Name: collecting sleep, circadian, fatigue, and performance data in complex operational environments
Uploaded: 2019-08-08T14:30:00
Duration: 8 min 36 s
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Wir danken den Studienteilnehmern und dem Airline-Personal für die Unterstützung bei der Datenerfassung. Wir danken auch den Mitgliedern des Fatigue Countermeasures Laboratory am NASA Ames Research Center für ihre Unterstützung bei diesem Projekt. Diese Forschung wurde vom NASA Systemwide Safety Program unterstützt.

EEFE ist Beraterin für Baby Sleep Science und hat Reisegelder von der Washington State University, der University of Chicago, den Puget Sound Pilots, dem National Safety Council und der American Academy of Sleep Medicine and Sleep Research Society erhalten. Die anderen Autoren haben keine Angaben zu berichten.

Die in diesem Manuskript beschriebenen Methoden geben Einblick in Schlafmuster, zirkadiane Phasen, Ermüdungsbewertungen und Leistungen von Piloten bei Tagesflügen, einschließlich Frühstarts, hoher Arbeitsbelastung bei Tagesflügen und späten Abschlüssen. Die Kombination dieser Methoden zeigte, dass diese Faktoren alle von bescheidenen Änderungen der Arbeitsbeginnzeit und der Arbeitsauslastung beeinflusst werden. Durch die Auswertung eines systematischen Studienplans und die Integration dieser Maßnahmen in eine einfach zu bedienende Touchscreen-Anwendung wurde eine große Datenmenge in einer herausfordernden Umgebung gesammelt. Die Verwendung dieser Kombination von Methoden ermöglichte eine klarere Interpretation von Veränderungen in Derwach und Leistung während nicht-traditioneller Tagesschichten.
Diese Entwicklung und Implementierung von Methoden zur Messung von Objektivschlaf, Zirkadianen, Ermüdungs- und Leistungsdaten war entscheidend für die Bestimmung, wie die Arbeitsanlaufzeit piloten bei Tagesflügen in Abwesenheit von Jetlag beeinflusst. Das Protokoll wurde entwickelt, um systematische Vergleiche zwischen den Bedingungen zu ermöglichen, gleichzeitig die Unannehmlichkeiten für die Teilnehmer zu minimieren und die Datenerhebung zu betriebsrelevanten Zeitpunkten zu maximieren. Dies sind wichtige Schritte zum Sammeln aussagekräftiger Daten in Betriebsumgebungen. Die Maßnahmen wurden sowohl in Labor- als auch in Feldstudien validiert, was für die Interpretation der Ergebnisse wichtig ist. Obwohl die Studie den Teilnehmern ermöglichen sollte, die Studienverfahren unabhängig abzuschließen, war die Briefing-Sitzung vor dem Studium von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die Freiwilligen die Studienverfahren und die Bedeutung der Aufrechterhaltung der Konsistenz beim Abschluss der Studientests und -fragen, insbesondere für die PVT.
Die Feststellung, dass Schlafdauer und Timing-Änderungen je nach Arbeitsbeginnzeit mit früheren Studien in kleineren Proben von Personen übereinstimmen, die PSG verwendet haben, um Schlaf-Timing59,60zu bewerten. Obwohl frühe Starts und späte Abschlüsse in das Schlaf-Timing eingreifen können, bietet die große Stichprobe von Daten, die in einer Betriebsumgebung gesammelt werden, Einen Einblick in die unerwartete Art und Weise, wie die Teilnehmer den Schlaf verlieren. Beispielsweise tritt die Wachwartungszone, die den stärksten zu wachenden Antrieb darstellt, kurz vor dem üblichen Schlafengehen auf. In Laborstudien haben die Teilnehmer gezeigt, dass sie während der Wachwartungszone61,62,63Schlafstörungen haben. Es wurde erwartet, dass die Teilnehmer versuchen können, ein paar Stunden früher als normal ins Bett zu gehen, um sich auf einen frühen Start vorzubereiten. Es wurde auch erwartet, dass als Ergebnis des Versuchs, Schlaf während der Wachpflegezone zu initiieren, die Teilnehmer eine lange Schlaflatenz während des Schlafes vor frühen Starts aufweisen können; dies war jedoch nicht der Fall. Diese Daten verdeutlichen wichtige Unterschiede zwischen Labor und Feld und zeigen die Notwendigkeit, Schlafdaten in Betriebsumgebungen zu sammeln.
Obwohl zirkadiane Phaseninformationen in einer Teilmenge von Individuen erhalten wurden, spiegelten die zirkadianen Phasenänderungen, die in jedem Zeitplantyp beobachtet wurden, die Veränderungen wider, die im Schlafzeitpunkt beobachtet wurden. Die Hinzufügung der zirkadianen Phase zu diesem Protokoll verbesserte die Fähigkeit zu verstehen, warum Ermüdungsbewertungen und Leistung durch Die Arbeitsstartzeit geändert. Wachsamkeit und Leistung folgen einem zirkadianen Rhythmus, wobei die geringste Wachsamkeit und die schlechteste Leistung typischerweise mit dem Timing der aMT6s-Akrophase zusammenfallen. Obwohl festgestellt wurde, dass sich die zirkadianen Rhythmen der meisten Teilnehmer in die erwartete Richtung im Verhältnis zum vorgeschriebenen Arbeitsplan verschoben, wurde auch festgestellt, dass diese Verschiebung zwischen Individuen variabel war. Dies deutet darauf hin, dass einige Personen möglicherweise mehr Schwierigkeiten haben, sich an frühe oder späte Zeitpläne anzupassen, was zu einer bescheidenen zirkadianen Fehlausrichtung führt. Die Kombination dieser Methoden verstärkte die Interpretation dieser Schlussfolgerungen.
Die gesammelten Schlafdaten ermöglichten auch ein besseres Verständnis dafür, warum sich Ermüdungsbewertungen und Leistung im Verhältnis zu den verschiedenen Arbeitszeitplänen veränderten. Zum Beispiel wurde festgestellt, dass bei frühen Starts und späten Finishs, Samn-Perelli Bewertungen und PVT Leistung war von Tag zu Tag auf jedem dieser Zeitpläne schlechter. Dies ist sinnvoll, da die Piloten bei frühen Starts und späten Finishs relativ zum Ausgangswert weniger Schlaf erhielten, was bedeutete, dass sie mit jedem Tag auf diesen Zeitplänen Schlafschulden anhäuften. Im Gegensatz dazu war die PVT-Leistung auch tagsüber schlechter, während der hohen Arbeitsbelastung am Mittag des Starts. Während des Mittagsflugplans war die Schlafmenge, die die Piloten erhielten, nicht anders als die Schlafdauer während der Basisdatenerfassung. Infolgedessen deutet diese Feststellung darauf hin, dass die schlechtere Leistung, die während der Mittagsarbeitszeit enden konnte, wahrscheinlich nicht durch akute Schlafeinschränkungen bedingt war. Es wäre sehr schwierig gewesen, die Ermüdungsbewertungen und Leistungsdaten ohne die Schlafdaten zu interpretieren, was die Kombination dieser Methoden wichtig gemacht hätte.
Obwohl diese Methoden erfolgreich entwickelt und implementiert wurden, kann dieser Ansatz einige Herausforderungen mit sich bringen. Beispielsweise ist es möglich, dass die Teilnehmer vergessen, wann oder wie einige Verfahren abgeschlossen werden. Es ist hilfreich, regelmäßig mit Freiwilligen zu kommunizieren, um zu bestätigen, dass sie Aufgaben gemäß dem Protokoll erledigen, insbesondere während der ersten Phase der Urinentnahme. Darüber hinaus steigt das Risiko von Datenverlust mit zunehmender Dauer der Studie, da Einzelpersonen ihre Studiengeräte verlieren oder beschädigen können. Wenn eine Studie für mehrere Wochen geplant ist, wie dies bei dieser Studie der Fall war, dann kann es wünschenswert sein, Daten am Studienmittelpunkt herunterzuladen, um potenziellen Datenverlust zu reduzieren und die Einhaltung des Protokolls zu überprüfen. Unzureichende oder fehlende Daten können die Interpretationsfähigkeit der Ergebnisse verringern, daher muss darauf geachtet werden, dass Einzelpersonen Daten angemessen sammeln.
Es gibt viele mögliche Anwendungen für diese Methoden in anderen Betriebseinstellungen. Diese Methoden können verwendet werden, um Schlaf, zirkadiane Phase, Müdigkeit und Leistung in Berufen mit ungewöhnlichen Planungspraktiken oder Umweltaspekten zu charakterisieren, z. B. während der Raumfahrt oder militärischer Operationen. Darüber hinaus gibt es viele vielversprechende Interventionen und Gegenmaßnahmen, die in Laborumgebungen evaluiert werden, wie die Verwendung von blau angereichertem Licht, um die zirkadiane Phasenverschiebung zu beschleunigen, strategisches Nappen am Arbeitsplatz, Hypnotika zur Maximierung des Schlafes. Und Stimulanzien wie Koffein zur Verbesserung der Wachsamkeit. Obwohl sich solche Ansätze unter kontrollierten Laborbedingungen als wirksam erweisen können, muss der Einsatz solcher Werkzeuge und Technologien in Betriebsumgebungen bewertet werden, um ihre Wirksamkeit bei der Verringerung der Ermüdung in der realen Welt zu bestätigen. Die Kombination aus Aktigraphie, Schlaftagebüchern, zirkadianen Phaseninformationen, Ermüdungsbewertungen und PVT-Sammlung in Kombination mit einer benutzerfreundlichen Softwareanwendung zur Erleichterung der Aufgabenverwaltung liefert angemessene Daten für die Bewertung der Wirksamkeit. Interventionen. Die Kombination dieser Methoden hat ein erhebliches Übersetzungspotenzial für andere komplexe Betriebsumgebungen, in denen es schwierig sein kann, invasivere Datenerfassungsbemühungen zu unternehmen.

Müdigkeit, die durch Schlafverlust und zirkadiane Fehlausrichtung entsteht, stellt eine ernsthafte Bedrohung für die Sicherheit in Berufen dar, die 24-Stunden-Operationen, unregelmäßige Zeitpläne und verlängerte Arbeitszeitenerfordern 1,2. Laborforschung hat entscheidend dazu beigetragen, zu charakterisieren, wie Veränderungen der Schlafdauer und des Timings die nachfolgende Wachsamkeit und Leistung beeinflussen3,4,5. Diese Studien bilden die Grundlage für Empfehlungen für das Ermüdungsrisikomanagement und Arbeitsplanungspraktiken in Betrieblichen Umgebungen6.
In diesem Manuskript wird eine Feldstudie über Flugbetriebsoperationen verwendet, um einen Ansatz zum Sammeln von Schlaf-, Zirkadianer-, Ermüdungs- und Leistungsdaten in komplexen Betriebseinstellungen zu demonstrieren7. Wir untersuchten 44 Piloten der Fluggesellschaften über 34 Tage, während sie einen Flugplan flogen, der Perioden von Flügen am Vormittag, Frühflügen, Hocharbeits-Mittagsflügen und verspäteten Flügen, die nach Mitternacht landeten, umfasste. Jeder Arbeitsblock wurde durch 3–4 Tage Ruhe getrennt. Die Piloten sammelten objektive und subjektive Daten über den gesamten Studienzeitraum, einschließlich Flugdienst- und Ruhetagen.
Angesichts der Unterschiede zwischen Labor- und realen Umgebungen führt die Umsetzung von Strategien und Gegenmaßnahmen, die im Labor entwickelt wurden, nicht immer zu Operationen wie erwartet. Individuelle Unterschiede, eine breite Palette von betrieblichen Arbeitsplänen, unregelmäßige und unvorhersehbare Operationen, organisatorische Praktiken und Kultur sowie Arbeitsverträge sind einige der Faktoren, die die Anwendung der Wissenschaft in die Praxis erschweren können. einsatzbetrieb. Daher ist es wichtig, die Auswirkungen solcher Interventionen mit konsistenten und zuverlässigen Methoden zur Beurteilung von Schlaf, zirkadianen Rhythmen, Müdigkeit oder Wachsamkeit und Leistung zu bewerten. Der Grad der Überwachung und Datenerhebung muss proportional zu den erwarteten Ermüdungserscheinungen und damit verbundenen Sicherheitsrisiken imRahmeneines Vorgangs 8 gehalten werden. Darüber hinaus ist in jedem sicherheitsrelevanten Umfeld die Aufrechterhaltung eines sicheren Betriebs für das Untersuchungsprotokoll von größter Bedeutung.
Die Goldstandardmethode zur Beurteilung von Schlafdauer und -qualität ist die Polysomnographie (PSG), bei der die Gehirnaktivität, Herzfrequenz, Augenbewegung und Muskelaktivität durch eine Ansammlung von Elektroden und Sensoren auf der Kopfhaut, dem Gesicht, und Brust. Obwohl PSG robust ist, ist es nicht praktisch, Schlafinformationen in den meisten Betriebsumgebungen zu sammeln. Viele tragbare Geräte wurden entwickelt, um Schlaf-Timing, Dauer undQualität zu schätzen, aber nur wenige wurden 9,10validiert. Die Kombination aus am Handgelenk getragener Aktigraphie und täglichen Schlaftagebüchern wurde häufig verwendet, um den Schlaf in Feldstudien in einer Reihe von Berufen zu schätzen11,12,13,14 und wurden validiert gegen PSG, zeigt Konkordanz für Schlafdauer15. Darüber hinaus stellt die Verwendung von Aktigraphie und Schlaftagebüchern für Feldstudien eine geringe Belastung für die Studienteilnehmer dar, da die meisten Aktigraphie-Geräte am nicht-dominanten Handgelenk getragen und nur zum Duschen oder Schwimmen entfernt werden, ähnlich wie eine Armbanduhr. Ebenso kann ein gut gestaltetes Schlaftagebuch, das auf einem Telefon oder Touchscreen-Gerät präsentiert wird, in der Regel von Teilnehmern in weniger als zwei Min. vervollständigt werden.
Der Schlaf-Wach-Zyklus wird durch den zirkadianen Herzschrittmacher koordiniert, der sich in den suprachiasmatischen Kernen des Hypothalamus16befindet. Dieser Herzschrittmacher synchronisiert auch viele andere Aspekte der biologischen Funktion wie Körpertemperatur und Hormonrhythmen (z.B. Melatonin und Cortisol). Der endogene zirkadiane Rhythmus ist nahe, aber nicht genau, 24 h; Daher muss es jeden Tag zurückgesetzt werden, um eine stabile Synchronisation (d. h. Einschulung) auf den 24-Stunden-Tag zu ermöglichen. Das primäre Rückstellmittel des zirkadianen Herzschrittmachers ist Licht. In Betriebsumgebungen, die nicht standardmäßige Zeitpläne und 24-Stunden-Operationen erfordern, kann es zu zirkadianer Fehlausrichtung kommen, in der der zirkadiane Weg zum Schlaf mit den geplanten Arbeiten zusammenfällt11. Es ist möglich zu bestimmen, wann der zirkadiane Herzschrittmacher Schlaf und Aufwachen fördert, indem er das Peak Timing (d.h. die zirkadiane Phase) der Rhythmen biologischer Signale misst, die durch den zirkadianen Rhythmus gesteuert werden.
Es ist wichtig, die zirkadiane Phase nach der Umsetzung von Gegenmaßnahmen zu messen, um besser zu verstehen, ob solche Techniken erfolgreich sind, um den zirkadianen Herzschrittmacher an den vorgeschriebenen Arbeitsplan anzugleichen. Viele der Ausgänge des zirkadianen Systems, das zur Bestimmung der Phase in Laboreinstellungen verwendet wird, sind anfällig für Maskierung, so dass sie für den Einsatz in einer Feldumgebung ungeeignet sind. Zum Beispiel, zirkadiane Veränderungen der Körpertemperatur sind schwierig, bei frei lebenden Personen zu erkennen, die an Aktivitäten wie Bewegung, die ihre Körpertemperatur verändert engagieren können. Melatonin wird durch Lichtexposition akut unterdrückt, was die Ansammlung von Melatonin im Blut oder Speichel in Situationen unmöglich macht, in denen Licht nicht kontrolliert werden kann. Jedoch, 6-Sulfatoxymelatonin (aMT6s), der Hauptmetabolit von Melatonin, wird im Urin ausgeschieden und ist weniger von der Maskierung Stelleffekte des Lichts betroffen, so dass es ein idealer Kandidat für die Messung der zirkadianen Phase in betrieblichen Umgebungen17, 18.
Neben der Messung von Veränderungen in der Physiologie ist es auch wichtig, die Auswirkungen von Arbeitsplanänderungen auf subjektive Müdigkeit oder Wachsamkeit zu messen. Zwar stehen mehrere Skalen zur Verfügung, um verschiedene Aspekte der Wachsamkeit und Ermüdung zu messen, aber die am häufigsten verwendeten in der Luftfahrt sind die 7-Punkt Samn-Perelli Ermüdungsskala (SP)19 und 9-Punkt Karolinska Schläfrigkeitsskala (KSS)20. Der SP wird auch häufig in Feldstudien von Schichtarbeitern in einer Vielzahl von Berufen21,22,23,24verwendet. Das KSS wurde gegen objektive Schläfrigkeitsmessungen wie Elektroenzephalographie (EEG) und langsame Rollaugenbewegungen20,25, sowie Leistung25validiert. Diese Skala wird häufig in Studien sowohl im Labor als auch im Bereich24,26verwendet. Es kann andere subjektive Skalen geben, die für unterschiedliche Schichtarbeit oder berufliche Umgebungen geeignet sind. Es ist wichtig, eine Skala auszuwählen, die validiert wurde und idealerweise aussagekräftige Schwellenwerte für "akzeptable" Wachsamkeit enthält. Zum Beispiel sind KSS-Scores über 7 mit hohen physiologischen Anzeichen von Schläfrigkeit und eingeschränkter Fahrleistung25,27verbunden, während Samn-Perelli-Bewertungen sich direkt auf Flugaufgabenbeziehen 28. Für die in diesem Manuskript beschriebene Studie wurde der Samn-Perelli verwendet, da er ursprünglich als subjektive Ermüdungsmaßnahme in einer Ausschöpfungspopulation, die aus Piloten besteht, entwickelt wurde. 28
Obwohl die Messung von Schlaf und zirkadianer Phase ein wichtiger Bestandteil bei der Bewertung einer Intervention ist, ist ein primäres Ergebnis von Interesse an Feldstudien in der Regel objektive Leistung. Es gibt eine Vielzahl von Tests, die entwickelt wurden, um die kognitive Leistungsfähigkeit zu bewerten, aber der empfindlichste und zuverlässigste Test zur Messung der Auswirkungen von Schlafverlust und zirkadianer Fehlausrichtung ist die Psychomotorische Wachsamkeitsaufgabe (PVT). Das originale PVT (PVT-192) ist ein einfacher Reaktionszeittest, bei dem eine Person einen Stimulus erhältund angewiesen wird, auf den Stimulus durch schnelles Drücken einer Taste 29 zu reagieren. Die PVT wurde unter Bedingungen akuten und chronischen Schlafverlusts und zirkadianer Fehlausrichtung4,5,30validiert. Die Dauer der Aufgabe kann je nach Entwurf der Studie31,32variiert werden; obwohl, die traditionelle 10 min Dauer in Laborstudien bevorzugt wird33,34. während eine 5 min Dauer PVT ist in der Regel besser möglich in Feldstudien, wo betriebliche Anforderungen können die Verwaltung des Testsstören 35.
Darüber hinaus zeigt das PVT wenig bis gar keine Lerneffekte und ist einfach zu verwenden, was ihn zueinem praktischen Test für den Einsatz in Feldumgebungen macht, in denen Studienteilnehmer während des Tests 36 möglicherweise nicht beobachtet werden. Die Allgegenwart von Touchscreen-Geräten ermöglicht eine einfache Bereitstellung des PVT, aber Forscher sollten bei der Implementierung des PVT vorsichtig sein, da es zahlreiche Aspekte von Touchscreen-Geräten gibt, die Fehler in die Sammlung von PVT-Daten einbringen können37 ,38. Beispielsweise weisen verschiedene Hardware- und Softwarekombinationen unterschiedliche Systemlatenzen auf, und andere Anwendungen, die im Hintergrund ausgeführt werden, können unbekannte Fehler in die aufgezeichneten Reaktionszeiten einbringen. Daher ist es wichtig, PVT-Daten mit einem validierten PVT, mit konsistenter Hard- und Software, mit WiFi und mit deaktivierten anderen Anwendungen zu sammeln. Da es nicht praktikabel ist, Die Studienteilnehmer bei Tests in Betriebsumgebungen zu beobachten, ist es außerdem von entscheidender Bedeutung, dass die Teilnehmer geschult werden, jede PVT mit dem Gerät in der gleichen Ausrichtung mit demselben Finger zu vervollständigen38, 39.
Jedes dieser Elemente der Datenerhebung ist wichtig, und diese Werkzeuge wurden in anderen operativen Studien in den letzten40,41,42,43verwendet. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Herausforderungen kann es jedoch schwierig sein, die Einhaltung von Studienverfahren zu erreichen, wenn die Teilnehmer verpflichtet sind, Aufgaben unabhängig zu erledigen, insbesondere wenn solche Aufgaben eine zeitkritische Komponente enthalten. Ein letztes Element, das bei der Datenerfassung in betrieblichen Umgebungen wichtig ist, ist die Organisation von Informationen in einer Weise, die es Einzelpersonen erleichtert, Aufgaben terminweise abzuschließen. Die NASA PVT+ Anwendung für Touchscreen-Geräte kann angepasst werden, um Aufgaben für die Teilnehmer nacheinander zu präsentieren und sie durch Studienverfahren zu führen. In der hier vorgestellten Studie werden beispielsweise Fluglotsen mit Touchscreen-Geräten ausgestattet, die mit einer Anwendung vorinstalliert sind, mit der jeden Morgen und Abend Schlaftagebücher vervollständigt werden. Die Geräte werden auch verwendet, um PVT-Tests und Ermüdungsbewertungen zu absolvieren, unter anderem am Morgen, an der Spitze der Abfahrt (TOD) jedes Fluges, nach dem Flug, und am Abend vor dem Schlafengehen. Diese Präsentation der Informationen ermöglichte es den Piloten, Die Studienverfahren mit minimalen Unannehmlichkeiten für ihre arbeitsbezogenen Aufgaben abzuschließen.
Es kann sehr schwierig sein, Daten unter piloten zu sammeln, da die Art des Jobs erfordert, dass sie lange Strecken zurücklegen und auf engstem Raum (d. h. im Cockpit) mit vielen Ablenkungen und oft unvorhersehbaren Arbeitsbelastungen arbeiten. Trotz dieser Herausforderungen ist es wichtig, Daten in dieser Population zu sammeln, da die Ermüdung der Piloten eine Bedrohung für den sicheren Flugbetrieb40,44,45darstellt. Die hohe Intensität des Flugbetriebs ist förderlich für die Verschlechterung der Leistung der Besatzung und erhöht das Risiko von ermüdungsbedingten Vorfällen46,47,48,49,50. Mit der oben beschriebenen Kombination von Methoden haben wir Schlaf, zirkadiane Rhythmen, Müdigkeit und Leistung bei 44 Piloten von Kurzstreckenfluggesellschaften über 34 Tage gemessen. Während der Studie flogen die Piloten einen festen Flugplan, der eine Basisdatensammlung mit 5 Tagen Ammorgenflügen, vier Frühflügen, vier Hocharbeitsflügen am Mittag und vier verspäteten Flügen nach Mitternacht umfasste. Jeder Arbeitsblock wurde durch 3–4 Tage Ruhe getrennt. Diese Ergebnisse zeigen, wie eine umfassende Datenerfassung, einschließlich Schlafmessungen, zirkadianen Rhythmen, Ermüdung und Leistung, in betrieblichen Umgebungen verwendet werden kann.
In diesem Fall war der Zweck der Studie, Schlaf, zirkadiane Rhythmen, Müdigkeit und Leistung durch Dienststartzeit wie folgt zu bewerten. 1) Baseline: Während des ersten Einsatzblocks arbeiteten alle Piloten 5 Tage, die jeweils zwei Flüge von jeweils etwa 2 H beinhalteten, beginnend am Vormittag, um eine angemessene Nachtschlaf-Episode zu ermöglichen. Auf diesen Block folgten 4 Ruhetage. 2) Frühe Starts: Während des Früheinsatzes arbeiteten alle Piloten 5 Tage, die jeweils zwei Flüge von ca. 2 h beinhalteten, die jeweils zwischen ca. 5:00 Uhr und 8:00 Uhr starteten. Auf diesen Block folgten 3 Ruhetage. 3) Hocharbeitsschichten am Mittag: Während des Mittagsdiensts arbeiteten alle Piloten 5 Tage, die jeweils 2–4 Flüge von jeweils 2 bis 6 H umfassten, beginnend etwa mittags. Auf diesen Block folgten 3 Ruhetage. 4) Späte Ziele: Während des späten Einsatzblocks arbeiteten alle Piloten 5 Tage, die zwei Flüge von jeweils etwa 3 H beinhalteten, beginnend am späten Nachmittag gegen 16:00 Uhr und endeten gegen Mitternacht. Auf diesen Block folgten 3 Ruhetage.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Actiwatch Spectrum Pro</td>
			<td>Philips Respironics, Bend OR, USA</td>
			<td>1099351</td>
			<td>The number listed in the Catalog Number section is the Reference number for Actiwatch Spectrum Pro.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iPod Touch 5Th gen</td>
			<td>Apple Inc., Cupertino CA, USA</td>
			<td>A1509</td>
			<td>The number listed in the Catalog Number section is the Model number. Newer generations of iPods can be used for data collection.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medline DYND30261 Zip-Style Biohazard Specimen Bags, Plastic, Latex Free, 9&#34; Length, 6&#34; Width, Clear</td>
			<td>Medline Industries, Inc., Northfield IL</td>
			<td>DYND30261</td>
			<td>The number listed in the catalog Number section is the Part number</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medline DYND80024 24 hours Urine Collection Bottle, 3000 mL</td>
			<td>Medline Industries, Inc., Northfield IL</td>
			<td>DYND80024</td>
			<td>The number listed in the catalog Number section is the Part number</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Moveland 3ml Disposable Plastic Transfer Pipettes</td>
			<td>Moveland</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nordic Ice NOR1038 No-Sweat Reusable Long-Lasting Gel Pack, 16 oz. (Pack of 3)</td>
			<td>Nordic Cold Chain Solutions</td>
			<td>0858687005050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Office Depot Brand Print-Or-Write Color Permanent Inkjet/Laser File Folder Labels, OD98817, 5/8&#34; x 3 1/2&#34;, Dark Blue</td>
			<td>Office Depot, Inc.Boca Raton FL, USA</td>
			<td>660-426</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Philips Actiware 6.0.9</td>
			<td>Respironics, Inc., Murrysville PA, USA</td>
			<td>1104776</td>
			<td>This software is used to analyze sleep recorded through Actiwatch Spectrum Pro</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Push cap, neutral for 7 mL tubes</td>
			<td>Sarstedt, Numbrecht, Germany</td>
			<td>65.793</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SAS software 9.4</td>
			<td>SAS Institute, Cary, NC</td>
			<td>https://www.sas.com/en_us/software/visual-statistics.html</td>
			<td>This software is used to analyze the data. Any statistical software (e.g., SPSS, R) can be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shipping material</td>
			<td>FedEx, USPS, UPS</td>
			<td></td>
			<td>Any company can be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Specimen Collector Urine/Stool White 26 oz.</td>
			<td>McKesson Corporation, San Francisco CA</td>
			<td>16-9522</td>
			<td>The number listed in the catalog Number section is the Part number</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tube 7 mL, 50x16mm, PS</td>
			<td>Sarstedt, Numbrecht, Germany</td>
			<td>58.485</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

collecting sleep, circadian, fatigue, and performance data in complex operational environments

Schlafverlust und zirkadiane Fehlausrichtung tragen zu einem signifikanten Anteil von Betriebsunfällen und -vorfällen bei. Gegenmaßnahmen und Arbeitsplanungsentwürfe zur Minderung von Ermüdung werden in der Regel in kontrollierten Laborumgebungen bewertet, aber die Wirksamkeit der Umsetzung solcher Strategien in betriebliche Umgebungen kann eine Herausforderung darstellen. Dieses Manuskript fasst einen Ansatz zum Sammeln von Schlaf-, Zirkadianen-, Ermüdungs- und Leistungsdaten in einer komplexen Betriebsumgebung zusammen. Wir untersuchten 44 Piloten der Fluggesellschaften über 34 Tage, während sie einen festen Flugplan flogen, der eine Basisdatensammlung mit 5 Tagen Ammorgenflügen, vier Frühflügen, vier Hocharbeits-Mittagsflügen und vier verspäteten Flügen umfasste, die nach Mitternacht landeten. Jeder Arbeitsblock wurde durch 3–4 Tage Ruhe getrennt. Um den Schlaf zu beurteilen, trugen die Teilnehmer kontinuierlich einen am Handgelenk getragenen forschungsvalidierten Aktivitätsmonitor und absolvierten tägliche Schlaftagebücher. Um die zirkadiane Phase zu bewerten, wurden die Piloten gebeten, den gesamten Urin, der während der 24 h nach jedem Zollblock in vier oder acht stündlichen Behältern hergestellt wurde, für die Beurteilung von 6-Sulfatoxymelatonin (aMT6s) zu sammeln, das ein Biomarker des zirkadianen Rhythmus ist. Zur Beurteilung der subjektiven Ermüdung und objektiven Leistung wurde den Teilnehmern ein Touchscreen-Gerät zur Verfügung gestellt, mit dem die Samn-Perelli Fatigue Scale und die PsychomotorIsche Wachsamkeitsaufgabe (PVT) während und nach jedem Flug sowie während der Wachzeit, am Mittag und Schlafenszeit. Mit diesen Methoden wurde festgestellt, dass die Schlafdauer bei frühen Starts und späten Oberflächen relativ zur Ausgangsbasis reduziert wurde. Circadian Phase verschoben sich nach Dienstzeitplan, aber es gab eine breite Palette in der aMT6s Spitze zwischen Individuen auf jedem Zeitplan. Die PVT-Leistung war bei den frühen, hohen Arbeitsauslastungen und späten Zeitplänen im Vergleich zum Ausgangswert schlechter. Insgesamt war die Kombination dieser Methoden praktisch und effektiv für die Beurteilung des Einflusses von Schlafverlust und zirkadianer Phase auf Müdigkeit und Leistung in einem komplexen Betriebsumfeld.

Mit den beschriebenen Methoden konnten wir über 700 Tage Daten und über 3.000 PVTs und Ermüdungsbewertungen unter 44 Kurzstreckenpiloten7sammeln. Ziel dieser Studie war es, Veränderungen im Schlaf, in der zirkadianen Phase, bei den Ermüdungsbewertungen und der Leistung von Kurzstreckenpiloten durch Arbeitsbeginn und Arbeitsbelastung bei Tagesflügen zu charakterisieren.
Um das versuchsweise Studiendesign zu berücksichtigen, wurden alle Zustandseffekte auf Schlaf- und Leistungsergebnisse unter Verwendung wiederholter Maßanalysen der Varianz analyse mit unstrukturierten Kovarianzen unter Verwendung des Teilnehmers als wiederholten Faktor bewertet. Um zu beurteilen, ob Schlaf- und Leistungsergebnisse nach Einem bestimmten Zeitplan je nach Tag variierten, wurden lineare Modelle für gemischte Effekte auf die Veränderungen des Schlafes und der Leistung pro Tag angewendet. Um individuelle Unterschiede in der Anpassung an einen bestimmten Zeitplan zu berücksichtigen, durften Das Abfangen und die Steigung je nach Individuum variieren.
Das erste Ziel, das mit diesen Methoden angesprochen wurde, war die Untersuchung der Auswirkungen der Startzeit auf den Schlaf. Schlafdauer, Schlafzeit, Wachzeit und Schlafqualität wurden anhand des Schlaftagebuchs und der Aktigraphie berechnet. Ein Beispiel für das vom Aktivitätsmonitor abgeleitete Actogramm ist in Abbildung 7dargestellt. Es wurde gezeigt, dass Schlafzeitpunkt und -dauer in Abhängigkeit von der Arbeitsstartzeit mit Hilfe der Regressionsanalyse mit gemischten Effekten signifikant variierten. Tabelle 1 zeigt die Schlafzeit, die Wachzeit, die Schlafdauer und die Schlafqualität nach Zeitplantyp, wie von den Teilnehmern im Schlaftagebuch berichtet. Die Teilnehmer gingen im Durchschnitt gegen 23:10 (SD = 1:41) am Basisblock ins Bett. Die Schlafzeit für den frühdienstlichen Zeitplanblock unterschied sich erheblich von der Ausgangsbasis (p < 0,01), wobei die Teilnehmer frühere Schlafzeiten meldeten. Die Schlafzeiten für Mittags- und Spätdienstpläne unterschieden sich ebenfalls deutlich von der Ausgangszeit (p < 0,01), wobei die Teilnehmer spätere Schlafzeiten meldeten. Die Teilnehmer gingen an Ruhetagen im Vergleich zum Ausgangswert deutlich später (p < 0,01) ins Bett.
Abbildung 8 zeigt die von mittlerer Aktigraphie abgeleitete Schlafdauer pro Tag für jeden Zeitplantyp. Die Teilnehmer erhielten bei frühen Starts deutlich weniger Schlaf (p < 0,01) als bei den Ausgangsstarts. Die Schlafdauer bei den anderen Zeitplantypen war nicht anders als bei der Baseline. Schlaflatenz und Schlafeffizienz aus Deraktigraphie waren nicht signifikant von der Basis für einen der Zeitplantypen. Wake after Sleep Beginn (WASO) war bei frühen Starts signifikant anders als bei Baseline (p < 0,05), wobei Piloten berichteten, dass sie während der frühen Starts wacher waren. Es gab keine Unterschiede zwischen dem Basisplan und anderen Zeitplantypen. Zwischen den Ruhetagen und dem Basiswert gab es keine signifikanten Unterschiede.
Das zweite Ziel, das mit diesen Methoden angesprochen wurde, bestand darin, die Auswirkungen der Startzeit auf die zirkadiane Phase zu untersuchen, gemessen mit aMT6s. Das Peak Timing (Acrophase) des aMT6s-Rhythmus ist ein zuverlässiger Marker der zirkadianen Phase58. Abbildung 9 zeigt ein Beispiel für den zirkadianen Rhythmus von aMT6s über 24 h für eine Person, während Abbildung 10 die aMT6s Akrophase für jede Person zeigt, die an den Urinentnahmeverfahren per Studienblock teilgenommen hat. In Übereinstimmung mit den Befunden über den Schlaf, wurde festgestellt, dass die mittlere zirkadiane Phase je nach Arbeitsbeginn deutlich verschoben wurde. Es ist wichtig, die fehlenden Datenerfassungsinformationen in Abbildung 10zu beachten. Einige Personen hatten Schwierigkeiten mit den Urin-Sammlungsverfahren für einige der Blöcke oder sie vergessen, den Zeitpunkt ihrer Probenentnahme zu protokollieren. In diesen Fällen war es nicht möglich, zuverlässige Schätzungen der zirkadianen Phase aus der aMT6s-Konzentration zu generieren, so dass einige Daten fehlen. In Situationen, in denen die Sammlung von Informationen der zirkadianen Phase wichtig ist, kann es ratsam sein, teilnehmer vor jeder Urinentnahme anzurufen, um sicherzustellen, dass die Verfahren ordnungsgemäß befolgt werden.
Das dritte Ziel, das mit diesen Methoden angesprochen wurde, bestand darin, die Auswirkungen der Startzeit auf die selbst gemeldete Ermüdung, gemessen durch SP, und die objektive Leistung, gemessen durch die PVT, zu untersuchen. In Übereinstimmung mit unseren Ergebnissen mit Schlaf, mit gemischten Effekten Regressionsanalyse, fanden wir, dass sowohl Müdigkeit (Tabelle 2) und PVT-Reaktionszeiten (Abbildung 11) waren schlechter bei frühen Starts, hohe Arbeitsbelastung Zwischentageschichten, und späte Abschlüsse, im Vergleich zu unserer Basisdatenerfassung (p < 0,001 SP; p < 0,01 PVT RT). Die Teilnehmer zeigten einen signifikanten Anstieg der Ausfälle für jeden Zeitplantyp im Vergleich zum Basisplan (p < 0,01 früh; p < 0,05 am Mittag; p < 0,01 spät). Die Leistung an Ruhetagen war ähnlich wie bei der Grundlinie. Diese Ergebnisse sind auch in Tabelle 3beschrieben.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59851/59851fig01.jpg"> Abbildung 1: Studienprotokoll nach Tageszeit für jeden Tag der Studie. Die dunkelgrauen Balken stellen die Flugperioden einschließlich der Berichtszeit vor dem Flug (offene Balken) und die hellgrauen Balken die Schlafperioden dar. Die Tage 1–5 stellen den Basisdienstblock dar, die Tage 10–14 stellen den frühen Dienstbeginn dar, die Tage 18–22 stellen den Mittagsdienstbeginn dar, und die Tage 26–30 stellen die späten Starts dar. Die schattierten Balken stellen den ersten Ruhetag nach dem Zoll block dar, wenn Urin gesammelt wird. Diese Figur stammt aus Flynn-Evans et al.7. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59851/59851fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59851/59851fig02.jpg"> Abbildung 2: Das Aktivitätsmonitor-/Beschleunigungsgerät, das am Handgelenk der nicht-dominanten Hand getragen wird. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59851/59851fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59851/59851fig03.jpg"> Abbildung 3: Beispiel für Tests, die während der Ruhetage mit der Touchscreen-Anwendung durchgeführt wurden. Von links nach rechts: (A) die Hauptseite der App zeigt zwei Links; (B) der Ruhetag zeigt drei Links an: morgens, mittags, abends; (C) der Morgenlink zeigt die am Morgen durchgeführten Tests an; (D) der Mittagslink zeigt die am Nachmittag durchgeführten Tests an, und (E) der Abendlink zeigt den am Abend durchgeführten Test an. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59851/59851fig03large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59851/59851fig04.jpg"> Abbildung 4: Urin-Kit. Das Kit enthält (A) einen Urinalhut oder Urinalsammelbehälter, (B) Pipetten, (C) Urinsammelrohr, (D) weiße Aufkleber Etiketten, (E) eine Bio-Gefahrentasche, (F) Eispackung, und (G) Versand Materialien. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59851/59851fig04large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59851/59851fig05.jpg"> Abbildung 5: Beispiel für das Urinsammelprotokoll.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59851/59851fig06.jpg"> Abbildung 6: Psychomotorische Wachsamkeitsaufgabe (PVT). (A) Das Touchscreen-Gerät ist in Querformat ausgerichtet und die Daumen werden zu Beginn des Tests auf dem Bildschirm angezeigt. (B) die Reaktionszeiten werden auf einem rechteckigen Feld im oberen mittleren Teil des Bildschirms angezeigt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59851/59851fig06large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59851/59851fig07.jpg"> Abbildung 7: Actogramm der Schlaf-Wach-Zyklen über 24 h für 14 Tage. Die dunkelblaue Farbe stellt die Schlafperioden dar; das Hellblau stellt die Ruhezeiten dar. Die schwarze Farbe steht für Bewegung. Die gelbe Farbe stellt das Licht dar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59851/59851fig07large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59851/59851fig08.jpg"> Abbildung 8: Mittlere aktigraphieabgeleitete Schlafdauer nach Tag bei jedem Zeitplantyp. Tag 1 stellt die Nacht des Schlafes vor der ersten Arbeitsperiode eines bestimmten Blocks dar. Ein Sternchen bezeichnet einen signifikanten Unterschied (*p < 0,05, **p < 0,01) in den Mittelwerten zwischen der Grundbedingung und dem Block "Frühstarts". <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59851/59851fig08large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59851/59851fig09.jpg"> Abbildung 9: ein MT6-Profil für die fünf Urinsammelbehälter für jede Datenerfassungsepisode für einen einzelnen Teilnehmer. Die Daten werden doppelt gezeichnet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59851/59851fig09large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59851/59851fig10.jpg"> Abbildung 10: 6-Sulfatoxymelatonin (aMT6) Akrophase (Spitze) durch Zeit (24 h Uhr) von zirkadianem Nadir und Zeitplantyp für jeden Einzelnen. Gefüllte und offene Kreise, Dreiecke, Quadrate stellen einzelne Teilnehmer dar. Diese Abbildung stammt aus Flynn-Evans et al.7<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59851/59851fig10large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59851/59851fig11.jpg"> Abbildung 11: Psychomotorische Wachsamkeitsaufgabe (PVT) mittlere Reaktionszeit (RT), Ausfälle (RT >500ms) und Reaktionsgeschwindigkeit (mittelwert 1/RT) nach Tag bei jedem Zeitplantyp. Sternchen nach jeder Neigung zeigen Änderungen der Leistung nach Tag in diesem Zustand an. Klammern geben Unterschiede in der Steigung zwischen der Basisleistung und der Steigung in der Leistung in jeder der anderen Bedingungen an (*p < 0,05, **p < 0,01). Baseline = gefüllte Kreise, früh = offene Kreise, Am Mittag = gefüllte Dreiecke, spät = offene Dreiecke. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59851/59851fig11large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Arbeitsplan</td>
			<td>N</td>
			<td>Schlafenszeit (h, SD)</td>
			<td>Wachzeit (h, SD)</td>
			<td>Schlafdauer (h, SD)</td>
			<td>Schlafqualität (SD)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Baseline (Ref.)</td>
			<td>39</td>
			<td>23:10 (1:41)</td>
			<td>7:20 (1:49)</td>
			<td>8.2 (0.9)</td>
			<td>2.4 (0.7)</td>
		</tr>
<tr>
<td>früh</td>
			<td>42</td>
			<td>21:14 (1:01)**</td>
			<td>4:29 (0:47)</td>
			<td>7.4 (0.9)**</td>
			<td>2.5 (0.6)</td>
		</tr>
<tr>
<td>mittag</td>
			<td>41</td>
			<td>01:19 (0:43)**</td>
			<td>9:11 (0:58)</td>
			<td>7.9 (1.1)</td>
			<td>2.3 (0.6)</td>
		</tr>
<tr>
<td>spät</td>
			<td>40</td>
			<td>02:18 (1:07)**</td>
			<td>9:57 (1:11)</td>
			<td>7.8 (1.4)*</td>
			<td>2.3 (0.7)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Ruhetage</td>
			<td>42</td>
			<td>23:47 (0:50)**</td>
			<td>8:16 (0:58)</td>
			<td>8.5 (0.9)*</td>
			<td>2.4 (0.5)</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabelle 1: Schlaftagebuch abgeleitete Schlafergebnisse (Schlafzeit, Wachzeit, Schlafdauer und Schlafqualität) nach Zeitplantyp. *p < 0,05, **p < 0,01; h = Stunde, SD = Standardabweichung. Diese Tabelle ist reproduziert von Flynn-Evans et al.7
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Arbeitsplan</td>
			<td>Mittelwert (SD)</td>
			<td>p-Wert</td>
		</tr>
<tr>
<td>verbindungslinie zwischen zwei malen</td>
			<td>3.51 (0.80)</td>
			<td>Ref.</td>
		</tr>
<tr>
<td>Frühdienst</td>
			<td>4.03 (0.88)</td>
			<td>< 0,001</td>
		</tr>
<tr>
<td>Mittagsdienst</td>
			<td>3.85 (0.90)</td>
			<td>< 0,001</td>
		</tr>
<tr>
<td>Verspätete Pflicht</td>
			<td>3.85 (0.89)</td>
			<td>< 0,001</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabelle 2: Mittelwerte und Standardabweichung enden für Samn-Perelli (SP) Punkte nach Pflichtblock. Eine höhere Bewertung deutet auf eine größere Ermüdung hin.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Arbeitsplan</td>
			<td>n (Teilnehmer)</td>
			<td>Mittlere Reaktionszeit (ms, SD)</td>
			<td>Reaktionsgeschwindigkeit (s, SD)</td>
			<td>Mittlere Lapses (> 500 ms)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Baseline (Ref.)</td>
			<td>38</td>
			<td>236 (48)</td>
			<td>4.84 (0.61)</td>
			<td>3.1 (4.1)</td>
		</tr>
<tr>
<td>früh</td>
			<td>40</td>
			<td>257 (70)**</td>
			<td>4.63 (0.66)**</td>
			<td>4.4 (5.4)**</td>
		</tr>
<tr>
<td>mittag</td>
			<td>39</td>
			<td>261 (62)**</td>
			<td>4.56 (0.66)**</td>
			<td>4.7 (5.1)*</td>
		</tr>
<tr>
<td>spät</td>
			<td>38</td>
			<td>266 (64)**</td>
			<td>4.51 (0.63)**</td>
			<td>4.7 (5.0)**</td>
		</tr>
<tr>
<td>Ruhetage</td>
			<td>40</td>
			<td>249 (56)</td>
			<td>4.69 (0.62)</td>
			<td>4.0 (4.5)</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabelle 3: Psychomotorische Wachsamkeitsaufgabe (PVT) mittlere Reaktionszeit (RT), Reaktionsgeschwindigkeit (mittelwert 1/RT) und Ausfälle (RT > 500 ms) nach Zeitplantyp. *p < 0,05, **p < 0,01; diese Tabelle ist reproduziert von Flynn-Evans et al.7

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Collecting Sleep, Circadian, Fatigue, and Performance Data in Complex Operational Environments

Schlafverlust und zirkadiane Fehlausrichtung tragen zu zahlreichen Betriebsunfällen und -vorfällen bei. Die Wirksamkeit von Gegenmaßnahmen und Arbeitsplanungsentwürfen zur Minderung von Ermüdungserscheinungen kann in betrieblichen Umgebungen schwierig zu bewerten sein. Dieses Manuskript fasst einen Ansatz zum Sammeln von Schlaf-, Zirkadianen-, Ermüdungs- und Leistungsdaten in komplexen Betriebsumgebungen zusammen.

Sammeln von Schlaf-, Circadian-, Ermüdungs- und Leistungsdaten in komplexen Betriebsumgebungen

Sleep loss and circadian misalignment contribute to a meaningful proportion of operational accidents and incidents. Countermeasures and work scheduling ...

Es ist schwierig, Warn- und Leistungsdaten in Betriebsumgebungen zu sammeln. Unser Protokoll bietet eine Reihe von Tools für die Sammlung von Ermüdungs-Gegenmaßnahmen Daten in der realen Welt. Unser Protokoll ermöglicht die Bewertung von Schlaf, Leistung und der zirkadianen Phase in komplexen Betriebsumgebungen.Diese Techniken können verwendet werden, um die Prävalenz von Schlafmangel und zirkadianer Fehlausrichtung in mehreren operativen Kohorten zu bewerten. Diese Techniken könnten auch besser informieren Längsschnittstatus der langfristigen gesundheitlichen Folgen von chronischem Schlafverlust und zirkadianer Fehlausrichtung. Da die Teilnehmer nicht von Forschungspersonal betreut werden, ist es wichtig, die Datenerhebungsverfahren vollständig zu beschreiben und häufig mit den Teilnehmern einzuchecken.Bevor Sie mit dem Datenerfassungsverfahren beginnen, wählen Sie einen Aktivitätsmonitor aus, der in einer Laborumgebung anhand der Polysomnographie validiert wurde. Weisen Sie jeden Teilnehmer an, den Aktivitätsmonitor während des gesamten Versuchszeitraums eng und sicher am Handgelenk der nicht dominanten Hand zu tragen. Aktivitätsmonitor Entfernungen für Aktivitäten wie Schwimmen oder Duschen sollte im täglichen Schlaftagebuch notiert werden, um Aktivitätmonitor Entfernungen von Inaktivität während Nickerchen zu unterscheiden.Wenn der Aktivitätsmonitor eine Ereignismarkierungsfunktion enthält, bitten Sie den Teilnehmer, auf den Marker zu tippen, wenn der Aktivitätsmonitor entfernt wird. Um uns bei der Analyse zu helfen. Weisen Sie den Teilnehmer an, den Ereignismarker zu drücken, wenn er ins Bett geht und für jede Schlafepisode aufwacht, um die im Schlaftagebuch erhaltenen Informationen zu verbessern und bei der Analyse zu helfen.Nachdem Sie dem Teilnehmer den Aktivitätsmonitor zugewiesen haben, wählen Sie eine Anwendung aus, die für die tägliche Datenerfassung verwendet werden soll. Lassen Sie den Teilnehmer einen Basisfragebogen mit demografischen Informationen ausfüllen, bevor Sie sich an Studienverfahren beteiligen, um die Interpretation der Studienergebnisse zu unterstützen. Weisen Sie den Teilnehmer an, das Schlaftagebuch mit der App vor und nach der Hauptschlafepisode zu vervollständigen.Nach dem Aufwachen von der Hauptschlaf-Episode haben die Teilnehmer die Wachzeit, Anzahl und Dauer des Erwachens und Schlafqualität angeben. Weisen Sie die Teilnehmer an, die Dauer und das Timing aller Nickerchen und zu erwartenden Schlafzeiten im Schlaftagebuch kurz vor dem Schlafengehen zu dokumentieren. Lesen Sie für PVT-Tracking die folgenden Anweisungen an jeden Teilnehmer, um sicherzustellen, dass jeder Teilnehmer die gleiche Schulung erhält.Bitte halten Sie das Gerät jedes Mal in der Querformatposition und bewegen Sie jeden Ihrer Daumen innerhalb weniger Millimeter vom Bildschirm, während Sie den Test machen. Tippen Sie während des Tests mit dem Daumen Ihrer dominanten Hand auf den Bildschirm. Das ist die Hand, mit der Sie normalerweise schreiben.Sobald Sie die roten Zahlen in der Box scrollen sehen, müssen Sie Ihren Daumen von Ihrer dominanten Hand verwenden, um auf die Reize in allen Tests zu reagieren. Die Zahlen im Display zeigen an, wie schnell Sie jedes Mal reagiert haben, je kleiner die Zahl, desto besser. Versuchen Sie, Ihr Bestes zu tun und erhalten Sie die niedrigste Zahl, die Sie jedes Mal können.Wenn Sie zu früh auf den Bildschirm tippen, bevor die Zahlen angezeigt werden, wird eine Fehlermeldung FS angezeigt, die auf einen Fehlstart hinweist. Wenn Sie mit Ihrem nicht dominanten Arm tippen, dann sehen Sie die Meldung ERR, die einen Fehler zeigt FS und ERR zu vermeiden. Wenn Sie vergessen, Ihren Daumen zu heben, wird der Testbildschirm Sie nach kurzer Zeit daran erinnern.Zeigen Sie die richtige Position des Touchscreen-Geräts und die Position des Daumens, während Sie die PVT nehmen, und weisen Sie den Teilnehmer an, das Touchscreen-Gerät im Flugzeugmodus zu halten, wobei das WLAN jederzeit ausgeschaltet ist. Weisen Sie den Teilnehmer an, die PVT zu einem Zeitzeitpunkt zu initiieren, der frei von Ablenkungen ist. Wenn Ablenkungen auftreten, notiert der Teilnehmer die Anzahl der Ablenkungen innerhalb der Anwendung nach dem Test.Zusätzlich zum Abstieg jedes Fluges kommuniziert der Teilnehmer mit seinem Arbeitspartner, um sicherzustellen, dass er sich Zeit nehmen kann, um die Studienaufgaben zu erledigen, und dass die Umgebung frei von Ablenkungen ist. Um die 6-Sulfatoxymelatonin-Produktion zu messen, um die zirkadiane Phase zu schätzen, stellen Sie dem Teilnehmer ein Urin-Kit, ein Urinprotokoll und Anweisungen am Trainingstag zur Verfügung. Das Urin-Kit enthält einen Urinalhut oder Einen Urinalkrug.Mehrere Pipetts, fünf beschriftete Urinsammelröhrchen pro 24-Stunden-Sammlung, zwei zusätzliche Tuben und weiße Aufkleber-Etiketten, saubere Biohazard-Reißverschlussbeutel. Versandmaterial, eine Eispackung, ein Urinsammelprotokoll und eine Referenzanleitung während jedes Sammelblocks. Informieren Sie den Teilnehmer, den gesamten Urin, der über einen Zeitraum von 24 Stunden produziert wird, ab dem Zeitpunkt, an dem der Teilnehmer für die erste Urinsammlung des Tages aufwacht, in vierstündigen Blöcken den ganzen Tag und einen achtstündigen Block über Nacht für insgesamt fünf Proben zu sammeln.Um eine Urinprobe zu erhalten, weisen Sie den Teilnehmer an, eine neue Pipett für jede Probe zu verwenden, um eine kleine Menge des Urins aus dem Sammelbehälter in ein neues kleines Rohr pro Probe zu übertragen, bis das Rohr mindestens halb voll ist. Nach der Deckelung sollte der Teilnehmer die Röhre mit der Nummer beschriften, die die Sammelprobe des Tages angibt. Das beschriftete Rohr sollte dann in eine große Reißverschluss-Biohazard-Tasche gelegt werden und die Tasche sollte in der Versandbox mit einer Kühlpackung platziert werden.Stellen Sie dann sicher, dass jeder Teilnehmer ein prepaid- und vorab adressiertes Versandetikett erhält. Hier wird ein Beispiel für ein Aktigramm gezeigt, das von einem Aktivitätsmonitor abgeleitet wurde, der zur Verfolgung von Schlafdauer, Schlafzeit, Wachzeit und Schlafqualität verwendet wird. Für diese Person variierten Schlafzeitpunkt und -dauer in Abhängigkeit von der Arbeitsstartzeit, wie sie durch die Regressionsanalyse gemischter Effekte beurteilt wurde, signifikant.Diese repräsentative Tabelle zeigt die Schlafzeit, Die Wachzeit, die Schlafdauer und die Schlafqualität nach Zeitplantyp an, wie mehrere Teilnehmer in ihren Schlaftagebüchern berichten. Die Teilnehmer gingen im Durchschnitt gegen 23:10 Uhr auf dem Basisblock ins Bett, die Schlafzeit für den Frühbetriebsplanblock unterschied sich deutlich von der Ausgangszeit, wobei die Teilnehmer vor den frühen Startzeiten frühere Schlafzeiten meldeten. Auch die Schlafzeiten für Mittags- und Spätdienstzeiten unterschieden sich deutlich von der Ausgangszeit, da die Teilnehmer spätere Schlafzeiten meldeten.Die Teilnehmer gingen an Ruhetagen im Vergleich zum Ausgangswert deutlich später ins Bett. Die Teilnehmer erhielten bei frühen Starts deutlich weniger Schlaf als bei der Baseline, während sich die Schlafdauer bei den anderen Zeitplantypen nicht von der Ausgangszeit unterscheidet. 6-Sulatoxymelatonin Acro-Phasen für jeden Einzelnen, der an den Urinentnahmeverfahren per Studienblock teilnahm, zeigten, dass die Hauptphase der zirkadianen Phase entsprechend den Schlafbefunden entsprechend der Arbeitsbeginnzeit signifikant verschoben wurde.Die Ergebnisse der Regressionsanalyse mit gemischten Effekten waren sowohl bei den Ausfällen als auch bei der Ansprechgeschwindigkeit auf der PVT ähnlich. Die Teilnehmer zeigten signifikante Zunahmen der Ausfälle für jeden Zeitplantyp im Vergleich zum Basiswert. Während die Teilnehmerleistungen an Ruhetagen ähnlich wie bei der Basislinie waren.Der wichtigste Schritt in diesem Verfahren ist die richtige Schulung der Teilnehmer für den Abschluss der Studienaufgabe. Insbesondere für die PVT-Datenerfassung. Diese Kombination von Methoden und Test-in-grained Anwendung ermöglicht die Erfassung von Schlaf-, Leistungs- und zirkadianen Phasendaten in Betriebsumgebungen.

Research

JoVE Journal

Behavior

Assessing Functional Performance in the Mdx Mouse Model

Assessing Functional Performance in the Mdx Mouse Model

Beurteilung der Funktionsentwicklung in der<em&gt; Mdx</em&gt; Maus-Modell

Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a severe and progressive muscle wasting disorder for which no cure is available. Nevertheless, several potential ...

Forschung

Verhalten

Eye Tracking, Cortisol, and a Sleep vs. Wake Consolidation Delay: Combining Methods to Uncover an Interactive Effect of Sleep and Cortisol on Memory

Eye Tracking, Cortisol und eine Sleep-Wake vs Konsolidierung Verzögerung: Kombination von Methoden, um eine interaktive Wirkung von Schlaf-und Cortisol auf Memory Entdecken

Although rises in cortisol can benefit memory consolidation, as can sleep soon after encoding, there is currently a paucity of literature as to how these ...

Multifunctional Setup for Studying Human Motor Control Using Transcranial Magnetic Stimulation, Electromyography, Motion Capture, and Virtual Reality

Multifunktions-Setup für das Studium der menschlichen Motor Control Mit Transkranielle Magnetstimulation, Elektromyographie, Motion Capture und Virtual Reality

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular ...

The Treadmill Fatigue Test: A Simple, High-throughput Assay of Fatigue-like Behavior for the Mouse

Die Tretmühle Ermüdungstest: Eine einfache, Hochdurchsatz-Assay von Fatigue-ähnliches Verhalten für die Maus

Fatigue is a prominent symptom in many diseases and disorders and reduces quality of life for many people. The lack of clear pathogenesis and failure of ...

Manipulation of Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) and Sleep in Rats and Mice by Acupuncture

Manipulation of Epileptiform Electrocorticograms ECoGs and Sleep in Rats and Mice by Acupuncture

Manipulation von Epileptiforme Electrocorticograms (ECoGs) und Schlaf bei Ratten und Mäusen durch Akupunktur

Ancient Chinese literature has documented that acupuncture possesses efficient therapeutic effects on epilepsy and insomnia. There is, however, little ...

A Computational Method to Quantify Fly Circadian Activity

Eine rechnerische Methode, Fly Circadian Activity zu quantifizieren

In most animals and plants, circadian clocks orchestrate behavioral and molecular processes and synchronize them to the daily light-dark cycle. ...

Noninvasive, High-throughput Determination of Sleep Duration in Rodents

Nicht-invasive High-Throughput-Bestimmung der Schlafdauer bei Nagern

Traditionally, sleep is monitored by an electroencephalogram (EEG). EEG studies in rodents require surgical implantation of the electrodes followed by a ...

A High-performance Liquid Chromatography Measurement of Kynurenine and Kynurenic Acid: Relating Biochemistry to Cognition and Sleep in Rats

Ein High-Performance Liquid Chromatography-Messung von Kynurenin und Kynurenic Säure: Biochemie zur Kognition und Schlaf bei Ratten

The kynurenine pathway (KP) of tryptophan degradation has been implicated in psychiatric disorders. Specifically, the astrocyte-derived metabolite ...

Chronic Sleep Deprivation in Mouse Pups by Means of Gentle Handling

Chronischer Schlafentzug in Maus Welpen durch sanfte Handhabung

Sleep is critical for proper development and neural plasticity. Moreover, abnormal sleep patterns are characteristic of many neurodevelopmental disorders. ...

Automated Measurements of Sleep and Locomotor Activity in Mexican Cavefish

Automatisierte Messungen des Schlafes und Bewegungsorgane Aktivität im mexikanischen Cavefish

Across phyla, sleep is characterized by highly conserved behavioral characteristics that include elevated arousal threshold, rebound following sleep ...