Erprobung und Evaluation zirkadianer Wachsysteme für die Marine
Stefan Röttgera, Johanna Abendrotha, Melanie Giescheb, Theresa Kohna, Thomas Jacobsenc, Panagiotis Matsangasd, Nita Lewis Shattuckd
a Schifffahrtmedizinisches Institut der Marine, Fachgebiet Ergonomie und Schifffahrtpsychologie, Kronshagen
b Einsatzflottille 1, Dezernat Truppenpsychologie, Kiel
c Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg, Lehrstuhl für Allgemeine und Experimentelle Psychologie
d Naval Postgraduate School, Department of Operations Research, Monterey, CA, USA
Hintergrund
Der kontinuierliche Betrieb eines Kriegsschiffes erfordert die Arbeit der Besatzung in Schichten, in der Seefahrt Wachen genannt. Menge und Zeitpunkt der Arbeits- und Ruhezeiten können dabei in Konflikt mit dem zirkadianen Schlaf-Wach-Rhythmus der Besatzungsangehörigen stehen und zu Müdigkeit, Erschöpfung, reduzierter Leistungsfähigkeit und letztlich auch Havarien führen. Nach einer Serie von Havarien hat die U.S. Navy daher aktuelle Leitlinien für die Wachplangestaltung aufgestellt, die so weit wie möglich die menschliche zirkadiane Rhythmik berücksichtigen sollen. Der Vortrag soll einen Überblick über ein Sonderforschungsprojekt zur Erprobung und Evaluation solcher zirkadianen Wachsysteme in der Deutschen Marine geben.
Fragestellungen
In insgesamt 3 Datenerhebungen sollte untersucht werden, ob (1.) ein nach den Prinzipien zirkadianer Wachsystemgestaltung optimiertes Zweiwachsystem zu besserem Befinden, mehr gesundem Schlaf und höherer Leistungsfähigkeit führt als das traditionelle Zweiwachsystem der Marine, (2.) wie sich Müdigkeit, Schlaf und Leistungsfähigkeit in einem Wachsystem mit vier Wachen im Zeitverlauf entwickeln und zwischen den einzelnen Wachen unterscheiden und (3.) ob und in welcher Richtung es Unterschiede zwischen diesen Parametern in einem Dreiwachsystem mit festen und rotierenden Wachzeiten gibt.
Abb. 1: Ein an den zirkadianen Rhythmus angepasstes Zweiwachsystem hatte Vorteile im Hinblick auf eine Verkürzung der Reaktionszeiten, war allerdings ohne Einfluss auf das subjektive Empfinden der Studienteilnehmer.
Methode
Zur Erfassung der subjektiven Müdigkeit und Erschöpfung wurden die Epworth Sleepiness Scale und die Fatigue Severity Scale jeweils summarisch und retrospektiv für die vergangene Seefahrt und die Karolinska Sleepiness Scale wiederholt für die momentane Müdigkeit verwendet. Die Schlaf- und Wachzeiten wurden durch am Handgelenk getragener Aktigraphen und zur Unterstützung der Auswertung mittels Tagesprotokoll erfasst. Die Leistungsfähigkeit wurde mittels in die Aktigraphen integrierter Vigilanztests (Psychomotor Vigilance Task) ermittelt, die zu jedem Wachwechsel selbstständig durchgeführt werden sollten.
Die Datenerhebung zur Untersuchung der Zweiwachsysteme wurde im Cross-Over-Design parallel auf zwei Minenjagdbooten durchgeführt, die im Rahmen eines Übungsvorhabens zwei 7-tägige Seefahrten gemeinsam im gleichen Seegebiet durchführten, und von denen jedes Wachsystem für jeweils 7 Tage erprobt wurde. Das Vierwachsystem wurde an Bord eines Einsatzgruppenversorgers während einer 8-tägigen Seefahrt mit verschiedenen Manövern untersucht. Die Datenerhebungen im rotierenden (A) und im festen (B) Dreiwachsystem wurden während 5 Seefahrten über einen Zeitraum von 7 Wochen an Bord einer Fregatte im UNIFIL-Einsatz im A – B – B – B – A Design durchgeführt.
Abb. 2: Bis auf die Besatzungsangehörigen, die regelmäßig die Wache von 0 h bis 3 h zu gehen hatten, konnten die Untersuchten einen Rückgang der subjektiven Müdigkeit im Verlauf der Seefahrt beobachten.
Ergebnisse
Das optimierte Zweiwachsystem bot Vorteile für die Vigilanzleistung der Besatzungen im Sinne kürzerer Reaktionszeiten, nicht jedoch für das subjektive Befinden. Im untersuchten Vierwachsystem war für den größten Teil der Besatzung ein Rückgang der subjektiven Müdigkeit im Laufe der Seefahrt zu beobachten. Nur für die Besatzungsangehörigen, die regelmäßig von Mitternacht bis 3 Uhr morgens Wache gehen mussten, zeigte sich dieser Rückgang nicht, sie waren zum Ende der Seefahrt müder als die übrigen Studienteilnehmer. Zwischen den untersuchten Dreiwachsystemen mit festen und rotierenden Wachzeiten zeigten sich tagsüber (zwischen 8 und 20 Uhr) keine Unterschiede in der subjektiven Müdigkeit. In der Nacht (zwischen 20 und 8 Uhr) war die Müdigkeit im rotierenden Wachsystem geringfügig, aber statistisch signifikant niedriger als im Wachsystem mit konstanten Wachzeiten.
Diskussion und vorläufiges Fazit
Die Auswertung der an Bord erhobenen Daten ist noch nicht abgeschlossen. Als vorläufiges Fazit lässt sich ziehen, dass sich das untersuchte Vierwachsystem sehr positiv auf die Müdigkeit der meisten Besatzungsangehörigen auswirkt, das optimierte Zweiwachsystem den im traditionellen Wachsystem im Laufe einer Seefahrt eintretenden Leistungseinbußen effektiv entgegenwirkt.
Für die Verfasser
Dr. rer.nat. Stefan Röttger
Schifffahrtmedizinisches Institut der Marine
Kopperpahler Allee 120, 24119 Kronshagen
E-Mail: stefanroettger@bundeswehr.org