噪聲敏感性對短期噪聲暴露效應影響的研究

李遠飛，國耀宇，胡松林，楊振中，王 博，王健全，程 亮，馬紅磊，王紅暉，梁鴻影，牛聰敏

(中國航天員科研訓練中心， 北京100094)

1 引言

噪聲是航天、航空、航海中重要環境因素之一，噪聲暴露會對作業人員的聽覺系統、工作績效及情緒產生影響。 研究表明個體差異與人的噪聲敏感性(Noise Sensitivity)有關。

噪聲敏感者的學習績效、記憶和心算能力等受噪聲環境的影響更大，由于他們更關注噪聲，比那些對噪聲不敏感的人更容易發現噪聲的威脅性，并在聽覺及非聽覺效應有所體現。 而且由于負性情緒出現，對噪聲的適應性可能會更慢。 噪聲敏感性被認為是一種穩定的人格特質與噪聲暴露本身無關。 噪聲作為一種應激源會令受試者產生煩惱等負面反應，這類應激反應直接影響健康狀態，由于噪聲敏感者對噪聲煩擾程度更大，因此對身體健康的危害更大。

Job認為噪聲敏感性由對刺激的生理反應、聽敏度、對一般噪聲的態度、關于噪聲具有負面影響的普遍信念、對噪聲以外的壓力因素同樣具有敏感性等幾方面構成，而Ellermeier 等的研究結果卻認為噪聲敏感與聽敏度無關，但可以反映對聲音的態度和評價傾向，不同個體對同一噪聲表現出不同的煩擾反應。 噪聲敏感屬于心理聲學范疇，國內外學者關于噪聲敏感性尚無明確統一的概念定義。 明確可判定噪聲敏感性的效應指標尚未見報道，而利用噪聲敏感性問卷測試的方法成為主要定義噪聲敏感的方式之一，其中Weinstein 噪聲敏感性(Weinstein Noise Sensitive，WNS)量表得到了廣泛的應用，以預測噪聲引起的煩惱、憤怒等負面情緒反應。

為探究噪聲敏感性作為影響因素，是否會對志愿者在短期噪聲暴露環境下表現出不同效應，本實驗利用WNS 量表進行噪聲敏感性分組，分析模擬航天噪聲環境短時間暴露對個體聽閾、工作績效、煩擾度的影響，并研究不同噪聲敏感性分組與噪聲效應之間的關系，進而為噪聲敏感性人群判定指標的選擇提供實驗依據。

2 方法

2.1 噪聲暴露

本文旨在研究短時、中等強度噪聲對人的影響，且噪聲暴露以不出現志愿者永久性聽閾偏移為前提。 結合前期研究結果，將噪聲強度設定為88 dBA，暴露時間為1 h，頻譜特性采用模擬載人航天艙內噪聲譜。

2.2 志愿者

33 名健康志愿者(男性25 人、女性8 人)，年齡(32.5±2.48)歲。 實驗前進行外耳道和鼓膜檢查，排除鼓膜充血及穿孔。 志愿者經聽力測試檢查，其中有26 名純音聽閾水平在125 ～8000 Hz頻段聽閾值均≤25 dB HL，另外7 名志愿者存在至少一個頻率聽閾值大于正常閾值25 dB HL 的情況。 選擇受試者時考慮到如限制聽力水平范圍，可能削弱噪聲敏感性與聽閾關系的相關性影響數據，因此本研究未排除這7 名輕度聽力受損志愿者。 志愿者均充分了解實驗內容，并簽署知情同意書，本實驗獲得中國航天員科研訓練中心倫理委員會批準。

2.3 實驗環境及設備

噪聲暴露實驗在聲學實驗室內進行，噪聲由JBL 音箱播放，實驗室內聲場均勻，噪聲強度控制以志愿者雙側耳邊噪聲聲壓級確定；純音測聽在隔聲室內測試，隔聲室聲場滿足純音測聽要求。

聲場測試設備采用丹麥B＆K2250 聲級計，純音測聽采用丹麥Astera 型純音聽力計，工效測試設備采用NeuroSky 公司的Mindwave mobile 便攜式腦波設備。

2.4 測試指標

2.4.1 純音聽閾測試

使用Astera 型純音聽力計對志愿者進行純音測聽(125～8000 Hz)和擴展高頻(9 ～16 kHz)測聽，測聽在噪聲暴露前安靜條件下及噪聲暴露結束后即刻進行。

2.4.2 績效測試

航天噪聲可影響航天員短時記憶、辨別和比較、多任務等績效表現。 針對上述可能受噪聲影響的任務類別，實驗分別選取圈數字、心算，和工作記憶(2-Back)測試。 圈數字測試用于反映辨別和比較能力，測試設備為Mindwave mobile 便攜式腦波設備，分析參數為圈數字得分和時長；心算測試可反映志愿者思維能力并涉及記憶能力，測試時間為2 min，分析參數為完成的正確題數、錯誤題數及正確率；工作記憶測試用于反映志愿者短時記憶力，分析參數為正確率。

為避免績效的學習效應，正式實驗前受試者均進行績效操作訓練。

2.4.3 主觀噪聲敏感性測試

采用Weinstein 噪聲敏感性量表，WNS 量表原始版為21 題，采用6 點Likert 計分方式。WNS 得分越高，表明志愿者的噪聲敏感程度越高。 本文使用將英文版譯成中文版的WNS 量表。

2.4.4 煩擾度測試

煩擾度量表參照GB/Z21233—2007《聲學應用社會調查和社會聲學調查評價噪聲煩惱度》，包括描述性等級量表和數字等級量表。描述性等級量表分5 個等級： 一點沒有、輕微、一般、嚴重、非常嚴重，分別對應數字等級值為0 ～10 來定量描述煩惱程度。

2.4.5 噪聲敏感性分組

參考文獻[7]的分組方法，按照WNS 得分將志愿者分為低敏感組(低于平均值-標準差) 和高噪聲敏感組(高于平均值+標準差)，并取得分范圍在平均值±標準差內為中敏感組。 本文參照文獻[7]分組方法，但在確定中敏感組時，如按取平均值±0.5 標準差范圍定義中敏感組，會排除10 名志愿者樣本。 考慮到總樣本偏少，更容易導致數據分散，不具有趨勢性，故對中敏感組取值范圍進行了調整：分組后低敏感組(n ＝5)得分為34.8±6.57，中敏感組(n ＝24)得分為59.8±8.89，高敏感組(n ＝4)得分為86.5±17.14。 各組之間敏感度得分差異具有顯著性(P＜0.001)。

2.5 實驗流程

實驗前對志愿者進行工效訓練， 使志愿者操作熟練且績效得分達到穩定后方可視為訓練完成。

志愿者完成WNS 調查后，首先在隔聲室完成125～8000 Hz 純音測聽和擴展高頻9 ～16 kHz 測聽；然后在實驗室安靜環境下(本底噪聲35.0 dBA)，進行績效測試，作為安靜條件下的對照組數據；隨后志愿者開始接受噪聲暴露，實驗過程中使用B＆K2250 型聲級計進行聲級監測，使志愿者耳邊聲壓級保持在(88 ± 1) dBA，噪聲暴露持續時間1 h、頻譜特性采用航天艙內噪聲譜。噪聲暴露開始20 min 后，志愿者再次進行績效測試，作為噪聲組績效數據；噪聲暴露開始45 min后進行煩擾度測試。 噪聲暴露1 h 中止后，志愿者即刻進行純音和擴展高頻測聽。

2.6 統計學分析

3 結果

3.1 噪聲對聽力和績效影響

33 名志愿者噪聲暴露前后聽閾變化結果如表1 所示。 對照組與噪聲組配對樣本t 檢驗結果顯示：噪聲暴露后多個頻率出現暫時性聽閾偏移，在頻率125 Hz、1 kHz，和2 kHz 變化具有顯著性(P＜0.05)。 表1 結果表明在88 dBA、暴露1 h 模擬航天噪聲的短時暴露下，可引起志愿者在中低頻段出現暫時性聽閾偏移。

表1 噪聲暴露前后聽閾變化結果(n＝33，±s)Table 1 Results of hearing changes before and after noise exposure(n＝33，±s)

噪聲暴露前后志愿者績效測試結果見表2。將噪聲環境下與對照相比，噪聲下圈數字得分、速算正確率降低，圈數字所用時長在噪聲下縮短；速算在噪聲下的正確題數和錯誤題數均有所增加，但正確率降低；工作記憶的正確率在噪聲下提高。但各績效參數結果的改變未見顯著性(P＞0.05)。

3.2 主觀噪聲敏感性

主觀噪聲敏感性得分未發現男性和女性之間的性別差異。 得分具有較大的分布范圍(24 ～112分)，分布呈現正態分布(shapiro-Wilk 檢驗，P ＝0.226)。 平均值為59.3，標準差為16.62。 對問卷進行了信度檢驗，Cronbach 一致性系數為0.937，每個信度指標均達到了可接受的水平，由此可見本文采用的噪聲敏感性量表可靠性較高。

3.3 聽閾差異

分組后比較3 組的絕對聽閾結果，3 組在125～16 000 Hz的絕對聽閾差異不顯著，噪聲敏感程度與噪聲暴露后聽閾變化水平未見相關性(P ＞0.05)。 1 kHz 以下3 組的絕對聽閾均值差異不大，而在1 kHz 頻率以上高敏感組在多個頻率閾值低于低敏感組，甚至差值超過10 dB。 3 組的絕對聽閾結果和噪聲暴露1 h 后的聽閾變化見圖1。由圖1 可以看出，高敏感組的聽閾變化在多個頻率出現負值，即聽敏度有提高趨勢。 其中在4 kHz頻率處組間差異顯著(P＜0.001)，其他頻率差異不顯著。 高敏感組在噪聲暴露后出現多個頻率聽敏度提高的現象與以往認為的噪聲暴露后出現聽閾偏移的結論有所偏差，該結果是高敏感者表現的特殊生理反應還是其他原因，需要增大樣本量進一步研究驗證。

圖1 噪聲暴露前后志愿者絕對聽閾與閾移Fig.1 Threshold of audibility and threshold shift of volunteers before and after noise exposure

3.4 績效差異

不同敏感組之間的3 種績效測試結果表現出不同的變化趨勢，測試結果見表3。 各組在噪聲環境下的圈數字時長均縮短，但得分均有所下降，各組之間差異不具顯著性(P＞0.05)。 速算方面，低敏感組正確題數下降，而錯誤題數上升；而中敏感組的正確題數和錯誤題數均上升，高敏感組卻表現為正確題數上升、錯誤題數下降，正確率升高的趨勢。 低敏感組正確率下降，高敏感組正確率上升，中敏感組正確率基本不變。 在工作記憶測試方面，各組在噪聲環境下的正確率均提升，各組之間差異不顯著。 為探究績效測試結果與不同敏感組和噪聲環境的相關性，使用一般線性模型(GLM)對噪聲敏感性和是否噪聲暴露兩因素進行方差分析，兩因素對績效水平的交互作用不顯著(P＞0.05)。

表2 安靜環境與噪聲環境績效變化結果(n＝33，±s)Table 2 Results of performance changes in quiet environment and noise environment(n＝33，±s)

表3 不同噪聲敏感組之間績效表現結果(n＝33， ±s)Table 3 Results of performance among different noise sensitive groups(n＝33， ±s)

3.5 煩惱度差異

將煩惱度選項的一點沒有、輕微、一般、嚴重、非常嚴重5 項量化為1～5 的數字，各組敏感程度見圖2。 結果表明對噪聲主觀越敏感，煩擾程度越大，煩惱值也越高，其中煩惱度之間差異具有顯著性。 此外噪聲敏感程度與煩惱度及煩擾值之間均具有相關性。 噪聲敏感性與煩惱度的r ＝0.511，P ＝0.02；噪聲敏感性與煩惱值的r ＝0.435，P ＝0.011。

4 討論

噪聲暴露對聽力損傷一般從10 ～20 kHz 的擴展高頻開始，其變化是從20 kHz 向10 kHz 處發展。 此時如不加以防護，10 ～20 kHz 聽閾值損傷達到一定程度，則可波及到3 ～6 kHz 聽閾，甚至出現語言聽力障礙。 然而本實驗志愿者在1 h 的噪聲暴露前后擴展高頻變化不顯著，而在125 Hz、1 kHz、2 kHz 變化具有顯著性，這可能與模擬航天噪聲低頻段能量豐富的頻譜特性有關；需要注意的是1 kHz、2 kHz 均在語頻范圍之內，相對擴展高頻聽閾偏移可能帶來更大的負面影響。 航天器內低頻噪聲成分較豐富，除了對聽覺系統的損傷外，還是影響思維能力的主要頻率成份，因此，需更加注重航天器艙內噪聲低頻段控制問題。

圖2 不同噪聲敏感組之間煩惱程度的結果Fig.2 Results of annoyance degree among different noise sensitive groups

國外學者認為噪聲敏感性的絕對聽閾未見明顯差異的測試，是基于1 kHz 單頻的測試結果。 本研究結果顯示隨著頻率升高，低敏感組與高敏感組的聽閾差異逐漸變大，個別頻率超過10 dB，但組間差異不具顯著性(P＞0.05)。 雖然噪聲敏感高、低的人群絕對聽閾無明顯差異這一結論與之前的研究一致，但在擴展高頻的差異現象不容忽視。 因此，主觀噪聲敏感度反映的不僅僅是對噪聲的主觀感受，還可能也與個體的聽敏度相關(感受到了更多的聲音)，后續需要增大樣本量以進一步驗證假設。

不同噪聲敏感組之間在圈數字、速算和工作記憶的績效差異不顯著，但其各組間在噪聲環境下績效表現出不同的變化趨勢，這可能與選擇的3 項測試項目反映的腦力工作模式有關。 按照腦力工作模式可分為淺加工工作(比較物理特征)和深加工工作(對意義進行比較，如是否屬于同一語義范疇)。 深度處理比表面處理需要更多的時間，因此，更容易受到刺激(如噪聲)的影響。而本文研究績效主要屬于淺加工層面。 另外噪聲暴露是影響準確性或是影響速度，還是兩者均有，常與指導語有關，本實驗的提示語為“又好又快”地完成，使志愿者努力克服噪聲影響，盡可能快而準確地完成績效任務。 影響噪聲對工作的表現也可能與性格有關，內向或外向性格在噪聲環境也會表現出不同的工作能力。 上述原因使噪聲環境下的績效結果未出現顯著性改變。

“煩人”的主觀體驗是對噪聲的常見反應。不同的個體對相同的噪聲可能表現出不同的煩擾反應，這些個體的差異可以部分歸因于噪聲靈敏度的差異。 人對噪聲其中一個反應是煩惱，反應對健康的影響比噪聲暴露本身相關性更大。因此利用噪聲敏感性與煩惱度顯著正相關關系，可以預測噪聲對個體健康影響的程度。

5 結論

在88 dBA 模擬航天艙內頻譜特性的噪聲環境下暴露1 h，可導致人耳在個別頻率出現暫時性聽閾偏移，需要有針對的開展噪聲控制以及聽力防護，以應對未來長期飛行環境所面臨的噪聲問題。 88 dBA 的噪聲環境對本實驗采用的腦力要求不高的注意力、記憶力、速算測試影響不顯著。高噪聲敏感組與低敏感組的絕對聽閾差異不顯著，但隨著頻率的升高，聽閾差異呈增大趨勢。 高噪聲敏感組噪聲環境下的簡單績效工作與低噪聲敏感者差異不顯著。 主觀噪聲敏感與煩惱程度顯著正相關，因此可將WNS 量表作為預測噪聲煩惱程度的指標。 今后可進一步增加受試者數量，并重點關注中低頻的聽閾變化，同時擴展其他更為復雜的績效操作測試，以進一步研究其與噪聲敏感性的關系。