模擬480 m氦氧飽和潛水不同深度下潛水員作業效率的變化

付國舉，陳余祥，鐘朝廷，陳銳勇，李富山，顧靖華，余 浩

飽和潛水過程中，在一定的深度范圍內，潛水員每次進行巡潛作業時不需要加壓和減壓程序，延長了水底停留時間和在作業地點的工作時間［1］，從而提高了潛水作業效率。但由于高氣壓對機體的影響，特別是大深度下高壓神經綜合征的出現，潛水員的作業能力和效率會不同程度地下降。本研究通過設置特定的水下作業內容，考察潛水員水下作業完成情況，依據潛水員在水下作業用時長短、動作出錯次數和結果準確程度等指標，分析潛水員水下作業效率的變化。

1 對象與方法

1.1 對象 海軍現役潛水員7名，年齡27～32歲，平均身高174.7 cm，平均體質量73.2 kg，潛水工齡均在5年以上，均通過飽和潛水潛水員體檢選拔和心理選拔，各項指標優良。7名對象均參加70 m和255 m兩個階段實驗，其中的4名參加493 m階段實驗。

1.2 方法 實驗分65 m飽和70 m巡潛、250 m飽和255 m巡潛及480 m飽和493 m巡潛3個深度階段進行，使用適合各深度范圍規定的氦氧混合氣。潛水員分別在65 m、250 m和480 m深度飽和停留24～36 h后，使用KMB-18B和KMB-28型潛水面罩，著濕式潛水服，進入水艙巡潛至70 m、255 m和493 m，按照規定的程序和方法，以個人最快速度完成水下物體綁扎、水下測量和法蘭連接3項作業，結束后返回居住艙。記錄操作所用的時間和水下測量結果誤差，通過回看現場作業過程視頻，記錄水下作業出錯的次數。其中水下物體綁扎出錯次數包括打繩結方法錯誤和物體綁扎部位錯誤。水下法蘭連接的出錯次數包括法蘭盤螺桿孔對位不準、螺帽掉落、不能一次將螺帽旋擰在螺桿上和螺母旋擰不緊等。

1.3 統計學處理 采用SPSS 11.0軟件進行統計學處理，數據以均數±標準差(±s)表示，采用配對樣本t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 水下作業時間 不同深度下，潛水員完成同一水下作業項目的時間差異明顯，255 m階段與70 m階段相比，3項作業內容時間均明顯延長，差異有統計學意義(P＜0.05);493 m階段與255 m階段相比，水下物體綁扎和法蘭連接時間延長但差異無統計學意義(P＞0.05)，水下測量時間顯著延長，差異有統計學意義(P＜0.01)。見表1。

表1 不同深度下潛水員水下作業用時間比較(s，±s)

表1 不同深度下潛水員水下作業用時間比較(s，±s)

注:與70 m 比較aP ＜0.05;與255 m 比較bP ＜0.01

深度 例數 水下物體綁扎 法蘭連接 水下測量70 m 7 20.85 ± 1.35 191.86 ± 21.19 115.57 ± 10.11 255 m 7 22.71 ± 1.89a 199.14 ± 19.82a 124.00 ± 6.58a 493 m 4 35.75 ± 10.21a 216.00 ± 11.92a 165.25 ± 8.50ab

2.2 水下作業出錯次數和水下測量差錯次數 255 m階段與70 m階段相比，水下物體綁扎、法蘭連接出錯次數和水下測量差錯次數差異有統計學意義(P＜0.05);493 m階段與255 m階段相比，法蘭連接出錯次數和水下測量差錯次數差異有統計學意義(P＜0.05);水下物體綁扎出錯次數有所增加，但無統計學意義(P＞0.05)。見表2。

表2 不同深度下潛水員水下作業出錯次數及差錯次數比較(次，±s)

表2 不同深度下潛水員水下作業出錯次數及差錯次數比較(次，±s)

注:與70 m 比較aP ＜0.05;與255 m 比較bP ＜0.05

深度 例數 水下物體綁扎 法蘭連接 水下測量70 m 7 0.29 ± 0.48 2.00 ± 0.82 4.29 ± 1.60 255 m 7 0.85 ± 0.69a 3.43 ± 1.39a 6.14 ± 2.79a 493 m 4 1.25 ± 0.50a 8.50 ± 1.29ab 12.25 ± 3.86ab

3 討論

70 m、255 m和493 m深度下，潛水員均能對水面發出的作業指令作出清楚、正確的反應，按照要求和規范進行作業。雖然存在部分作業動作失誤、重復以及水下測量結果誤差較大等情況，但從作業結果檢查來看，大都達到了規定的要求，表明潛水員在這幾個深度下能夠有效完成水下作業。各階段數據結果從量的標準上反映了整體作業效率的變化。

3.1 水下作業時間變化 人在高壓氣環境下，高壓氣體會引起機體一系列復雜的生理功能改變［2］。隨著壓力增高，神經反射抑制程度加深，精細反應、鑒別判斷與技巧的行為活動受到干擾和破壞［3］。受上述影響，在255 m深度潛水員水下作業動作與70 m深度相比明顯遲緩，5名潛水員水下出現動作猶豫、間歇性短暫停頓以及操作失誤等，致使作業時間明顯延長。255 m階段，潛水員未出現明顯的高壓神經綜合征表現，但493 m階段加壓過程中，潛水員均出現了震顫、惡心等明顯的高壓神經綜合征表現，經調整加壓速率，達到480 m飽和深度后逐漸緩解。有報告高壓神經綜合征可出現眼睛調節不靈活以及記憶力減退等［4］。模擬350 m飽和潛水實驗中，350 m飽和停留2 d后，短期記憶能力仍較常壓下下降約12%［5］。通過在居住艙內測試，潛水深度達到350 m左右時，潛水員操作能力和認知作業的指標出現了明顯的下降［6］。本次實驗中，在480 m飽和24 h后巡潛，潛水員要先后測量并記住3個物體或艙內不同部位的長度，進行1次加(或減)計算，待出水后記錄測量結果，要求潛水員具有良好的手、眼配合和短時記憶能力。進行493 m水下測量時，3名潛水員出現了由于對測量結果確信不夠或暫時忘記測量結果而多次重復測量同一部位的情況，用時顯著增加，表明潛水員計算能力和短時記憶受到較大影響。

3.2 水下作業出錯次數及水下測量差錯次數變化

國外研究表明，人體呼吸氦氧混合氣在183 m停留4 h，即會發生運動神經功能和智力表現降低，計算能力下降18%，精細操作能力降低25%［7］。我國海上140 m氦氧飽和160 m巡回潛水中，潛水員在未見高壓神經綜合征表現的情況下，滾珠投遞的準確性顯著降低［8］。本次實驗中，隨著深度增加，潛水員完成精細動作的控制能力、動作的協調性和連貫性降低，法蘭連接時螺母掉落、法蘭螺孔錯位等操作失誤明顯增加，與文獻報道情況基本一致。但值得注意的是，與255 m階段相比，493 m階段水下物體綁扎出錯次數差異結果無統計學意義，但法蘭連接出錯次數和水下測量誤差的差異均有統計學意義。一方面可能由于水下物體綁扎操作相對簡便，精確性要求低，潛水員作業也較為熟練，從而降低了作業失誤率;另一方面，通過維持壓力不變，高壓神經綜合征的震顫等表現可減輕以至消失［9］。493 m巡潛時，潛水員同時進入過渡艙依次下水作業，在巡潛深度停留的總時間超過90 min，高壓神經綜合征對操作精細程度要求不高的物體綁扎作業的影響較小，但由于對精細操作和短期記憶的影響延續時間較長，使需要精細操作的法蘭連接和要求潛水員短時記憶和計算的水下測量受到的影響較大。本研究結果提示可通過提高潛水員作業熟練程度或適當延長潛水員在過渡艙內停留時間，以降低高壓神經綜合征早期表現對潛水員作業能力的影響，提高潛水員作業效率。在對象和水下環境相對固定的情況下，采用作業時間和出錯次數兩個指標基本能夠衡量作業效率的變化。水下作業出錯次數增加和重復作業以及潛水員動作遲緩、連貫性差導致作業時間延長，總體上反映出作業效率的下降。當然，這種影響程度還不足以簡單推及勞動強度更大和內容更加復雜的海上實際潛水作業。此外，潛水員作業總時間相對較短，樣本量也較小，因此，大深度飽和潛水作業效率的變化還需在后續實驗或實際工作中繼續研究。

［1］ ［美］J.W.米勒主編，楊德恭，龔國川，郭春麗譯.科學技術潛水手冊［M］.北京:海洋出版社，1985:308.

［2］ 蔣春蕾，方以群.潛艇脫險及其醫學保障［M］.上海:第二軍醫大學出版社，2004:31-37.

［3］ 龔錦涵.潛水醫學［M］.北京:人民軍醫出版社，1985:106-114.

［4］ 陶恒沂.潛水醫學［M］.北京:高等教育出版社，2005:211-212.

［5］ 潘令松.350 m氦氧模擬飽和潛水實驗中人體神經心理學功能的動態觀察［C］.350 m模擬氦氧飽和-370 m巡回潛水實驗研究論文集，1990:82-83.

［6］ 余浩，陳銳勇，趙娜，等.480 m氦氧飽和模擬潛水對潛水員作業能力的影響［J］.中華航海醫學與高氣壓醫學雜志，2011，18(6):321-323.

［7］ Bennett PB，Rostain JC.Physiology and medicine of diving［M］.London:Saunders，1993:323.

［8］ 練慶林，孫學軍，錢炳龍，等.巡回潛水醫學保障研究［A］.第三屆亞太地區潛水與水下技術論壇［C］.北京:海軍出版社，2008:41-45.

［9］ 劉富友.飽和潛水技術［M］.北京:海軍出版社，2004:177-179.