飞机客舱高度对乘客舒适度和不适度的影响

海拔通过改变进入肺部的气体中的氧气分压来影响组织氧合作用，从而影响人类健康和福祉。 混合气体的任何成分的分压等于气体的总压力乘以该成分所占气体的比例——在所有海拔高度的空气中，氮气约为 78%，氧气约为 21% . 随着高度增加，总气压降低，因此，包括氧气在内的所有组分气体的分压都会降低。 当空气被吸入时，它会被来自身体组织的水蒸气饱和，从而进一步降低其氧分压。 根据动脉血氧分压 (paO2) 测量的组织氧合作用与进入肺部的气体中的氧分压直接相关。

美国联邦航空局要求商用飞机的设计应确保最大巡航高度时机舱内的气压超过 8,000 英尺（565 毫米汞柱）外部大气中的气压。1 此限制的科学依据尚不清楚。 尽管有大量关于海拔高度对人类影响的知识，但其中大部分涉及海拔高于 8,000 英尺的健康年轻人。 麦克法兰于 1937 年对海拔高度对商业航空公司乘客的影响进行的一项调查发现，“……72 岁以下的老年人对中等海拔高度（即高达 16,000 英尺）的反应没有异常困难。” 然而，同一位作者继续得出结论，“此处介绍的人为因素分析表明，尽可能接近海平面的条件将显着提高航空乘客的舒适度和福祉。 无论如何，机舱高度不应超过 3,000 - 5,000 英尺。” 2, 3 1986 年，美国国家研究委员会 (NRC) 的客机机舱空气质量委员会得出结论：“同样，在 8,000 英尺高度出现的氧分压 (pO2) 下降对正常人来说是安全的，但对慢性阻塞性肺病患者。” 4 在 2001 年发表的一份报告中，NRC 得出结论认为，应高度重视机舱压力对易感人群影响的研究。 5

急性高山病 (AMS)，一种以头痛、厌食、恶心、呕吐、乏力和睡眠障碍为特征的综合症，据报道，在海拔 6,300 至 10,000 米的游客中，有 12% 至 42% 的游客会在上升到海拔高度6后发病脚踏在科罗拉多山区.7-12 这些症状的时间过程没有足够详细的报告，无法描述它们在到达高海拔后的最初几个小时内的发作特征。

飞行期间与缺氧相关的医疗问题很少见。13-18 然而，一个未发表的统计模型 19 预测，在 8,000 英尺高度，与商用飞机乘客年龄相似的大部分人的 paO2 将低于使用飞机时的水平各种医疗机构建议补充氧气。 20-24 如果使用补充氧气的建议有效，25、26 暴露在这些缺氧水平下长达 20 小时（商用飞机航段的最长预期持续时间）可能会对乘客的舒适度和健康产生不利影响.

体育锻炼已被证明可以降低肺部健康状况正常和异常的人的血液氧合作用。 27-29 作为工作的一部分，飞机机组的一些成员从事中等水平的工作30-34，一些人建议进行锻炼，以减轻由于在飞行中长时间不活动而产生的不适。 目前尚不清楚适度运动对高海拔地区的人的舒适度和健康是有益还是有害。

“舒适”和“健康”这两个术语很常用，但定义不准确。 “舒适”被定义为“……一个人能够完全专注于选定任务的环境。 没有人注意维持健康。” 35 “健康”被定义为“健康、快乐或繁荣的状态”。 36 该调查将通过使用环境症状问卷 IV 的以下因素来衡量“舒适和幸福”的单一概念：

因素 1，脑型急性高山病；因素 2，呼吸性急性高山病；和因素 5，Distress.37

低分表示比高分更舒适和幸福。

据报道，轻度缺氧会导致氧饱和度、心率、血压、视觉功能、短期记忆和精细运动协调的无症状变化。 38-41 未发表的研究发现了瞳孔肌肉的无症状控制障碍，这可能是由于交感神经和副交感神经控制之间的不平衡。 42

7. 学习计划和时间表

7.1 学习环境

由于高度室的大小，每个高度都需要多次“运行”以评估所需的测试对象数量。 “运行”将包括适当的测试对象定位、筛选以排除暂时不合格的健康状况的人（参见第 7.6.5 节）、 进入舱室，减压到选定的高度，保持压力不超过 20 小时，在此期间将收集和记录结果数据，然后再加压到海平面，最后收集和记录数据，然后解雇. 暗室运行完成后 5 至 7 天将进行后续电话采访（附件 6）。 不会在多个高度使用相同的测试对象。

在跑步过程中，测试对象将坐在商用飞机座椅上，并允许他们在高度室的物理限制内随意睡觉、进食或走动。 将提供飞机式娱乐（杂志、书籍、录像带）。 室内将提供餐饮服务和卫生间设施。 将随机选择五名测试对象在跑步机测力计上以每小时 3 英里的速度锻炼 10 分钟，每小时一次，持续 9 小时，以模拟产生 2500 至 3300 大卡的代谢工作量。

测试对象和室内测试人员将不知道运行的海拔高度。 对于等于地平面的测试高度，将进行短暂的减压和加压，以模拟在更高高度运行的噪声和压力变化。

以下环境参数将在每次运行的指定限制内​​保持：

压力： 地面水平 环境 +/- 2 毫米汞柱 2000' 707 毫米汞柱 +/- 2 毫米汞柱 4000' 656 毫米汞柱 +/- 2 毫米汞柱 6000' 609 毫米汞柱 +/- 2 毫米汞柱 7000' 586 毫米汞柱 + /- 2 毫米汞柱 8000' 564 毫米汞柱 +/- 2 毫米汞柱

航空公司乘客和山区度假胜地的游客报告医疗紧急情况的频率较低，这表明暴露在高海拔地区是安全的。 因此，高度对生理参数的无症状影响在先验上未被认为严重到足以保证考虑设计变更，并且不包括在第 7.3 段中描述的高度选择逻辑中。 然而，将测量生理变量，以证明在测试运行期间遇到的缺氧是否严重到足以对测试对象产生任何影响。

7.2.1 主要关注以下结果：

以下症状的发生率和严重程度：通过以下方式衡量：

晕厥观察问卷 呼吸急促 胸痛问卷 恶心问卷 头痛问卷 不适问卷 短期记忆障碍问卷 疲劳问卷 精细运动协调问卷

生理/性能测量 测量方式：

心率 脉搏血氧仪 动脉血氧饱和度 脉搏血氧仪 视力 Snellen 视力表 色觉 FM 100 Hue 短期记忆 肯塔基综合听力测试 精细运动协调 Purdue pegboard

7.2.2 次要利益的结果是：

以下症状的发生率和严重程度：通过以下方式衡量：

头晕问卷 头晕问卷 头晕问卷 脸红问卷 发冷问卷 汗湿问卷 发抖问卷 刺痛问卷 麻木问卷 耳塞问卷 视力模糊问卷 隧道视力问卷 困倦问卷 紧张问卷 易激惹问卷 烦躁问卷 抑郁问卷 幸福问卷 好斗/攻击性问卷

增强型环境症状问卷 (ESQ IV) 将用于确定症状结果 37。 增强包括额外的问题，这些问题会引出有关测试对象对室内环境的看法、最近的食物和饮料摄入量以及活动水平的信息。 它将在减压之前分发，并在整个运行过程中定期分发，以确定症状的普遍性，室内服务员将在整个运行过程中的选定时间进行生理和性能测试。

7.5 学习地点：

航空航天和高压医学中心俄克拉荷马州立大学健康科学中心 801 East 91st Tulsa Oklahoma 74132

7.6 测试对象：

测试对象将从塔尔萨及周边地区招募。 俄克拉荷马州立大学将向测试对象提供每小时 18.00 美元的报酬，作为他们参与这项研究的补偿。

以下测试对象选择标准将用于选择总共 216 名测试对象，其中 108 名将被随机分配到年龄层 0 和 8,000'。 如果原假设被拒绝，将招募 108 名测试对象对每个测试高度进行类似分配。 这将被重复直到高度选择算法已经完成。

7.6.1.年龄分布：52

年龄 久坐比例 久坐（63 名受试者） 运动比例 运动（45 名受试者） 总数 # < 30 11% 7 28% 13 20 30 - 39.9 17% 10 42% 19 29 40 - 49.9 25% 16 24% 11 27 50 - 59.9 25 % 16 6% 2 18 60+ 22% 14 - - 14 总计 100% 63 100% 45 108

7.6.2. 测试对象的性别分布约为 50% 男性和 50% 女性。

7.6.3. 在过去 60 个月内乘坐过商业航班，但在过去 1 个月内飞行时间不超过 3 小时。

7.6.4. 在过去 1 个月内没有超过 4,000'。

7.6.5.病史

没有以下病史：

需要在地面进行药物治疗或氧气治疗的肺部疾病 AMA 3 级或更严重的以下任何情况 慢性阻塞性肺病 慢性支气管炎/肺气肿 哮喘 限制性肺病 AMA 3 级或更严重的以下任何心脏病 冠状动脉疾病 心律失常 充血性心力衰竭 脑血管疾病 脑血管意外（中风） 下肢深静脉血栓形成 糖尿病，控制不佳（过去一个月药物剂量/频率发生变化） 过去 6 个月内癫痫发作。 会损害腔室参与的幽闭恐惧症会损害自我护理和自我运动的肌肉骨骼疾病。 目前任何原因引起的贫血 镰状细胞性贫血 镰状细胞性状 主要研究者认为可能导致暴露于低压环境的过度风险的其他情况。

不应，在试验时：

患有传染病（包括上呼吸道疾病） 怀孕 在大手术后 4 周内。 有牙脓肿 在测试后 24 小时内进行过水肺潜水 在测试后 24 小时内献过血 在药物或酒精的影响下

在每次试验室运行前通过问卷调查和访谈确定健康状况。 成功完成健康调查问卷的申请人将接受合格医师的身体检查，重点是心血管和肺部状况，然后才能最终确定资格。 申请人需要进行正常的心血管和肺部检查才有资格参与研究。 40 岁以上将在高海拔地区锻炼的受试者将被要求在高原室内跑步前进行的分级运动耐力测试中证明其安全锻炼至 4.0 METS 的能力。

在测试对象进入高度室之前，将在运行的早晨进行“PreRun”问卷，以确定测试对象自接受医师审查以来是否出现任何不合格的情况。 所有 PreRun 调查问卷将由医师调查员审查。

7.6.6. 没有特殊的饮食需求。

7.6.7. 可以阅读和说英语。

所有调查问卷、常规和紧急说明都将以英语提供。 没有种族或民族排斥标准。

7.6.8. 体型：体重指数小于 35，身高小于 74 英寸。

为了参与者的安全和舒适，商用飞机座椅和高度室内部的尺寸需要限制尺寸。

7.6.9 知情同意：任何未自愿给予知情同意的申请人均不得参加本研究。 当申请人被告知介绍会的日期时，他们将获得一份知情同意书的草稿副本以供审阅。 Informed Consent 将在 orientation 中详细解释，所有测试对象的相关问题以及他们参与研究的情况都将得到解释。 只有医师和科学研究人员才能获得候选人的知情同意。 所有签署的知情同意书将根据波音安全、健康和环境主记录保留时间表保留。

8. 研究设备和方案

8.2 协议：

附件 4 中给出了每次运行的详细时间表。在运行期间，测试对象不会附加任何测试设备。 然而，脉搏血氧仪的检测器会间歇性地夹在每个测试对象的手指上，以测量血氧含量。 对于每次测量，检测器将连接大约 1 分钟。 在从 2.5 小时到 14 小时的整个测试协议中，测试对象将获得视频娱乐和杂志，就像他们在飞行中一样。 视频将在调查期间停止。 测试对象将被要求携带他们通常在飞行中携带的物品（书籍、工作等），并穿上他们可以在 20 小时飞行中穿的衣服。

在测试运行期间，至少有一名调查人员团队成员将始终出现在高度室中，以进行测试并监控测试对象的状况。

出于以下原因，测试对象将被从高度室中移除：

1. 测试对象请求

2. 任何以下医疗状况：

   意识丧失 胸痛持续超过 5 分钟 呼吸急促没有因安抚而缓解 反复呕吐

3. 任何其他情况，根据室内观察员或医生的判断，为了测试对象的安全需要移除。

一旦测试对象离开房间，他/她将不允许返回。

高空舱运行将安排在上午 9:00 开始（0 小时）。 测试对象将在第二天早上 6:30 左右完成测试

如果发现症状流行和严重程度在 20 小时前达到平稳状态，则运行的持续时间可能会缩短。 这将在所有海平面和 8,000' 运行完成后确定。

8.3 研究方法、抽样和数据分析

8.3.1 研究方法论

为确定适度海拔暴露对舒适度和健康的影响，108 名测试对象将在高海拔舱中暴露于 8,000 英尺当量气压下 20 小时，他们对症状调查问题的回答将与 100 名测试对象的回答进行比较在同一腔室中暴露于环境（地面）压力 20 小时。

该研究将采用裂区析因设计。 室内运行是整区单位，海拔高度（0'、8,000' 和任何中间高度）是整区因子，测试对象是裂区单元，运动是裂区因子 [Ex ( exercise) vs Sed (sedentary)]，并且对每个测试对象的重复测量代表以暴露时间为split-split plot factor的split-split unit。 因此，在这种设计下，用于测试高度差异的合适实验单元是室内运行。 本研究中的重复测量包括对问卷症状项的回答，在20小时的时间段内进行x次，以及PaO2、心率等的测量，也将在20小时内重复进行。研究的时间。

8.3.2 抽样

216 名测试对象将参与研究——大约一半是女性，大约一半是男性。 下表给出了年龄分布细分（请注意，对于给定的年龄范围，大约一半的测试对象是男性，大约一半是女性）。 首先，将选择 216 个符合以下分布的测试对象。 然后，给定年龄范围内的给定性别的测试对象将被随机分配到四种条件之一（0'条件Ex；0'条件Sed；8,000'条件Ex；和8,000'条件Sed）。 有关样本大小的注意事项，请参阅附件 8。

0' 条件 8,000' 条件 受试者年龄 Ex M/F Sed M/F Ex M/F Sed M/F Ex M/F Sed M/F < 30 40 13/13 7/7 6/7 4/3 7 /6 3/4 30 - 39.9 58 19/19 10/10 10/9 5/5 9/10 5/5 40 - 49.9 54 11/11 16/16 5/6 8/8 6/5 8/8 50 - 59.9 36 2/2 16/16 1/1 8/8 1/1 8/8 60+ 28 - 14/14 - 7/7 - 7/7 总计 216 45/45 63/63 22/23 32/31 22/23 31/32

8.3.3 数据收集和保密

用于收集受试者回答的调查表和电话访谈表见附件 5。数据记录表见附件 6。 测试对象将在调查表上仅通过测试对象编号来识别。 数据将使用测试对象编号作为标识符输入到电子表格中。 为确保数据完整性，将向调查人员提供将测试对象编号与测试对象姓名相关联的电子表格。 电子表格将驻留在受密码安全访问保护的文件服务器上。 不使用时，调查表、电话采访表和笔记本电脑将存放在上锁的柜子里。 纸质记录将由波音公司保留并在 10 年后销毁。 电子数据将无限期地存储在受密码保护的计算机中，或以类似保护的电子格式存储。

在准备数据分析时，测试对象的反应和人口统计信息将使用测试对象编号合并，但不包括姓名。 只会公布分组结果。 任何内容都不会以可以识别出信息来源的测试对象的形式发布。

8.3.4 数据分析

通过首先根据 EQS 问题计算 AMS-R、AMS-C 和 AMS-D，将分析症状数据以了解治疗之间的显着差异。 我们将对分裂图因子设计进行适当的方差分析 (ANOVA)，以查看海拔高度的差异和活动（Ex 与 Sed）的主要影响以及海拔高度和运动之间的交互作用。 此 ANOVA 还将分析测试对象的内部分数，以确定症状报告是否随时间发生变化。 其次，症状数据将被重新编码为“无症状=0”（症状量表上的 0 反应）和“症状=1”（症状量表上的 1-6 反应）。 将分析这些数据的主要影响和海拔与运动之间的交互作用。

其他相关指标（SaO2、心率等）将使用适当的 ANOVA 进行分析，用于裂分图析因设计。 还将分析这些数据的主要影响（高度和活动）和随时间的变化，以及高度/活动的相互作用。