Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Сбор данных о сне, циркациане, усталости и производительности в сложных оперативных средах

Published: August 8, 2019 doi: 10.3791/59851
Automatic Translation
1, 2, 1, 1, 3
1San Jose State University Research Foundation, 2ASRS Research and Technology Solutions, 3Fatigue Countermeasures Laboratory, NASA Ames Research Center

Summary

Потеря сна и циркадная несогласованность способствуют многочисленным оперативным несчастным случаям и инцидентам. Эффективность контрмер и проектирования планирования работы, направленных на смягчение усталости, может быть сложной задачей для оценки в оперативных условиях. В данной рукописи кратко излагается подход к сбору данных о сне, циркадном, усталости и производительности в сложных оперативных условиях.

Abstract

Потеря сна и циркадная несогласованность способствуют значительной доле оперативных аварий и инцидентов. Контрмеры и проекты планирования работы, направленные на смягчение усталости, обычно оцениваются в контролируемых лабораторных условиях, однако эффективность перевода таких стратегий в оперативные среды может быть сложной для оценки. В данной рукописи кратко излагается подход к сбору данных о сне, циркадном, усталости и производительности в сложной рабочей среде. Мы изучили 44 пилотов авиакомпаний в течение 34 дней, пока они летали по фиксированному расписанию, которое включало базовый сбор данных с 5 днями утренних рейсов, четырьмя ранними рейсами, четырьмя высокорабочих полуденными рейсами и четырьмя поздними рейсами, которые приземлились после полуночи. Каждый рабочий блок был разделен на 3-4 дня отдыха. Для оценки сна, участники носили запястье изношенных научно-проверенных деятельности монитор непрерывно и завершена ежедневная сна дневники. Для оценки циркадной фазы пилотам было предложено собрать всю мочу, произведенную в четырех-восьми почасовых бункерах в течение 24 ч после каждого дежурного блока для оценки 6-сульфатоксимелатонина (aMT6s), который является биомаркером циркадного ритма. Для оценки субъективной усталости и объективной работы участникам было предоставлено устройство с сенсорным экраном, используемое для завершения шкалы усталости Самн-Перелли и задачи психомоторной бдительности (PVT) во время и после каждого полета, а также в будильнике, в середине дня, и Сном. Используя эти методы, было установлено, что продолжительность сна была сокращена во время ранних стартов и поздних отделоков относительно базовой линии. Циркадная фаза смещалась в соответствии с графиком пошлин, но в пике aMT6 s был широкий диапазон между людьми по каждому графику. Производительность PVT была хуже на ранних, высокой рабочей нагрузке и поздних графиках по отношению к базовому показателю. В целом, сочетание этих методов было практичным и эффективным для оценки влияния потери сна и циркадной фазы на усталость и производительность в сложной рабочей среде.

Introduction

Усталость, вытекающая из потери сна и циркадного несоответствия, представляет собой серьезную угрозу для безопасности в профессиях, которые требуют 24 ч операций, нерегулярные графики, и расширенные часы работы1,2. Лабораторные исследования сыграли важную роль в характеристике того, как изменения в продолжительности сна и времени влияют на последующую бдительность и производительность3,4,5. Эти исследования составляют основу для рекомендаций по управлениюрисками усталости и практики планирования работы в оперативных средах 6.

В данной рукописи, полее изучение деятельностей авиации использовано для того чтобы продемонстрировать подход для собирать данные сна, циркадного, усталости, и данных представления в сложных рабочих установках7. Мы изучили 44 пилотов авиакомпаний в течение 34 дней, в то время как они летели по расписанию, которое включало периоды утренних рейсов, ранних рейсов, высокорабочих полуденных рейсов и поздних рейсов, которые приземлились после полуночи. Каждый рабочий блок был разделен на 3-4 дня отдыха. Пилоты собирали объективные и субъективные данные за весь учебный период, включая как полетную службу, так и дни отдыха.

Учитывая различия между лабораторными и реальными условиями, осуществление стратегий и контрмер, разработанных в лаборатории, не всегда приводит к операциям, как ожидалось. Индивидуальные различия, широкий спектр графиков работы, нерегулярные и непредсказуемые операции, организационная практика и культура, а также трудовые соглашения являются одними из факторов, которые могут осложнить применение науки в практической оперативного использования. В результате важно оценить влияние таких вмешательств с помощью последовательных и надежных методов оценки сна, циркадных ритмов, усталости или бдительности и производительности. Уровень мониторинга и сбора данных должен быть пропорционален ожидаемым уровнямусталости и связанным с этим рисками для безопасности в рамках операции 8. Кроме того, в любых условиях, чувствительных к безопасности, поддержание безопасной эксплуатации имеет первостепенное значение для протокола расследования.

Золотой стандартный метод для оценки продолжительности сна и качества с помощью полисомнографии (PSG), которая включает в себя измерение активности мозга, частота сердечных приступов, движения глаз и мышечной активности через набор электродов и датчиков, размещенных на коже головы, лице, и грудь. Несмотря на надежность, PSG не практично для сбора информации о сне в большинстве оперативных условиях. Многие носимые устройства были разработаны для оценки времени сна, продолжительности и качества, но лишь немногие из них были проверены9,10. Сочетание запястья изношенных актиграфии и ежедневные дневники сна были широко использованы для оценки сна в полевых исследованиях по целому ряду профессий11,12,13,14 и были проверены против PSG, показывая согласованность для продолжительности сна15. Кроме того, использование актиграфии и дневников сна для полевых исследований ставит низкое бремя усилий на участников исследования, потому что большинство устройств актиграфии носят на недоминирующих запястье и только удалены для душа или плавания, так же, как наручные часы. Аналогичным образом, хорошо продуманный дневник сна, представленный на телефоне или сенсорном экране устройства, как правило, могут быть завершены участниками менее чем за две минуты.

Цикл сна-бодрствования координируется циркадным кардиостимулятором, расположенным в супрахиазматических ядрах гипоталамуса16. Этот кардиостимулятор также синхронизирует многие другие аспекты биологической функции, такие как температура тела и гормональные ритмы (например, мелатонин и кортизол). Эндогенный циркадный ритм близок к, но не совсем, 24 ч; поэтому его необходимо сбросить каждый день, чтобы обеспечить стабильную синхронизацию (т.е. увечение) до 24 ч. Основным агентом сброса циркадного кардиостимулятора является свет. В оперативных средах, требующих нестандартных графиков и 24 ч операций, может произойти циркадная несогласованность, в которой циркадный привод для сна совпадает с запланированной работой11. Можно определить, когда циркадный кардиостимулятор способствует сну и пробуждению, измеряя пиковое время (т.е. циркадную фазу) ритмов биологических сигналов, которые контролируются циркадным ритмом.

Важно измерить циркадный этап после осуществления контрмер, с тем чтобы лучше понять, являются ли такие методы успешными в приведении циркадного кардиостимулятора к навязанного графику работы. Многие выходы циркадной системы, используемые для определения фазы в лабораторных условиях, подвержены маскировке, что делает их непригодными для использования в полевых условиях. Например, циркадные изменения температуры тела трудно обнаружить у свободно живущих людей, которые могут участвовать в таких видах деятельности, как физические упражнения, которые изменяют температуру тела. Мелатонин остро подавляется воздействием света, что делает сбор мелатонина в крови или слюне невозможным в ситуациях, когда свет не контролируется. Тем не менее, 6-сульфатоксимелатонин (aMT6s), основной метаболит мелатонина, выделяется в моче и в меньшей степени зависит от маскировочного воздействия света, что делает его идеальным кандидатом для измерения циркадной фазы в рабочей среде17, 18.

В дополнение к измерению изменений в физиологии, важно также измерить влияние изменений рабочего графика на субъективную усталость или бдительность. Хотя Есть несколько весов для измерения различных аспектов бдительности и усталости, наиболее часто используемых в авиации являются 7-точка Самн-Перелли Усталость шкала (SP)19 и 9-точка Каролинска Сонливость шкала (KSS)20. SP также широко используется в полевых исследованиях рабочих смены по широкому кругу профессий21,22,23,24. KSS была проверена против объективных показателей сонливости, таких как электроэнцефалография (ЭЭГ) и медленные движения подвижного состава20,25,а также производительность25. Эта шкала широко используется в исследованиях как в лаборатории, так и в поле24,26. Могут быть и другие субъективные шкалы, подходящие для различных смен или профессиональных сред. Важно выбрать шкалу, которая была проверена и в идеале имеет значимые пороговые значения для уровней "приемлемой" бдительности. Например, оценки KSS более 7 связаны с высоким уровнем физиологических признаков сонливости и нарушения производительности вождения25,27, в то время как Рейтинги Самн-Перелли напрямую относятся к летным обязанностям28. Для исследования, описанного в этой рукописи, Самн-Перелли был использован, потому что он был первоначально разработан как субъективная мера усталости в изучении населения, состоящего из пилотов. 28

Хотя измерение сна и циркадной фазы является важным компонентом в оценке вмешательства, основным результатом интереса к полевым исследованиям, как правило, является объективная производительность. Есть целый ряд тестов, которые были разработаны для оценки когнитивных функций, но наиболее чувствительный и надежный тест для измерения последствий потери сна и циркадных выравнивания психомоторных бдительности задачи (PVT). Оригинальный PVT (PVT-192) является простым тестом времени реакции, где человек представлен с стимулом и поручил реагировать на стимул, нажав кнопку как можно быстрее29. PVT был проверен в условиях острой и хронической потерисна и циркадной несогласованности 4,5,30. Продолжительность задачи может быть разной в зависимости от конструкции исследования31,32; хотя, традиционная продолжительность 10 мин предпочтительнее в лабораторных исследованиях33,34. в то время как 5 мин продолжительность PVT, как правило, более осуществима в полевых исследованиях, где оперативные требования могут помешать администрированию теста35.

Кроме того, PVT показывает практически никаких эффектов обучения и прост в использовании, что делает его практическим тестом для развертывания в полевых средах, где участники исследования не могут наблюдаться во время тестирования36. Повсеместное использование устройств с сенсорным экраном позволяет легко развертывать PVT, но исследователи должны быть осторожны при реализации PVT, потому что есть множество аспектов сенсорных устройств, которые могут ввести ошибку в сборе данных PVT37 ,38. Например, различные аппаратные и программные комбинации имеют разные системные протективные, а другие приложения, работающие в фоновом режиме, могут вводить неизвестную ошибку в записанное время реакции. В результате, важно собирать данные PVT с помощью проверенного PVT, с последовательным оборудованием и программным обеспечением, с WiFi, и со всеми другими приложениями выключен. Кроме того, учитывая, что нецелесообразно наблюдать участников исследования во время испытаний в рабочей среде, очень важно, чтобы участники обучены, чтобы завершить каждый PVT с устройством в той же ориентации, используя тот же палец38, 39.

Каждый из этих элементов сбора данных имеет важное значение, и эти инструменты были использованы в других оперативных исследований в последние40,41,42,43. Однако, в дополнение к описанным выше проблемам, может быть трудно добиться соблюдения процедур исследования, когда от участников требуется самостоятельно выполнять задачи, особенно когда такие задачи включают в себя чувствительный к времени компонент. Последним элементом, который имеет важное значение для сбора данных в оперативных средах, является организация информации таким образом, чтобы людям было легко выполнять задачи в срок. Приложение NASA PVT для устройств с сенсорным экраном может быть настроено для представления задач участникам в последовательности, направляя их через процедуры исследования. Например, в представленном здесь исследовании пилоты авиакомпаний оснащены сенсорными устройствами, предварительно загруженными приложением, которое используется для заполнения дневников сна каждое утро и вечер. Устройства также используются для завершения испытаний PVT и усталости рейтинги, среди других задач, утром, на верхней части спуска (TOD) каждого полета, после полета, и вечером перед сном. Такое представление информации позволило пилотам завершить процедуры обучения с минимальными неудобствами для выполнения своих рабочих задач.

Это может быть очень трудно собрать данные среди пилотов, так как характер работы требует от них путешествовать на большие расстояния и работать в ограниченных пространствах (т.е. кабины) со многими отвлекаться и часто непредсказуемые нагрузки. Несмотря на эти проблемы, очень важно собрать данные в этой популяции, потому что усталость пилотов представляет угрозу для безопасных авиационных операций40,44,45. Высокая интенсивность деятельности авиакомпаний способствует ухудшению работы экипажа и повышает риск инцидентов, связанных с усталостью,46,47,49,50. Используя сочетание описанных выше методов, мы измерили сон, циркадные ритмы, усталость и производительность среди 44 пилотов ближнемагистральных авиакомпаний в течение 34 дней. В ходе исследования пилоты выполняли рейсы по фиксированному расписанию, которое включало базовый сбор данных с 5 днями утренних рейсов, четырьмя ранними рейсами, четырьмя высокорабочих полуденными рейсами и четырьмя поздними рейсами, приземляясь после полуночи. Каждый рабочий блок был разделен на 3-4 дня отдыха. Эти результаты демонстрируют, как всеобъемлющий сбор данных, включая измерения сна, циркадные ритмы, усталость и производительность, может быть использован в рабочей среде.

В этом случае целью исследования было оценить сон, циркадные ритмы, усталость и производительность по времени начала работы следующим образом. 1) Базовый униза: во время первого блока службы, все пилоты работали 5 дней, что каждый включал два полета около 2 ч каждый, начиная с середины утра, чтобы обеспечить адекватный эпизод ночного сна. За этим блоком последовало 4 дня отдыха. 2) Ранние старты: во время раннего блока службы, все пилоты работали 5 дней, что каждый включал два рейса около 2 ч, каждый из которых начинается примерно с 5:00 утра и 8:00 утра. За этим блоком последовало 3 дня отдыха. 3) Высокая нагрузка смены в середине дня: во время полуденного блока службы, все пилоты работали 5 дней, каждый из которых включал 2-4 рейса по 2-6 ч каждый, начиная примерно с середины дня. За этим блоком последовало 3 дня отдыха. 4) Поздняя отделка: во время позднего блока службы, все пилоты работали 5 дней, которые включали два рейса около 3 ч каждый, начиная с конца дня около 4:00 вечера и заканчивая около полуночи. За этим блоком последовало 3 дня отдыха.

Protocol

Это исследование было одобрено Институциональным наблюдательным советом (IRB) Исследовательского центра НАСА Эймс, и все субъекты предоставили письменное информированное согласие. Все процедуры исследования соответствовали протоколу, утвержденному IRB НАСА (протокольный номер HRI-319).

1. Отбор участников и подготовка к эксперименту

  1. Определение графика обучения
    1. Включите базовый период сбора данных для оценки результатов в отсутствие вмешательства.
  2. Определение того, когда собирать данные в ходе эксперимента
    1. При оценке усталости крайне важно, чтобы показатели результатов включали более одной точки данных из-за изменений в усталости и производительности времени суток.
    2. Сбор данных о производительности в сочетании с критически важными оперативно задачами, когда это возможно. В случае пилотов авиакомпаний, полезно собрать PVT и рейтинг усталости на TOD полета, который находится в завершающей фазе круиза, как раз перед критической задачей посадки происходит.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для оценки результатов для более длительных полетов или в других эксплуатационных условиях может потребоваться дополнительные данные PVT. Исследователь может быть заинтересован, например, в изменении усталости через перерыв отдыха, который требует принятия мер до и после перерыва.
  3. Процедуры найма могут варьироваться в зависимости от целей исследования. обеспечить, чтобы участники работали в одной организации и чтобы они представляли типичную численность населения выбранной организации; поэтому никаких дополнительных критериев отбора применяться не должно.
    ПРИМЕЧАНИЕ: В лабораторных условиях, участники, как правило, отсеиваются от участия, если они имеют хронические заболевания или оценка из нормального диапазона на вопросники расстройства сна. В оперативной среде, участники могут иметь хронические заболевания и недиагностированные расстройства сна, но эти люди, как правило, должны быть включены в исследования, с тем чтобы оценить эффективность мероприятий по широкому спектру работников. Лица должны быть приглашены для участия в исследовании по электронной почте или личное представление для населения, представляющего интерес.
    1. Поиметь участников взаимодействовать с учебным персоналом непосредственно и заверить их, что решения о трудоустройстве не будут приниматься на основе индивидуальных данных.
    2. Примите любые дополнительные меры предосторожности, которые могут потребоваться для защиты конфиденциальности участников от работодателя, такие как получение сертификата конфиденциальности от Национального института здравоохранения или письма от руководства компании добровольцев, что их занятость не будет зависеть от их участия в исследовании.
    3. Помейте участников пройти информированное согласие подтверждая что участие в исследовании только добровольно. Убедитесь, что заинтересованные добровольцы могут следовать графику работы исследования и отговаривать их от торговых рабочих смен во время исследования.
  4. Предложите участникам, которые вызвались участвовать в исследовании, посетить тренировку/брифинг в 30–60 минут.
    1. Предоставьте участникам набор для сбора данных, включающий монитор активности, сенсорное устройство с установленным приложением и материалы для сбора мочи. Поимеют участники заполнить фоновые анкеты, например, Питтсбургский индекс качества сна (PS-I)51, Шкала тяжести (FSS)52, Шкала сонливости Epworth (ESS)53, Контрольный список индивидуальной прочности (CIS)54, Вопросник утро/Вечернее (МЭЗ)55- для оценки распространенности базовых проблем сна среди населения. Эти вопросники могут также использоваться в качестве ковариатов при анализе данных.
    2. Просмотрите все аспекты исследования с участниками и обучить их процедурам заполнения анкет и тестов. Поимеете участников заполнить один дневник сна и все ежедневные анкеты перед сотрудниками исследования, чтобы убедиться, что участник понимает, как заполнить вопросы и использовать приложение. Обучить участников соответствующим процедурам завершения ПВТ, как описано в разделе 6 ниже.
    3. Предоставьте участникам проверенный монитор активности. Поручить участникам носить монитор активности в любое время, только удаляя его, когда он может быть погружен в воду. Попросите участников отметить время работы по мониторингу удалений в приложении.
    4. Предоставьте участникам материалы для сбора мочи и ориентируйте их на процедуры сбора мочи. Если участник не желает или не может собрать образцы мочи, то этот элемент исследования может быть включен в качестве факультативного подисследования, если он одобрен советом по этике.

2. Экспериментальный дизайн

  1. График работы: Убедитесь, что все люди следуют одинаковому графику (или сбалансированному графику в случае рандомизированного эксперимента). Кроме того, включить базовые или плацебо состояние в эксперименте интерпретировать выводы в отсутствие вмешательства или график манипуляции.
    ПРИМЕЧАНИЕ:     Вероятно, необходимо будет тесно сотрудничать с организацией-партнером для осуществления экспериментального графика. Другие соображения могут быть необходимы в зависимости от населенности, которые будут изучены. В случае нашего исследования, в котором мы оценивали пилотов ближнемагистральных авиакомпаний, мы разработали график, который позволил им возвращаться домой каждый день, чтобы убедиться, что они имеют последовательную среду сна. Окончательный график оценки результатов, представляющих интерес, должен быть аналогичен графику на рисунке 1.
    1. Протокол сбора данных в нерабочие дни:
      1. Поручить участникам, чтобы завершить дневник сна каждый день в течение 30 минут после пробуждения и ложиться спать.
      2. Попросите участников постоянно носить монитор своей активности.
      3. Поручить участникам завершить шкалу усталости Самн-Перелли (SP) и PVT 3x в день: утром (1-2 ч после пробуждения), в середине дня (8-9 ч после пробуждения) и вечером (1-2 ч перед сном).
    2. Протокол сбора данных в рабочие дни:
      1. Поручить участникам, чтобы завершить дневник сна каждый день в течение 30 минут после пробуждения и ложиться спать.
  2. График сбора данных: обеспечить, чтобы график сбора данных включает сбор данных PVT в оперативно актуальное время и в несколько точек времени в день (как минимум, утром, в середине дня и вечером) для оценки изменений в производительности связанных с потерей сна или циркадной несогласованности. Кроме того, убедитесь, что график сбора данных не слишком обременяет участника ненужным сбором данных.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Баланс между сбором достаточного количества информации для оценки мероприятий и не перегрузки участника имеет решающее значение для поддержания соблюдения требований к исследованию и сведения к минимуму вывода из исследования.

3. Процедуры сбора актиграфии

  1. Выберите монитор активности, который был проверен против PSG в лабораторных условиях(рисунок 2).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые мониторы активности включают в себя дополнительные функции, такие как температура и частота сердечных приступов, но, как описано ранее, эти функции могут зависеть от деятельности человека. Двумя полезными функциями, доступными на некоторых устройствах, являются маркеры событий и датчики света. Информация о освещении может быть полезна в интерпретации циркадной фазовой информации, а маркеры событий могут быть использованы для обозначения удаления часов в кровати и мониторинга активности, но эти функции не требуются для сбора информации о сне.
  2. Поручить участникам носить монитор активности плотно и надежно крепится на запястье не доминирующей руки в течение всего экспериментального периода. Если монитор активности не надежно закреплен на запястье, количество активности может быть скомпрометировано. Продемонстрируйте соответствующую установку во время предучебного брифинга.
  3. Поручить участникам носить монитор активности во время физических упражнений, но удалить его перед купанием и душа. Удаление монитора деятельности должно быть замечено в ежедневном дневнике сна для того чтобы различить бездействие из-за удаления монитора деятельности от naps.
  4. Если монитор активности включает функцию маркера события, попросите участника ударить маркер всякий раз, когда монитор активности удаляется. Кроме того, поручить участнику нажать маркер события, когда ложиться спать и просыпаться для каждого эпизода сна. Это позволит повысить информацию, полученную в дневнике сна и помочь в анализе.

4. Анкета на основе приложений, дневник сна и коллекция PVT

  1. Выберите приложение для ежедневного сбора данных.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Анкеты на основе приложений должны быть перепроверены на основе проверенных бумажных версий, чтобы убедиться, что версии на основе приложения точно отражают оригинальные инструменты. В частности, следует проверить вопросники, включающие визуальные аналоговые шкалы, чтобы подтвердить, что разработчики приложений не преобразуют результаты в шкалу типа Likert. Аналогичным образом, все вопросы и ответы должны быть проверены, чтобы подтвердить, что оригинальный язык и параметры ответа полностью включены и что визуализация вопросов и ответов не скомпрометирована размером экрана используемого устройства.
  2. Вопросники: заполните участников базовыми вопросниками (изложены в разделе 1.4.1) и демографической информацией до участия в каких-либо процедурах исследования, с тем чтобы помочь в интерпретации результатов исследования.
  3. Дневники сна: попросите участников заполнить дневник сна до и после основного эпизода сна человека. Рекомендуется предоставить участникам файлна на основе сна дневник, а не бумагу, потому что 1) это легко для участника, чтобы завершить и 2) на основе приложения сна дневники время штамп, что сводит к минимуму возможность того, что человек будет завершить дневник сна задним числом.
    1. Пробуждение дневник сна: после пробуждения от основного эпизода сна, участники указывают 1) пробудить время, 2) номер и продолжительность пробуждения, и 3) качество сна.
    2. Дневник сна на кровати: перед сном, поручить участникам документировать продолжительность и сроки любого сна и ожидаемого сна.
  4. PVT: поручить участникам принимать PVT в заранее определенное время на протяжении всего исследования, используя точную методологию, описанную ниже (в разделе 6).
  5. Представляйте информацию об исследовании четко и кратко, так что участникам представлены задачи таким образом, чтобы они могли быстро определить, что им нужно делать.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Мы используем приложение НАСА PVT для наших исследований. НАСА PVT является приложением для сенсорных устройств, разработанных в НАСА Эймс исследовательский центр. Приложение настроено для каждого эксперимента, чтобы включать или исключать различные анкеты по мере необходимости. Приложение представляет каждое действие, которое участник должен выполнить последовательно (см. рисунок 3). Для настоящего исследования на главной странице приложения отображаются три основные ссылки: "Зачисление в учебу", "День отдыха" и "День долга". Ссылка "Зачисление в учебу" включает в себя следующие вопросники, которые должны быть заполнены в течение учебного дня: Демография, МЭЗ, СНГ и ESS. После завершения ссылка не видна участникам. Ссылка "День отдыха" включает в себя вопросники, которые должны быть заполнены в выходные дни: утренний дневник сна; SP и PVT для утра, дня и вечера; и вечерний дневник сна, представленный в этом порядке. Ссылка "День долга" отображает три основные ссылки: Утро (дневник сна); Рабочие задачи; и вечер (дневник сна). Ссылка "Рабочие задачи" состоит из трех звеньев: предполетный полет (SP, PVT, время коммутируют); Запись на TOD, которая отображает количество полетов, выбранных участником для завершения испытаний для этого конкретного полета (SP, PVT); и после полета (SP, PVT).

5. Процедура сбора мочи

  1. Используйте сбор мочи для измерения производства aMT6s для оценки циркадной фазы (адаптированы для сбора мочи в пилотах из процедур, разработанных Lockley18 и Hull56).
    1. Поручить участникам собирать образцы мочи после любого вмешательства, которое, как ожидается, изменит циркадную фазу. Предоставьте участникам набор мочи, журнал мочи и инструкции в день обучения. Набор мочи(Рисунок 4) включает в себя писсуар шляпу или контейнер для сбора писсуара, несколько пипетков, пять помеченных трубки для сбора мочи на 24 ч коллекции, две дополнительные трубки и белые наклейки этикетки, чистые биоопасные мешки zip-lock, транспортные материалы, лед пакет, журнал сбора мочи(рисунок5), и копия инструкций для справки во время каждого блока сбора (изложены в разделе 5.2).
    2. Инструкции общего обзора: сообщите участникам, что они должны собрать всю мочу, произведенную в течение 24 ч период. Первый блок сбора начинается с момента, когда участник просыпается в первый день сбора мочи и продолжается в 4 блоках ч в течение дня и 8 ч блок на ночь. В общей сложности каждая коллекция 24 ч включает в себя пять образцов.
    3. Предоставьте участникам инструкции ниже и просмотрите с ними каждый шаг в процедуре во время предварительного обучения. Убедитесь, что участникам предоставляется предоплаченная, адресованная этикетка доставки.
  2. Используйте следующие инструкции по сбору мочи для участников:
    Когда вы просыпаетесь в первый день пойти в ванную комнату в туалете, как обычно. Вы начнете собирать мочу после того, как вы идете в ванную комнату в первый раз.
    В начале каждого блока сбора записи даты, времени начала и приблизительного времени окончания блока сбора в журнале сбора (например, 07:00-11:00). Вы можете мочиться более одного раза в течение 4 ч сбора блока (или во время 8 ч блок сбора). В этом случае вы будете мочиться в том же контейнере для сбора мочи. Например, в 07:00-11:00 утра окно сбора вы можете мочиться в 8:00 и 10:55 утра. Обе эти пустоты мочи будут смешиваться в одном контейнере для сбора. В конце блока сбора вы возьмете образец. Каждый раз, когда вы мочиться, запись точного времени часы вы мочиться на журнал сбора. Каждый раз, когда вы мочиться, все ваши мочи должны идти в контейнер для сбора.
    Освободите мочевой пузырь непосредственно перед взятием образца. Например, если блок сбора заканчивается в 11:00, попробуйте помочиться в контейнере для сбора непосредственно перед 11:00, а затем возьмите образец. В конце сбора блока, запись общего объема мочи, собранные с помощью маркировки на контейнере.
    Возьмите новый пипетку и перенесите небольшое количество мочи из контейнера для сбора в небольшую трубку. Заполните трубку с достаточным количеством мочи, так что это по крайней мере наполовину полный. Крышка трубки. Не заполняйте трубку полностью, потому что моча расширяется, когда она заморожена и может сломать трубку при переполне. После заполнения трубки, то вы можете выбросить пипетку прочь. Каждая пробная трубка помечена номером и расположена в цифровом порядке. Используйте образцы труб в численном порядке (т.е. используйте 1 сначала, затем 2 и т.д.).
    Поместите небольшую трубку в мешок биоопасности застежки-молнии. Поместите большой мешок застежки-молнии в коробку для доставки с холодным пакетом. После взятия образца, запишите номер трубки и время часы, которые вы взяли образец на сбор журнала, а затем отказаться от оставшейся мочи в туалете. Промыть контейнер для сбора водой (не используйте ничего, кроме воды для промывки контейнера для сбора). Повторите процесс для следующих трех дневных блоков сбора (например, 11:00 -3:00 вечера, 3:00 вечера-7:00 вечера, и 7:00 вечера-11:00 вечера).
    Для ночного сбора блока, собирать свой четвертый образец дневного времени перед сном. Контейнер для сбора должен быть пустым, когда вы ложитесь спать. Ночной сбор блок будет включать в себя все мочи вы мочиться в ночное время, а также мочи с первого раза мочиться в первой половине дня. Когда вы проснетесь утром, вы будете мочиться в контейнер для сбора. Любая моча с ночи будет смешана с этой первой мочи вы производите в первой половине дня. Если вы не просыпаетесь ночью, то ночной образец может включать только ваше первое утреннее мочеиспускание. После того как вы мочились в первый раз на второй день, ночной блок сбора завершена.
    Пожалуйста, соберите всю мочу вы производите в 24-часовой период. Если вы случайно мочиться в туалете, то, пожалуйста, обратите внимание на это на журнал сбора мочи и дайте нам знать, что вы пропустили коллекцию ".

6. Методы управления PVT

ПРИМЕЧАНИЕ: Как описано во введении, NASA-PVT является 5 мин устойчивого внимания, время реакции тест, который измеряет скорость, с которой люди реагируют на визуальный стимул. Продолжительность теста может быть изменена на основе дизайна исследования. Есть множество конструкций PVT, которые были разработаны, в том числе те, которые освещают цель35,57 или чек-борд шаблон39. NASA-PVT был разработан для имитации лабораторного устройства PVT-192, в котором цель находится в виде счетчика миллисекунд.

  1. Прочитайте следующие инструкции для каждого участника, чтобы убедиться, что каждый получает то же обучение: "Пожалуйста, держите устройство в положении ландшафта каждый раз и нависнете над каждым из ваших пальцев над устройством в течение нескольких миллиметров экрана все время вы сданное этот тест. Во время теста коснитесь экрана, используя большой палец доминирующей руки (т.е. руку, с помощью которого вы обычно пишете), как только вы видите красные числа, прокручивающиеся в коробке. Вы должны использовать большой палец от доминирующей руки, чтобы ответить на стимулы во всех тестах. Цифры на дисплее показывают, как быстро вы ответили каждый раз. Чем меньше число, тем лучше вы сделали. Попробуйте сделать все возможное и получить наименьшее число вы, возможно, может каждый раз. Если вы нажмете на экран слишком рано (до появления цифр), вы увидите сообщение об ошибке ('FS') с указанием ложного старта. Если вы нажмете с помощью вашего не доминирующего большого пальца, то вы увидите сообщение 'ERR', указывая на ошибку. Избегайте "FS" и "ERR." Если вы забыли поднять большой палец, текстовый экран будет напоминать вам через некоторое время ". На рисунке 6 отображается экран Демо NASA-PVT, показывающий правильное положение сенсорного устройства при приеме PVT и расположение большого пальца.
  2. Поручить участникам держать сенсорное устройство в режиме самолета, с WiFi выключен в любое время.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это особенно важно для задачи PVT, где точность внутреннего стоп-воза зависит от функций подключения, тем самым влияя на время реакции38.
  3. Поручить участникам инициировать PVT в то время, которое не отвлекается. При возникновении отвлекающих факторов участники отмечают количество отвлекающих факторов в приложении после теста.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Учитывая требования рабочей среды, возможно, что участники не смогут пройти запланированный тест PVT. В этом случае, участники должны быть проинструктированы принять PVT как можно скорее после пропущенного теста. Важно также информировать участников о том, что они должны поддерживать не менее 30 минут между тестовыми сессиями PVT.

Representative Results

Используя описанные методы, мы смогли собрать более 700 дней данных и более 3000 PVTs и усталость рейтинги среди 44 ближнемагистральных пилотов7. Цель этого исследования состояла в том, чтобы охарактеризовать изменения сна, циркадной фазы, оценки усталости и производительности среди пилотов ближнемагистральных перевозок по времени работы и рабочей нагрузке во время дневных полетов.

Для учета в рамках субъектов дизайн исследования, все эффекты состояния были оценены для сна и производительности результатов с использованием повторных мер анализа дисперсии с неструктурированными ковариантности, используя участника в качестве повторного фактора. Для оценки того, изменялись ли результаты сна и производительности по данному графику, для изменения сна и производительности в день применялись линейные модели смешанных эффектов. Для учета индивидуальных различий в адаптации к данному графику, перехват и наклон было разрешено варьироваться в зависимости от человека.

Первая цель, которая была решена с помощью этих методов, заключалась в изучении влияния времени начала службы на сон. Продолжительность сна, время сна, время бодрствования и качество сна были рассчитаны с помощью дневника сна и актиграфии. Пример актограммы, полученной из монитора активности, иллюстрируется на рисунке 7. Было продемонстрировано, что сроки сна и продолжительность значительно различаются в качестве функции начала работы с использованием анализа регрессии смешанных эффектов. Таблица 1 отображает время сна, время бодрствования, продолжительность сна и качество сна по типу графика, как сообщили участники дневника сна. Участники ложились спать в среднем около 23:10 (SD No 1:41) на базовом блоке. Время сна для раннего графика службы блок значительно отличается от базового (p qlt; 0.01) с участниками отчетности ранее перед сном. Время сна для полуденного дня и поздних графиков службтакжетакже также значительно отличалось от базового (p qlt; 0.01), при этом участники сообщали о более поздних сроках сна. Участники легли спать значительно позже (p qlt; 0.01) в дни отдыха по сравнению с базовым уровнем.

На рисунке 8 отображается средняя продолжительность сна, полученная в день для каждого типа расписания. Участники получили значительно меньше сна (p qlt; 0.01) на ранних стартах по сравнению с базовым уровнем. Продолжительность сна на других типах расписания не отличалась от базовой. Задержка сна и эффективность сна, полученные в ходе актиграфии, существенно не отличались от исходных для любого из типов расписания. Пробуждение после начала сна (WASO) значительно отличалось для ранних стартов по сравнению с базовым (p qlt; 0.05), при этом пилоты сообщали о том, что они более бодрствуют во время ранних стартов. Различий между базовым и другими типами расписания не было. Существенных различий между днями отдыха и базовым уровнем не наблюдалось.

Вторая цель, которая была решена с помощью этих методов, заключалась в изучении воздействия времени начала выполнения обязанностей на циркадную фазу, измеряемую aMT6. Пиковое время (акрофаза) ритма aMT6s является надежным маркером циркадной фазы58. Рисунок 9 показывает пример циркадного ритма aMT6s более 24 ч для одного человека, в то время как рисунок 10 показывает aMT6s акрофа для каждого человека, который участвовал в процедурах сбора мочи путем исследования блока. В соответствии с выводами о сне, было установлено, что средняя циркадная фаза была значительно сдвинута в зависимости от времени начала работы. Важно отметить недостающие данные о сборе данных на рисунке 10. Некоторые люди испытывают трудности с процедурами сбора мочи для некоторых блоков или они забыли войти в сроки их сбора образцов. В этих случаях не удалось получить надежные оценки циркадной фазы концентрации aMT6, в результате чего некоторые данные отсутствуют. В ситуациях, когда сбор циркадной фазовой информации имеет важное значение, может быть разумным звонить участникам до каждого сбора мочи, чтобы убедиться, что процедуры должным образом соблюдаются.

Третья цель, которая была решена с помощью этих методов, заключалась в изучении влияния времени начала выполнения обязанностей на усталость от самоотчетов, измеряемых СП, и объективной работы, измеряемой ПВТ. В соответствии с нашими выводами со сном, используя смешанные эффекты регрессионного анализа, мы обнаружили, что как усталость (Таблица 2) и PVT время реакции (Рисунок 11) были хуже во время ранних стартов, высокая нагрузка в середине дня смены, и поздно отделки, по отношению к нашему базовому сбору данных (p zlt; 0.001 SP; р-р злт; 0,01 PVT RT). Участники показали значительное увеличение упущений для каждого типа расписания по сравнению с базовым (p qlt; 0.01 рано; p qlt; 0.05 в середине дня; p qlt; 0.01 поздно). Производительность в дни отдыха была аналогична базовой. Эти результаты также описаны в таблице 3.

Figure 1
Рисунок 1: Протокол исследования по времени суток для каждого дня исследования. Темно-серые полосы представляют периоды полета, включая время отчета перед полетом (открытые бары), а светло-серые полоски представляют периоды сна. Дни 1–5 представляют базовый блок пошлины, дни 10-14 представляют ранние старты службы, дни 18-22 представляют собой начало полуденной пошлины, а дни 26–30 представляют собой поздние старты. Затененные бары представляют собой первый день отдыха после дежурства блок, когда моча собирается. Эта цифра воспроизводится из Флинн-Эванс и др.7. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 2
Рисунок 2: Монитор активности/акселерометр устройство, наносимое на запястье не доминирующей руки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3: Пример тестов, проведенных в дни отдыха с помощью сенсорного приложения. Слева направо: (A) на главной странице приложения отображаются две ссылки; (B) день отдыха отображает три ссылки: утром, в середине дня, вечером; (C) утренняя ссылка отображает тесты, взятые утром; (D) в середине дня ссылка отображает тесты, принятые во второй половине дня, и (E) вечерняя ссылка отображает тест, принятый в вечернее время. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 4
Рисунок 4: Набор для мочи. Комплект содержит (A) писсуар шляпу или контейнер для сбора писсуара, (B) пипетки, (C) трубка сбора мочи, (D) белые наклейки этикетки, (E) био-опасность мешок, (F) пакет со льдом, и (G) судоходства Материалы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 5
Рисунок 5: Пример журнала сбора мочи.

Figure 6
Рисунок 6: Психомоторная бдительность Задача (PVT). (A) Устройство с сенсорным экраном ориентировано в ландшафтном положении и большие пальцы отображаются на экране в начале теста. (B) время реакции отображается на прямоугольной коробке в верхней средней части экрана. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 7
Рисунок 7: Актограмма циклов сна и бодрствования в течение 24 ч в течение 14 дней. Темно-синий цвет представляет периоды сна; светло-голубой цвет представляет периоды отдыха. Черный цвет представляет собой движение. желтый цвет представляет свет. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 8
Рисунок 8: Средняя продолжительность сна, полученная по актиографии, по каждому типу расписания. День 1 представляет собой ночь сна перед первым периодом работы данного блока. Звездочка обозначает существенную разницу (p qlt; 0.05, qp lt; 0.01) в средствах между базовым состоянием и ранним блоком стартов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 9
Рисунок 9: профиль aMT6 для пяти ячеек для сбора мочи для каждого эпизода сбора данных для одного участника. Данные дважды построены. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 10
Рисунок 10: 6-сульфатоксимелатонин (aMT6) акрофа (пик) по времени (24 часа ч) циркадного надира и тип графика для каждого человека. Заполненные и открытые круги, треугольники, квадраты представляют отдельных участников. Эта цифра воспроизводится из Флинн-Эванс и др.7Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой цифры.

Figure 11
Рисунок 11: Психомоторная бдительность Задача (PVT) означает время реакции (RT), упущения (RT йgt;500ms), и скорость реагирования (средний 1 / RT) в день на каждом типе графика. Звездочки, следующие за каждым наклоном, указывают на изменения в производительности по дням в этом состоянии. Кронштейны указывают на различия в склоне между базовыми характеристиками и наклоном в производительности в каждом из других условий (p qlt; 0.05, qp qlt; 0.01). Базовая линия - заполненные круги, ранние круги, открытые круги, полдень - заполненные треугольники, поздние и открытые треугольники. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

График работы N Спальное время (h, SD) Время пробуждения (h, SD) Продолжительность сна (h, SD) Качество сна (SD)
Базовый униза (реф.) 39 23:10 (1:41) 7:20 (1:49) 8.2 (0.9) 2.4 (0.7)
Раннего 42 21:14 (1:01)** 4:29 (0:47) 7.4 (0.9)** 2.5 (0.6)
Полдень 41 01:19 (0:43)** 9:11 (0:58) 7.9 (1.1) 2.3 (0.6)
Поздно 40 02:18 (1:07)** 9:57 (1:11) 7.8 (1.4)* 2.3 (0.7)
Дни отдыха 42 23:47 (0:50)** 8:16 (0:58) 8.5 (0.9)* 2.4 (0.5)

Таблица 1: Сон дневник полученных сон результаты (сон, время бодрствования, продолжительность сна и качество сна) по типу графика. Злт; 0,05, Злт; 0,01; ч час, SD и стандартное отклонение. Эта таблица воспроизводится из Флинн-Эванс и др.7

График работы Средний (SD) р-значение
Базовой линии 3.51 (0.80) Ref.
Ранняя обязанность 4.03 (0.88) Злт; 0,001
Полдень долг 3.85 (0.90) Злт; 0,001
Поздняя обязанность 3.85 (0.89) Злт; 0,001

Таблица 2: Средства и стандартное отклонение для оценки Samn-Perelli (SP) по дежурным блокам. Более высокий рейтинг указывает на большую усталость.

График работы n (участники) Среднее время реакции (ms, SD) Скорость реакции (ы, SD) Средние Лапсы (Ятт; 500 мс)
Базовый униза (реф.) 38 236 (48) 4.84 (0.61) 3.1 (4.1)
Раннего 40 257 (70)** 4.63 (0.66)** 4.4 (5.4)**
Полдень 39 261 (62)** 4.56 (0.66)** 4.7 (5.1)*
Поздно 38 266 (64)** 4.51 (0.63)** 4.7 (5.0)**
Дни отдыха 40 249 (56) 4.69 (0.62) 4.0 (4.5)

Таблица 3: Психомоторная бдительность Задача (PVT) означает время реакции (RT), скорость реакции (средний 1 / RT), и упущения (RT sgt; 500 мс) по типу графика. Злт; 0,05, Злт; 0,01; эта таблица воспроизводится из Флинн-Эванс и др.7

Discussion

Методы, описанные в этой рукописи, дают представление о структуре сна, циркадных фазах, рейтингах усталости и выступлениях пилотов во время дневных полетов, включая ранние запуски, высокую нагрузку в середине дня и поздние окончания. Сочетание этих методов показало, что на все эти факторы влияют скромные изменения времени начала работы и рабочей нагрузки. Оценивая систематический график исследований и интегрируя эти меры в простое в использовании приложение с сенсорным экраном, большой объем данных был собран в сложных условиях. Использование этого сочетания методов позволило более четко интерпретировать изменения в бдительности и производительности в нетрадиционные дневные рабочие смены.

Эта конструкция и реализация методов измерения объективного сна, циркадных, усталостных и производительность данных имеют решающее значение в обеспечении определения того, как время начала работы влияет на пилотов во время дневных полетов в отсутствие биоритмов. Протокол был разработан для обеспечения систематического сопоставления условий, а также минимизации неудобств для участников и максимального сбора данных в оперативно соответствующие сроки. Это важнейшие шаги по сбору значимых данных в оперативных средах. Эти меры были подтверждены как в лабораторных, так и в полевых исследованиях, что важно для интерпретации результатов. Хотя исследование было разработано для того, чтобы участники могли самостоятельно завершить процедуры обучения, предучебное брифингимеет сядек имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы добровольцы понимали процедуры исследования и важность поддержания согласованности при завершении тесты и вопросы, особенно для PVT.

Вывод о том, что продолжительность сна и изменения сроков в зависимости от времени начала работы согласуется с предыдущими исследованиями в небольших образцах людей, которые использовали PSG для оценки времени сна59,60. Хотя ранние старты и поздние финиши могут посягать на время сна, большая выборка данных, собранных в оперативной среде, дает представление о неожиданных способах, которыми участники теряют сон. Например, зона обслуживания пробуждения, которая представляет собой сильнейший диск бодрствования, возникает непосредственно перед обычным сном. В лабораторных исследованиях, участники были показаны, что испытывают трудности со сном во время зоны обслуживания бодрствования61,62,63. Ожидалось, что участники могут попытаться лечь спать на несколько часов раньше, чем обычно, чтобы подготовиться к ранним стартам. Ожидалось также, что в результате попытки начать сон во время зоны обслуживания после, участники могут проявлять длительную задержку сна во время сна, предшествующего ранним стартам; однако это не так. Эти данные подчеркивают важные различия между лабораторией и полем и свидетельствуют о необходимости сбора данных о сне в оперативных условиях.

Хотя циркадная информация о фазе была получена в подмножестве индивидуумов, изменения циркадной фазы, наблюдаемые в каждом типе расписания, отражают изменения, наблюдаемые во времени сна. Добавление циркадной фазы к этому протоколу повысило способность понимать, почему оценки усталости и производительность изменились при начале работы. Оповещение и производительность следуют циркадный ритм, с самой низкой бдительности и беднейших производительности, как правило, совпадает со сроками aMT6s акрофазы. Хотя было установлено, что циркадные ритмы большинства участников сместились в ожидаемом направлении по отношению к навязанного рабочего графика, было также установлено, что этот сдвиг был переменным между отдельными лицами. Это говорит о том, что некоторым людям может быть труднее адаптироваться к ранним или поздним графикам, что приводит к скромному циркадное несогласованность. Сочетание этих методов способствовало более эффективному толкованию этих выводов.

Собранные данные о сне также позволили лучше понять, почему оценки усталости и производительность изменились по сравнению с различными графиками работы. Например, было установлено, что во время ранних стартов и поздних финишей, Рейтинги Самн-Перелли и PVT производительность была беднее с каждым из этих графиков. Это имеет смысл, потому что пилоты получили меньше сна во время ранних стартов и поздних финишей по отношению к базовому, что означало, что они начисляли долги сна с каждым днем по этим графикам. В отличие от этого, производительность PVT также была более низкой с каждым днем во время высокой рабочей нагрузки в середине дня графики начала. В течение полуденного графика количество сна, полученное пилотами, не отличалось от продолжительности сна во время сбора исходных данных. В результате этого вывода следует, что более низкие показатели, наблюдаемые в середине дня, вряд ли будут обусловлены острым ограничением сна. Было бы очень трудно интерпретировать оценки усталости и данные о производительности без данных сна, что делает сочетание этих методов важным.

Хотя эти методы были разработаны и успешно реализованы, этот подход может повлечь за собой некоторые проблемы. Например, возможно, что участники могут забыть, когда и как завершить некоторые процедуры. Полезно регулярно общаться с добровольцами, чтобы подтвердить, что они выполняют задания в соответствии с протоколом, особенно на первом этапе сбора мочи. Кроме того, риск потери данных увеличивается по мере увеличения продолжительности исследования, поскольку люди могут потерять или повредить свои учебные устройства. Если исследование запланировано на несколько недель, как это было в случае с данным исследованием, то может быть желательно загрузить данные в середине исследования, чтобы уменьшить потенциальную потерю данных и пересмотреть соответствие протоколу. Недостаточное или отсутствующее количество данных может снизить интерпретацию результатов, поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы люди собирали данные надлежащим образом.

Есть много возможных приложений для этих методов в других рабочих условиях. Эти методы могут быть использованы для характеристики сна, циркадной фазы, усталости и производительности в профессиях с необычной практикой планирования или экологическими соображениями, например во время космических полетов или военных операций. Кроме того, существует много перспективных мероприятий и контрмер, оцениваемых в лабораторных условиях, таких как использование синего обогащенного света для ускорения сдвига циркадной фазы, стратегическое визирование на рабочем месте, гипнотики для максимального сна возможности, и стимуляторы, такие как кофеин для повышения бдительности. Хотя такие подходы могут быть доказаны как эффективные в контролируемых лабораторных условиях, развертывание таких инструментов и технологий в оперативных условиях должно быть оценено для подтверждения их эффективности в снижении усталости в реальном мире. Сочетание актиграфии, дневников сна, циркадной фазовой информации, рейтингов усталости и сбора PVT в сочетании с простым в использовании программным приложением для облегчения администрирования задач обеспечивает адекватные данные для оценки эффективности вмешательства. Сочетание этих методов имеет значительный переводческий потенциал для других сложных оперативных сред, где может быть трудно развернуть более инвазивные усилия по сбору данных.

Disclosures

EEFE является консультантом для Baby Sleep Science, и она получила финансирование поездок из Университета штата Вашингтон, Чикагского университета, Пьюгет-Саунд пилотов, Национальный совет по безопасности, и Американская академия медицины сна и сна научно-исследовательского общества. Другие авторы не имеют раскрытия информации, чтобы сообщить.

Acknowledgments

Мы благодарим участников исследования и персонал авиакомпаний за их поддержку в сборе данных. Мы также благодарим членов Лаборатории по борьбе с усталостью в Исследовательском центре НАСА Эймс за помощь в этом проекте. Это исследование было поддержано программой безопасности системы НАСА.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Actiwatch Spectrum Pro Philips Respironics, Bend OR, USA 1099351 The number listed in the Catalog Number section is the Reference number for Actiwatch Spectrum Pro.
iPod Touch 5Th gen Apple Inc., Cupertino CA, USA A1509 The number listed in the Catalog Number section is the Model number. Newer generations of iPods can be used for data collection.
Medline DYND30261 Zip-Style Biohazard Specimen Bags, Plastic, Latex Free, 9" Length, 6" Width, Clear Medline Industries, Inc., Northfield IL DYND30261 The number listed in the catalog Number section is the Part number
Medline DYND80024 24 h Urine Collection Bottle, 3,000 mL Medline Industries, Inc., Northfield IL DYND80024 The number listed in the catalog Number section is the Part number
Moveland 3 mL Disposable Plastic Transfer Pipettes Moveland
Nordic Ice NOR1038 No-Sweat Reusable Long-Lasting Gel Pack, 16 oz. (Pack of 3) Nordic Cold Chain Solutions 0858687005050
Office Depot Brand Print-Or-Write Color Permanent Inkjet/Laser File Folder Labels, OD98817, 5/8" x 3 1/2", Dark Blue Office Depot, Inc.Boca Raton FL, USA 660-426
Philips Actiware 6.0.9 Respironics, Inc., Murrysville PA, USA 1104776 This software is used to analyze sleep recorded through Actiwatch Spectrum Pro
Push cap, neutral for 7 mL tubes Sarstedt, Numbrecht, Germany 65.793
SAS software 9.4 SAS Institute, Cary, NC https://www.sas.com/en_us/software/visual-statistics.html This software is used to analyze the data. Any statistical software (e.g., SPSS, R) can be used.
Shipping material FedEx, USPS, UPS Any company can be used.
Specimen Collector Urine/Stool White 26 oz. McKesson Corporation, San Francisco CA 16-9522 The number listed in the catalog Number section is the Part number
Tube 7 mL, 50 mm x 16 mm, PS Sarstedt, Numbrecht, Germany 58.485

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Fischer, D., Lombardi, D. A., Folkard, S., Willetts, J., Christiani, D. C. Updating the "Risk Index": A systematic review and meta-analysis of occupational injuries and work schedule characteristics. Chronobiology International. 34 (10), 1423-1438 (2017).
  2. Williamson, A., et al. The link between fatigue and safety. Accident Analysis and Prevention. 43 (2), 498-515 (2011).
  3. Dawson, D., Reid, K. Fatigue, alcohol and performance impairment. Nature. 388 (6639), 235 (1997).
  4. Van Dongen, H. P., Maislin, G., Mullington, J. M., Dinges, D. F. The cumulative cost of additional wakefulness: dose-response effects on neurobehavioral functions and sleep physiology from chronic sleep restriction and total sleep deprivation. Sleep. 26 (2), 117-126 (2003).
  5. Santhi, N., Horowitz, T. S., Duffy, J. F., Czeisler, C. A. Acute sleep deprivation and circadian misalignment associated with transition onto the first night of work impairs visual selective attention. PLoS One. 2 (11), e1233 (2007).
  6. Gander, P. H. Evolving Regulatory Approaches for Managing Fatigue Risk in Transport Operations. Reviews of Human Factors and Ergonomics. , 253-271 (2015).
  7. Flynn-Evans, E. E., et al. Sleep and neurobehavioral performance vary by work start time during non-traditional day shifts. Sleep Health. 4 (5), 476-484 (2018).
  8. Gander, P., et al. Principles and practice of sleep medicine. Kryger, M., Roth, T., Dement, W. C. 6, Elsevier. (2016).
  9. Mantua, J., Gravel, N., Spencer, R. M. Reliability of sleep measures from four personal health monitoring devices compared to research-based actigraphy and polysomnography. Sensors (Basel). 16 (5), 646 (2016).
  10. de Zambotti, M., Claudatos, S., Inkelis, S., Colrain, I. M., Baker, F. C. Evaluation of a consumer fitness-tracking device to assess sleep in adults. Chronobiology Internations. 32 (7), 1024-1028 (2015).
  11. Flynn-Evans, E. E., Barger, L. K., Kubey, A. A., Sullivan, J. P., Czeisler, C. A. Circadian misalignment affects sleep and medication use before and during spaceflight. Npj Microgravity. 2, 15019 (2016).
  12. Gander, P., Millar, M., Webster, C., Merry, A. Sleep loss and performance of anaesthesia trainees and specialists. Chronobiology International. 25 (6), 1077-1091 (2008).
  13. Gander, P., van den Berg, M., Signal, L. Sleep and sleepiness of fishermen on rotating schedules. Chronobiology International. 25 (2-3), 389-398 (2008).
  14. Roach, G. D., Darwent, D., Sletten, T. L., Dawson, D. Long-haul pilots use in-flight napping as a countermeasure to fatigue. Applied Ergonomics. 42 (2), 214-218 (2011).
  15. Signal, T. L., Gale, J., Gander, P. H. Sleep measurement in flight crew: comparing actigraphic and subjective estimates to polysomnography. Aviation Space and Environmental. 76 (11), 1058-1063 (2005).
  16. Czeisler, C. A., Gooley, J. J. Sleep and circadian rhythms in humans. Cold Spring Harbor and Symposia on Quantitative Biology. 72, 579-597 (2007).
  17. Bojkowski, C. J., Arendt, J., Shih, M. C., Markey, S. P. Melatonin secretion in humans assessed by measuring its metabolite, 6-sulfatoxymelatonin. Clinical Chemistry. 33 (8), 1343-1348 (1987).
  18. Lockley, S. W., Skene, D. J., Arendt, J., Tabandeh, H., Bird, A. C., Defrance, R. Relationship between melatonin rhythms and visual loss in the blind. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 82 (11), 3763-3770 (1997).
  19. Samn, S. W., Perelli, L. P. Estimating aircrew fatigue: a technique with application to airlift operations. School of Aerospace Medicine Brooks AFB, TX. , (1982).
  20. Åkerstedt, T., Gillberg, M. Subjective and objective sleepiness in the active individual. International Journal of Neuroscience. 52 (1-2), 29-37 (1990).
  21. Jay, S. M., Dawson, D., Ferguson, S. A., Lamond, N. Driver fatigue during extended rail operations. Applied Ergonomics. 39 (5), 623-629 (2008).
  22. Dorrian, J., Baulk, S. D., Dawson, D. Work hours, workload, sleep and fatigue in Australian Rail Industry employees. Applied Ergonomics. 42 (2), 202-209 (2011).
  23. Ferguson, S. A., Baker, A. A., Lamond, N., Kennaway, D. J., Dawson, D. Sleep in a live-in mining operation: the influence of start times and restricted non-work activities. Applied Ergonomics. 42 (1), 71-75 (2010).
  24. Gander, P. H., et al. Crew fatigue safety performance indicators for fatigue risk management systems. Aviation Space and Environmental Medicine. 85 (2), 139-147 (2014).
  25. Kaida, K., et al. Validation of the Karolinska sleepiness scale against performance and EEG variables. Clinical Neurophysiology. 117 (7), 1574-1581 (2006).
  26. Short, M. A., et al. The effect of split sleep schedules (6h-on/6h-off) on neurobehavioural performance, sleep and sleepiness. Applied Ergonomics. 54, 72-82 (2016).
  27. Reyner, L., Horne, J. A. Falling asleep whilst driving: are drivers aware of prior sleepiness? International Journal of Legal Medicine. 111 (3), 120-123 (1998).
  28. Samn, S., Perelli, L. Estimating Aircrew Fatigue: A Technique with Application to Airlift Operations. , Brooks Air Force Base. San Antonio, TX. (1982).
  29. Dinges, D. F., Powell, J. W. Microcomputer analysis of performance on a portable, simple visual RT task sustained operations. Behavior Research Methods, Instruments & Computers. 17 (6), 3 (1985).
  30. Basner, M., Dinges, D. F. Maximizing sensitivity of the psychomotor vigilance test (PVT) to sleep loss. Sleep. 34 (5), 581-591 (2011).
  31. Grant, D. A., Honn, K. A., Layton, M. E., Riedy, S. M., Van Dongen, H. P. A. 3-minute smartphone-based and tablet-based psychomotor vigilance tests for the assessment of reduced alertness due to sleep deprivation. Behavioral Research Methods. 49, 9 (2017).
  32. Veksler, B. Z., Gunzelmann, G. Functional equivalence of sleep loss and time on task effects in sustained attention. Cognitive Science. 42 (2), 32 (2018).
  33. Belenky, G., et al. Patterns of performance degradation and restoration during sleep restriction and subsequent recovery: a sleep dose-response study. Journal of Sleep Research. 12 (1), 1-12 (2003).
  34. Lamond, N., et al. The impact of a week of simulated night work on sleep, circadian phase, and performance. Occupational Environmental Medicine. 60 (11), e13 (2003).
  35. Thorne, D. R., et al. The Walter Reed palm-held psychomotor vigilance test. Behav Res Methods. 37 (1), 111-118 (2005).
  36. Dinges, D. F., Kribbs, N. B. Sleep, sleepiness and performance. Folkard, S., Monk, T. H. , John Wiley & Sons. 97-128 (1991).
  37. Jota, R., Ng, A., Dietz, P., Wigdor, D. How fast is fast enough?: a study of the effects of latency in direct-touch pointing tasks. CHI Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems Pages. , 2291-2300 (2013).
  38. Arsintescu, L., Mulligan, J. B., Flynn-Evans, E. E. Evaluation of a Psychomotor Vigilance Task for Touch Screen Devices. Human Factors. 59 (4), 661-670 (2017).
  39. Kay, M., et al. The 7th Conference on Pervasive Computing Technologies for Healthcare. Proceedings of Pervasive Health, New York, NY, , IEEE. 248-251 (2013).
  40. Bourgeois-Bougrine, S., Carbon, P., Gounelle, C., Mollard, R., Coblentz, A. Perceived fatigue for short- and long-haul flights: a survey of 739 airline pilots. Aviation Space and Environmental Medicine. 74 (10), 1072-1077 (2003).
  41. Petrilli, R. M., Roach, G. D., Dawson, D., Lamond, N. The sleep, subjective fatigue, and sustained attention of commercial airline pilots during an international pattern. Chronobiology International. 23 (6), 1357-1362 (2006).
  42. Rai, B., Foing, B. H., Kaur, J. Working hours, sleep, salivary cortisol, fatigue and neuro-behavior during Mars analog mission: five crews study. Neuroscence Letters. 516 (2), 177-181 (2012).
  43. Barker, L. M., Nussbaum, M. A. Fatigue, performance and the work environment: a survey of registered nurses. Journal of Advanced Nursing. 67 (6), 1370-1382 (2011).
  44. Samel, A., Wegmann, H. M., Vejvoda, M. Aircrew fatigue in long-haul operations. Accidend Analysis & Prevention. 29 (4), 439-452 (1997).
  45. Reis, C., Mestre, C., Canhao, H. Prevalence of fatigue in a group of airline pilots. Aviation Space and Environmental Medicine. 84 (8), 828-833 (2013).
  46. Marcus, J. H., Rosekind, M. R. Fatigue in transportation: NTSB investigations and safety recommendations. Inury Prevention. 23 (4), 232-238 (2017).
  47. Goode, J. H. Are pilots at risk of accidents due to fatigue? Journal of Safety Research. 34 (3), 309-313 (2003).
  48. O'Hagan, A. D., Issartel, J., Fletcher, R., Warrington, G. Duty hours and incidents in flight among commercial airline pilots. International Journal of Occupational Safety and Ergonomics. 22 (2), 165-172 (2016).
  49. National Transportation Safety Board. Uncontrolled collision with terrain. American International Airways Flight 808. NTSB/AAR-94/04. , National Transportation Safety Board. Washington, DC. (1994).
  50. Federal Aviation Administration. FAA Report. Regulatory Impact Analysis. Flightcrew Member Duty and Rest Requirements PART 117 . , https://www.faa.gov/regulations_policies/rulemaking/recently_published/media/2120-AJ58RegEval.pdf (2011).
  51. Buysse, D. J., Reynolds, C. F. III, Monk, T. H., Berman, S. R., Kupfer, D. J. The Pittsburgh Sleep Quality Index: a new instrument for psychiatric practice and research. Psychiatry Research. 28 (2), 193-213 (1989).
  52. Krupp, L. B., LaRocca, N. G., Muir-Nash, J., Steinberg, A. D. The fatigue severity scale. Application to patients with multiple sclerosis and systemic lupus erythematosus. Archives of Neurology. 46 (10), 1121-1123 (1989).
  53. Johns, M. W. A new method for measuring daytime sleepiness: the Epworth sleepiness scale. Sleep. 14 (6), 540-545 (1991).
  54. Vercoulen, J. H., et al. Dimensional assessment of chronic fatigue syndrome. Journal of Psychosomatic Research. 38 (5), 383-392 (1994).
  55. Horne, J. A., Ostberg, O. A self-assessment questionnaire to determine morningness-eveningness in human circadian rhythms. International Journal of Chronobiology. 4 (2), 97-110 (1976).
  56. Zaidi, F. H., Hull, J. T., Peirson, S. N., Wulff, K., Aeschbach, D., Gooley, J. J., Brainard, G. C., Gregory-Evans, K., Rizzo, J. F. III, Czeisler, C. A., Foster, R. G. Short-wavelength light sensitivity of circadian, pupillary, and visual awareness in humans lacking an outer retina. Current Biology. 17 (24), 2122-2128 (2007).
  57. Honn, K. A., Riedy, S. M., Grant, D. A. Validation of a portable, touch-screen psychomotor vigilance test. Aerospace Medicine and Human Performance. 86 (5), 428-434 (2015).
  58. Aldhous, M. E., Arendt, J. Radioimmunoassay for 6-sulphatoxymelatonin in urine using an iodinated tracer. Annals Clinical Biochemistry. 25 (Pt 3), 298-303 (1988).
  59. Kecklund, G., Akerstedt, T. Effects of timing of shifts on sleepiness and sleep duration. Journal of Sleep Research. 4 (S2), 47-50 (1995).
  60. Folkard, S., Barton, J. Does the ‘forbidden zone’ for sleep onset influence morning shift sleep duration? Ergonomics. 36 (1-3), 85-91 (1993).
  61. Lavie, P. Ultrashort sleep-waking schedule. III. "Gates" and "forbidden zones" for sleep. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 63 (5), 414-425 (1986).
  62. Shekleton, J. A., et al. Improved neurobehavioral performance during the wake maintenance zone. Journal of Clinical Sleep Medicine. 9 (4), 353-362 (2013).
  63. Strogatz, S. H., Kronauer, R. E., Czeisler, C. A. Circadian pacemaker interferes with sleep onset at specific times each day: role in insomnia. American Journal of Physiology. 253 (1 Pt 2), R172-R178 (1987).

Tags

Поведение Выпуск 150 усталость сон циркадная фаза бдительность задача психомоторной бдительности NASA-PVT
Сбор данных о сне, циркациане, усталости и производительности в сложных оперативных средах
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Arsintescu, L., Kato, K. H.,… More

Arsintescu, L., Kato, K. H., Hilditch, C. J., Gregory, K. B., Flynn-Evans, E. Collecting Sleep, Circadian, Fatigue, and Performance Data in Complex Operational Environments. J. Vis. Exp. (150), e59851, doi:10.3791/59851 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter