消防員運(yùn)動(dòng)性疲勞監(jiān)測(cè)量表常模的實(shí)證研究

劉 峰

中國(guó)人民警察大學(xué) 救援指揮學(xué)院，河北 廊坊 065000

0 引言

消防訓(xùn)練工作是消防隊(duì)伍建設(shè)的重要組成部分[1]，同時(shí)，特殊環(huán)境作業(yè)對(duì)消防員身心帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[2]。滅火戰(zhàn)斗及大強(qiáng)度訓(xùn)練導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)性疲勞極大地威脅著消防員的身體健康，影響消防隊(duì)伍的戰(zhàn)斗力。消防員運(yùn)動(dòng)性疲勞監(jiān)測(cè)量表(簡(jiǎn)稱量表)[3]為消防人員提供了行之有效的疲勞測(cè)評(píng)手段。量表由情緒應(yīng)激、生理疲勞、自我效能、自我調(diào)節(jié)、體能恢復(fù)、心理疲勞和睡眠質(zhì)量7個(gè)維度組成，共42道題目(圖1所示為量表節(jié)選內(nèi)容)。參考量表得分常模，將消防員疲勞劃分為正常、疲勞、過度疲勞三個(gè)等級(jí)，以及應(yīng)激過度主導(dǎo)和恢復(fù)不足主導(dǎo)兩個(gè)類別。量表以被試消防員主觀自評(píng)為主，缺乏客觀指標(biāo)輔證，因此，如果同時(shí)選取運(yùn)動(dòng)生理生化客觀指標(biāo)評(píng)估被試消防員運(yùn)動(dòng)性疲勞狀況，采用定性定量相結(jié)合的方式，可以彌補(bǔ)單純?cè)u(píng)價(jià)所產(chǎn)生的不足。

運(yùn)動(dòng)性疲勞客觀評(píng)定法主要通過儀器和設(shè)備對(duì)人體生理和生化指標(biāo)進(jìn)行觀察和分析。生理指標(biāo)包

圖1 消防員運(yùn)動(dòng)性疲勞監(jiān)測(cè)量表節(jié)選

括心率、心率變異性(Heart Rate Variability, HRV)、神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能、生物電、感覺機(jī)能、血壓、血氧飽和度等；生化指標(biāo)包括血紅蛋白、血乳酸、血尿素、腎上腺素、肌酸激酶、血睪酮皮質(zhì)醇比值等血液指標(biāo)，以及尿蛋白、尿膽原和尿潛血等尿液指標(biāo)。Borg[4]編制的“主觀疲勞評(píng)估量表”(Ratings of Perceived Exertion，RPE)結(jié)合了生理指標(biāo)，將主觀感受和運(yùn)動(dòng)心率聯(lián)系了起來，得出了一個(gè)函數(shù)關(guān)系：心率(HR)=RPE×10。Klimas等[5]證明當(dāng)疲勞感產(chǎn)生時(shí)，肌肉糖原減少，乳酸增加。Kevin T等[6]在大強(qiáng)度訓(xùn)練后神經(jīng)肌肉的疲勞恢復(fù)研究中，使用視覺感官量表來監(jiān)測(cè)被試者疲勞狀況。王潤(rùn)極等[7]選取心率、主觀疲勞感覺、運(yùn)動(dòng)能力等客觀指標(biāo)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)性疲勞，探討緩解運(yùn)動(dòng)性疲勞、提高恢復(fù)效率的有效方法。楊珊珊等[8]發(fā)現(xiàn)對(duì)HRV多項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)控，能使教練員把握運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)性疲勞狀況，在訓(xùn)練方法及負(fù)荷強(qiáng)度上得到及時(shí)且有效的反饋，有助于對(duì)訓(xùn)練效果有較清晰的認(rèn)識(shí)。梁海丹等[9]認(rèn)為在訓(xùn)練中，可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的晨脈、運(yùn)動(dòng)后即刻心率、尿蛋白等指標(biāo)的測(cè)定判斷運(yùn)動(dòng)員的疲勞程度。王義元[10]通過對(duì)持續(xù)進(jìn)行1.5 h視頻顯示終端(Visual Display Terminal，VDT)監(jiān)測(cè)作業(yè)者腦組織血氧飽和度，分析得出血氧飽和度水平與VDT作業(yè)疲勞程度存在著負(fù)相關(guān)關(guān)系。閆東旭[11]通過對(duì)速滑運(yùn)動(dòng)員年度訓(xùn)練周期負(fù)荷量與生理疲勞的關(guān)系研究得出疲勞期運(yùn)動(dòng)員累計(jì)力量訓(xùn)練量明顯高于非疲勞期。鄭乃云等[12]利用影像辨識(shí)及分析技術(shù)對(duì)石化業(yè)勞動(dòng)者臉部、眼睛、嘴部等特征建立辨識(shí)模塊來確定個(gè)人疲勞等級(jí)。Amelie等[13]在對(duì)鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員的研究中通過測(cè)量心率和血乳酸鹽來確定被試者的生理疲勞。這些客觀指標(biāo)測(cè)量結(jié)果比主觀自評(píng)更有說服力，但也存在時(shí)效性和準(zhǔn)確性相矛盾等局限。各生理生化指標(biāo)監(jiān)測(cè)疲勞的優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

表1 各生理生化指標(biāo)用于監(jiān)測(cè)疲勞的優(yōu)缺點(diǎn)

筆者擬選取心率、血氧飽和度、尿蛋白三項(xiàng)生理生化指標(biāo)，測(cè)評(píng)某基層消防中隊(duì)日常戰(zhàn)訓(xùn)運(yùn)動(dòng)性疲勞狀況，并對(duì)比分析量表得分，以驗(yàn)證量表常模的有效性和準(zhǔn)確性。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

通過對(duì)消防員4周訓(xùn)練期間的量表得分和生理生化指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，檢驗(yàn)所制量表常模的效標(biāo)效度，驗(yàn)證所制量表能否準(zhǔn)確反映消防員的疲勞情況。

1.2 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

實(shí)驗(yàn)對(duì)象為某中隊(duì)8名消防員，年齡20～33歲，均為男性，其中6名戰(zhàn)斗員，2名指揮員，均無傷病情況，且實(shí)驗(yàn)前48 h內(nèi)未服藥或者飲用含酒精的飲料，沒有從事高強(qiáng)度的訓(xùn)練。

1.3 實(shí)驗(yàn)工具

1.3.1 YX301 魚躍牌指夾式脈搏血氧儀。儀器采用光電測(cè)量模式，結(jié)果可在佩戴后8 s內(nèi)讀取，血氧飽和度測(cè)量范圍為70%～100%，精度為±2%，分辨率為1%，心率測(cè)量范圍為30～250 bpm，精度為±2 bpm，分辨率為1 bpm，精度和效率符合本研究的要求。測(cè)量時(shí)手指應(yīng)干燥，不能夾歪，保持受檢手指的穩(wěn)定。

1.3.2 尿液分析試紙條。廣州高爾寶生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)，用于測(cè)量訓(xùn)練后及次日清晨消防員尿液中蛋白含量(采用肉眼比色法進(jìn)行半定量測(cè)量)。

1.3.3 消防員運(yùn)動(dòng)性疲勞監(jiān)測(cè)量表。以該量表常模測(cè)評(píng)消防員的疲勞等級(jí)及分類。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

采用自然實(shí)驗(yàn)法，消防員每日按照中隊(duì)訓(xùn)練計(jì)劃進(jìn)行訓(xùn)練，自變量為消防員每日承受的訓(xùn)練和非訓(xùn)練負(fù)荷，因變量為量表的得分、生理指標(biāo)(運(yùn)動(dòng)后即刻心率、次日清晨靜息心率、血氧飽和度)、生化指標(biāo)(尿蛋白)。

使用儀器和量表對(duì)8名消防員4周內(nèi)的疲勞情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在每天訓(xùn)練結(jié)束后和次日清晨起床前測(cè)量心率、血氧飽和度及尿蛋白含量，在每周三、周五和周日下午發(fā)放量表測(cè)評(píng)消防員主觀疲勞感受。

2 實(shí)驗(yàn)流程

(1)實(shí)驗(yàn)前告知被試者在48 h內(nèi)不要進(jìn)行大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，并告知被試者本次實(shí)驗(yàn)的目的、步驟等詳細(xì)情況，以及實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的問題和預(yù)防措施。(2)實(shí)驗(yàn)正式開始前對(duì)消防員進(jìn)行預(yù)檢測(cè)，測(cè)得基礎(chǔ)心率，排除個(gè)體存在腎臟疾病的因素，填寫個(gè)人基本情況和量表。(3)實(shí)驗(yàn)開始，在每日訓(xùn)練結(jié)束后15 h和次日清晨對(duì)消防員進(jìn)行尿蛋白檢測(cè)，采用肉眼比色法讀取尿液分析試紙條的測(cè)量結(jié)果。(4)使用YX 301魚躍牌指夾式脈搏血氧儀在每日訓(xùn)練后測(cè)量運(yùn)動(dòng)后即刻心率，在次日清晨起床后測(cè)量靜息心率。(5)使用YX 301魚躍牌指夾式脈搏血氧儀在每日訓(xùn)練結(jié)束和次日清晨與心率同時(shí)測(cè)得血氧飽和度。(6)在實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)，每周三、周五及周日下午向消防員發(fā)放量表，測(cè)量消防員最近三天的各種訓(xùn)練負(fù)荷之后對(duì)自己的疲勞主觀評(píng)價(jià)。(7)實(shí)驗(yàn)的第二、三、四周重復(fù)(3)～(6)過程，至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

8名被試消防員前兩周在中隊(duì)進(jìn)行夏訓(xùn)科目訓(xùn)練，后兩周隨中隊(duì)前往訓(xùn)練基地進(jìn)行夏訓(xùn)比武集訓(xùn)。為便于表述，將前兩周稱為夏訓(xùn)階段，后兩周稱為集訓(xùn)階段。運(yùn)動(dòng)后測(cè)得的指標(biāo)可用于評(píng)定訓(xùn)練量，運(yùn)動(dòng)后即刻心率和運(yùn)動(dòng)后15 min尿蛋白這兩個(gè)指標(biāo)越高、運(yùn)動(dòng)后血氧飽和度越低，訓(xùn)練量越大。

相關(guān)研究[14]顯示：(1)清晨靜息心率高于基礎(chǔ)心率且持續(xù)增長(zhǎng)時(shí)，即表明此時(shí)機(jī)體出現(xiàn)了疲勞，若此后幾日清晨的靜息心率仍未降低，則表明疲勞已積累，靜息心率越高，疲勞程度越高；(2)清晨血氧飽和度持續(xù)低于正常值時(shí)，認(rèn)為機(jī)體發(fā)生疲勞，血氧飽和度越低，疲勞程度越高；(3)消防員在訓(xùn)練后出現(xiàn)暫時(shí)性的尿蛋白偏高屬于正?，F(xiàn)象，但若次日清晨指標(biāo)仍未恢復(fù)陰性則說明身體出現(xiàn)了疲勞，尿蛋白含量越高說明疲勞程度越高。以上三項(xiàng)指標(biāo)有一項(xiàng)滿足疲勞判定標(biāo)準(zhǔn)即認(rèn)為出現(xiàn)疲勞。對(duì)8名被試消防員每日各指標(biāo)的均值進(jìn)行研究，以排除個(gè)體差異的干擾。

3.1 客觀指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果

運(yùn)動(dòng)后與次日清晨的心率、血氧飽和度及運(yùn)動(dòng)后15 min尿蛋白的均值變化趨勢(shì)見圖2～圖4(7月26日全天執(zhí)勤、7月31日籌備八一活動(dòng)，均未進(jìn)行訓(xùn)練，兩日數(shù)據(jù)與總體趨勢(shì)相差過大，已剔除)。

圖2 心率均值

圖3 血氧飽和度均值

圖4 尿蛋白均值

從圖2～圖4中可以看出，隨著時(shí)間的推移，運(yùn)動(dòng)后即刻心率均值和運(yùn)動(dòng)后15 min的尿蛋白均值總體呈上升趨勢(shì)，第三周上升趨勢(shì)明顯；運(yùn)動(dòng)后即刻血氧飽和度總體呈下降趨勢(shì)。這表明隨著訓(xùn)練的進(jìn)行，訓(xùn)練負(fù)荷逐漸增大，尤其在集訓(xùn)階段，訓(xùn)練量達(dá)到高峰。次日清晨各指標(biāo)的總體趨勢(shì)與運(yùn)動(dòng)后的趨勢(shì)基本一致，但該指標(biāo)在夏訓(xùn)階段波動(dòng)幅度明顯小于運(yùn)動(dòng)后，說明次日清晨的生理生化指標(biāo)可以更穩(wěn)定地代表消防員的疲勞程度。

通過圖2～圖4可以大致看出，夏訓(xùn)階段各指標(biāo)波動(dòng)幅度不大，隨著集訓(xùn)期的到來，各指標(biāo)變化趨勢(shì)明顯。原因是夏訓(xùn)階段(7月23日至8月5日)中隊(duì)每日的訓(xùn)練項(xiàng)目差異較大，且建軍節(jié)前后的任務(wù)、活動(dòng)比較多，影響了訓(xùn)練計(jì)劃的落實(shí)，而集訓(xùn)階段實(shí)行封閉訓(xùn)練，每天都能夠保證訓(xùn)練量，各項(xiàng)指標(biāo)呈現(xiàn)出比較線性的變化，在集訓(xùn)期被試消防員出現(xiàn)疲勞，且疲勞程度不斷加深。選取差異比較明顯的每周六清晨(7月28日、8月4日、8月11日、8月18日)的靜息心率和血氧飽和度均值進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析(由于尿蛋白指標(biāo)為半定量測(cè)量，故不做分析)，結(jié)果見表2。

表2 每周六清晨各指標(biāo)均值的差異

經(jīng)過4周的訓(xùn)練，被試消防員清晨靜息心率每周顯著增加(P=0.001)；清晨血氧飽和度每周顯著降低(P=0.002)。結(jié)合清晨尿蛋白均值趨勢(shì)圖，總體表現(xiàn)出隨著訓(xùn)練的進(jìn)行，尤其是后兩周集訓(xùn)期的到來，8名被試者靜息心率和尿蛋白指標(biāo)不斷升高，血氧飽和度不斷降低，疲勞癥狀開始顯現(xiàn)且程度不斷加深。

3.2 量表監(jiān)測(cè)結(jié)果

每周三、周五、周日下午回收量表的總得分和兩個(gè)分量表得分的變化趨勢(shì)見圖5。

圖5 量表得分均值

可以看出量表得分曲線的波動(dòng)比生理生化指標(biāo)小，且趨勢(shì)更加明顯。選用每周五下午回收的量表得分進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析，結(jié)果見表3。

量表的評(píng)價(jià)常模[15]是通過正態(tài)分布法和百分位數(shù)法確定的，即：量表總得分<156分為正常，總得分≥156且<173分為疲勞，總得分≥173分為過度疲勞；應(yīng)激得分<78分為正常，應(yīng)激得分≥78且<87分為應(yīng)激過度主導(dǎo)的疲勞，應(yīng)激得分≥87分為應(yīng)激過度主導(dǎo)的過度疲勞；恢復(fù)得分<82分為正常，恢復(fù)得分≥82且<91分為恢復(fù)不足主導(dǎo)的疲勞，恢復(fù)得分≥91分為恢復(fù)不足主導(dǎo)的過度疲勞。可以看出，隨著訓(xùn)練的持續(xù)，8名消防員量表得分呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，且增長(zhǎng)幅度顯著(P<0.001)，集訓(xùn)期開始后，8名被試消防員量表總得分均值逐步接近量表常模的疲勞參考值156，在集訓(xùn)期第四周，訓(xùn)練強(qiáng)度增大，量表總得分均值超過173，出現(xiàn)過度疲勞。

表3 每周五下午量表得分均值的差異

結(jié)合生理生化指標(biāo)分析可以初步認(rèn)為：量表得分與次日清晨靜息心率、尿蛋白指標(biāo)呈正相關(guān)，與次日清晨的血氧飽和度呈負(fù)相關(guān)。下一步進(jìn)行相關(guān)性分析以確定其相關(guān)程度。

3.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果的相關(guān)性分析

分析量表得分和生理生化指標(biāo)的相關(guān)性，首先要保證二者選取的數(shù)據(jù)反映同一時(shí)期的疲勞狀態(tài)。量表的發(fā)放與回收時(shí)間是每周三、周五、周日的下午，應(yīng)選擇最為相近的周四、周六、周一清晨的生理生化指標(biāo)進(jìn)行分析，共11次。分析時(shí)依然采用8名被試消防員的均值以排除個(gè)體差異帶來的影響，結(jié)果見表4。

表4 量表得分與生理生化指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

注：**表示0.01水平顯著相關(guān)，*表示0.05水平顯著相關(guān)。

分析結(jié)果顯示，量表總得分、分量表得分與次日清晨靜息心率存在較強(qiáng)的正相關(guān)，與尿蛋白正相關(guān)(恢復(fù)分量表得分與尿蛋白的顯著性檢驗(yàn)P值為0.053)，與次日清晨血氧飽和度的負(fù)相關(guān)程度較弱。

3.4 監(jiān)測(cè)結(jié)果的判別分析

判別分析是一種判斷個(gè)體所屬類型的方法。結(jié)合生理生化指標(biāo)趨勢(shì)及量表得分，將11次測(cè)量結(jié)果中前4次作為非疲勞組數(shù)據(jù)，后2次作為疲勞組數(shù)據(jù)，剩余5次作為測(cè)試數(shù)據(jù)，選取應(yīng)激分量表得分、恢復(fù)分量表得分、次日清晨靜息心率3項(xiàng)顯著相關(guān)的指標(biāo)作為自變量，主客觀指標(biāo)相結(jié)合判別樣本是否疲勞。一次性引入全部變量建立Fisher線性判別函數(shù)，函數(shù)系數(shù)見表5。

表5 Fisher線性判別函數(shù)的系數(shù)

Fisher判別函數(shù)有效性檢驗(yàn)結(jié)果α值為0.009，小于0.05，說明不同組的平均Fisher判別函數(shù)值存在顯著差異，這意味著判別函數(shù)是有效的。Fisher線性判別非疲勞組函數(shù)為：

f1=-22.493X1+11.169X2+ 75.056X3-2921.598(1)

疲勞組：

f2=-18.829X1+13.268X2+ 70.113X3-2848.736(2)

式中，f1、f2為函數(shù)值；X1為量表應(yīng)激得分；X2為量表恢復(fù)得分；X3為靜息心率值，bpm。

將未分組樣本數(shù)據(jù)的自變量代入這兩個(gè)函數(shù)，得到兩個(gè)函數(shù)值，數(shù)值大的函數(shù)所屬分組即為該樣本分組類別。根據(jù)輸出結(jié)果，第5、6次測(cè)試數(shù)據(jù)為非疲勞組，第7、8、9次測(cè)試數(shù)據(jù)為疲勞組，第7次是8月8日，正是被試消防員進(jìn)入集訓(xùn)期的時(shí)間，量表得分較之前出現(xiàn)很大增幅，與量表評(píng)價(jià)常模相吻合，表明該判別函數(shù)具有較高的判別效度，驗(yàn)證了量表常模的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

4.1 方差分析和相關(guān)性分析表明，編制量表測(cè)量結(jié)果和生理生化指標(biāo)具有較高相關(guān)性；判別分析表明，基于主客觀指標(biāo)相結(jié)合建立的判別函數(shù)驗(yàn)證了量表常模的準(zhǔn)確性。

4.2 量表可以有效、經(jīng)濟(jì)地監(jiān)測(cè)消防員的疲勞狀況，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除疲勞，提高訓(xùn)練水平，預(yù)防訓(xùn)練損傷發(fā)生。

4.3 訓(xùn)練強(qiáng)度地急劇增加，容易使消防員由疲勞期快速地發(fā)展到過度疲勞期，疲勞剛發(fā)生時(shí)，必須采取合理的恢復(fù)手段。

4.4 實(shí)踐中需研制簡(jiǎn)表方便實(shí)施，同時(shí)結(jié)合生理生化指標(biāo)完善消防員運(yùn)動(dòng)性疲勞評(píng)價(jià)常模，最終實(shí)現(xiàn)研究成果對(duì)整個(gè)消防部門的普遍適用性，緩解消防員職業(yè)疲勞。