提高军事人员热耐受性的研究进展及相关策略

一、概述

急性暴露在高温下，比如当人们进入一个更热或更潮湿的环境时，身体和认知能力以及健康都会受到影响。在军事环境下，热压力由于防护服、负重和独特的活动特征的结合而加剧，易患热相关疾病。由于作战环境是动态的和不可预测的，因此应在部署前制定和实施最小化热影响的策略。本文探讨了热适应(HA)如何在部署前通过调整生理指标和相关行为适应来减弱热的影响，更有效地保护热稳态，从而提高性能和减少热病风险。通常使用的热室设施，需要数周的时间才能起效，往往会造成不切实际和不可行的情况，特别是在有其他培训要求和期望的情况下。 近来对运动人群的研究，通过减少诱导适应时间，以及探索诸如被动HA等新方法，已经产生了更可行和更容易获得的方案。这些方案分别使用更短的HA周期或将额外的训练要求最小化，同时调整关键的生理指标，如在给定的强度下降低核心温度、降低心率和增加出汗率。对于在短时间内(1天内)部署的特种部队，最好的做法是采用热再适应，以在预期的事件发生前长期保持较高的热耐受性基线。对部队实用的方法还有待充分了解，因此需要对HA方法的有效性进行进一步调查，以确定在部队内执行这些方法的最有效和可行的方法。

二、背景与既往研究基础

部署在国外的军事单位经常暴露在具有挑战性的环境中。一种是热应力，即环境温度高，通常由高湿度增加，导致热应变。热应变会影响许多生理系统，损害身体和潜在的认知能力。数千年来，高温一直影响着军事表现，古希腊和罗马的报告强调了高温下战争的危险，其中主要注意到重装部队受到的影响更大。直到英国殖民统治时期，人们详细综述了快速进入炎热环境的危险。受高温影响最大的往往是夏季几个月内新来的人员，这表明个体可以在几个月内适应炎热的环境。在第一次世界大战期间，这仍然是一个问题，在第二次世界大战期间，如何预防或限制这些问题的试验研究已经在部队中进行了。这种研究是由于一系列在球场上和训练营中发生的与高温有关的伤病引起的。安全法规的实施进行了调整，主要是根据环境温度和湿度来决定活动的持续时间和强度。第二次世界大战之后，研究进一步发展，希望尽可能减少负重，并提供更好的衣服，以适应这样的条件，以及进行了第一次调查，使用热适应和适应化，以使士兵为适应更热的环境，通过诱导慢性适应。计划热适应首先进行了研究，允许士兵在一个新的气候中适应一段时间，随后在热环境方面的发展允许人工的热暴露来诱导这种适应，这个过程被称为热适应(HA)。 从这些调查中，心血管紧张被确定为在高温下表现的主要限制因素，并加大了对水合状态和血容量调节机制的调查。随着技术的进步，军队可以在不同的气候条件下部署到国外，因此，确保士兵在快速暴露于极端气候条件下能够做好充分准备的研究就显得尤为重要。因此，本述评的目的是考虑：1)军事环境下在热应激环境下锻炼或工作的生理学，以及2)高温环境下应对策略的有效性和实用性，重点是短期部署和HA。

三、在高温下进行体力劳动时的生理反应

近期研究表明，在高温下，内脏、肌肉和潜在的大脑循环中的血液流动减少，以提高皮肤的血液流动以降温。在运动期间，活跃的骨骼肌血流量也必须大幅增加，以向运动组织输送氧气和关键物质。运动肌肉所产生的热量通常占总热负荷的大部分，因此需要进一步增加皮肤的血流量来保护热平衡。皮肤血流通常会随着核心温度的升高而增加，但当核心温度达到38摄氏度，达到皮肤最大血流的50%时就会趋于平稳。然而，心血管需求会因运动强度的增加而加剧，而运动强度的增加会促进血液流向骨骼肌，而核心部位或皮肤温度的升高会使血液流向皮肤血管系统。随着血流和血容量在周围重新分布，中心血容量下降，在长时间的运动中由于出汗引起的脱水将加重。如果中枢血容量不足以满足血液流动的需要，皮肤和骨骼肌循环就会争夺有限的血液供应。在运动的早期阶段，似乎是通过限制皮肤血液流动为运动的骨骼肌提供充足的血液供应来维持强度，但代价是降低体温，加速核心温度的上升。另有研究表明，由于心血管血流需求增加引起中枢血压下降，会造成骨骼肌血流量减少，继而引起外周组织高温。 相关研究已经揭示了高温下体力劳动的生理过程和机制，研究结果已经得到了一定运用。例如，防护服和设备的使用可以减少皮肤和空气的接触，影响对流和蒸发热损失，同时也会影响辐射热的增加。在这种情况下，为了散热，皮肤的血液流动会产生皱纹，这进一步限制了血液的供应，同时几乎没有额外的热量损失。防身衣、织带和背包的重量增加了新陈代谢消耗，提高了骨骼肌血液流动的需求。

四、 对抗高温影响的策略

严重的热暴露对身体和心理表现都有负面影响，因此需要一种策略来保持正常的行为活动和健康。许多军事行动在撤离之前，都需要迁移到更热的环境中，以执行救灾和意外事件等具体任务。部署通知有时可以很短(1~2小时)，甚至极短的，如果有的话，热适应准备时间也会相应减少。这些情况突出了采取措施减少热量影响的重要性。这样的策略可以出现在环境的层面，也可以出现在个人的层面。例如，生活环境通常可以提前调整，以将温度调节要求降到最低(例如，有空调的营房、有阴凉的地方)，并有助于在工作后的恢复热(例如，冰浴、冷水)。同样，个人防护设备的设计应有利于散热和减轻负重。在个人层面上可以使用几种急性策略来抵消热负荷，但军事任务的不可预测性质和迅速变化的环境意味着相关措施不一定总能落实。 尽管如此，行为矫正(如阴凉处、休息)可以防止核心温度升高，以最大限度地减少伤亡。核心温度微弱上升也可以通过冷却机制来实现，比如在运动前、运动中或运动后使用冰背心或冷水浸泡。然而，冰背心可能不舒服，损害防弹衣的功能，增加携带重量，并需要设施产生冰。同样，降低核心温度的金标准方法——冷水浸泡法，要求接触大量的冷水。当供水有限时，应优先用于饮用和卫生。如果设施可用，饮用的水应冷却并补充电解质，以防止低钠血症和增加适口性。

五、热适应的研究与应用

血凝素可以防止身体和认知能力的下降，并可能减少高温引起的器官损伤。有研究表明，通过改变关键的潜在生理指标，可能有助于降低静息体温，增强热耗散和耐受性，并可能降低代谢率。血浆容量的扩大、皮肤血液流动和出汗率的增加有助于降低核心部位和皮肤的温度。这些适应性机制能使较高的运动强度维持在给定的核心温度，或较低的核心温度维持在给定的运动强度，从而提高作业能力和减少热损伤。 长达数周的现场热适应被认为是调整人员适应其工作环境的最佳实践方法。即便如此，到达适应环境也会带来挑战，因为工作人员无法适应高温。在体育领域，已经使用HA来诱导类似于现场习服的适应性。但是，该方法在军事领域应用的可行性尚待进一步研究。