Waiting
登录处理中...

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

Behavior

Innhenting av søvn, døgn, tretthet og ytelses data i komplekse driftsmiljøer

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

Søvn tap og døgn forskyvning bidrar til en rekke operative ulykker og hendelser. Effektiviteten av mottiltak og arbeid planlegging design rettet mot begrensende tretthet kan være utfordrende å vurdere i operasjonelle miljøer. Dette manuskriptet oppsummerer en tilnærming for innsamling av søvn-, døgn-, tretthet-og ytelsesdata i komplekse driftsmiljøer.

Abstract

Søvn tap og døgn forskyvning bidrar til en meningsfull andel av operasjonelle ulykker og hendelser. Mottiltak og planlegging av arbeidsplaner som tar sikte på å dempe tretthet, evalueres vanligvis i kontrollerte laboratoriemiljøer, men effektiviteten ved å oversette slike strategier til driftsmiljøer kan være utfordrende å vurdere. Dette manuskriptet oppsummerer en tilnærming for innsamling av søvn-, døgn-, tretthet-og ytelsesdata i et komplekst driftsmiljø. Vi studerte 44 flyselskapet piloter over 34 dager mens de fløy en fast tidsplan, som inkluderte en Baseline datainnsamling med 5 dager i midten av formiddagen flyreiser, fire tidlige flyvninger, fire høy arbeidsbelastning mid-dag flyreiser, og fire sene flyreiser som landet etter midnatt. Hver arbeids blokk ble adskilt av 3 – 4 dager med hvile. For å vurdere søvn, hadde deltakerne en håndleddet-slitt forskning-validert Aktivitetsmonitor kontinuerlig og gjennomført daglig søvn dagbøker. For å vurdere døgn fasen ble piloter bedt om å samle all urin som produseres i fire eller åtte timebaserte hyller i løpet av 24 timer etter hver toll blokk for vurderingen av 6-sulfatoxymelatonin (aMT6s), som er en biomarkør av døgnrytmen. For å vurdere subjektiv tretthet og objektiv ytelse, ble deltakerne utstyrt med en touch-screen-enhet som brukes til å fullføre Samn-Perelli trøtthet Scale og psykomotorisk årvåkenhet Task (PVT) under og etter hver flyging, og på waketime, midt på dagen, og Sengetid. Ved hjelp av disse metodene, ble det funnet at søvn varighet ble redusert i løpet av tidlig starter og sent slutter i forhold til Baseline. Døgn fase skiftet i henhold til plikt planen, men det var et bredt spekter i aMT6s topp mellom individer på hver plan. PVT ytelse var verre på tidlig, høy arbeidsbelastning, og sent tidsplaner i forhold til Baseline. Samlet sett var kombinasjonen av disse metodene praktisk og effektiv for å vurdere påvirkningen av søvn tap og døgn fase på tretthet og ytelse i et komplekst driftsmiljø.

Introduction

Tretthet, som følge av søvn tap og døgn forskyvning, er en alvorlig trussel mot sikkerheten i yrker som krever 24 h operasjoner, uregelmessige tidsplaner, og forlenget arbeidstid1,2. Laboratorieforskning har vært medvirkende i karakteriserer hvordan endringer i søvn varighet og timing påvirke påfølgende årvåkenhet og ytelse3,4,5. Disse studiene danner grunnlaget for tretthet risikostyring anbefalinger og arbeid planlegging praksis i operative miljøer6.

I dette manuskriptet brukes en feltstudie av luftfarts operasjoner for å demonstrere en tilnærming for innhenting av søvn-, døgn-, tretthet-og ytelsesdata i komplekse driftsinnstillinger7. Vi studerte 44 flyselskapet piloter over 34 dager mens de fløy en tidsplan som inkluderte perioder på midten av formiddagen flyreiser, tidlig fly, høy arbeidsbelastning mid-dag flyreiser, og sent fly som landet etter midnatt. Hver arbeids blokk ble adskilt av 3 – 4 dager med hvile. Piloter samlet objektive og subjektive data over hele studieperioden, inkludert både fly avgifter og hviledager.

Gitt forskjellene mellom laboratoriet og den virkelige verden miljøer, gjennomføring av strategier og mottiltak utviklet i laboratoriet ikke alltid oversette til operasjoner som forventet. Individuelle forskjeller, et bredt spekter av operative arbeidsplaner, uregelmessige og uforutsigbare operasjoner, organisatoriske praksiser og kultur, og arbeidsavtaler er noen av faktorene som kan komplisere anvendelsen av vitenskap i praktisk Operasjonell bruk. Som et resultat, er det viktig å evaluere virkningen av slike intervensjoner ved hjelp av konsekvente og pålitelige metoder for å vurdere søvn, døgnrytme, tretthet eller årvåkenhet, og ytelse. Nivået av overvåking og datainnsamling må holdes proporsjonal med forventet nivå av tretthet og tilhørende risiko for sikkerhet i en operasjon8. Videre, i enhver sikkerhet-sensitiv innstilling, opprettholde sikker drift er avgjørende for undersøkende protokollen.

Gull standardmetoden for å vurdere søvn varighet og kvalitet er gjennom polysomnografi (PSG), som innebærer måling av hjernens aktivitet, hjertefrekvens, øyebevegelser og muskelaktivitet gjennom en samling av elektroder og sensorer plassert i hodebunnen, ansiktet, og brystet. Selv om det er robust, er PSG ikke praktisk for å samle inn søvn informasjon i de fleste driftsmiljøer. Mange bærbare enheter har blitt utviklet for å anslå søvn timing, varighet og kvalitet, men få har blitt validert9,10. Kombinasjonen av Håndledds slitte actigraphy og daglig søvn dagbøker har blitt mye brukt til å anslå søvn i feltstudier på tvers av en rekke yrker11,12,13,14 og har blitt validert mot PSG, viser samsvars samsvar for søvn varighet15. I tillegg bruker actigraphy og sove dagbøker for feltstudier steder en lav byrde av innsats på studiet deltakere, fordi de fleste actigraphy enheter er slitt på den ikke-dominerende håndleddet og bare fjernet for dusjing eller svømming, mye som et armbåndsur. Likeledes, en godt designet søvn dagbok, presentert på en telefon eller Touch-Screen enhet, kan vanligvis gjennomføres av deltakere i mindre enn to min.

Søvnen-våkne syklus er koordinert av døgn pacemaker plassert i suprachiasmatiske kjerner av hypothalamus16. Denne pacemaker også synkroniserer mange andre aspekter av biologisk funksjon som kroppstemperatur og hormonelle rytmer (f. eks, melatonin og kortisol). Den endogene døgnrytmen er nær, men ikke nøyaktig, 24 h; Derfor må den tilbakestilles hver dag for å muliggjøre stabil synkronisering (dvs. entrainment) til 24 h dag. Den primære nullstilling agenten for døgn pacemakeren er lys. I operative miljøer som krever ikke-standard tidsplaner og 24 h operasjoner, kan døgn forskyvning forekomme, der døgn drift i dvale sammenfaller med planlagt arbeid11. Det er mulig å bestemme når døgn pacemakeren fremmer søvn og kjølvannet ved å måle topp timingen (dvs. døgn) av rytmen av biologiske signaler som styres av døgnrytmen.

Det er viktig å måle den biologiske fasen etter gjennomføringen av mottiltak for å bedre forstå om slike teknikker lykkes i å samkjøre den døgn pacemaker med pålagt arbeidsplan. Mange av resultatene av døgn systemet som brukes til å bestemme fase i laboratoriemiljøer er utsatt for maskering, noe som gjør dem uegnet for bruk i et felt miljø. For eksempel er døgn svingninger i kroppstemperaturen vanskelig å oppdage i fritt levende individer som kan engasjere seg i aktiviteter som trening som endrer kroppstemperaturen. Melatonin er akutt undertrykt av lys eksponering, noe som gjør innsamling av melatonin i blod eller spytt umulig i situasjoner der lyset ikke kan styres. Men 6-sulfatoxymelatonin (aMT6s), den største metabolitten av melatonin, utskilles i urinen og er mindre påvirket av maskerings effektene av lys, noe som gjør den til en ideell kandidat for måling av døgn fase i driftsmiljøer17, 18 i år.

I tillegg til å måle endringer i fysiologi, er det også viktig å måle effekten av arbeidsplan endringer på subjektive tretthet eller årvåkenhet. Mens det er flere skalaer tilgjengelig for å måle ulike aspekter av årvåkenhet og tretthet, de mest brukte i luftfart er 7-punkts Samn-Perelli fatigue Scale (SP)19 og 9-punkts Karolinska søvnighet Scale (KSS)20. SP er også ofte brukt i feltstudier av skiftarbeidere over et bredt spekter av yrker21,22,23,24. KSS har blitt validert mot objektive målinger av søvnighet som Elektroencefalogram (EEG) og langsom rullende øyebevegelser20,25, i tillegg til ytelse25. Denne skalaen er vanligvis brukt i studier både i laboratoriet og i feltet24,26. Det kan være andre subjektive skalaer som passer for ulike shiftwork eller yrkes miljøer. Det er viktig å velge en skala som har blitt validert og ideelt sett har meningsfulle terskler for nivåer av "akseptabel" årvåkenhet. For eksempel, KSS score over 7 er forbundet med høye nivåer av fysiologiske tegn på søvnighet og nedsatt kjøre ytelse25,27, mens Samn-Perelli rangeringer forholde seg direkte til fly plikter28. For studien som er beskrevet i dette manuskriptet, Samn-Perelli ble brukt, fordi det opprinnelig ble utviklet som en subjektiv trøtthet tiltak i en studie befolkning bestående av piloter. 28 flere

Selv om måling av søvn-og døgn fase er en viktig komponent i evalueringen av en intervensjon, er et primært resultat av interesse for feltstudier vanligvis objektiv ytelse. Det finnes en rekke tester som er utviklet for å evaluere kognitiv ytelse, men den mest følsomme og pålitelige testen for å måle effekten av søvn tap og døgn forskyvning er psykomotorisk årvåkenhet Task (PVT). Den opprinnelige PVT (PVT-192) er en enkel reaksjonstid test, hvor en person blir presentert med en stimulans og er instruert til å svare på stimulans ved å trykke på en knapp så raskt som mulig29. Pvt har blitt validert under betingelser for akutt og kronisk søvn tap og døgn forskyvning4,5,30. Varigheten av oppgaven kan varieres basert på utformingen av studien31,32; Selv om den tradisjonelle 10 min varighet foretrekkes i laboratoriestudier33,34. mens en 5 minutters varighet PVT er vanligvis mer gjennomførbart i feltstudier der operative krav kan forstyrre administrasjonen av testen35.

I tillegg viser PVT lite eller ingen lærings effekter og er enkel å bruke, noe som gjør det til en praktisk test for distribusjon i felt miljøer der studiedeltakere ikke kan observeres under testing36. Det ubiquity av berøring-skjermen anordninger innrømmer for lett oppstillingen av det PVT, bortsett fra forskning burde være advarsel når gjennomfører det PVT, fordi der er tallrik aspektene av berøring-skjermen anordninger det kanne introdusere feil inn i innsamling av PVT data37 ,38. Ulike maskinvare-og programvarekombinasjoner har for eksempel ulike system latencies, og andre programmer som kjører i bakgrunnen, kan introdusere ukjent feil i de registrerte reaksjonstidene. Som et resultat, er det viktig å samle PVT data ved hjelp av en validert PVT, med konsistent maskinvare og programvare, med WiFi, og med alle andre programmer slått av. I tillegg, gitt at det ikke er praktisk å observere studiedeltakere under tester i operative miljøer, er det avgjørende at deltakerne er opplært til å fullføre hver PVT med enheten i samme retning, ved hjelp av samme finger38, i 39.

Hvert av disse elementene i datainnsamlingen er viktig, og disse verktøyene har blitt brukt i andre operative studier i de siste40,41,42,43. I tillegg til de utfordringene som er beskrevet ovenfor, kan det imidlertid være vanskelig å oppnå overholdelse av studie prosedyrene når deltakerne må utføre uavhengige oppgaver uavhengig av hverandre, spesielt når slike oppgaver inkluderer en tidssensitiv komponent. Et siste element som er viktig i datainnsamlingen i operative miljøer, er organiseringen av informasjon på en måte som gjør det enkelt for enkeltpersoner å utføre oppgaver i tide. NASA PVT + søknad om touchscreen enheter kan tilpasses til å presentere oppgaver til deltakerne i rekkefølge, guiding dem gjennom studie prosedyrer. For eksempel, i studien som presenteres her, er flyselskapet piloter utstyrt med berøringsskjermenheter forhåndslastet med et program som brukes til å fullføre søvn dagbøker hver morgen og kveld. Enhetene er også brukt til å fullføre PVT tester og tretthet karakterer, blant andre oppgaver, om morgenen, på toppen av nedstigningen (TOD) for hver flyging, post-fly, og om kvelden før sengetid. Denne presentasjonen av informasjon tillot piloter til å fullføre studie prosedyrer med minimal ulempe for deres arbeidsrelaterte oppgaver.

Det kan være svært vanskelig å samle inn data blant piloter, ettersom innholdet i jobben krever at de reiser lange avstander og arbeider i trange rom (dvs. cockpiter) med mange distraksjoner og ofte uforutsigbare arbeidsbelastninger. Til tross for disse utfordringene er det avgjørende å samle inn data i denne populasjonen, fordi pilot tretthet er en trussel mot sikker luftfart operasjoner40,44,45. Den høye intensiteten av flyselskapets virksomhet bidrar til nedbrytning av mannskapet ytelse og øker risikoen for tretthet-relaterte hendelser46,47,48,49,50. Ved hjelp av kombinasjonen av metodene beskrevet ovenfor, målte vi søvn, døgnrytme, tretthet og ytelse blant 44 kort distanse fly piloter over 34 dager. Under studien, fløy piloter en fast tidsplan som inkluderte en Baseline datainnsamling med 5 dager på midten av formiddagen flyreiser, fire tidlige flyvninger, fire høy arbeidsbelastning midt på dagen flyreiser, og fire sene flyreiser landing etter midnatt. Hver arbeids blokk ble adskilt av 3 – 4 dager med hvile. Disse funnene viser hvordan omfattende datainnsamling, inkludert tiltak for søvn, døgnrytme, tretthet og ytelse, kan brukes i driftsmiljøer.

I dette tilfellet var formålet med studien å evaluere søvn, døgnrytme, tretthet og ytelse etter plikt starttid som følger. 1) Baseline: under den første plikten blokken, alle piloter jobbet 5 dager at hver inkluderte to flyreiser på ca 2 t hver, starter i midten av morgenen, for å muliggjøre en tilstrekkelig natts søvnepisode. Denne blokken ble etterfulgt av 4 hviledager. 2) tidlig starter: under den tidlige plikten blokken, alle piloter jobbet 5 dager at hver inkluderte to flyreiser på ca 2 t, hver starter mellom ca 5:00 AM og 8:00 AM. Denne blokken ble fulgt av 3 hviledager. 3) høy arbeidsbelastning Skift midt på dagen: i løpet av midt på dagen plikt blokk, alle piloter jobbet 5 dager, som hver inkluderte 2-4 avganger på ~ 2-6 t hver, som starter på omtrent midt på dagen. Denne blokken ble fulgt av 3 hviledager. 4) late utførelser: i løpet av sen plikt blokken, alle piloter jobbet 5 dager, som inkluderte to flyreiser på ca 3 h hver, starter sent på ettermiddagen rundt 4:00 PM og slutter rundt midnatt. Denne blokken ble fulgt av 3 hviledager.

Protocol

Denne studien ble godkjent av den institusjonelle Review Board (IRB) av NASA Ames Research Center, og alle gitt skriftlig informert samtykke. Alle studie prosedyrer likedannet til de i protokollen som er godkjent av NASA IRB (Protokollnummer HRI-319).

1. valg av deltakere og forberedelse til eksperimentet

  1. Bestemme studie tidsplanen
    1. Inkluder en datainnsamlings periode for opprinnelig plan for å vurdere utfall i fravær av intervensjon.
  2. Identifisere når du skal samle inn data under eksperimentet
    1. Når man vurderer tretthet, er det avgjørende at utfalls tiltakene omfatter mer enn ett datapunkt på grunn av tidsendringer i tretthet og ytelse.
    2. Samle inn ytelsesdata i forbindelse med operativt kritiske aktiviteter når det er mulig. Når det gjelder flyselskapet piloter, er det nyttig å samle en PVT og tretthet rating på TOD av et fly, som er i sluttfasen av Cruise, like før den kritiske oppgaven med landing oppstår.
      Merk: Flere fly PVT-data kan bli pålagt å vurdere utfall for lengre flyvninger eller i andre driftsmiljøer. En forsker kan være interessert, for eksempel i endring i tretthet over en pause, noe som krever tiltak for å bli tatt pre-og post-Break.
  3. Rekrutterings prosedyrer kan variere avhengig av studie mål. Sørg for at deltakerne er ansatt av en enkelt organisasjon, og at de representerer den typiske befolkningen i den valgte organisasjonen; Derfor må ingen ekstra screening-kriterier brukes.
    Merk: I laboratoriemiljøer, deltakerne er vanligvis vist ut av deltakelse hvis de har kroniske helsemessige forhold eller score ut av normal rekkevidde på søvn uorden spørreskjemaer. I operative miljøer, kan deltakerne har kroniske tilstander og udiagnostisert søvnforstyrrelser, men disse personene bør generelt være inkludert i studier for å måle effektiviteten av intervensjoner på tvers av et bredt spekter av arbeidstakere. Enkeltpersoner bør inviteres til å delta i studien via e-post eller personlig presentasjon til befolkningen av interesse.
    1. La deltakerne engasjere seg i studie personellet direkte og forsikre dem om at ansettelses avgjørelser ikke vil bli gjort basert på individuelle data.
    2. Ta eventuelle ekstra forholdsregler som kan være nødvendig for å beskytte konfidensialiteten til deltakerne fra sin arbeidsgiver, for eksempel å få et sertifikat for konfidensialitet fra National Institute of Health eller et brev fra selskapets ledelse sikre frivillige at deres ansettelse ikke vil bli påvirket av deres deltakelse i studien.
    3. La deltakerne gjennomgå informert samtykke som bekrefter at deltakelse i forskning er strengt frivillig. Sørg for at interesserte frivillige kan følge studie arbeidet tidsplan og fraråde dem fra handel arbeid skift i løpet av studien.
  4. Inviter deltakere som meldte seg frivillig i studien til å delta på en 30 – 60 min trening/Briefing-sesjon.
    1. Gi deltakerne et datainnsamlingssett som inkluderer Aktivitetsmonitor, berøringsskjerm enheten med riktig program installert og tilførsel av urin samling. Har deltakerne fullstendig bakgrunn spørreskjemaer [f. eks, Pittsburgh Sleep Quality index (PSQI)51, trøtthet alvorlighetsgrad Scale (FSS)52, EPWORTH søvnighet Scale (ess)53, sjekkliste over individuelle Strength (CIS)54, Morningness/Eveningness spørreskjema (MEQ)55] for å estimere utbredelsen av planlagte søvnproblemer i populasjonen. Disse spørreskjemaene kan også brukes som kovariatene i dataanalyse.
    2. Gjennomgå alle aspekter av studien med deltakerne og trene dem på prosedyrer for å fullføre studier spørreskjemaer og tester. Få deltakerne til å fullføre en søvn dagbok og alle daglige spørreskjemaer foran studie personalet for å sikre at deltakeren forstår hvordan de skal fullføre spørsmålene og bruke programmet. Tren deltakerne på de riktige prosedyrene for å fullføre PVT som beskrevet i avsnitt 6 nedenfor.
    3. Gi deltakerne en undersøkelse validert Aktivitetsmonitor. Be deltagerne om å bruke aktivitets monitoren til enhver tid, og bare fjerne den når den kan senkes ned i vann. Be deltakerne om å legge merke til tidspunktet for fjerning av aktivitetsovervåking i programmet.
    4. Gi deltakerne med urin oppsamlings materialer og orientere dem til urin innsamlings prosedyrer. Hvis en deltaker er uvillig eller ute av stand til å samle urinprøver, kan dette elementet av studien bli inkludert som en valgfri sub-studie hvis godkjent av etisk gjennomgang bord.

2. eksperimentell design

  1. Arbeidsplan: Sørg for at alle individer følger samme plan (eller balansert tidsplan i tilfelle av et randomisert eksperiment). I tillegg bør du inkludere en grunnlinje-eller placebo-betingelse i eksperimentet for å tolke funnene i fravær av inngrep eller planlegge manipulering.
    Merk:     det vil trolig være nødvendig å arbeide tett med partneren organisasjonen til å gjennomføre den eksperimentelle planen. Andre hensyn kan være nødvendig avhengig av befolkningen som skal studert. I tilfelle av vår studie, der vi evaluerte kort distanse flyselskapet piloter, utformet vi en tidsplan som tillot dem å komme hjem hver dag for å sikre at de hadde en konsistent søvn miljø. Den siste planen for å evaluere utfallet av interesse bør være lik den som diagramed i figur 1.
    1. Data innsamlings protokoll på ikke-arbeidsdager:
      1. Instruere deltakerne til å fullføre søvn dagbok hver dag innen 30 min for å våkne opp og gå til sengs.
      2. Be deltagerne bruke aktivitets monitoren sin kontinuerlig.
      3. Be deltakerne om å fullføre en Samn-Perelli tretthet skala (SP) og en PVT 3x per dag: morgen (1 – 2 timer etter å ha våknet), midt på dagen (8 – 9 timer etter å ha våknet), og kveld (1 – 2 timer før du går til sengs).
    2. Data innsamlings protokoll for arbeidsdager:
      1. Instruere deltakerne til å fullføre søvn dagbok hver dag innen 30 min for å våkne opp og gå til sengs.
  2. Tidsplan for datainnsamling: sikre at tidsplanen for datainnsamling omfatter innsamling av PVT-data på operativt relevante tidspunkter og på flere tidspunkter per dag (på et minimum, morgen, midt på dagen og kvelden) for å vurdere endringer i ytelse i forbindelse med søvn tap eller døgn feil justering. I tillegg bør du kontrollere at tidsplanen for datainnsamling ikke belaster deltakeren med unødvendig datainnsamling.
    Merk: Balansen mellom å samle inn nok informasjon til å evaluere intervensjoner og ikke belaste deltakeren er avgjørende for å opprettholde studie etterlevelse og minimere tilbaketrekking fra studien.

3. Actigraphy Collection prosedyrer

  1. Velg en Aktivitetsmonitor som har blitt validert mot PSG i et laboratoriemiljø (figur 2).
    Merk: Noen aktivitets skjermer inkluderer tilleggsfunksjoner, for eksempel temperatur og puls, men som beskrevet tidligere kan disse funksjonene påvirkes av en persons aktiviteter. To nyttige funksjoner som er tilgjengelige på enkelte enheter, er hendelses markører og lys sensorer. Belysnings informasjon kan være nyttig når du skal tolke informasjon om døgn informasjonen, og hendelses markører kan brukes til å markere tids-og aktivitetsovervåking, men disse funksjonene er ikke nødvendige for å samle inn søvn informasjon.
  2. Be deltakerne om å bruke aktivitets monitoren tett og sikkert festet på håndleddet til den ikke-dominerende hånden under hele forsøksperioden. Hvis aktivitetsmåleren ikke er forsvarlig festet på håndleddet, kan det være fare for at aktiviteten teller. Demonstrere passende tilpasning under pre-Study Briefing økten.
  3. Be deltakerne om å bære aktivitets monitoren under treningen, men Fjern den før du svømmer og dusjer. Aktivitet overvåke flytting bør bemerkes i den daglige søvn dagbok å skille inaktivitet på grunn av aktivitet overvåke flytting fra lur.
  4. Hvis aktivitetsovervåkingen inneholder en funksjon for hendelses markør, ber du deltakeren om å trykke på markøren når aktivitets monitoren er fjernet. I tillegg instruerer deltakeren til å trykke på hendelsen markør når du går til sengs og våkne opp for hver søvnepisode. Dette vil forbedre informasjon innhentet i søvndagboken og bistå i analyse.

4. app-basert spørreskjema, Sleep Diary, og PVT Collection

  1. Velg programmet for daglig datainnsamling.
    Merk: App-baserte spørreskjemaer bør kryss-sjekkes mot validerte papir versjoner for å sikre at de app-baserte versjoner trofast reflekterer de opprinnelige instrumentene. I særdeleshet bør spørreskjemaer som inneholder visuelle analoge vekter sjekkes for å bekrefte at apputviklere ikke transformerer utfall til Likert-type-vekter. På lignende måte, alle spørsmål og svar burde være avkrysset å anerkjenne det original omgangsspråk og svaret valgmulighetene er fullt ut inkludert og det visualiseringen av det spørsmål og svar er ikke kompromittert av skjermen størrelse av apparat tilværelse anvendt.
  2. Spørreskjemaer: få deltakerne til å fylle ut planlagte spørreskjemaer (beskrevet i avsnitt 1.4.1) og demografisk informasjon før de engasjerer seg i noen studie prosedyrer for å hjelpe til med tolkningen av studieresultatene.
  3. Søvn dagbøker: be deltakerne om å fullføre søvndagboken før og etter den enkeltes viktigste søvnepisode. Det er ønskelig å gi deltakerne en applikasjonsbasert søvn dagbok i stedet for papir fordi 1) det er lett for deltakeren å fullføre og 2) applikasjonsbasert søvn dagbøker er tid stemplet, noe som minimerer muligheten for at en person vil fullføre søvndagboken med tilbakevirkende kraft.
    1. Waking Sleep Diary: upon våkne fra de viktigste søvnepisode, har deltakerne indikerer 1) vekke tid, 2) antall og varighet av awakenings, og 3) søvnkvalitet.
    2. Sengetid søvn dagbok: like før du går til sengs, instruere deltakerne til å dokumentere varigheten og tidspunktet for eventuelle lur og forventet konsekvente.
  4. PVT: instruere deltakerne til å ta PVT på forhåndsbestemt tid gjennom studien ved hjelp av presis metodikk som beskrevet nedenfor (i avsnitt 6).
  5. Presentere studie informasjon klart og konsist, slik at deltakerne blir presentert med oppgaver på en måte som tillater dem å raskt finne ut hva de trenger å gjøre.
    Merk: Vi bruker NASA PVT +-appen for våre studier. NASA PVT + er et program for berøringsskjermenheter utviklet ved NASA Ames Research Center. Programmet er tilpasset for hvert eksperiment for å inkludere eller ekskludere ulike spørreskjemaer etter behov. Appen presenterer hver aktivitet som en deltaker må fullføre i rekkefølge (se Figur 3). For denne studien, den viktigste siden av programmet viser tre hoved linker: "Study påmelding", "hviledag" og "Duty Day". Lenken "studie registrering" inneholder følgende spørreskjemaer som skal fullføres i løpet av trenings dagen: demografi, MEQ, CIS og ESS. Etter fullføring er koblingen ikke synlig for deltakerne. "Hviledag"-koblingen inneholder spørreskjemaene som skal fullføres i fridager: morgen søvn dagbok; SP og PVT for morgen, ettermiddag og kveld; og kvelds søvn dagbok, presentert i den rekkefølgen. "Duty Day" linken viser tre hoved linker: Morning (Sleep Diary); Arbeidsoppgaver; og Evening (søvn dagbok). Koblingen arbeidsoppgaver består av tre koblinger: pre-Flight (SP, PVT, pendle tid); Record på TOD, som viser antall flyreiser valgt av deltakeren til å fullføre testene for den aktuelle flyturen (SP, PVT); og etter flyging (SP, PVT).

5. urin samling prosedyre

  1. Bruk urin oppsamling for å måle aMT6s-produksjonen for å anslå døgn perioden (tilpasset urin oppsamling hos piloter fra prosedyrer utviklet av Lockley18 og hull56).
    1. Be deltagerne samle urinprøver etter ethvert inngrep som forventes å skifte døgn fase. Gi deltakerne en urin pakke, urin logg og instruksjoner på trenings dagen. Den urin Kit (Figur 4) inneholder en urinal lue eller urinal samling container, flere Pipetter, fem merket urin samling rør per 24 h samling, to ekstra rør og hvit klistremerke etiketter, ren Biohazard zip-lock poser, shipping materialer, en is pakke, en urin innsamlingslogg (figur 5), og en kopi av instruksjoner for referanse under hver innsamlings blokk (beskrevet i avsnitt 5,2).
    2. Generelle oversikts instruksjoner: Informer deltakerne om at de må samle all urin som produseres i løpet av 24 timer. Den første samlingen blokken starter fra det tidspunkt deltakeren våkner på den første urin samling dag og fortsetter i 4 t blokker i løpet av dagen og en 8 h blokk over natten. Totalt omfatter hver 24 h samling fem prøver.
    3. Gi deltakerne instruksjonene nedenfor og gjennomgå med dem hvert trinn i prosedyren under pre-studie trening. Sørg for at deltakerne er utstyrt med en forhåndsbetalt, adressert forsendelsesetikett.
  2. Bruk følgende instruksjoner for urin oppsamling for deltakere:
    Når du våkner opp på den første dagen går på do på toalettet som vanlig. Du vil begynne å samle din urin etter at du går på do for første gang.
    I begynnelsen av hver innsamlings blokk registreres datoen, starttidspunktet og omtrentlig sluttids tidspunkt for samlings blokken i samlings loggen (for eksempel 07:00 – 11). Du kan urinere mer enn én gang i løpet av en 4 h samling blokk (eller i løpet av 8 h over natten samling blokk). I dette tilfellet vil du urinere i samme urin oppsamlingsbeholder.. For eksempel i løpet av 07:00-11:00 AM samling vinduet kan du urinere på 8:00 AM og 10:55 AM. Begge disse urin hulrom vil blande sammen i samme samling container. På slutten av samlingen blokken vil du ta en prøve. Hver gang du urinere, ta opp nøyaktig klokke tid du urinere på samlingen loggen. Hver gang du tisser, bør alle urinen gå inn i samlingen container.
    Tøm blæren rett før du tar en prøve. For eksempel, hvis samlingen blokken slutter på 11:00 AM, prøver å urinere i samlingen beholderen like før 11:00 AM, deretter ta prøven. På slutten av samlingen blokken, ta opp det totale volumet av urinen samlet ved hjelp av markeringene på beholderen.
    Ta en ny pipette og overfør en liten mengde av urinen fra oppsamlingsbeholderen til et lite rør. Fyll røret med nok urin slik at det er minst halv full. Cap røret. Ikke fyll røret helt, fordi urinen utvides når den er frosset og kan bryte røret hvis overfylt. Når du fyller røret, så kan du kaste pipette bort. Hvert prøverør er merket med et tall og ordnet i numerisk rekkefølge. Bruk prøve rørene i numerisk rekkefølge (dvs. Bruk 1 først, deretter 2, etc.).
    Plasser den lille slangen inn i en zip-lock Biohazard bag. Plasser den store zip-lock bag i esken med en kald pakke. Etter å ha tatt prøven, ta opp røret nummer og klokke tid som du tok prøven på samlingen loggen, og deretter forkaste den resterende urin i toalettet. Skyll oppsamlingsbeholderen med vann (ikke bruk noe annet enn vann til skylling av oppsamlingsbeholderen). Gjenta prosessen for de neste tre dag samlingen blokker (f. eks, 11:00 AM-3:00 PM, 3:00 PM-7:00 PM, og 7:00 PM-11:00 PM).
    For den natten samlingen blokken, samle din fjerde dagtid prøve like før du går til sengs. Oppsamlingsbeholderen skal være tom når du går til sengs. Den overnight samlingen blokken vil omfatte alle urinen du urinere i løpet av natten, samt urin fra første gang du urinere i morgen. Når du våkner opp om morgenen, vil du urinere inn i samlingen container. Enhver urin fra natten vil bli blandet med denne første urinen du produserer i morgen. Hvis du ikke våkner i løpet av natten, deretter over natten prøven kan bare omfatte din første morgen vannlating. Etter at du har urinated for første gang på dag 2, den overnight samlingen blokken er fullført.
    Vennligst samle alle de urin du produserer i en 24-timers periode. Hvis du ved et uhell urinere i toalettet, så vær oppmerksom på dette på din urin samling logg og fortelle oss at du gikk glipp av en samling. "

6. metoder for administrering av PVT-administrasjon

Merk: Som beskrevet i innledningen, NASA-PVT er en 5 min vedvarende-oppmerksomhet, reaksjonstid test som måler hastigheten som individer svare på en visuell stimulans. Varigheten av testen kan endres basert på studiedesign. Det er mange Pvt design som har blitt utviklet, inkludert de som belyser et mål35,57 eller checkboard mønster39. NASA-PVT ble designet for å etterligne laboratoriet PVT-192 enhet der målet er i form av en millisekunder teller.

  1. Les følgende instruksjoner til hver deltaker for å sikre at hver får den samme treningen: "Vennligst Hold enheten i liggende posisjon hver gang, og hold hver av tomlene over enheten innen noen få millimeter av skjermen hele tiden du er å ta denne testen. Under testen, trykk på skjermen med tommelen på den dominerende hånden (det vil si hånden du vanligvis skriver med) så snart du ser de røde tallene rulle i boksen. Du må bruke tommelen fra din dominerende hånd til å svare på stimuli i alle tester. Tallene i displayet viser hvor raskt du reagerte hver gang. Jo mindre tall, jo bedre du gjorde. Prøv å gjøre ditt beste og få det laveste nummeret du muligens kan hver gang. Hvis du trykker på skjermen for tidlig (før tallene vises) vil du se en feilmelding (' FS ') indikerer en falsk start. Hvis du trykker med den ikke-dominerende tommelen, vil du se meldingen "ERR", som indikerer en feil. Unngå ' FS ' og ' ERR. ' Hvis du glemmer å løfte tommelen, vil tekst skjermen minne deg på kort tid. " Figur 6 viser skjermen på demoen NASA-Pvt viser riktig posisjon på berøringsskjermen enheten mens du tar Pvt og plassering av tommelen.
  2. Be deltakerne om å holde berøringsskjermen i flymodus, med WiFi slått av til enhver tid.
    Merk: Dette er spesielt viktig for PVT oppgaven hvor nøyaktigheten av den interne stoppeklokken er påvirket av tilkoblingsfunksjoner, og dermed påvirke reaksjonstiden38.
  3. Instruere deltakerne til å starte PVT på et tidspunkt som er fri for distraksjoner. Hvis det oppstår forstyrrelser, må deltakerne notere antall distraksjoner i programmet etter testen.
    Merk: Gitt kravene til operasjonelle miljøer, er det mulig at deltakerne ikke vil være i stand til å fullføre en planlagt PVT test. I dette tilfellet bør deltakerne bli instruert til å ta PVT så snart som mulig etter den tapte testen. Det er også viktig å informere deltakerne om at de bør opprettholde minst 30 min mellom PVT test Sessions.

Representative Results

Ved hjelp av metodene som er beskrevet, var vi i stand til å samle inn over 700 dager med data og over 3 000 PVTs og trøtthet rangeringer blant 44 kort distanse piloter7. Målet med denne studien var å karakterisere endringer i søvn, døgn periode, tretthet rangeringer og ytelse blant kort distanse piloter ved arbeid start-tid og arbeidsmengde på dagtid flyreiser.

For å gjøre rede for de innen-fag studiedesign, alle tilstand effekter ble evaluert for søvn og ytelse utfall ved hjelp av gjentatte tiltak analyse av varians med ustrukturert kovariansene skaleres, bruker deltaker som en gjentatt faktor. For å vurdere om søvn-og ytelses utfall varierer etter dag på en gitt tidsplan, ble modeller med lineære blandede effekter brukt på endringene i søvn og ytelse etter dag. Å gjøre rede for individuelle forskjeller i tilpasning til en gitt tidsplan, skjæringspunktet og skråningen fikk lov til å variere fra individ.

Den første objektive adressert med disse metodene var å undersøke virkningen av plikt starttid på søvn. Søvn varighet, sengetid, vekke tid, og søvnkvalitet ble beregnet ved hjelp av søvn dagbok og actigraphy. Et eksempel på actogram avledet fra Aktivitetsmonitor illustreres i figur 7. Det ble demonstrert at søvn timing og varighet varierte betydelig som en funksjon av arbeidet starttid med blandede effekter regresjonsanalyse. Tabell 1 viser sengetid, vekke tid, søvn varighet og søvnkvalitet etter tidsplantype som rapportert av deltakere i søvndagboken. Deltakerne gikk til sengs i gjennomsnitt på rundt 23:10 (SD = 1:41) på Baseline blokk. Sengetid for tidlig plikt tidsplan blokk skilte betydelig fra Baseline (p < 0,01) med deltakerne rapportering tidligere konsekvente. Den konsekvente for mid-dag og sen plikt tidsplaner også skilte betydelig fra Baseline (p < 0,01), med deltakerne rapportering senere konsekvente. Deltakerne gikk til sengs betydelig senere (p < 0,01) på hviledager i forhold til Baseline.

Figur 8 viser gjennomsnittlig-actigraphy avledet søvn varighet per dag for hver tidsplantype. Deltakerne fikk betydelig mindre søvn (p < 0,01) på tidlig starter sammenlignet med Baseline. Søvn varigheten i de andre tidsplantypene var ikke forskjellig fra opprinnelig plan. Søvn ventetid og søvn effektivitet innhentet fra actigraphy var ikke signifikant forskjellig fra Baseline for noen av tidsplantypene. Wake etter søvn utbruddet (WASO) var signifikant forskjellig for tidlig starter sammenlignet med Baseline (p < 0,05), med piloter rapportering være mer våken i løpet av tidlig starter. Det var ingen forskjeller mellom den opprinnelige planen og andre tidsplantyper. Det var ingen vesentlige forskjeller mellom hviledager og grunnlinjen.

Det andre målet som ble tatt opp med disse metodene var å undersøke virkningen av drifts starttid på døgn fase målt av aMT6s. Den høyeste timingen (acrophase) av aMT6s-rytmen er en pålitelig markør for døgn58. Figur 9 viser et eksempel på døgnrytmen i aMT6s over 24 timer for én person, mens Figur 10 viser aMT6s-acrophase for hver enkelt person som deltok i urin innsamlings prosedyrene etter studie blokk. I samsvar med funnene i søvn, ble det funnet at gjennomsnittlig døgn fase var betydelig forskjøvet i henhold til arbeidsstart tid. Det er viktig å merke den manglende datainnsamlings informasjonen i Figur 10. Noen individer hadde problemer med urin samling prosedyrer for noen av blokkene, eller de glemte å logge timingen av prøven samling. I disse tilfellene var det ikke mulig å generere pålitelige estimater for døgn fase fra aMT6s-konsentrasjonen, og som et resultat av dette mangler noen data. I situasjoner hvor innsamling av døgn informasjon er viktig, kan det være klokt å ringe deltakerne før hver urin samling for å sikre at prosedyrene følges på riktig måte.

Det tredje målet som ble tatt opp med disse metodene var å undersøke virkningen av drifts starttiden på egenrapporterte tretthet målt ved SP, og objektiv ytelse målt av PVT. I samsvar med våre funn med søvn, med blandede effekter regresjonsanalyse, fant vi at både tretthet (tabell 2) og Pvt reaksjonstid (Figur 11) var verre i løpet av tidlig start, høy arbeidsmengde mid-dagskift, og sent ferdig, i forhold til vår opprinnelige datainnsamling (p < 0,001 SP; p < 0,01 PVT RT). Deltakerne viste en betydelig økning i bortfaller for hver tidsplantype sammenlignet med Baseline (p < 0,01 tidlig, p < 0,05 midten av dagen, p < 0,01 sent). Ytelse på hviledager var lik den opprinnelige planen. Disse resultatene er også beskrevet i tabell 3.

Figure 1
Figur 1: Studer protokollen ettertid på dagen for hver dag i studien. De mørkegrå stolpene representerer fly periodene, inkludert rapport tiden før flyturen (åpne stolper), og de lysegrå strekene representerer søvn periodene. Dager 1 – 5 representerer den opprinnelige avgifts blokken, dager 10 – 14 representerer de tidlige pliktene starter, dager 18 – 22 representerer den midterste dagen som starter, og dager 26 – 30 representerer den sene starten. De fargede stolpene representerer den første post avgiften når urinen samles inn. Dette tallet er gjengitt fra Flynn-Evans et al.7. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: aktiviteten Monitor/akselerometer enheten bæres på håndleddet til den ikke-dominerende hånd. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3: eksempel på tester som er tatt under hviledager ved hjelp av programmet for berøringsskjerm. Fra venstre til høyre: (A) hovedsiden i appen viser to linker; (B) hviledagen viser tre lenker: morgen, midt på dagen, kvelden; (C) morgen koblingen viser testene som er tatt om morgenen; (D) midt på dagen linken viser testene tatt på ettermiddagen, og (E) kvelden linken viser testen tatt på kvelden. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4: urin sett. Settet inneholder (a) en urinal lue eller urinal oppsamlingsbeholder, (B) Pipetter, (C) urin oppsamlings rør, (D) hvite klistremerke etiketter, (E) en bio-Hazard bag, (F) Ice Pack, og (G) shipping Materialer. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5: eksempel på urin innsamlingsloggen.

Figure 6
Figur 6: psykomotorisk årvåkenhet aktivitet (Pvt). (A) berøringsskjermen enheten er orientert i liggende posisjon og tommelen vises på skjermen i begynnelsen av testen. (B) reaksjonstidene vises på en rektangulær boks i den øvre midtre delen av skjermen. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 7
Figur 7: Actogram av søvn-våkne sykluser over 24 timer i 14 dager. Den mørkeblå fargen representerer søvn periodene. den lyseblå representerer resten perioder. Den svarte fargen representerer bevegelse. Den gule fargen representerer lyset. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 8
Figur 8: gjennomsnittlig actigraphy-avledet søvn varighet per dag for hver tidsplantype. Dag 1 representerer natten av søvnen før den første arbeidsperioden i en gitt blokk. En stjerne angir en signifikant forskjell (* p < 0,05, * * p < 0,01) i middelverdien mellom grunnlinje betingelsen og tidlig start blokk. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 9
Figur 9: aMT6-profil for de fem urin oppsamlings hyllene for hver datainnsamlings episode for en enkelt deltaker. Data er dobbelt plottet. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 10
Figur 10:6-sulfatoxymelatonin (aMT6) acrophase (peak) ettertid (24 h klokke) av døgn Nadir og tidsplantype for hver enkelt. Fylte og åpne sirkler, trekanter, firkanter representerer individuelle deltakere. Dette tallet er gjengitt fra Flynn-Evans et al.7Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 11
Figur 11: psykomotorisk årvåkenhet Task (Pvt) betyr reaksjonstid (RT), bortfaller (rt > 500ms), og respons hastighet (gjennomsnittlig 1/RT) per dag for hver tidsplantype. Stjerner etter hver skråning indikerer endringer i ytelse etter dag i den tilstanden. Parentes indikerer forskjeller i skråningen mellom Baseline ytelse og stigningstallet i ytelse i hver av de andre forholdene (* p < 0,05, * * p < 0,01). Baseline = fylte sirkler, tidlig = åpne sirkler, midt på dagen = fylte trekanter, sent = åpne trekanter. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Arbeidsplan N Sengetid (h, SD) Vekke tid (h, SD) Sleep varighet (h, SD) Søvnkvalitet (SD)
Opprinnelig plan (Ref.) 39 23:10 (1:41) 7:20 (1:49) 8,2 (0,9) 2,4 (0,7)
Tidlig 42 21:14 (1:01) * * 4:29 (0:47) 7,4 (0,9) * * 2,5 (0,6)
Middag 41 01:19 (0:43) * * 9:11 (0:58) 7,9 (1,1) 2,3 (0,6)
Sent 40 02:18 (1:07) * * 9:57 (1:11) 7,8 (1,4) * 2,3 (0,7)
Hviledager 42 23:47 (0:50) * * 8:16 (0:58) 8,5 (0,9) * 2,4 (0,5)

Tabell 1: Sleep dagbok-avledet søvn utfall (sengetid, vekke tid, søvn varighet og søvnkvalitet) etter tidsplantype. * p < 0,05, * * p < 0,01; h = time, SD = standardavvik. Denne tabellen er gjengitt fra Flynn-Evans et al.7

Arbeidsplan Gjennomsnitt (SD) p-verdi
Opprinnelig plan 3,51 (0,80) Ref.
Tidlig plikt 4,03 (0,88) < 0,001
Middag plikt 3,85 (0,90) < 0,001
Sen plikt 3,85 (0,89) < 0,001

Tabell 2: midler og standardavvik for Samn-Perelli (SP)-resultater etter avgifts blokk. En høyere rating indikerer større tretthet.

Arbeidsplan n (deltakere) Gjennomsnittlig reaksjonstid (MS, SD) Respons hastighet (s, SD) Mean bortfaller (> 500 MS)
Opprinnelig plan (Ref.) 38 236 (48) 4,84 (0,61) 3,1 (4,1)
Tidlig 40 257 (70) * * 4,63 (0,66) * * 4,4 (5,4) * *
Middag 39 261 (62) * * 4,56 (0,66) * * 4,7 (5,1) *
Sent 38 266 (64) * * 4,51 (0,63) * * 4,7 (5,0) * *
Hviledager 40 249 (56) 4,69 (0,62) 4,0 (4,5)

Tabell 3: psykomotorisk årvåkenhet Task (Pvt) betyr reaksjonstid (RT), respons hastighet (gjennomsnittlig 1/RT) og bortfaller (RT > 500 MS) etter tidsplantype. * p < 0,05, * * p < 0,01; Denne tabellen er gjengitt fra Flynn-Evans et al.7

Discussion

Metodene som er beskrevet i dette manuskriptet gir innsikt i søvn mønstre, døgn faser, tretthet rangeringer og forestillinger av piloter på dagtid flyreiser inkludert tidlig starter, høy arbeidsbelastning midt på dagen flyreiser, og sent ferdig. Kombinasjonen av disse metodene viste at disse faktorene er alle berørt av beskjedne endringer i arbeidet starttid og arbeidsmengde. Ved å evaluere en systematisk studie tidsplan og integrere disse tiltakene i en brukervennlig berøringsskjerm applikasjon, ble det samlet inn en stor mengde data i et utfordrende miljø. Ved hjelp av denne kombinasjonen av metoder som er tillatt for en klarere tolkning av endringer i årvåkenhet og ytelse under ikke-tradisjonelle dagtid arbeidsskift.

Denne utformingen og gjennomføringen av metoder for måling av objektiv søvn, døgn-, tretthet-og ytelsesdata var avgjørende for å tillate bestemmelse av hvordan arbeidsstart-tid påvirker piloter på dagtid flyreiser i fravær av jetlag. Protokollen ble utformet for å muliggjøre systematisk sammenligninger mellom forholdene, samtidig som det også minimerer ulempene til deltakerne og maksimerer datainnsamlingen ved operativt relevante tidspunkter. Dette er viktige trinn for å samle inn meningsfulle data i driftsmiljøer. Tiltakene er validert både i laboratorie-og feltstudier, noe som er viktig for å tolke resultatene. Selv om studien ble utformet for å gjøre deltakerne i stand til å fullføre studie prosedyrene uavhengig av hverandre, var det avgjørende å sørge for at frivillige forsto studie prosedyrene og viktigheten av å opprettholde konsistens ved fullføring av studere tester og spørsmål, spesielt for PVT.

Det å finne at søvn varighet og timing endringer i henhold til arbeidet starttid er i samsvar med tidligere studier i mindre prøver av individer som brukte PSG å vurdere søvn timing59,60. Selv om tidlige start og sene utførelser kan forventes å foregripe på søvn timing, gir det store utvalget av data samlet i et operativt miljø innsikt i de uventede måter som deltakerne mister søvnen. For eksempel, det våkne opprettholdelsen sone, hvilke representerer det sterkeste kjøre å bli våken, hender like før en sedvanlig sengetid. I laboratoriestudier har deltakerne vist at de har vanskeligheter med å sove under kjølvannet av vedlikeholds sonen61,62,63. Det var forventet at deltakerne kan prøve å gå til sengs noen timer tidligere enn normalt for å forberede seg for tidlig starter. Det var også forventet at som et resultat av forsøk på å starte søvn under kjølvannet vedlikehold sonen, kan deltakerne viser en lang søvn ventetid under søvn før tidlig starter; men dette var ikke tilfelle. Disse dataene fremhever viktige forskjeller mellom laboratoriet og feltet, og de viser behovet for innhenting av søvn data i driftsmiljøer.

Selv om døgn informasjon ble innhentet i et delsett av individer, ble de observerte døgn endringene i hver plan type speilet endringene som ble observert i søvn timingen. I tillegg til den biologiske fasen til denne protokollen forbedret evnen til å forstå hvorfor tretthet rangeringer og ytelse endret ved arbeid start-tid. Årvåkenhet og ytelse følger en døgnrytme, med lavest årvåkenhet og fattigste ytelse vanligvis samtidig med timing av aMT6s acrophase. Selv om det ble funnet at den døgnrytme av de fleste deltakerne flyttet i den forventede retningen i forhold til pålagt arbeid planen, ble det også funnet at dette skiftende var variabel mellom individer. Dette tyder på at noen individer kan ha mer problemer med å tilpasse seg tidlig eller sent tidsplaner, forårsaker beskjeden døgn forskyvning. Kombinasjonen av disse metodene forbedret tolkning av disse konklusjonene.

Den søvn data samlet også tillatt for en bedre forståelse av hvorfor tretthet rangeringer og ytelse endret i forhold til de ulike arbeidsplaner. For eksempel ble det funnet at i løpet av tidlig start og sent ferdig, Samn-Perelli rangeringer og PVT ytelse ble dårligere etter dag på hver av disse tidsplaner. Dette er fornuftig, fordi piloter innhentet mindre søvn under tidlig start og sent slutter i forhold til Baseline, noe som betydde at de ble påløper søvn gjeld med hver dag på disse tidsplaner. Til sammenligning ble PVT-ytelse også dårligere etter dag under den høye arbeidsbelastningen midt på dagen. I løpet av midt på dagen planen, hvor mye søvn pilotene innhentet var ikke forskjellig fra søvn varighet under Baseline datainnsamling. Som et resultat, antyder dette funnet at dårligere ytelse observert i løpet av midt-dagen arbeid tidsplaner var ikke sannsynlig å bli drevet av akutt søvn begrensning. Det ville ha vært svært vanskelig å tolke tretthet rangeringer og ytelse data uten søvn data, noe som gjør kombinasjonen av disse metodene viktig.

Selv om disse metodene ble utformet og implementert på en vellykket måte, kan denne tilnærmingen innebære noen utfordringer. For eksempel er det mulig at deltakerne kan glemme når eller hvordan å fullføre noen prosedyrer. Det er nyttig å kommunisere med frivillige regelmessig for å bekrefte at de er fullført oppgaver i henhold til protokollen, spesielt i den første fasen av urin samling. I tillegg øker risikoen for tap av data etter hvert som lengden på studien øker, fordi enkeltpersoner kan miste eller skade sine studie enheter. Hvis en studie er planlagt i flere uker, slik tilfellet var for denne studien, så kan det være ønskelig å laste ned data ved studien midtpunktet for å redusere potensielle tap av data og gjennomgå samsvar med protokollen. Utilstrekkelige eller manglende data kan redusere interpretability av resultatene, så det må utvises forsiktighet for å sikre at enkeltpersoner samler inn data på riktig måte.

Det finnes mange mulige bruksområder for disse metodene i andre operative innstillinger. Disse metodene kan brukes til å karakterisere søvn, døgn fase, tretthet og ytelse i yrker med uvanlige planleggings praksiser eller miljømessige hensyn, for eksempel under romfart eller militære operasjoner. I tillegg er det mange lovende intervensjoner og mottiltak evaluert i laboratoriemiljøer, slik som bruk av blå-beriket lys for å akselerere døgn skiftende, strategisk on-the-Job sover, hypnotika å maksimere søvn muligheter, og sentralstimulerende midler som koffein for å forbedre årvåkenhet. Selv om slike tilnærminger kan vise seg å være effektive under kontrollerte laboratorieforhold, må distribusjonen av slike verktøy og teknologi i operative miljøer evalueres for å bekrefte deres effektivitet for å redusere tretthet i den virkelige verden. Kombinasjonen av actigraphy, søvn dagbøker, døgn informasjon, tretthet og PVT-kolleksjon, kombinert med et brukervennlig program for å forenkle administrering av oppgaver, gir tilstrekkelige data for evaluering av effektiviteten av intervensjoner. Kombinasjonen av disse metodene har betydelig translational potensiale for andre komplekse driftsmiljøer, hvor det kan være vanskelig å distribuere mer invasiv datainnsamlings innsats.

Disclosures

EEFE er en konsulent for Baby Sleep Science og hun har fått reise midler fra Washington State University, University of Chicago, i Puget Sound Pilots, National Safety Council, og American Academy of Sleep Medicine og Sleep Research Society. De andre forfatterne har ingen avsløringer å rapportere.

Acknowledgments

Vi takker studien deltakere og flyselskapet personell for deres støtte i datainnsamling. Vi takker også medlemmene av trøtthet mottiltak Laboratory ved NASA Ames Research Center for deres hjelp med dette prosjektet. Denne forskningen ble støttet av NASA funksjoner maskinen Safety program.

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

Atferd tretthet søvn døgn fase årvåkenhet psykomotorisk årvåkenhet oppgave NASA-PVT
Innhenting av søvn, døgn, tretthet og ytelses data i komplekse driftsmiljøer
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