Анненков Олег Александрович, канд. мед. наук
Санкт-Петербург
Oleg A. Annenkov, Cand. Sci. (Med.)
St. Petersburg
Благинин Андрей Александрович, д-р мед. наук, д-р псих. наук, профессор
Санкт-Петербург
Andrey А. Blaginin, Dr. Sci. (Med.), Dr. Sci. (Psych.)
St. Petersburg
Ивченко Евгений Викторович, д-р мед. наук, профессор
Санкт-Петербург
Evgeniy V. Ivchenko, Dr. Sci. (Med.), Professor
St. Petersburg
Овчинников Дмитрий Валерьевич, канд. мед. наук, доцент
Санкт-Петербург
Dmitry V. Ovchinnikov, Cand. Sci. (Med.), Associate Professor
St. Petersburg
Ляшедько Семен Петрович, д-р мед. наук
Санкт-Петербург
Semyon P. Lyashedko, Dr. Sci. (Med.)
St. Petersburg
Введение. Разработка и внедрение в практику авиационного врача новых и эффективных методов оценки функционального состояния летчика в процессе его профессиональной деятельности остается одной из актуальных задач. Это обусловлено необходимостью сохранения профессионального здоровья летчика, а следовательно, профессиональной надежности и безопасности полетов. По данным современных исследователей, айтрекинг получил большое распространение в медицине и парамедицинских областях. Окуломоторная активность человека находится в зависимости от воздействия множества как внешних, так и внутренних факторов, особенно в период выполнения различных видов когнитивных задач, и имеет большой потенциал в диагностике функционального состояния людей экстремальных профессий.
Цель исследования. Изучить и научно обосновать возможности применения айтрекинга в диагностике функционального состояния летчика.
Материалы и методы. В исследовании приняли участие 22 летчика, которые выполняли полеты на авиационных тренажерах с моделированием аварийных и нештатных ситуаций. Летчики были разделены на две группы в зависимости от правильности действий в аварийной ситуации. Группа 1 (n = 10) (средний возраст 25,5 ± 2,0 года) по 10-балльной шкале оценивалась в диапазоне от 7 до 8 баллов, а группа 2 (n = 12) (средний возраст 31,5 ± 2,0 года) — в диапазоне от 8 до 9 баллов. Функциональное состояние летчиков оценивали до и после полета на тренажере в процессе выполнения когнитивных задач. При этом регистрировали показатели регуляции сердечного ритма (посредством математико-статистических и спектральных показателей кардиоритмограммы), сбалансированности и подвижности нервных процессов (оценка простой и сложной сенсомоторных реакций), свойств внимания, а также окуломоторной активности с использованием айтрекера. Статистическую обработку данных проводили с использованием программного обеспечения Microsoft® Excel-2016, пакета прикладных программ SPSS 26.
Результаты. У летчиков группы 1 зарегистрировано снижение скоростных характеристик саккад, признаки перенапряжения адаптационных механизмов организма по данным вариабельности сердечного ритма и снижение уровня функционирования центральной нервной системы. В группе 2 у испытуемых не зафиксировано достоверных изменений характеристик фиксаций и перемещения взора, при этом при анализе кардиоритмограммы зафиксировано умеренное напряжение адаптационных механизмов, а также повышение уровня функционирования центральной нервной системы. При корреляционном анализе полученных данных установлены сильные статистические связи скоростных показателей перемещения взора с показателями вариабельности ритма сердца (ПАРС, rs = 0,53; р ≤ 0,01) и свойствами внимания, такими как объем (r = -0,62, р ≤ 0,01) и распределение (rs = -0,57; р ≤ 0,01).
Выводы. Изменение показателей окуломоторной активности летчика при выполнении когнитивных задач в процессе моделирования аварийных и нештатных ситуаций на авиационном тренажере имеет сонаправленный характер с динамикой регуляции сердечного ритма, свойств внимания, баланса и подвижности нервных процессов. Скоростные показатели саккад имеют сильные статистические связи с интегральным показателем ПАРС, характеризующим степень напряжения адаптационных механизмов организма, а также с объемом и распределением внимания. Айтрекинг имеет большой потенциал в диагностике функционального состояния летчика в процессе профессиональной деятельности как современный эффективный интегральный метод.
Introduction. The development and implementation of improved methods for assessing the functional state of pilots during their professional activities remains a priority direction in aviation medicine due to the need to preserve the professional health and reliability of pilots and, consequently, ensure flight safety. According to contemporary research, eye tracking is increasingly gaining application in medical and paramedical fields. Human oculomotor activity is influenced by numerous internal and external factors, especially during the performance of various cognitive tasks. Therefore, its assessment holds significant potential for diagnosing the functional state of individuals in extreme professional settings.
Objective. To study and substantiate the potential of applying eye tracking technologies for assessment of the functional state of pilots.
Materials and methods. The study involved 22 pilots who were requested to perform flights on aviation simulators with simulated emergency and abnormal situations. The pilots were divided into two groups based on the correctness of their actions in emergency situations. Group 1 (n = 10) (mean age 25.5 ± 2 years) was rated in the range of 7–8 points on a 10-point scale, while Group 2 (n = 12) (mean age 31.5 ± 2 years) was rated in the range of 8–9 points. The functional state of the pilots was assessed both before and after the simulator flight during the performance of various cognitive tasks. Parameters of heart rate regulation (via mathematical-statistical and spectral parameters of the cardiorhythmogram), balance and mobility of nervous processes (assessment of simple and complex sensorimotor reactions), attention properties, and oculomotor activity using an eye tracker were recorded. Statistical data processing was performed using the Microsoft® Excel-2016 software and the SPSS 26 application software package.
Results. In Group 1, the pilots demonstrated a decrease in saccadic velocity characteristics, signs of strain of the body’s adaptation mechanisms according to heart rate variability data, and a reduction in the functional level of the central nervous system. In Group 2, the pilots showed no significant changes in fixation and gaze movement characteristics. However, the cardiorhythmogram revealed moderate strain of adaptation mechanisms and an increased functional level of the central nervous system. Correlation analysis of the data obtained established tight statistical relationships of the velocity parameters of gaze movement with both heart rate variability parameters (PARS, rs = 0.53; p ≤ 0.01) and attention properties, such as capacity (r = -0.62, p ≤ 0.01) and distribution (rs = –0.57; p ≤ 0.01).
Conclusions. Changes in the oculomotor activity parameters of a pilot during the performance of cognitive tasks while simulating emergency and abnormal situations on an aviation simulator exhibit a co-directional pattern with the dynamics of heart rate regulation, attention properties, as well as the balance and mobility of nervous processes. Saccadic velocity parameters showed tight statistical relationships with both the integral PARS indicator, characterizing the degree of strain of the body’s adaptation mechanisms, and attention capacity and distribution. Eye tracking holds significant potential for diagnosing the functional state of pilots during professional activities as a modern, effective, and integral method.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.