蒋 童，陈晓菲，齐秦甲子，张 林，曹子敬，吴斯佳，王钰静，侯艳红

1 解放军总医院第八医学中心 医学心理科，北京 100091；2 解放军总医院第一医学中心 消化内科医学部，北京 100853；3 解放军61672 部队 门诊部，北京 100010

脑疲劳是指学习或工作过程中，因长时间从事脑力劳动、睡眠缺乏或昼夜生物节律扰乱而导致作业能力下降、功能衰退的现象[1]。脑疲劳主要表现为注意力难以集中、思维迟钝、记忆力下降、情绪不稳定等[2]。医疗卫生领域的岗位特点和特殊的倒班制度，导致医务人员脑疲劳现象非常普遍，是造成工作效能下降、差错事故增多、甚至引发医疗事故的重要原因[3-4]。因此如何便捷地发现并评估医务人员脑疲劳状态，对持续保持良好工作绩效有重大意义。近红外光成像技术(nearinfrared spectroscopy，NIRS)可探测到大脑认知活动期间脑组织中氧合血红蛋白(oxyhemoglobin，oxy-Hb)和还原血红蛋白(deoxyhemoglobin，Deoxy-Hb)的相对浓度信息[5]。当某区域脑组织活跃时，局部脑血氧含量增加，oxy-Hb 上升而Deoxy-Hb下降，通过计算得出局部组织氧饱和度，实时反映脑组织血流状况[6-7]。NIRS 为部分认知功能的快速检查提供了评价手段，已在临床领域得到广泛应用[8-10]。而连续相加测验主要用于评估受试者思维、计算、短时记忆等综合逻辑运算能力，对脑疲劳状态下的影响较为敏感[11]。本研究采用日立公司生产的ETG-4000型脑功能定量成像装置仪，旨在探讨和评估不同疲劳程度医务人员在逻辑运算任务期间前额叶区域血氧变化情况。

对象与方法

1 研究对象 2016年2 -3 月随机抽取某医院74 名医务工作者，其中男性22例，女性52例，年龄19～ 40(28.97±1.82)岁。受试者中，高中学历2人，大学学历57人，硕士学历13人，博士学历2人。经临床筛查无精神系统疾病史及精神疾病家族史，74人均签署知情同意书。见表1。

表1 研究对象基本情况Tab.1 Descriptive characteristics of the samples

2 分组 使用视觉模拟评分法按受试者主观疲劳度分为轻度疲劳组、中度疲劳组和重度疲劳组。其基本方法是使用长度为10 cm 的直线，标记0 分(无症状)～ 10 分(最严重)，受试者根据主观疲劳度在直线上标记。分组指标为轻度(≤4 分)、中度(＞4 分且＜8 分)和重度(≥8 分)。

3 逻辑运算刺激任务 测试前受试者情绪稳定，测试环境绝对安静。测试时受试者头部保持稳定，不能随意更换姿势，受试者目光注视同一水平线上距离1 m 左右电脑屏幕上显示的十字符号。测试分为4个部分：第一部分为预先扫描，时间设定10 s，受试者静坐，目光注视前方十字；第二部分为等待时间，时间设定30 s，患者从1～5 重复数数；第三部分为刺激时间，进行连续相加测验30 s；第四部分为放松时间，时间70 s，重复数数[7]。连续相加测验分为小于法和大于法两种演算方法。小于法的算法为将测验表中的横列数字连续累计相加，只记个位数，凡相加之和比右边相邻的数小1，则跳过加下一个数，连续累计加完整列数字后将结果报出。大于法的运算方法基本同小于法，但当遇到两数相加后所得的和比右边相邻的数大1 时，跳过加下一个数，连续累计加完整列数字后将结果报出。

4 近红外光成像检测额叶血氧含量变化 采用22 导NIRS 系统测定受试者额叶区血氧含量变化情况。NIRS 系统包含8个光信号发射器和8个探测器，24个通道，通过一个柔软微弹的布套将传感器固定到受试者头上。接收端与发射端间距约3 cm，测量区域为前额区。见图1。

图1 通道示意图Fig.1 Passway diagram

5 分析指标 进行逻辑运算刺激任务的同时，对受试者进行NIRS 检测。实验将预扫描后30 s 等待时间的oxy-Hb 及Deoxy-Hb 平均值作为基线，采集逻辑运算任务时前额叶oxy-Hb 和Deoxy-Hb 含量，计算平均值。比较不同疲劳程度组无任务期间和逻辑运算任务期间oxy-Hb 和Deoxy-Hb 含量。

6 统计学方法 使用EXCEL2016 进行数据汇总，使用SPSS23.0 进行研究资料分析。研究资料中的计量数据均先行正态性检验。偏态资料以Md(IQR)表示，两组比较采用Wilcoxon 秩和检验；多组比较采用Kruskal-Wallis 秩检验。计数资料以例数及率描述，两组比较为χ2检验或精确概率检验。统计检验水准α=0.05，均为双侧检验。

结 果

1 不同疲劳程度一般情况比较 轻度疲劳组23人(31.08%)，中度疲劳组32人(43.24%)，重度疲劳组19人(25.68%)。见表2。

表2 不同疲劳程度分组情况(n,%)Tab.2 Demographic characteristics of different fatigue levels (n,%)

2 不同疲劳程度组无任务期间及逻辑运算任务期间oxy-Hb 含量比较 无任务期间不同疲劳程度组oxy-Hb 含量差异无统计学意义，逻辑运算任务期间CH13、CH14、CH15、CH16 通道oxy-Hb 含量差异有统计学意义(P＜0.05)。见表3。

表3 无任务期间及逻辑运算期间不同疲劳程度组oxy-Hb 比较[mmol/L·mm,Md (IQR)]Tab.3 Comparison of oxy-Hb during baseline and logic operation in different fatigue levels (mmol/L·mm,Md [IQR])

3 不同疲劳程度组无任务期间及逻辑运算任务期间Deoxy-Hb 含量比较 无任务期间不同疲劳程度组Deoxy-Hb 含量差异无统计学意义；逻辑运算任务期间CH4、CH9、CH12、CH13、CH15、16 通道Deoxy-Hb 含量差异有统计学意义(P＜0.05)。见表4。

表4 无任务期间及逻辑运算期间不同疲劳程度组Deoxy-Hb 比较[mmol/L·mm,Md (IQR)]Tab.4 Comparison of Deoxy-Hb during baseline and logic operation in different fatigue levels (mmol/L·mm,Md [IQR])

讨 论

近年来，NIRS 已广泛应用于精神分裂症、抑郁症、认知功能障碍等精神疾病的检测[9,12-13]。既往有研究者对疲劳状况下认知和操作行为脑部血氧参数变化进行监测，开创了在脑力疲劳领域的研究[14]。2017年医联与艾瑞咨询共同发布《中国医生生存现状调研报告》指出，我国医生存在工作强度大、睡眠质量低、过劳疾病多、心理压力大等问题。由于24 h 医疗工作需求，医务人员长期处于高度紧张的大脑复杂工作、睡眠不足、昼夜睡眠节律扰乱状态，导致脑疲劳程度较高[3]。

本研究表明，无任务状态下不同疲劳程度医务人员oxy-Hb 及Deoxy-Hb 含量差异无统计学意义。

通过NIRS 对逻辑运算任务期间oxy-Hb 进行监测，不同疲劳程度的医务人员在逻辑运算任务期间oxy-Hb 含量差异有统计学意义(CH13、CH14、CH15、CH16 通道中度疲劳组与重度疲劳组差异有统计学意义)，表明疲劳状态下执行逻辑运算任务oxy-Hb 含量下降明显。既往有研究者发现主观疲劳的被试者通过NIRS 技术能够监测到脑组织额叶反应性明显的降低[10]。睡眠剥夺56 h 后脑血流灌注明显低于睡眠剥夺前，越靠近额叶、海马区、基底节，这种改变越明显[15]。相关研究也证实了疲劳作业后脑血氧含量降低，疲劳状态下前额叶皮质的活跃度明显降低，由此推断疲劳状态会影响记忆力与注意力[16-17]。在CH13 通道，轻度与中度疲劳组执行逻辑运算任务时oxy-Hb 含量上升明显，推测由于逻辑运算期间受试者脑活动增强，组织氧消耗增加，出现机体代偿机制。既往研究证实精神疲劳状态下血氧饱和度显著升高，可能与代偿机制有关[18]。

研究还发现，不同疲劳程度的医务人员在逻辑运算任务期间Deoxy-Hb 含量差异有统计学意义，轻度与中度疲劳组CH4 通道Deoxy-Hb 含量差异有统计学意义，轻度与重度疲劳组CH9、CH12、CH13、CH15、CH16 通道Deoxy-Hb 含量差异有统计学意义，表明主观疲劳度越严重，执行逻辑运算任务时Deoxy-Hb 含量上升越明显。对驾驶员的研究表明随着疲劳度的增加，脑组织中Deoxy-Hb 含量逐渐上升，脑氧饱和度下降，导致脑部缺氧，出现疲劳症状[19]，与本研究结果一致。但执行任务复杂度或前期导致疲劳因素的不同，对脑疲劳的影响程度是否一致需进一步研究。

综上所述，本研究结果表明NIRS 可以检测逻辑运算任务下额叶激活状态，证实了脑疲劳程度改变与脑血氧含量变化有密切关系。不同疲劳状态下处理复杂任务时脑血氧含量差异有统计学意义(P＜0.05)，部分脑区脑血氧含量下降，部分脑区脑血氧含量上升，可用代偿机制进行解释。不同疲劳程度逻辑运算任务下NIRS 检测脑血氧含量差异有统计学意义。因而应用视觉模拟评分法来评价主观脑疲劳程度是有效方法。