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汽车振动对驾驶员心脑功能动态调整的影响分析

【摘要】:驾驶员在驾车过程中突发脑中风,脑溢血等重大疾病,具有不可控性,容易造成重大交通事故。职业驾驶员心脑血管疾病的产生重要原因之一就是汽车在行车中产生的振动,越来越多的研究者研究汽车振动对驾驶员心脑功能动态调整的影响。基于近红外检测驾驶员脑组织血氧信号以及利用无创血压仪检测动脉血压信号,可以作为一种新型的心脑功能检测方法用于检测驾驶员心脑功能动态调整。心脑动态调整是不管血压如何变化大脑血管床都能够保持脑血流速度(脑充血)的稳定。心脑动态调整是脑血液动力学参数随血压变化的管理机制。在需要长期作业的驾驶员中,心脑动态调整能力可能随着长期振动的影响而有新减弱,造成一系列心脑血管疾病,驾驶过程中的突发脑溢血,脑中风等危险情况均与驾驶员的心脑功能动态调整受损有关。振动状态下驾驶员心脑血管参数(血压信号,血氧信号)在低频范围内的关系可以用来评估驾驶员心脑功能动态调整。相位动力学方法提供了分析脑血流动力学非线性,非稳定性信号的数学框架,而且克服了早期方法的限制和不足,对研究分析汽车振动下驾驶员心脑功能动态调整起到了很重要的作用。相位动力学分析是一种新颖的对心脑信号的分析方法,通过瞬时相位的计算相位相干性可以揭开两个信号的相干程度,它可以从相位角度来对心脑功能动态调整有一个全新的认识。通过近红外光谱法实时连续无创检测脑部组织血氧参数,对光谱信号做信号的预处理以及信号去噪处理,人体生理信号经过降低运动伪差噪声的数据处理算法预处理后,将信号中的噪音和干扰滤去或者将希望得到的频率信号滤出,获得相对理想的血氧和血压信号数据。预处理及降噪后的信号经过连续小波变换后,对脑部组织血氧信号和动脉血压信号进行小波相干性分析和相位相干性分析,分析脑组织血氧和动脉血压之间的相干性。通过统计学分析获得振动频率下相干性的显著差异性,分析差异性存在的原因,进而分析振动对驾驶员心脑功能动态调整的影响。人体心脑功能动态调整不仅仅是大脑和心脏活动在起作用,人体大脑保持稳定的血流量和氧气的供应同时受神经系统,局部血管平滑肌细胞,血管壁内皮细胞的新陈代谢活动调控,是多个系统和器官共同协调作用的结果。通过对实验结果的讨论,分析振动对人体各系统的影响,分析振动对驾驶员心脑功能动态调整的影响,为汽车振动频率的设计范围选取提供一定的理论依据。从汽车轮胎的设计,减振系统悬架的设计,以及与人体接触最多的座椅设计三方面来缓解地面传递到人体的振动,规避人体敏感振动频率,避免与对驾驶员心脑功能动态调整影响较大的振动频率形成共振,减少驾驶员在驾驶过程中突发脑中风的风险。

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