷所致疲劳评估中的作用目的:研究模拟飞行任务负荷所致的疲劳状态对不同倾斜方位动态姿势调节能力的影响,并筛选出对任务负荷敏感的姿势调节方位与指标。方法:从某院校男性学员中选取符合条件的42名被试者,随机均分任务负荷组与对照组,每组21人。任务负荷组被试持续进行2个小时的任务负荷操作,而对照组则不进行此操作任务。所有被试在任务开始前与结束后进行主观疲劳感评分、反应能力测试、静态立位平衡及不同方位的动态姿势调节能力测试;本实验将通过比较主观疲劳感评分、反应任务成绩与静态立位平衡功能的变化,来说明任务负荷水平是否给被试造成了一定程度的疲劳状态。而后,本实验采用独立样本t检验比较两组被试者在不同倾斜方向上动态姿势调节能力相关指标的差异。结果:2小时的任务负荷后,被试者对操作任务负荷的主观疲劳感明显升高(F=14.094,P=0.001),反应任务的单位时间正确率明显下降(F=23.716,P<0.001),而单位时间的错误率却明显升高(F=18.134,P<0.001)。另外,可以用来反映任务负荷水平的静态立位平衡功能指数也在2小时任务负荷后明显增大(F=13.006,P=0.002),这表明2小时的任务负荷给被试造成了一定程度的疲劳状态。在模拟飞行疲劳作用下,机体在向前倾位点调节的精确度明显变差(t=2.117,P=0.040),而向左前倾位点调节时,不仅调节的精度明显变差(t=3.982,P=0.001),姿势稳定能力也明显下降(t=3.288,P=0.002),而所需的调节时间却明显减少(t=2.460,P=0.018)。与对照组相比,被试将身体移动到左倾位点、左后倾位点及右倾位点时,其姿势稳定性同样明显下降,但姿势调节的精度与时间并没有明显的改变。另外,本实验也证实了被试向其他目标点调节时,其相关指标并没有出现明显的变化。结论:机体向左侧区域相关位点的调节稳定性指标对模拟飞行认知操作任务负荷所致疲劳状态最为敏感。因此,本实验证实了动态立位平衡功可以为任务负荷所致的疲劳状态评估提供一种新的手段。综上所述,本课题中的模拟飞行任务负荷给被试者造成了一定程度的疲劳状态,而干扰下肢本体感觉条件下的机体静态立位平衡功能对此疲劳状态最为敏感,姿势控制能力的下降也最为明显。根据敏感姿势条件下相关敏感指标计算的静态立位平衡指数又能够反映出任务负荷水平的大小。结合敏感指标评估标准的制定策略,被测者的疲劳状态很容易被卫勤保障人员及时准确地判断出来,从而及时采取有效措施提高被测者的作业能力。另外,本课题还发现了机体在向左侧区域相关位点调节时的姿势稳定性指标对模拟飞行疲劳最为敏感。借鉴静态立位平衡功能敏感指标评估标准的制定策略,动态姿势调节能力的相关敏感指标同样可以判断出飞行人员的疲劳状态。因此,本课题基本验证了立位平衡功能可以在任务负荷所致的疲劳评估中发挥一定的作用。