2020-05-12：Effect of different vibration frequencies on heart rate variability and driving fatigu...

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文章信息

文献标题：Effect of different vibration frequencies on heart rate variability and driving fatigue in healthy drivers
期刊名称： International Archives of Occupational and Environmental Health
所属级别： 中科院分区：2区（Q2）
影响因子： 2.025
发表时间： 2004
作者机构：
Kun Jiao · Zengyong Li · Ming Chen · Chengtao Wang
Institute of Life Quality via Mechanical Engineering,
Shanghai Jiaotong University,
Shanghai, China
E-mail: [email protected]
Tel.: +86-21-62932905

Shaohua Qi
Department of Rehabilitation,
Zhong Shan Hospital,
Fu Dan University Medical College,
Shanghai, China
作者姓名： Kun Jiao · Zengyong Li · Ming Chen · Chengtao Wang · Shaohua Qi

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内容提要

主要内容：采用功率谱分析和主观评价相结合的方法，研究了在驾驶过程中不同振动频率对健康人模拟心率变异性(HRV)和驾驶疲劳的影响
实验方法：60个人随机分成3组，每组模拟行驶90min，分别设置：垂直正弦振动(加速度0.05 g) 1.8 Hz (A组)，6hz (B组)，无振动(C组)。在所有的实验阶段记录HRV。
技术指标：HRV参数，LF，HF，LF/HF
创新之处：10Hz内的不同频率作用实验对比

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知识概念：

低频：0.04–0.15 Hz
高频：0.15–0.40 Hz （Task Force of the European Society of Cardiology 1996）
这两个频域之间存在着一种相互关系，类似于交感迷走神经平衡的关系(Malliani et al. 1991)。

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方法介绍

60个人随机分成3组，每组模拟行驶90min，分别设置：垂直正弦振动(加速度0.05 g) 1.8 Hz (A组)，6hz (B组)，无振动(C）。为了避免呼吸的印象，要求呼吸率保持在9次/分钟（0.15Hz）。在同一天的同时段进行实验。实验结束后每人进行一次调查问卷。

模拟驾驶时长为90min，定义实验前期10min，实验后期10min，实验中期10min。

通过3个电极测量ECG信号，采样频率250Hz。
通过Marple算法计算HRV的自回归(AR)功率谱。
使用重复测量方差分析(ANOVA)来测试三种实验条件的影响和HRV在每个实验条件下的变异性。
采用Bonferroni检验，在重复测量方差分析显著时，根据观察到的平均值对多次比较进行调整。
使用卡方检验来比较各区段主观评价中疲劳症状的不同发生率

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结果讨论

三组在实验前期的LF没有明显差异，但是在运动中期和运动后期，B组C组有较大差异。A组和B组在不同时段都有较大差异，但是C组在不同时段没有差异。
三组在实验前期HF无统计学差异，B组和C组在实验中期和实验末期HF有统计学差异。三组在不同的实验时段均有显著性差异。
三组在实验前期LF/HF无统计学差异。在运动中期，B组和C组之间的HF观察到明显差异。在运动后期，A组和B组之间的HF观察到明显差异。三组在不同的实验时段均有显著性差异。
基于Bonferroni检验所观察到的平均值，B组与C组的LF成分有显著性差异；A组与B组、B组与C组的LF/HF成分有显著性差异。

三组主观疲劳评分分别为3.65 (A组)、5.1 (B组)、2.3 (C组)

结果表明,没有振动的环境下，三组的LF没有显著差别，但是LF和LF/HF则存在显著差别。在1.8Hz和6.0Hz振动的环境下，HRV的所有指标都发生变化。振动条件下健康驾驶员的交感迷走神经平衡发生了显著变化，而同一时段无振动条件下受试者的交感迷走神经平衡没有类似的显著变化。在模拟驾驶过程中，HF和LF有显著的交叉效应:HF，而LF没有显著的交叉效应。这说明时间和振动交叉效应对副交感神经活动有显著影响，但对交感神经活动没有影响。
在主观疲劳评定方面，C组(2.3)的疲劳评定值远低于A组(3.65)和B组(5.1)。6hz的振动频率与无能快速诱导自主神经活动,

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总结评论

驾驶员疲劳等级与模拟驾驶中的振动频率有关。通过HRV的功率谱分析和主观疲劳评价，定量论证了不同振动频率对自主神经活动的不同影响。结果表明，6hz的振动主要影响交感神经和副交感神经的活动，而1.8 Hz的振动主要影响副交感神经的活动。这些发现代表了生理上的支持，不同的振动频率导致不同程度的精神压力和疲劳在健康的司机。

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英文表达

in line with：与...一致
These results were in line with Taguchi and Inagaki’s
conclusion (1999) that vibrations of 1–10 Hz would induce fatigue gradually.