血氧飽和度監(jiān)測(cè) 在消防員體、技能訓(xùn)練和實(shí)戰(zhàn)中的運(yùn)用

陳偉

摘要：消防體、技能訓(xùn)練過程中，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)血氧飽和度，結(jié)合訓(xùn)練監(jiān)測(cè)結(jié)果分析研判，可達(dá)到提高訓(xùn)練效率和提升訓(xùn)練安全的目的。文章提出對(duì)消防員體、技能訓(xùn)練實(shí)施血氧飽和度監(jiān)測(cè)的方法，利用指夾式血氧飽和度檢測(cè)儀或其替代、改造裝置（腕帶式），對(duì)消防員體能訓(xùn)練進(jìn)行全程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，針對(duì)不同訓(xùn)練時(shí)期節(jié)點(diǎn)、難點(diǎn)對(duì)消防員血氧飽和度的影響，提出改進(jìn)訓(xùn)練方式方法，從而科學(xué)、有效地提高消防員體技能，提升訓(xùn)練成績(jī)和效果，同步建立訓(xùn)練安全監(jiān)測(cè)機(jī)制。

關(guān)鍵詞：消防員;血氧飽和度;訓(xùn)練效率;傳感器;科學(xué)訓(xùn)練

傳統(tǒng)的消防員體能訓(xùn)練一般都是圍繞著諸如慢跑或跑步機(jī)等心肺功能訓(xùn)練。而實(shí)戰(zhàn)要求消防員必須具有能夠負(fù)重22.7kg裝備的心肺能力。這規(guī)定了必需的最大力量和最高的無氧耐力水平。以河北省消防救援機(jī)構(gòu)體能訓(xùn)練、考核科目為例，2021年主要開展的訓(xùn)練包括5公里背負(fù)空氣呼吸器跑、3公里跑、單杠引體、單杠卷腹、雙杠臂屈伸、負(fù)重登樓、肩扛拉梯跑等科目。其中，除了單、雙杠項(xiàng)目外，其余科目均為長(zhǎng)時(shí)間、階段性耐力和體力的訓(xùn)練模式。如何通過科學(xué)、系統(tǒng)的體能訓(xùn)練，提升消防員戰(zhàn)斗力和身體素質(zhì)，滿足職業(yè)需求，是當(dāng)前消防訓(xùn)練模式改進(jìn)的主要方向。而隨著科技的進(jìn)步，血氧飽和度監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷成熟和便捷，運(yùn)用血氧飽和度檢測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)消防員體能訓(xùn)練具有科學(xué)、及時(shí)、高效和安全預(yù)警等多方面優(yōu)點(diǎn)。

血氧飽和度（SaO2）是血液中被氧結(jié)合的氧合血紅蛋白（HbO2）的容量占全部可結(jié)合的血紅蛋白容量的百分比，即血液中血氧的濃度，它是呼吸循環(huán)的重要生理參數(shù)。正常人SaO2應(yīng)不低于94%，在94%以下為供氧不足。當(dāng)血氧飽和度在90%～95%時(shí)，人在安靜狀態(tài)下，可以沒有明顯缺氧癥狀，但在活動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)胸悶、氣短的情況，休息后會(huì)有所緩解。如果血氧飽和度低于90%，人就會(huì)出現(xiàn)明顯的缺氧癥狀，人體會(huì)感到胸悶、氣短。血氧飽和度低于90%，就需要及時(shí)處理。根據(jù)血氧飽和度和人體不同程度運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系，可以采取對(duì)消防員體能訓(xùn)練實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)血氧飽和度的方式，改進(jìn)訓(xùn)練方式、確保消防員身體機(jī)能訓(xùn)練安全。

目前，基層消防救援站消防員體能訓(xùn)練主要依靠訓(xùn)練時(shí)間、訓(xùn)練強(qiáng)度（重量）、訓(xùn)練距離等傳統(tǒng)方式來記錄消防員訓(xùn)練成績(jī)，通過對(duì)比分析、研究提高訓(xùn)練水平和改進(jìn)訓(xùn)練方法，形式單一、研究方面有限，無法深入分析了解消防員身體狀況;而在消防員體能訓(xùn)練中加入血氧飽和度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，則能從消防員身體機(jī)能血氧飽和度的規(guī)律性變化與訓(xùn)練時(shí)間、強(qiáng)度等方面的相互影響來深入分析，從而不斷改進(jìn)訓(xùn)練方式和訓(xùn)練體系，建立針對(duì)性的層次遞進(jìn)訓(xùn)練體系，完善訓(xùn)練安全工作制度。

一、消防體能訓(xùn)練中血氧飽和度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的選用、改進(jìn)

目前，在醫(yī)療、運(yùn)動(dòng)行業(yè)普遍采用的血氧儀有四種，分別為：指夾式血氧儀、掌式血氧儀、脈搏式血氧儀和腕式血氧儀：

（一）指夾式血氧儀

采用無創(chuàng)式測(cè)量紅外技術(shù)測(cè)量手指、腳趾、耳朵，這是最常見的測(cè)量方式，測(cè)量數(shù)據(jù)主要顯示的是實(shí)際含氧量下全氧飽和度的比值，一般用百分比表示，人體健康的典型血氧飽和度為90%～100%。考慮到消防員訓(xùn)練時(shí)許多項(xiàng)目要操作裝備，指夾式血氧儀不能夾在消防員的手指和腳趾上，可以經(jīng)過無線或便攜改造后佩戴到耳朵上，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)消防員訓(xùn)練的影響降到最低。

（二）掌式血氧儀

掌式血氧儀主要由主機(jī)、血氧探頭、體表體溫探頭、通訊電纜、軟件等組成，監(jiān)測(cè)原理與指夾式血氧儀類同，缺點(diǎn)是攜帶不便，無法進(jìn)行便攜式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);經(jīng)過佩戴測(cè)試，除應(yīng)用于消防員長(zhǎng)跑等耐力類訓(xùn)練佩戴，不影響訓(xùn)練和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其他訓(xùn)練不適用。

（三）脈搏式血氧儀

該儀器基于動(dòng)脈搏動(dòng)期間光吸收量的變化。分別位于可見紅光光譜（660nm）和紅外光譜（940nm）的兩個(gè)光源交替照射被測(cè)試區(qū)（一般為指尖或耳垂）。這些脈動(dòng)期間吸收的光量與血液中的氧含量有關(guān)。微處理器計(jì)算所吸收的這兩種光譜的比率，并將結(jié)果與存在存儲(chǔ)器里的飽和度數(shù)值表進(jìn)行比較，從而得出血氧飽和度。該儀器的使用方式和指夾式血氧儀、掌式血氧儀類似，在此不再過多描述。

（四）腕式血氧儀（手表式血氧儀）

該儀器主機(jī)佩戴在手腕上，血氧探頭佩戴在手指上，可重復(fù)充電使用;體積小，重量輕，方便攜帶。主流功能配置有：一是運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、記錄及分析。運(yùn)動(dòng)手環(huán)具備心率傳感器、加速度傳感器以及陀螺儀，可以監(jiān)測(cè)心率以及當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，具備運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)及記錄功能;同時(shí)運(yùn)動(dòng)手環(huán)可以和電腦、手機(jī)軟件連接，手環(huán)將信息傳給軟件后，會(huì)給出運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)及分析，給予科學(xué)的運(yùn)動(dòng)建議。二是睡眠監(jiān)測(cè)。包括實(shí)時(shí)心率、靜息心率、深睡淺睡、快速眼動(dòng)，幫助調(diào)節(jié)身體狀態(tài)。三是防護(hù)功能好。市場(chǎng)上部分運(yùn)動(dòng)手表、手環(huán)具備防震、防水等功能，更加契合消防員訓(xùn)練佩戴要求。

綜合考慮，選用運(yùn)動(dòng)手表、手環(huán)作為消防員訓(xùn)練實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備較為合適。

二、血氧飽和度數(shù)值低對(duì)消防員體、技能訓(xùn)練的影響

消防員訓(xùn)練實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)試記錄：選用國(guó)內(nèi)某主流品牌運(yùn)動(dòng)手環(huán)，對(duì)某消防站30名消防員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄。訓(xùn)練項(xiàng)目選用5公里跑，隨機(jī)選取一名消防員測(cè)試數(shù)據(jù)，如圖1所示：

圖1? 5公里跑訓(xùn)練時(shí)某消防員血氧飽和度檢測(cè)數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)分析：

第一，過度訓(xùn)練、激烈訓(xùn)練影響血液循環(huán)，會(huì)使血氧下降，并直接影響機(jī)體的有氧能力，影響疲勞的消除速度。根據(jù)消防站30名隊(duì)員一個(gè)月5公里長(zhǎng)跑訓(xùn)練成績(jī)提升測(cè)試，結(jié)合血氧飽和度分析發(fā)現(xiàn)：30名參測(cè)消防隊(duì)員中，有5名隊(duì)員在一個(gè)月內(nèi)5公里成績(jī)相比原成績(jī)提高40秒及以上，而這5名隊(duì)員的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)血氧飽和度在半數(shù)長(zhǎng)跑訓(xùn)練測(cè)試均超過98%;其余25名隊(duì)員平均測(cè)試值低于98%，有3名體能較弱的消防員在7次訓(xùn)練沖刺后出現(xiàn)干嘔、抽筋，血氧飽和度低于92%。

第二，訓(xùn)練血氧飽和度低（醫(yī)學(xué)界認(rèn)為一般在90%）對(duì)身體的影響：注意力不集中、頭暈?zāi)垦?、焦慮等癥狀;心肌對(duì)缺氧十分敏感，急性心肌缺氧可出現(xiàn)心室顫動(dòng)以至心跳驟停。測(cè)試考慮安全問題，未進(jìn)行極端環(huán)境（如煙霧、水域、嚴(yán)寒）下體能測(cè)試，只針對(duì)消防員100米跑、200米跑、繩索攀登4樓、負(fù)重上10樓等日常體能訓(xùn)練科目開展測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如下（沖線后5秒內(nèi)測(cè)試）：100米跑，7名隊(duì)員血氧飽和度低于96%;200米跑，9名隊(duì)員血氧飽和度低于96%;繩索攀登4樓，9名隊(duì)員血氧飽和度低于96%;負(fù)重上10樓，12名隊(duì)員血氧飽和度低于96%。

三、血氧飽和度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在訓(xùn)練和滅火救援實(shí)戰(zhàn)中的運(yùn)用

（一）可通過監(jiān)測(cè)單項(xiàng)訓(xùn)練消防員的血氧飽和度數(shù)據(jù)界定體能極限時(shí)間，建立隊(duì)站消防員體能數(shù)據(jù)庫(kù)

根據(jù)筆者對(duì)所在市某消防站30人的日常訓(xùn)練血氧飽和度監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，建立分類訓(xùn)練血氧飽和度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在此以3公里長(zhǎng)跑訓(xùn)練為例進(jìn)行闡述，其他訓(xùn)練體系可以此模板建立，各隊(duì)站可根據(jù)實(shí)測(cè)情況分別建立數(shù)據(jù)庫(kù)和訓(xùn)練安全監(jiān)測(cè)體系，在年齡段訓(xùn)練評(píng)分體系范圍內(nèi)，每半公里節(jié)點(diǎn)實(shí)施監(jiān)測(cè)一次并記錄到個(gè)人數(shù)據(jù)庫(kù)，達(dá)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)參照筆者所在地消防機(jī)構(gòu)2021年測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，具體如表1所示。

以25～27歲為例分析：

第一，測(cè)試達(dá)標(biāo)成績(jī)?yōu)?0分以上：測(cè)試數(shù)據(jù)半數(shù)數(shù)值在98%以上血氧飽和度的隊(duì)員，評(píng)定為A+類隊(duì)員，此類隊(duì)員屬于經(jīng)過科學(xué)訓(xùn)練可以快速提高成績(jī)的隊(duì)員，可以視情況加大訓(xùn)練量和訓(xùn)練時(shí)間;測(cè)試數(shù)據(jù)半數(shù)數(shù)值在95%～97%血氧飽和度的隊(duì)員，評(píng)定為A類隊(duì)員，此類隊(duì)員可判定為體能基礎(chǔ)扎實(shí)，但提升速率一般的隊(duì)員，適合開展循序漸進(jìn)類訓(xùn)練;測(cè)試數(shù)據(jù)半數(shù)數(shù)值在92%～94%血氧飽和度的隊(duì)員，評(píng)定為A-類隊(duì)員，此類隊(duì)員屬于體能基礎(chǔ)不牢固或身體機(jī)能供氧不穩(wěn)定，適合開展鞏固型訓(xùn)練。

第二，測(cè)試達(dá)標(biāo)成績(jī)?yōu)?5～89分：測(cè)試數(shù)據(jù)半數(shù)數(shù)值在98%以上血氧飽和度的隊(duì)員，評(píng)定為B+類隊(duì)員，此類隊(duì)員屬于經(jīng)過科學(xué)訓(xùn)練可以快速提高成績(jī)的隊(duì)員，可以視情況加大訓(xùn)練量和訓(xùn)練時(shí)間;測(cè)試數(shù)據(jù)半數(shù)數(shù)值在95%～97%血氧飽和度的隊(duì)員，評(píng)定為B類隊(duì)員，此類隊(duì)員可判定為體能基礎(chǔ)扎實(shí)，但提升速率一般的隊(duì)員，適合開展循序漸進(jìn)類訓(xùn)練;測(cè)試數(shù)據(jù)半數(shù)數(shù)值在92%～94%血氧飽和度的隊(duì)員，評(píng)定為B-類隊(duì)員，此類隊(duì)員屬于體能基礎(chǔ)不牢固或身體機(jī)能供氧不穩(wěn)定，適合開展鞏固型訓(xùn)練。

以上為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建立方法，以此類推，因氣候、環(huán)境、地域、年齡的差別分類研判，可應(yīng)用于負(fù)重登樓、繩索攀爬等項(xiàng)目。

（二）在滅火救援戰(zhàn)斗中，輔助決策人員安全撤離和人員調(diào)派行動(dòng)

當(dāng)前的滅火救援作戰(zhàn)訓(xùn)練中，火場(chǎng)往往因情況復(fù)雜、聲音嘈雜，極大地影響了指揮員的判斷和指令的下達(dá)實(shí)施，有時(shí)由于戰(zhàn)斗戰(zhàn)線過長(zhǎng)或其他突發(fā)情況導(dǎo)致失聯(lián)也時(shí)有發(fā)生。據(jù)此，結(jié)合血氧飽和度對(duì)消防員身體狀態(tài)的影響，可優(yōu)先從以下兩個(gè)方面入手，輔助決策、警示撤離：

第一，輔助指揮長(zhǎng)及時(shí)進(jìn)行滅火救援人員調(diào)配。需要較長(zhǎng)時(shí)間和較強(qiáng)耐力的戰(zhàn)斗行動(dòng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參戰(zhàn)人員的精神、體能，做好戰(zhàn)斗人員的調(diào)配，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參戰(zhàn)人員的血氧飽和度，輔助指揮員及時(shí)作出判斷和指令下達(dá)。

第二，在失聯(lián)或通信中斷情況下，輔助戰(zhàn)斗員進(jìn)行身體狀況預(yù)警。因環(huán)境干擾造成通信中斷時(shí)，將消防員隨身攜帶的血氧飽和度監(jiān)測(cè)裝置改造為自動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)，則可以實(shí)現(xiàn)自警自救功能。

四、結(jié)語(yǔ)

目前，市場(chǎng)上常見的帶有血氧飽和度監(jiān)測(cè)功能的裝置，可以進(jìn)行無線監(jiān)測(cè)，改進(jìn)后可以應(yīng)用于消防員訓(xùn)練場(chǎng)景中。開展滅火救援戰(zhàn)斗時(shí)，為了輔助決策人員安全撤離和人員調(diào)派行動(dòng)，需要配置便攜、可穿戴、高靈敏的血氧監(jiān)測(cè)裝置。通過在日常消防訓(xùn)練中建立消防員血氧飽和度檢測(cè)大數(shù)據(jù)庫(kù)， 利用人工智能算法分析，可以在一定程度上逐步建立消防訓(xùn)練、實(shí)戰(zhàn)監(jiān)測(cè)體系。

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