01.02.2018 •

    Auswirkungen der Phosphorfarbe in modernen Nachtsichtgeräten auf Sehleistung und Performance des Anwenders

    Sven Rommel

    Bundeswehrzentralkrankenhaus Koblenz

    Fragestellung

    Die Fähigkeit, auch bei Dunkelheit sehen und militärische Aufträge durchführen zu können, ist in modernen Streitkräften unverzichtbar. General Barry McCaffrey, bei der Operation „Desert Storm“ 1991 Kommandeur der 24th US Infantery Division, stellte dazu fest: „Our night vision capability provided the single greatest mismatch of the war.” Auch in der Bundeswehr sind mono- und binokulare Nachtsichtgeräte sowohl im Flugbetrieb als auch bei Bodentruppen im Einsatz.

    Nachtsichtgeräte (NVG, Night-Vision-Goggles) erzeugen auf einem nah am Auge des Nutzers befindlichen phosphoreszierenden Bildschirm ein Grün- bzw. Schwarz-Weiß-Bild (Grau- bzw. Grünstufen). Hierbei werden Bildverstärkerröhren mit weißer oder grüner Phosphorfarbe eingesetzt. Die Bundeswehr verwendet derzeit Geräte mit beiden Phosphorfarben parallel. Ziel der hier vorgestellten Studie war es, zu untersuchen, ob die Wahl der Phosphorfarbe zu Unterschieden hinsichtlich der Anwenderperformance führt.

    Diese Fragestellung ergab sich aus der Feststellung, dass sich beim Personal des Kommandos Spezialkräfte (KSK) in der täglichen Anwendung der Nachtsichttechnik durch die Spezialkräfte individuelle Präferenzen zu jeweils einer dieser beiden Farben – mehrheitlich zu weißem Phosphor – entwickelt hatte.

    Da die mögliche Performance mit NVG nur schlecht aus den jeweiligen technischen Angaben zu den Geräten erkennbar ist – auch da unterschiedliche Umgebungsbedingungen die resultierende Leistung maßgeblich beeinflussen –, wurde ein Ver-suchs-aufbau entwickelt, welcher die Performance zumindest annähernd mit den realen Bedingungen der Einsatzverwendung der Geräte vergleichen kann.

    Methodik

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    Abb.1: Parcoursplan mit Stationsdurchlauf (rot) und Zielchart (grün)
    49 Angehörige der Spezialkräfte der Bundeswehr durchliefen bei Tages- und Nachtsichtbedingungen einen Aufgabenparcours unter Anwendung von scharfem Schuss (4 Stationen, je 3 - 5 Schuss). Einschlusskriterien für die Studienteilnahme waren ein Visus von mindestens 0,8 im Snellen-Sehtest (LogMAR 0.1) und ein Stereosehen von mindestens 40 Winkelsekunden. Der Parcours wurde von jedem Probanden dreimal absolviert (Tageslicht, NVG mit grünem Phosphor, NVG mit weißem Phosphor), die Reihenfolge der Durchläufe wurde den Probanden randomisiert zugewiesen. Anschließend wurden die Gruppen hinsichtlich Durchlaufzeit, Treffergenauigkeit und subjektiver Selbsteinschätzung miteinander verglichen.

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    Abb.2: Bildverstärker-Chart (BIV-Chart) mit Zielnummerierung (rot) und Schussanzahl (schwarz)
    Im Gegensatz zu anderen Versuchskollektiven, beispielsweise Soldaten aus anderen Truppen-gattungen, finden sich Unterschiede in der individuellen Schießbefähigung erst auf einem sehr hohen Niveau, so dass für unsere Auswertung von nicht-signifikanten Unterschieden zwischen den individuellen Schießleistungen ausgegangen werden konnte. Dieses erlaubte, Abweichungen bei den Schießleistungen direkt den Änderungen der Schießbedingungen zuzuordnen. Gleichzeitig waren die Teilnehmenden in der Anwendung der Nachtsichtgeräte ausbildungsbedingt weitgehend gleich handlungssicher. Die Versuche fanden im Schießzentrum des KSK in Calw statt. Hier konnte der Parcours als Indoor-Versuch realisiert werden, was zu jedem Zeitpunkt die benötigten konstanten Tages- sowie Infrarot-Beleuchtungsniveaus garantierte.


    Ergebnisse

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    Abb. 3: Schießposition 1 im Parcours, Zielchart an der hinteren Wand (Pfeil)
    Bei der Auswertung der Treffergenauigkeit bestätigte sich die Homogenität des Probandenkollektivs. Durchschnittlich wurden 3 Schuss, unabhängig von der Aufgabenstellung, Phosphorfarbe und Zieldistanz, auf 3,66x3,66 cm (MD: 2,35 cm²) platziert. Die durchschnittlich erreichte Sehleistung lag bei 0,4 Snellen-Visus (LogMAR 0,4). Weder zwischen Tag- und Nachtsichtbedingungen noch hinsichtlich der Phosphorfarbe gab es einen signifikanten Unterschied in der Durchlaufzeit für den Parcours (p=0,89). Ebenso wenig ergaben die Schießergebnisse im Vergleich der beiden Phosphorfarben einen signifikanten Unterschied (p=0,56).

    Bei der subjektiven Selbsteinschätzung gab es eine signifikante Bevorzugung der weißen Phosphorfarbe (p=0,001). Die Schieß-ergebnisse waren jedoch unter Nachtsichtbedingungen, unabhängig von der Phosphorfarbe, hochsignifikant besser (p=0,00034 grün bzw. p= 0,00014 weiß) als unter Tageslichtbedingungen, obwohl die Tageslichtergebnisse in der subjektiven Selbsteinschätzung hochsignifikant besser eingestuft wurden (p=0,0003).

    Diskusssion und Folgerungen

    Die weiße Phosphorfarbe wird subjektiv am ehesten wie Tageslicht wahrgenommen und bevorzugt. Hinsichtlich der objektiven Aufgabenerfüllung gab es jedoch keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Farben. Die Probanden erfüllten die gestellten Schießaufgaben unter Nachtsichtbedingungen trotz objektiv deutlich reduzierter zentraler Sehschärfe besser. Trotzdem wurde in der Selbsteinschätzung das Tageslicht bevorzugt und die eigene Leistung im Vergleich zur Nachtsicht subjektiv besser eingestuft.

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    Abb. 4: Trefferperfomance bei den 4 Übungen und im Mittel; bei Übung 4 war die Zielfläche deutlich kleiner als bei den Übungen 1 - 3, was die insgesamt niedrigere Trefferquote erklärt.
    Dieses Ergebnis ist höchstwahrscheinlich dem unterschiedlichen Zielverfahren zuzuordnen. Bei Tageslicht nutzt der Schütze die optischen Visiereinrichtungen des Gewehrs. Unter Nutzung eines NVG wird ein Infrarot-Ziellaser verwendet, welcher einen für den NVG-Nutzer sichtbaren Zielpunkt auf das Ziel projiziert. Somit muss keine Zieloptik zwischen Auge und Ziel gebracht werden. Zusätzlich steht dem Schützen auf diese Weise das gesamte Gesichtsfeld des Nachtsichtgeräts zur Verfügung, in welchem er den Ziellaser frei bewegen kann, im Gegensatz zum „Visierblick“ bei Tag.

    Es zeigte sich hierbei eine auffällige allgemeine Fehleinschätzung der Performance, für die im Rahmen der Ausbildung in der Nachtsichttechnik Bewusstsein geschaffen werden kann, um somit das Vertrauen der Anwender in diese Technik zu stärken: „Die Performance unter NVG-Nutzung ist besser als die subjektive Einschätzung, ja sie ist darüber hinaus sogar besser als bei Tageslichtbedingungen!“ 

    Zudem konnte gezeigt werden, dass das Versuchskollektiv eine Schießbefähigung aufweist, die individuelle Schwankungen der Ergebnisse für den realitätsnahen Praxisversuch weitestgehend vernachlässigbar machen. Mit diesem homogenen Kollektiv können ggf. auch weitere Untersuchungen zu ergonomischen Fragestellungen, insbesondere im Zusammenhang mit der jeweiligen Auswirkung auf Schießperformance und Kampfkraft, erfolgen. 

    Literatur

    1. Adomeit U: Grundlagen und neueste Entwicklung der Nachtsichttechnik. Vortrag 4. KSK Symposium Rüstung/Wartung; 21. September 2016.
    2. Jakobs FM, Werner A, Kreutzmann U, Frischmuth J: Fliegen mit Bildverstärkerbrillen. Wehrmedizinische Monatsschrift 2015; 59(10): 293 - 300.
    3. Pinkus A, Lee Task H:
      “Measuring Observers’ Visual Acuity Through Night Vision Goggles” Air Force Reasearch Laboratory, Human Effectiveness Directorate 1998.
    4. Rabin J, McLean W: “A Comparison between Phosphors for Aviator´s Night Vision Imaging System” U.S. Army Aeroedical Research Laboratory 1996; Report No. 96 - 39.
    5. Wiley RW: Visual Acuity and Stereopsis with Night Vision Goggles. U.S. Army Aeroedical Research Laboratory 1989; Report No 89 - 9.

    Bilder: S. Rommel, Koblenz

    Oberstabsarzt Sven Rommel
    E-Mail: svenrommel@bundeswehr.or

    Datum: 01.02.2018

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