陳劍政，陳 濤，蘇玉婷，江 川，許馨月，張作明

0 引言

人類感知的外界信息80%來(lái)自視覺(jué)系統(tǒng)，而飛行主要是在視覺(jué)引導(dǎo)下的活動(dòng)[1]，為此民航或外軍要求飛行員在飛行時(shí)視力(裸眼、戴鏡或手術(shù)矯正)必須≥1.0[2-3](小數(shù)視力)。按照目前我軍的《飛行人員體格檢查標(biāo)準(zhǔn)》，飛行人員的視力標(biāo)準(zhǔn)低于1.0，轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)飛行人員可以降到0.6甚至0.4[1]。但是，隨著全天候、全空域作戰(zhàn)方式的轉(zhuǎn)變，飛行光學(xué)環(huán)境從正午陽(yáng)光到曙暮光和云上光，復(fù)雜的光照變化可能對(duì)飛行員尤其是視力低于正常飛行員的視覺(jué)績(jī)效產(chǎn)生明顯的影響。因此，深入驗(yàn)證并分析光環(huán)境對(duì)于不同視力者視覺(jué)績(jī)效的影響，有利于優(yōu)化我軍飛行人員視力檢查標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于保障飛行安全、提高戰(zhàn)斗力具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 對(duì)象和方法

1.1對(duì)象本研究為隨機(jī)對(duì)照研究。招募24名志愿者，男性，年齡19～34(平均25.84±4.31)歲，排除屈光不正手術(shù)史、色盲、色弱、青光眼和糖尿病視網(wǎng)膜病變等眼部器質(zhì)性疾病。其中6名受試者單眼裸眼遠(yuǎn)視力≥1.0，另18名受試者單眼裸眼遠(yuǎn)視力<1.0，根據(jù)軍隊(duì)飛行人員視力檢查標(biāo)準(zhǔn)，所有受試者滿足近視度數(shù)≤-2.00D，遠(yuǎn)視度數(shù)≤+2.50D，散光度數(shù)≤1.00D且最佳矯正視力≥1.0。本研究經(jīng)空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，所有受試者均知情同意并簽署知情同意書(shū)。

1.2方法

1.2.1試驗(yàn)環(huán)境課題組試驗(yàn)室通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化燈光照明系統(tǒng)，可完成日光(1500lx、5000K)、曙暮光(15lx、3000K)和云上光(750lx、5000K)等全光譜飛行光學(xué)環(huán)境的模擬(照度和色溫為受試者眼前5cm處測(cè)得)。受試者座位前下方放置2塊55cm×55cm的全光譜燈模擬云上光環(huán)境。

1.2.2試驗(yàn)儀器采用自動(dòng)驗(yàn)光儀(TOPCON KR-8100PA)驗(yàn)光，采用無(wú)背光標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)遠(yuǎn)視力表(人民衛(wèi)生出版社)檢測(cè)靜態(tài)遠(yuǎn)視力，采用深度覺(jué)計(jì)和視覺(jué)測(cè)試軟件系統(tǒng)(空軍軍醫(yī)大學(xué)航空航天臨床醫(yī)學(xué)中心)檢測(cè)深徑覺(jué)誤差、動(dòng)態(tài)視力(kinetic visual acuity，KVA)和視覺(jué)搜索時(shí)間，采用Farnsworth-Munsell 100色棋檢測(cè)色覺(jué)誤差。

1.2.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)本試驗(yàn)的目的是通過(guò)模擬3種飛行光學(xué)環(huán)境，比較不同視力和光學(xué)環(huán)境對(duì)視覺(jué)績(jī)效的影響。采用兩因素多水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素一為4種不同視力(組間因素)，因素二為3種不同的光學(xué)環(huán)境(組內(nèi)因素)。因變量為雙眼最佳靜態(tài)遠(yuǎn)視力、動(dòng)態(tài)視力、色覺(jué)誤差、深徑覺(jué)誤差和視覺(jué)搜索時(shí)間。

1.2.4試驗(yàn)方法受試者驗(yàn)光后在350lx均勻標(biāo)準(zhǔn)照度下檢查視力，通過(guò)配鏡將單眼視力<1.0受試者的右眼/左眼視力就近矯正為0.8/0.8、0.6/0.6和0.4/0.4。將24名受試者根據(jù)右眼/左眼視力分為1.0/1.0、0.8/0.8、0.6/0.6和0.4/0.4共4組，每組6人，分別在日光、曙暮光和云上光3種模擬光環(huán)境下依次進(jìn)行以下視覺(jué)指標(biāo)的檢測(cè)。受試者在每種模擬光環(huán)境下適應(yīng)5min后開(kāi)始試驗(yàn)。在曙暮光環(huán)境試驗(yàn)前，受試者需額外完成10min暗適應(yīng)。所有試驗(yàn)由同一主試者完成，試驗(yàn)前讓受試者進(jìn)行充分練習(xí)以消除學(xué)習(xí)效應(yīng)。每種光學(xué)環(huán)境下的動(dòng)態(tài)視力、色覺(jué)和深徑覺(jué)誤差各測(cè)量3次，取平均值。

1.2.5觀察指標(biāo)

1.2.5.1雙眼靜態(tài)遠(yuǎn)視力受試者矯正為相應(yīng)視力后，在3種光環(huán)境下檢測(cè)雙眼最佳靜態(tài)遠(yuǎn)視力。檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換為最小分辨角對(duì)數(shù)(LogMAR)視力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.2.5.2動(dòng)態(tài)視力視標(biāo)“E”始終在75cm×121cm大小的屏幕中心，尺寸由小變大，模擬物體從50m距離以15km/h的運(yùn)動(dòng)速度向受試者飛近，受試者在距離屏幕5m處判斷視標(biāo)開(kāi)口方向并做出反應(yīng)，判斷正確的最小視標(biāo)對(duì)應(yīng)受試者的動(dòng)態(tài)視力。檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ogMAR視力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.2.5.3色覺(jué)誤差將Farnsworth-Munsell 100色棋分為藍(lán)、紫、綠、紅4組顏色并隨機(jī)排列，受試者座位距色棋70cm，主試者根據(jù)隨機(jī)數(shù)表隨機(jī)抽取1個(gè)色棋，受試者觀察后選擇顏色與其最接近的色棋，兩色棋的序號(hào)差值為色覺(jué)誤差。

1.2.5.4深徑覺(jué)誤差深度覺(jué)計(jì)上的2根滑桿初始水平位置相同，主試者根據(jù)隨機(jī)數(shù)表控制1號(hào)桿隨機(jī)縱向移動(dòng)一定距離，要求受試者坐于5m遠(yuǎn)處移動(dòng)2號(hào)桿到同一水平位置，兩杠間的縱向距離差即為深徑覺(jué)誤差。

1.2.5.5視覺(jué)搜索時(shí)間視標(biāo)“E”在屏幕任意位置出現(xiàn)28次，間隔時(shí)間隨機(jī)，受試者在2m遠(yuǎn)處于75cm×121cm的屏幕上尋找0.2908cm×0.2908cm大小的視標(biāo)(相當(dāng)于1.0視力)并且判斷視標(biāo)開(kāi)口方向。記錄受試者做出正確判斷的平均反應(yīng)時(shí)間。

2 結(jié)果

2.1不同視力者在不同光環(huán)境下雙眼靜態(tài)遠(yuǎn)視力的變化不同光環(huán)境下靜態(tài)遠(yuǎn)視力的主效應(yīng)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F組內(nèi)=189.71，P組內(nèi)<0.001)，不同視力者靜態(tài)遠(yuǎn)視力的主效應(yīng)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F組間=67.290，P組間<0.001)，視力與光環(huán)境之間不存在交互作用(F交互=0.385，P交互=0.938)。不同光環(huán)境下雙眼靜態(tài)遠(yuǎn)視力兩兩比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其中日光下雙眼靜態(tài)遠(yuǎn)視力最高，標(biāo)準(zhǔn)照度高于云上光，曙暮光下最低。不同視力組間雙眼靜態(tài)遠(yuǎn)視力兩兩比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其中1.0/1.0組雙眼靜態(tài)遠(yuǎn)視力最高，0.8/0.8組高于0.6/0.6組，0.4/0.4組最低，見(jiàn)表1。

表1 不同視力者在不同光環(huán)境下雙眼靜態(tài)遠(yuǎn)視力的變化

2.2不同視力者在不同光環(huán)境下動(dòng)態(tài)視力的變化不同光環(huán)境下KVA(15km/h)的主效應(yīng)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F組內(nèi)=7.287，P組內(nèi)=0.004)，不同視力者KVA(15km/h)的主效應(yīng)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F組間=24.301，P組間=0.003)，視力與光環(huán)境之間存在交互作用(F交互=3.940，P交互=0.003)，表明不同視力者KVA在不同光環(huán)境下變化的趨勢(shì)不同。在3種光環(huán)境下，與1.0/1.0組、0.8/0.8組比較，0.6/0.6組、0.4/0.4組KVA顯著降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在0.4/0.4視力組，與日光環(huán)境相比，曙暮光、云上光環(huán)境下KVA顯著降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，見(jiàn)圖1。

圖1 不同光環(huán)境下的動(dòng)態(tài)視力變化 aP<0.05 vs 相同光環(huán)境下1.0/1.0組；cP<0.05 vs 相同光環(huán)境下0.8/0.8組；fP<0.01 vs 0.4/0.4組日光環(huán)境。

2.3不同視力者在不同光環(huán)境下色覺(jué)誤差的變化不同光環(huán)境下藍(lán)色、紫色、綠色、紅色色覺(jué)誤差的主效應(yīng)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F組內(nèi)=43.979、13.833、43.706、22.450，均P組內(nèi)<0.001)，不同視力者藍(lán)色、紫色、綠色、紅色色覺(jué)誤差的主效應(yīng)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F組間=1.173、2.278、0.439、1.012，均P組間>0.05)，光環(huán)境與視力也均不存在交互作用(F交互=0.241、0.580、0.491、2.453，均P交互>0.05)，見(jiàn)圖2。與日光環(huán)境相比，曙暮光、云上光下藍(lán)色、紫色色覺(jué)誤差顯著增大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。不同光環(huán)境下綠色、紅色色覺(jué)誤差兩兩比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其中日光下綠色、紅色色覺(jué)誤差最小，云上光次之，曙暮光最大，見(jiàn)圖3。

圖2 不同光環(huán)境下的色覺(jué)誤差變化 A：藍(lán)色色覺(jué)誤差；B：紫色色覺(jué)誤差；C：綠色色覺(jué)誤差；D：紅色色覺(jué)誤差。

圖3 不同顏色的色覺(jué)誤差變化 aP<0.05 vs 日光；cP<0.05 vs 曙暮光。

2.4不同視力者在不同光環(huán)境下深徑覺(jué)誤差的變化不同光環(huán)境對(duì)深徑覺(jué)誤差的主效應(yīng)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F組內(nèi)=13.892，P組內(nèi)<0.001)，不同視力者深徑覺(jué)誤差的主效應(yīng)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F組間=7.935，P組間=0.001)，視力與光環(huán)境之間不存在交互作用(F交互=1.803，P交互=0.123)。不同光環(huán)境下深徑覺(jué)誤差兩兩比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，其中日光下深徑覺(jué)誤差最小，云上光次之，曙暮光最大。與1.0/1.0組和0.8/0.8組比較，0.6/0.6組、0.4/0.4組深徑覺(jué)誤差顯著增大，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表2。

表2 不同視力者在不同光環(huán)境下深徑覺(jué)誤差的變化

2.5不同視力者在不同光環(huán)境下視覺(jué)搜索時(shí)間的變化不同光環(huán)境下視覺(jué)搜索時(shí)間的主效應(yīng)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F組內(nèi)=6.103，P組內(nèi)=0.005)，不同視力者視覺(jué)搜索時(shí)間的主效應(yīng)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F組間=6.905，P組間=0.002)，視力與光環(huán)境之間不存在交互作用(F交互=0.900，P交互=0.504)。與日光環(huán)境相比，曙暮光、云上光下視覺(jué)搜索時(shí)間顯著增加，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。與1.0/1.0組相比，其余各組視覺(jué)搜索時(shí)間均增加，且0.6/0.6組、0.4/0.4組視覺(jué)搜索時(shí)間顯著增加，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與0.4/0.4組相比，0.8/0.8組、0.6/0.6組視覺(jué)搜索時(shí)間顯著減少，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表3。

表3 不同視力者在不同光環(huán)境下視覺(jué)搜索時(shí)間的變化

3 討論

現(xiàn)代空戰(zhàn)是全天候、全空域作戰(zhàn)，飛行員必須具備晝間、夜間及各種復(fù)雜氣象條件下起飛作戰(zhàn)的能力。在不同的氣象條件，飛機(jī)外部光照變化范圍可以相差10～12個(gè)數(shù)量級(jí)[4]。目前研究表明，光線環(huán)境會(huì)對(duì)注意力、學(xué)習(xí)和工作表現(xiàn)造成影響[5-6]，光源的照度及色溫會(huì)對(duì)視覺(jué)舒適度、知覺(jué)和認(rèn)知表現(xiàn)產(chǎn)生影響[7-11]。但是，既往研究多集中于室內(nèi)辦公或?qū)W習(xí)的光線環(huán)境，本課題組選取并模擬了3種具有代表性的飛行光學(xué)環(huán)境，即日光、曙暮光和云上光環(huán)境。從試驗(yàn)結(jié)果分析得知，日光下的雙眼靜態(tài)遠(yuǎn)視力、深徑覺(jué)能力、綠色及紅色辨別能力最高，云上光次之，曙暮光最低。與日光環(huán)境相比，曙暮光、云上光下藍(lán)色及紫色辨別能力和視覺(jué)搜索能力顯著下降。在0.4/0.4視力組，曙暮光、云上光環(huán)境下動(dòng)態(tài)視力顯著低于日光環(huán)境?？梢?jiàn)，在曙暮光、云上光環(huán)境飛行時(shí)，人眼的視覺(jué)功能、視覺(jué)績(jī)效有所下降，影響飛行安全和作戰(zhàn)效能。有研究表明，不利的光環(huán)境會(huì)造成飛行員的不安全行為，使飛行員判讀、操作的錯(cuò)誤率提高[12]。國(guó)外飛行事故資料統(tǒng)計(jì)分析顯示，“人為差錯(cuò)”造成的事故占全部事故的40%，直升機(jī)達(dá)70%，而不利光環(huán)境引起的視覺(jué)功能下降是造成“人為差錯(cuò)”的直接原因之一[13]。本試驗(yàn)?zāi)M的云上光環(huán)境下雙眼靜態(tài)遠(yuǎn)視力顯著低于日光環(huán)境。因?yàn)樵粕巷w行時(shí)，大量光線由下向上反射，使人產(chǎn)生“上暗下亮”的感覺(jué)，同時(shí)影響視網(wǎng)膜成像而使視力下降[1]。飛行人員進(jìn)入云上飛行后，應(yīng)集中注意力以減少錯(cuò)覺(jué)的發(fā)生，多借助雷達(dá)搜索以減少目視搜索時(shí)間，同時(shí)配戴好護(hù)目鏡，避免長(zhǎng)時(shí)間的云上飛行和注視下方云層，防止產(chǎn)生眩光[14]。與日光環(huán)境相比，曙暮光環(huán)境下色覺(jué)辨別能力下降明顯。在日光環(huán)境，只有視錐細(xì)胞起作用，而曙暮光環(huán)境處于中間視覺(jué)亮度水平，人眼的視錐和視桿細(xì)胞相互作用，有文獻(xiàn)表明視桿細(xì)胞作用的增加會(huì)降低顏色的辨別能力[15]，這與本研究結(jié)果相符。

視力是選拔飛行員的首要條件，良好的視力對(duì)于飛行安全的重要性不言而喻[16-17]。但是，近年來(lái)，我國(guó)近視患病率居高不下[18]，屈光不正已成為我軍飛行人員停飛最常見(jiàn)的眼科疾病[19-20]。從起飛到著陸的整個(gè)飛行過(guò)程中，飛行員要隨時(shí)觀察儀表的變化情況和艙外的各種目標(biāo)，如天地線、地形、地貌及地標(biāo)等。著陸時(shí)，視力好的飛行員可以在較遠(yuǎn)的地方看清跑道，較早建立目視參考，而視力差的飛行員其看清跑道的距離就大大縮短。由于視覺(jué)運(yùn)動(dòng)反應(yīng)時(shí)間的生理限制和操縱飛機(jī)的時(shí)間限制而對(duì)迎面物體來(lái)不及看清或回避的空間距離，稱為“空中盲距”[1]。飛機(jī)飛行的速度越快，空中盲距越大，尤其對(duì)視力低于正常的飛行員，而不利的光環(huán)境會(huì)延長(zhǎng)視覺(jué)運(yùn)動(dòng)反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)一步加大空中盲距，發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)成倍增加。因此，外軍要求飛行人員飛行時(shí)的裸眼或矯正視力≥20/20(相當(dāng)于小數(shù)視力1.0)。如美國(guó)空軍要求飛行學(xué)員裸眼視力不得低于20/70(矯正視力≥20/20)，領(lǐng)航學(xué)員的裸眼視力不得低于20/200(矯正視力≥20/20)；陸軍直升機(jī)飛行員裸眼視力不得低于20/50(矯正視力≥20/20)；海軍陸戰(zhàn)隊(duì)飛行員的裸眼視力不得低于20/40(矯正視力≥20/20)[2]。然而，我軍飛行人員的視力標(biāo)準(zhǔn)低于1.0，有的放寬到0.6甚至0.4，且目前并未允許戴鏡飛行或可通過(guò)手術(shù)矯正屈光不正的相關(guān)規(guī)定。

本研究結(jié)果顯示，同1.0/1.0視力組比較，0.6/0.6、0.4/0.4視力組雙眼靜態(tài)遠(yuǎn)視力、深徑覺(jué)能力、視覺(jué)搜索能力和動(dòng)態(tài)視力顯著下降。深徑覺(jué)亦稱“立體知覺(jué)”或“距離知覺(jué)”，是對(duì)物體的立體或不同物體遠(yuǎn)近的知覺(jué)，是用眼辨別物體空間方位、深度、凸凹等相對(duì)位置的能力。飛行人員在飛機(jī)著陸、編隊(duì)飛行和空中加油等操作過(guò)程中均涉及距離的判斷，而屈光不正可造成深徑覺(jué)功能下降[21]，威脅飛行安全。視覺(jué)搜索能力是自由空戰(zhàn)尤其近距空戰(zhàn)勝負(fù)的關(guān)鍵因素，直接影響飛行員的戰(zhàn)斗力。動(dòng)態(tài)視力是指辨識(shí)移動(dòng)物體細(xì)微部分的一種運(yùn)動(dòng)視覺(jué)能力，對(duì)涉及快速移動(dòng)物體的視覺(jué)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)(如飛行)至關(guān)重要，直接影響運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下工作任務(wù)的完成質(zhì)量。Palidis等[22]在對(duì)棒球隊(duì)員(視力正?；虺C正視力正常)的動(dòng)態(tài)視力研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體以50°/s的角速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜態(tài)視力與動(dòng)態(tài)視力顯著相關(guān)。與之不同的是，本研究發(fā)現(xiàn)與正視眼人群相比，近視人群的動(dòng)態(tài)視力下降明顯，并會(huì)受到周?chē)猸h(huán)境的疊加影響。

綜上所述，飛行人員的視力下降會(huì)嚴(yán)重影響飛行時(shí)搜索敵機(jī)、辨別目標(biāo)和判斷距離的能力，危及飛行安全，降低作戰(zhàn)效能。據(jù)此，建議我軍飛行人員應(yīng)該在保持正常視力情況下執(zhí)行作訓(xùn)任務(wù)，即應(yīng)該提高目前我軍飛行人員現(xiàn)行的視力標(biāo)準(zhǔn)以滿足戰(zhàn)機(jī)在復(fù)雜多變的光環(huán)境下作訓(xùn)飛行的客觀需求。對(duì)于不能滿足正常視力標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)該盡快出臺(tái)允許飛行人員配戴矯正眼鏡或通過(guò)屈光手術(shù)矯正視力的政策。當(dāng)然，本研究存在一定的局限性：(1)試驗(yàn)?zāi)M的光學(xué)環(huán)境與真實(shí)的飛行環(huán)境存在一定差異；(2)受試者的左右眼矯正視力相同，而飛行人員的左右眼視力可能存在不同或差異較大的情況。因此，尚需進(jìn)一步加強(qiáng)環(huán)境模擬和豐富試驗(yàn)對(duì)象，完善研究。