模擬條件下熱習(xí)服訓(xùn)練的必要性、方法和效果評(píng)估

劉 珺，楊曉明，張向陽(yáng)，鄧 略，寧 波，劉 莉，林 凱

高溫高濕是我國(guó)亞熱帶地區(qū)的主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)，是駐地部隊(duì)訓(xùn)練和執(zhí)行任務(wù)不可避免的環(huán)境條件。某些特殊兵種人員需在高溫、封閉的場(chǎng)所作業(yè)，或身著的作業(yè)訓(xùn)練服等不通風(fēng)、不散熱，使機(jī)體處于濕熱的微小環(huán)境中。處于高溫高濕環(huán)境中時(shí)，人的體感溫度(熱指數(shù))上升，尤其在運(yùn)動(dòng)時(shí)，人的機(jī)體產(chǎn)熱大于散熱，熱量在體內(nèi)蓄積，當(dāng)核心溫度超過(guò)39 ℃時(shí)，過(guò)度的熱應(yīng)激反應(yīng)會(huì)對(duì)人體組織細(xì)胞產(chǎn)生毒性，影響人體許多器官功能，包括神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟、腎臟及凝血功能等，也可損害認(rèn)知能力[1]。為了克服濕熱特殊環(huán)境對(duì)人體的影響，可通過(guò)開(kāi)展熱習(xí)服訓(xùn)練，提高人體熱耐受能力。以往認(rèn)為自然環(huán)境條件達(dá)標(biāo)時(shí)熱習(xí)服訓(xùn)練效果最好，但很多情況下，自然環(huán)境往往不適合熱習(xí)服訓(xùn)練，甚至無(wú)法完成熱習(xí)服訓(xùn)練，因此，近年模擬熱環(huán)境中的熱習(xí)服訓(xùn)練越來(lái)越受到重視。

1 熱習(xí)服訓(xùn)練的影響與機(jī)制

1.1 高溫對(duì)人體生理的影響 人體體溫的調(diào)節(jié)是通過(guò)下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞實(shí)現(xiàn)。核心溫度升高時(shí)，調(diào)節(jié)中樞通過(guò)增加皮膚血流以對(duì)流、傳導(dǎo)方式散熱，還通過(guò)出汗散熱降低機(jī)體溫度。在高溫環(huán)境下，內(nèi)臟器官、不活動(dòng)的肌肉和大腦中血液循環(huán)減少[2]，以增加皮膚血流量達(dá)到降低體溫的目的[3]。皮膚血流量通常會(huì)隨核心溫度升高而增加，當(dāng)核心溫度達(dá)到38 ℃時(shí)會(huì)達(dá)到最高水平，即最大皮膚血流量的50%[4]。運(yùn)動(dòng)期間，骨骼肌血流會(huì)顯著增加，以向肌肉組織輸送氧氣及能量等[5]。隨著長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)出汗引起脫水進(jìn)而導(dǎo)致血容量下降，皮膚和骨骼肌循環(huán)就會(huì)爭(zhēng)奪有限的血液供應(yīng)[6]，此時(shí)運(yùn)動(dòng)能力及體溫調(diào)節(jié)能力均會(huì)下降，如不能及時(shí)補(bǔ)充血容量，核心溫度升高會(huì)發(fā)生中暑。另外，人員穿戴的防護(hù)服和裝備會(huì)減少人體皮膚與空氣的接觸，不利于散熱，防護(hù)裝備也會(huì)增加代謝負(fù)擔(dān)，加大骨骼肌對(duì)血流的需求[7]，使散熱能力下降。所以，在高溫高濕環(huán)境中穿著厚重的人員更易中暑。

1.2 熱習(xí)服訓(xùn)練的機(jī)制 進(jìn)行災(zāi)難救援或處理突發(fā)事件時(shí)，人員會(huì)臨時(shí)調(diào)遣到較熱的環(huán)境中，準(zhǔn)備時(shí)間很短，可以采取以下策略從環(huán)境層面和個(gè)人層面對(duì)抗熱環(huán)境對(duì)人體的影響。例如，通?？梢灶A(yù)先改進(jìn)生活環(huán)境以降低溫度調(diào)節(jié)要求(住房?jī)?nèi)裝空調(diào)、擴(kuò)大遮蔭區(qū)域)，并在活動(dòng)后用冷水浸泡幫助人員降溫，補(bǔ)充電解質(zhì)以預(yù)防低鈉血癥[8]。

熱習(xí)服是通過(guò)一段時(shí)間的高溫反復(fù)作用而使身體逐步適應(yīng)熱環(huán)境，提高耐熱能力的訓(xùn)練方法，主要的目的是提高機(jī)體體溫調(diào)節(jié)能力。熱習(xí)服后下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞敏感性增加，溫度調(diào)節(jié)點(diǎn)會(huì)下移，提早開(kāi)始下調(diào)體溫，使高溫在體內(nèi)蓄積的機(jī)會(huì)減小。熱習(xí)服后較之前基礎(chǔ)體溫降低，心血管功能增強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)心臟排血量增加，確保皮膚血流量充足以增加散熱能力，血容量明顯增加，減少了出汗導(dǎo)致血容量不足的現(xiàn)象[9]。

2 熱習(xí)服的訓(xùn)練方法

熱習(xí)服最佳訓(xùn)練環(huán)境為氣溫35～40 ℃，相對(duì)濕度20%～60%，達(dá)不到此標(biāo)準(zhǔn)時(shí)則在室外熱習(xí)服訓(xùn)練效果較差。多數(shù)情況下，在需要熱習(xí)服訓(xùn)練時(shí)自然環(huán)境條件往往不達(dá)標(biāo)，雖然通過(guò)增加毛衣、雨衣的方法可使微環(huán)境達(dá)到熱習(xí)服所需要的溫度、濕度標(biāo)準(zhǔn)，但因無(wú)法準(zhǔn)確監(jiān)控微環(huán)境溫度、濕度，也無(wú)法精準(zhǔn)把控訓(xùn)練時(shí)氣候?qū)ξh(huán)境的影響，實(shí)際操作很難實(shí)現(xiàn)，另外很難規(guī)范增加服裝的厚度，衣服增加不當(dāng)反而可能導(dǎo)致中暑，因此，通過(guò)增加衣服的熱習(xí)服訓(xùn)練無(wú)法達(dá)到預(yù)期的訓(xùn)練效果。近年來(lái)越來(lái)越多溫、濕度可控模擬熱環(huán)境條件下的熱習(xí)服訓(xùn)練方法因操控性強(qiáng)，逐漸被人們接受。

2.1 被動(dòng)熱習(xí)服 模擬條件下被動(dòng)熱習(xí)服指受訓(xùn)者只需暴露在熱環(huán)境中，不做任何運(yùn)動(dòng)。被動(dòng)熱習(xí)服方式有熱室中靜坐、蒸桑拿或熱水浸泡等。實(shí)現(xiàn)被動(dòng)熱習(xí)服訓(xùn)練需要建立桑拿浴室或熱水浸泡設(shè)施，便于多人可以同時(shí)接受熱習(xí)服訓(xùn)練。

加熱室內(nèi)靜坐是將室內(nèi)溫度人工調(diào)節(jié)到40～50 ℃，相對(duì)濕度20%～75%，靜坐1～2 h。文獻(xiàn)[10，11]報(bào)道，連續(xù)7 d每天在溫度32 ℃、相對(duì)濕度20%的熱室中靜坐4～6 h，或連續(xù)11 d每天在溫度48～50 ℃、相對(duì)濕度50%的熱室中靜坐1 h，均可獲得耐熱能力。

桑拿室是干燥高溫的房間(65 ℃，相對(duì)濕度10%～30%)，人在其中會(huì)心跳加快和出汗，受訓(xùn)者通過(guò)反復(fù)暴露在桑拿室，可以提高心血管功能及體溫調(diào)節(jié)能力[12]。Scoon等[13]報(bào)道了每周進(jìn)行4次30 min的桑拿(90 ℃)，持續(xù)3周，血漿量增加7%，運(yùn)動(dòng)耐力提高了32%。 Stanley等[14]報(bào)道了在運(yùn)動(dòng)后30 min(87 ℃，相對(duì)濕度11%)暴露4次后，血漿量增加了18%。

熱水浸泡的工作原理與桑拿浴類似。Zurawlew等[15]報(bào)道了連續(xù)6 d實(shí)驗(yàn)組訓(xùn)練后在40 ℃的水中浸泡40 min，與在34 ℃的水中浸泡的對(duì)照組相比，可使直腸溫度升高1 ℃。在加熱(33 ℃，相對(duì)濕度40%)的情況下進(jìn)行了5 km的跑步試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組熱耐力提高了4.9%，熱耐力提高與核心溫度和皮膚溫度的降低及出汗量增加有關(guān)。

熱室中靜坐、桑拿浴和熱水浸泡均提供了熱暴露刺激，無(wú)需額外的鍛煉，相對(duì)簡(jiǎn)單易行。但是，因沒(méi)有在熱環(huán)境中運(yùn)動(dòng)，熱習(xí)服效果受到質(zhì)疑。

2.2 主動(dòng)熱習(xí)服 模擬條件下主動(dòng)熱習(xí)服訓(xùn)練指在人造高溫環(huán)境如熱室中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)機(jī)體熱適應(yīng)能力。建立簡(jiǎn)易熱室，費(fèi)用不高，性價(jià)比高，很容易達(dá)到模擬環(huán)境條件要求，環(huán)境的溫度、濕度可控，適合不同地區(qū)的不同需求。而且可完成對(duì)熱室中訓(xùn)練人員的心電、血壓、肛溫的持續(xù)監(jiān)測(cè)，確保訓(xùn)練安全。熱室中熱習(xí)服訓(xùn)練的最佳訓(xùn)練環(huán)境溫度為35～40 ℃或<50 ℃，相對(duì)濕度20%～60%。

熱室中主動(dòng)熱習(xí)服訓(xùn)練常采用低強(qiáng)度或中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)(45%～65%V O2max)[16]，一般采用跑步機(jī)或腳踏車等進(jìn)行器械運(yùn)動(dòng)，每次訓(xùn)練持續(xù)1.5～2 h，連續(xù)訓(xùn)練 10～14 d。熱習(xí)服訓(xùn)練需定期調(diào)整運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，以確保運(yùn)動(dòng)過(guò)程中核心溫度保持在38.5 ℃[17]。常規(guī)的熱習(xí)服計(jì)劃需要兩周的時(shí)間可以觀察到熱習(xí)服訓(xùn)練的效果[18]，熱室中的熱習(xí)服訓(xùn)練只要7 d就可達(dá)到自然環(huán)境熱習(xí)服訓(xùn)練同樣的訓(xùn)練效果，受訓(xùn)者通過(guò)在熱室中運(yùn)動(dòng)進(jìn)行熱習(xí)服訓(xùn)練，同樣對(duì)熱環(huán)境產(chǎn)生了生理適應(yīng)。

國(guó)內(nèi)研究人員在主動(dòng)熱習(xí)服訓(xùn)練方面開(kāi)展了大量工作，有研究團(tuán)隊(duì)在熱帶地區(qū)建立了兩個(gè)熱習(xí)服訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室為面積15 m2左右?guī)Т皯羝胀ǚ块g，無(wú)需密封。將4臺(tái)可調(diào)節(jié)溫度的加熱器和3臺(tái)可調(diào)節(jié)除濕強(qiáng)度的高溫除濕機(jī)均勻分布在房間內(nèi)，分別在房間內(nèi)5個(gè)位置安裝溫、濕度監(jiān)測(cè)儀。使用前提前30 min開(kāi)機(jī)將室內(nèi)溫度調(diào)至40 ℃，相對(duì)濕度調(diào)至40%，待穩(wěn)定后開(kāi)始熱習(xí)服訓(xùn)練，訓(xùn)練中隨時(shí)調(diào)整溫度、濕度。主動(dòng)熱習(xí)服訓(xùn)練1人/次， 2 h/次，設(shè)定跑步機(jī)坡度2度、速度5 km/h，受訓(xùn)者在跑步機(jī)連續(xù)跑步2 h。訓(xùn)練后進(jìn)行了熱耐力檢測(cè)，根據(jù)熱耐力檢測(cè)結(jié)果，訓(xùn)練3 d后所有受訓(xùn)者熱耐力均合格，連續(xù)熱習(xí)服訓(xùn)練7 d過(guò)程中熱耐力穩(wěn)步提升，運(yùn)動(dòng)中監(jiān)測(cè)的核心溫度及心率隨著熱耐力的增強(qiáng)逐漸降低。且訓(xùn)練后受訓(xùn)者精神狀態(tài)均有好轉(zhuǎn)，整個(gè)熱習(xí)服訓(xùn)練沒(méi)有出現(xiàn)不適癥狀，所有受訓(xùn)者均順利完成規(guī)定的訓(xùn)練科目。

實(shí)踐證明通過(guò)建立熱室，在模擬熱環(huán)境中進(jìn)行主動(dòng)熱習(xí)服訓(xùn)練性價(jià)比高，操作簡(jiǎn)便，熱習(xí)服效果較好。

2.3 維持熱適應(yīng) 完成熱習(xí)服訓(xùn)練后，脫離熱環(huán)境一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生熱適應(yīng)能力降低，我們稱之為脫習(xí)服。脫習(xí)服后必須重復(fù)熱習(xí)服后恢復(fù)熱適應(yīng)能力。研究發(fā)現(xiàn)，每5 d進(jìn)行1次熱習(xí)服訓(xùn)練會(huì)維持熱適應(yīng)能力[19]。維持熱適應(yīng)方法可以使人體長(zhǎng)時(shí)間保持熱適應(yīng)能力。

3 效果評(píng)估

熱習(xí)服訓(xùn)練方式多種多樣，但最終目的是讓機(jī)體獲得了熱適應(yīng)能力，形成熱習(xí)服。熱習(xí)服評(píng)價(jià)的指標(biāo)包括生理指標(biāo)、心理指標(biāo)和生化指標(biāo)等。熱習(xí)服評(píng)價(jià)生理指標(biāo)包含個(gè)人口溫[20]、心率和核心體溫等；評(píng)價(jià)的心理指標(biāo)包含熱感覺(jué)、熱舒適性、熱應(yīng)變?cè)u(píng)分指數(shù)和主觀體力感覺(jué)等級(jí)等；評(píng)價(jià)的生化指標(biāo)主要是對(duì)汗液和血液成分的分析結(jié)果[21]。

目前評(píng)估熱習(xí)服訓(xùn)練效果的金標(biāo)準(zhǔn)是做熱耐力檢測(cè)，即評(píng)估熱習(xí)服訓(xùn)練受訓(xùn)者的熱耐力是否達(dá)標(biāo)?？赏ㄟ^(guò)對(duì)比熱習(xí)服訓(xùn)練前后早晨清醒后受試者心率是否降低，體溫是否降低來(lái)評(píng)估熱習(xí)服效果。

檢測(cè)生理應(yīng)激指數(shù)(physiological strain index，PSI)的方法也可用于測(cè)定熱耐受性，計(jì)算方法為：如設(shè)定核心溫度和心率為39.5 ℃ 和180次/min,則PSI39.5/180= 5(TCt-TC0)÷(39.5-TC0)+5(HRt-HR0)÷(180HRt-HR0)，其中TC0和HR0為運(yùn)動(dòng)前的核心溫度及心率，TCt和HRt為運(yùn)動(dòng)時(shí)的最高核心溫度及最快心率。通常根據(jù)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度及年齡設(shè)定PSI標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)計(jì)算得到PSI值超過(guò)最高標(biāo)準(zhǔn)PSI時(shí)，即為熱耐受性不良。

目前熱習(xí)服訓(xùn)練效果評(píng)估的簡(jiǎn)單方法是：觀察受訓(xùn)者在熱環(huán)境中是否情緒穩(wěn)定，精神狀態(tài)好，有無(wú)食欲減退、失眠、疲乏等現(xiàn)象，在熱環(huán)境中運(yùn)動(dòng)后體力是否恢復(fù)快，心率在訓(xùn)練后10～15 min是否接近訓(xùn)練前水平，訓(xùn)練后安靜時(shí)是否心率<80次/min等。國(guó)內(nèi)首個(gè)熱耐力檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室正在籌建中，未來(lái)可望建立更科學(xué)的熱習(xí)服訓(xùn)練效果評(píng)估系統(tǒng)。

有研究顯示熱習(xí)服訓(xùn)練后，受試者的心率、核心溫度、血容量和出汗量出現(xiàn)了適應(yīng)性改變，心率呈現(xiàn)進(jìn)行性下降變化，核心溫度整體也表現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)[22]。

綜上所述，熱習(xí)服訓(xùn)練可增強(qiáng)體溫調(diào)節(jié)和心血管功能，調(diào)節(jié)人體對(duì)熱環(huán)境的生理適應(yīng)能力。模擬條件下熱習(xí)服訓(xùn)練可以精準(zhǔn)地控制環(huán)境溫度，提高人體對(duì)熱環(huán)境的生理適應(yīng)能力。在熱習(xí)服訓(xùn)練前，應(yīng)對(duì)受訓(xùn)人員進(jìn)行熱耐受能力及生理應(yīng)激指數(shù)的檢測(cè)，訓(xùn)練后進(jìn)行熱習(xí)服效果評(píng)估。我們需要進(jìn)一步研究以完善熱習(xí)服方法，制定有效、實(shí)用和可行的熱習(xí)服訓(xùn)練方案，為部隊(duì)人員在高溫環(huán)境下的生活、作訓(xùn)等活動(dòng)提供安全保障。