中华航空航天医学杂志2000年第11卷第1期

杨仕云张立藩魏光明

摘要目的：综述民用航空中由于飞行时间不规律、夜航、快速时区变化等对飞行人员睡眠、疲劳和工作能力的影响，提出关于民航飞行人员飞行时限与休息制度的建议。资料来源与选择：国内外该领域的研究论文及综述。资料引用：引用国内外学术刊物上发表的论文及综述。资料综合：就导致民航飞行人员飞行疲劳的相关问题进行讨论，并在此基础上提出民航飞行人员的飞行时限与休息制度的原则。结论：制定民航飞行人员的飞行时限与休息制度必须考虑到昼夜节律失调的影响，国外关于民航飞行人员的飞行时限与休息制度的建议可供我国民航参考。

关键词：疲劳昼夜节律飞行时限休息制度

由于新型大型客机的空中续航时间已超过14 h，加上地区、国内和国际航运业务的空前发展，引起飞行人员的工作时间延长、工作时间不规律、夜航以及跨时区长途飞行等问题。这些在非寻常时间进行的飞行活动以“倒班”(shift work)与“倒时”(shift time)两种方式影响飞行人员的昼夜节律系统。这两者有共同之处，都可造成人体内在节律即身体时间(body time)与外部环境节律即物理时间(physical time)脱节；但两者之间又有不同之处，“倒班”时外部环境时间未变，而“倒时”时外部环境时间发生改变。跨时区飞行时既存在“倒班”又存在“倒时”，两者相互作用导致飞行人员睡眠不足、昼夜节律失调(circadian disruption)、飞行疲劳、以及警觉水平与工作能力下降。

航空事故中约有75%与人的失误有关，而飞行疲劳与工作能力下降又可能是造成事故的重要原因^［1］。研究还表明，飞行中的疲劳又与飞行计划、睡眠情况和工作负荷密切相关，故民航飞行员的飞行时限与休息制度问题显得尤为重要。为保证长途飞行安全，近年美、日及欧共体的有关部门都非常重视民航飞行人员的飞行时限(flight time limitations)与休息制度(rest requirements)问题的研究与讨论，这些工作对制定民航飞行计划与休息制度有一定参考价值。当然，这些制度的制定还涉及法律、经济、实际情况等多方面问题^［2］。现就有关的航空医学问题，特别是昼夜节律、时差、睡眠和疲劳等方面的研究进展介绍如下。

一、昼夜节律与时差效应

人体的生理功能，包括睡眠与觉醒，均有一定内源性自激节律。体内昼夜节律的“起步器”(pacemaker)^［3］主要位于下丘脑的视交叉上核^［4］。刘世熠等^［4］在接近于人类的昼行动物树鼠句身上发现，视交叉上核至少可调控23个不同脑区。在完全失去外界时间信号引导(entrainment)的条件下，人体“自由运转”的昼夜节律周期约为25 h^［1，5］。在外界环境各种“时间”信号及暗示的引导下，生物钟的节律与外界环境周期性变化同步，并协调全身生理与心理功能，包括睡眠和觉醒、体温、激素分泌、消化、体力与脑力工作能力和情绪(mood)等发生周期近似24 h的节律性变化^{［1，4，5］}。由于昼夜节律存在，在非寻常时间执行飞行任务或者休息都会受到影响。例如，02：00～06：00时间段正是睡眠的时间，工作能力处于最低水平，故也称“昼夜节律的低谷”(window of circadian low)。在此期间，一系列生理、心理及行为能力均处于低谷，既使处于觉醒和活动状态，亦不足以补偿此时期的工作能力降低。反之，同一空勤人员临时改在白天睡觉，由于各种生理、心理功能尚处于较高水平，亦将“抵制”入睡的功能^［2，3］。由于昼夜节律的相对稳定性，跨子午线(transmeridian)快速跨越若干个时区飞行，即可造成体内的昼夜节律系统与环境时间系统(environmental timing system)之间失去平日的同步关系，称之为“时差”(jet lag)^［6］。时差可引起警觉水平及工作能力下降，入睡困难或睡眠质量下降，疲倦、瞌睡、胃肠症状及其它一些身心不适等。

1.影响时差效应的具体因素^{［1，5，6］}：①跨越时区的数目及速率：只有每天跨越的时区数目为4个或更多时，才会出现明显的时差效应。②飞行的方向：向东飞行时时差效应往往较为严重，其原因可能是人体的固有昼夜节律周期通常为25 h，向西飞行时，外界环境时间延长，正好与机体自身的节律一致，故较易适应；而向东飞行时，外界环境时间缩短，与固有的节律不一致，故适应较为困难。③在新抵达地点的停留时间：24 h内立即返回原基地时，一般不引起明显变化，只有在抵达地点停留超过24 h，昼夜节律才逐步向当地环境时间系统移位。④个体差异：跨时区飞行对人体昼夜节律的影响表现较大的个体差异。迅速跨越若干个时区的人员中，约25%～30%很容易调整，主观无任何不适或仅有轻微不适；约25%～30%不能调整，症状严重。⑤年龄：随着年龄的增长，其昼夜节律调整能力越差。以温度节律的再同步变化为例，超过40岁者的再同步速率明显减慢。故“40岁”似乎是发生昼夜节律失调的“阈年龄”；年龄越大者，其昼夜节律失调问题也越突出。⑥环境因素：参与社会活动可影响其失调节律的再同步化速率。

2.克服时差效应的措施：乘客与飞行人员所采取的措施应有所不同。对于打算停留较长时间的乘客来说，应以促进体内生物钟调整的措施为主，使之能尽快与抵达地点的时间系统同步。这些措施又分“人工性”与“天然性”两类^［6］。前者如必要时酌情服用催眠药物等；此外，褪黑素也可能有加速适应、减轻时差症状的效果^［6，7］，但关于其副作用问题尚在研究中。一些天然性措施可能更为有效，具体如下：①抵达后立即严格按照当地的时间作息，如白日坚持不入睡，且尽量参加外界活动。②按照飞行方向改变自己的睡眠-觉醒周期：向西飞行途中不要入睡；向东飞行途中争取能在机上入睡，或者抵达后立即小睡(nap)。③若有可能，在飞行前可采取一定“预适应”措施，每天将起床、用餐、入睡时间向新时区方向移动1～2 h。④膳食安排：飞行后按照当地用餐时间进食，早餐进食高蛋白食物，午餐进食低蛋白、高糖食物并适时饮茶和咖啡等，可以加速生物节律相位转移。

对于飞行人员来说，则应充分考虑起飞时间、抵达时间、飞行时间、跨越时区数目、夜航时间和在新抵达地点的停留时间等因素，并主要通过调整飞行计划和休息时间来实现。具体可采取以下措施：①合理安排飞行计划与作息时间：这方面已有一些文献报道^［8］。长途飞行时，飞行工作能力下降的程度与所处的昼夜节律相位有关，其后期应尽可能避免处于昼夜节律的低谷。②增加机组人数：增加机组人数可以使飞行员能轮换休息，恢复疲劳。飞行中的休息和小睡有助于安全完成飞行任务^［1］。③若计划短暂停留后立即返回，则抵达新时区后应采取充分休息、恢复睡眠等能增强对原出发地时区适应能力的措施^［6］。此外，因为跨越时区飞行后睡眠开始时才发生昼夜节律失调，故更快的运输方式如超音速飞行当日返回可避免昼夜节律的失调^［6］。

二、倒班和时差对睡眠的影响

睡眠是保证警觉水平、工作能力、良好心境(mood)和保持健康所必需的重要生理功能。人的全夜睡眠可分为“异相睡眠”和“慢波睡眠”两种类型。近年来认为，异相睡眠无非是睡眠中的一种“微觉醒”(micro-wakefulness),但却对婴儿脑的发育及保证成年人脑的健康很重要。慢波睡眠习惯上又被划分为4个期，其中1、2期为浅度慢波睡眠，而3、4期为深度慢波睡眠。深度慢波睡眠可显著提高人体天然免疫功能和促进生长激素等重要激素的分泌，故对确保身心健康、预防疾病和长寿等都颇为重要。但健康成年人，每夜的深度慢波睡眠平均不超过“全夜睡眠总时间”的15%，故如何延长晚间深度睡眠的时间十分重要。近来还发现，成年人的睡眠-觉醒节律是双相位的：一个主要睡眠峰期位于午夜02：00左右，而另一个睡眠峰期则位于14：00左右。上述主要和次要睡眠峰期又恰与体温波动中的主要和次要低谷相符合。这也可能是午间小睡有利于身心健康及提高工作效率的科学依据之一^［4］。

个人的睡眠需要有一定个体差异。成年人每24 h的平均睡眠时间为8 h。少睡2 h可形成“急性睡眠不足”(acute sleep loss)，若干日的睡眠不足则可形成“累积性睡债”(cumulative sleep debt)。由于睡眠时间不足所引起的生理需要，只能由恢复性睡眠补偿^［9］。连续两夜的正常睡眠一般已可使睡眠型式稳定下来，警觉与工作能力也基本恢复。还应指出，及时恢复对消除累积性疲劳更加有效，故对飞行员每周的最低休息时间也应作出规定^［2］。此外，为了防止由于长时间持续工作所致的疲劳，工作中尚需穿插一定间断休息，称“工作期间休息”(awake time off)^［2］。总之，充分的睡眠再结合适当的间断休息是保证飞行员空中警觉水平和工作能力处于最佳状态的重要生理性措施。

为了弄清夜航(倒班)及长途跨时区飞行(时差)对飞行人员睡眠的影响，近30年来曾采用脑电图、眼电图、体温、活动量记录(actigraphy)和白日入睡潜伏期试验等客观方法评定飞行员的睡眠质量，并监测飞行期间是否曾发生“微睡眠”，还结合各种问卷调查对国际航线飞行员不同飞行条件下的飞行工作负荷、疲劳程度及睡眠情形进行了国际合作研究。飞行中以起飞与着陆时的工作负荷为最大，属于中度水平；飞行时间延长或夜间航行均可使疲劳加重。因此，长途飞行时应增加机组人员，使飞行员能在飞行中按计划轮流小睡(short naps)或休息；但也应避