前 言
影响海上安全的因素涉及“人-船-环境”构成的安全系统的各个方面，主要航运国家的统计分析和海运界学者的研究表明，80 %以上的海上事故与人为因素有关，而人为因素中又有50 %以上是由于航海人员的疲劳所致[1]。航海疲劳是军事疲劳的一种特殊类型。艰苦的舰艇环境、过重的工作负荷和不合理的作息和休息制度是航海疲劳发生和发展的主要原因。航海人员的疲劳量表得分和疲劳自觉症状主诉率明显高于陆地工作群体。随着船舶自动化程度的提高，船员体力疲劳的发生率越来越低，而因单调枯燥的工作环境、强制性交替的工作形式、远离亲人、小集体的单调生活等因素造成的精神疲劳逐渐成为引起船员作业能力、生理机能及健康状况下降的主要原因[2]。我海军“远海防卫”的战略转型使舰艇编队走得更远，航行强度进一步加大，航行时间明显延长，对于航海疲劳的防控显得尤为必要。正确认识舰船员的疲劳问题，探讨缓解措施，对促进航海安全、提高作业能力、保障舰船员健康及提高战斗力具有重要意义。国内外关于机体疲劳的研究已有较长历史。近年来，随着高新技术的应用，有关疲劳的发生机制、评价方法、生物学效应及干预措施的研究取得了新进展，研究水平由组织、器官、细胞向亚细胞、分子和基因水平不断发展的同时也开始向系统生物学水平发展，进一步促进了对疲劳研究的深入[3,4]，但有关舰艇的特殊环境因素复合作用引起疲劳的研究尚未见报道。至于疲劳程度的评价，到目前为止报道的方法很多，有基于多导脑电特征的生理性精神疲劳分析、基于Gabor小波变换的人脸疲劳识别模式、关于混沌理论的疲劳预测技术、眼部疲劳检测评估等。但尚未有基本的数量概念，这对正确判定机体疲劳程度及采取有效的预防措施带来障碍。我军目前仍没有快速精确的疲劳检测方法，缺乏对军事航海疲劳综合评估的有效手段和确切指标。舰员疲劳的形成原因，包括船员因素、管理因素、船舶特有的因素和环境因素。睡眠剥夺、晕船被认为是主要的船员因素，噪声被认为是主要的环境因素[3]。同时，睡眠剥夺、噪声暴露和晕船也是航海条件下常见的应激源，是容易导致舰员疲劳发生的主要因素[5,6]。有关航海疲劳动物模型建立及评价的研究尚未见报道。基于此，本研究利用全军重点实验室舰艇人-机-环境模拟实验室平台，选取噪声暴露、睡眠剥夺和模拟晕船3因素复合，通过模拟实艇环境，建立航海疲劳主要影响因素急性和慢性动物模型，观察了复合因素对大鼠脑电图、听觉功能、行为学及血清生化指标的影响，较为全面地观察了复合因素的生物学效应，以期为进一步寻找评价航海疲劳的敏感指标、建立全面系统的航海疲劳评价体系提供实验基础。本研究采集了护航编队舰员4个月长航前、中、后期的语音样本，初步分析了疲劳状态下舰员语音声谱学特征的变化，以期为利用敏感声谱学指标对疲劳程度进行量化分级及基于声谱变化规律的疲劳监测技术研究提供实验基础。
第一部分模拟军事航海疲劳复合因素对大鼠听觉损伤的研究
舰船特殊环境条件下，舰员疲劳引起工效下降或造成非战伤性事故高发已经成为人-机-环境系统突出问题。正确认识舰船员的疲劳问题，探讨缓解措施，对促进航海安全、提高作业能力、保障舰船员健康、提高战斗力具有重要意义。本研究拟通过容易导致航海疲劳发生的常见影响因素：噪声暴露、模拟晕船及睡眠剥夺 3 因素复合，建立急性和慢性航海疲劳主要影响因素动物模型，观察复合因素作用对大鼠脑电图、听觉功能、行为学及血清生化指标的影响，初步探索航海疲劳的发生机制，寻找评价航海疲劳的敏感指标，以期为进一步建立全面系统的疲劳评价体系、研究航海疲劳的预防和干预措施提供理论基础。
一、材料与方法
（一）材料与仪器
1、实验动物急性和慢性实验均采用海军医学研究所实验动物中心提供的健康雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠 72 只，体重 150-180 g，耳廓反应灵敏，饲养于海军医学研究所实验动物中心，光/暗周期为 12 h/12 h，饲养环境温度（23±2）℃，环境噪声强度< 50 dBA。实验前适应性喂养 1 周，自由饮水摄食。2、试剂水合氯醛（批号：T20080902，国药集团化学试剂有限公司）；戊二醛 25%水溶液（批号：20060319，中国医药集团上海化学试剂公司）；玻璃离子体粘固剂（批号：20110109，上海青浦齿科材料厂）；义齿基托树脂液Ⅱ型（批号：101131，上海二医张江生物材料有限公司）；义齿基托树脂（批号：090910，上海二医张江生物材料有限公司）；注射用青霉素钠（批号：A110203116，哈药集团制药总厂）；超氧化物歧化酶（SOD）测定试剂盒、丙二醛（MDA）测定试剂盒、肌酸激酶（CK）测定试剂盒、RD rat Testosterone (T) Elisa 测定试剂盒、RD rat Cytochrome C oxidase(COX) Elisa 测定试剂盒、RD rat cortisol(cortisol) Elisa 测定试剂盒（南京建成生物工程研究所）。
第一部分模拟军事航海疲劳复合因素对大鼠听觉损伤的研究.............7
材料和方法.............14
结果.............17
讨论.............19
第二部分长航编队疲劳舰员语音获取及语音声频谱分析.............21
材料和方法.............24
结果.............26
讨论.............29
全文小结
军事航海由于任务的特殊性容易导致航海疲劳的发生，航海疲劳已经成为威胁潜艇、水面舰艇、舰载机等安全的重要因素，疲劳的防控成为了舰艇卫勤保障的重要内容。本研究通过建立航海疲劳主要影响因素急性和慢性动物模型，观察了航海疲劳主要影响因素噪声暴露、睡眠剥夺和晕船复合作用下，大鼠的脑电图、听觉功能、行为学及血清生化指标的变化。采集了长航条件下疲劳舰员的语音样本，选取反映声谱学特征的敏感参数，初步分析了长航前、中、后期舰员语音声谱学特征。主要结果如下：
1、利用易导致航海疲劳发生的主要影响因素复合，建立了航海疲劳主要影响因素急性和慢性动物模型，为进一步研究航海疲劳的模型建立和发生机制进行了有益的探索。
2、疲劳状态下脑电图的典型变化为快波 α 波、β 波相对百分比减小，慢波 δ波相对百分比增大。
3、观察了复合因素作用下，大鼠听觉指标 DPOAE 的变化：急性疲劳大鼠听觉功能受到明显损害，其表现在高频听力部分；慢性疲劳大鼠的听觉功能未出现明显损害。
参考文献
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