低氧预适应训练在急进高海拔高原部队中的应用研究＊

黄庆愿Δ,刘福玉,游海燕,李潇潇,骈 涛,蔡明春,高钰琪

(1.第三军医大学高原军事医学系病理生理学与高原生理学教研室,2.教育部高原医学重点实验室,3.全军高原医学重点实验室,4.第三军医大学高原军事医学系卫生勤务学教研室,重庆 400038)

平原人快速进入高原后,劳动能力明显降低,甚至出现急性高原病。积极寻找各种特别是短期内效果明显的促高原习服、改善高原劳动能力的措施,具有重要的现实意义。我们以往的研究发现[1],对即将进入高原的人群进行低氧预适应训练,可显著改善受试者进入3658 m高原早期的劳动能力。为在更高海拔验证低氧预适应训练的效果,并观察效果的时间保留规律,我们进行了本次实验。

1 材料与方法

1.1 受试对象和实验过程

选择陕西、甘肃、宁夏、新疆籍男性新兵60人作为受试对象 ,年龄(19±1)岁 ,身高(172±5)cm,体重(65±5)kg。所有受试者均世居平原,无进入高原史。按随机数字表严格进行随机分组:对照组、早期低氧预适应组和晚期低氧预适应组。各组新兵在海拔1300m驻地测试生理和体能指标,然后按照预定方案进行低氧预适应训练。训练结束后,乘汽车进入高原,经4天到达4300m目的地。在战士进入3000m以上高原的第3天和第5天分别进行急性高原反应症状学评分。到达目的地后的第2天和第3天测试体能指标。

1.2 低氧预适应训练方案

低氧预适应训练方法基本按我们以往报道的方法进行[1],即用低氧呼吸器复合小步匀速快走的方式进行。低氧呼吸器由我室根据重复呼吸的原理研制而成[2]。根据预实验结果,进气孔选定在第3孔径。受试者每次佩戴低氧呼吸器,以匀速小步快走的方式运动10min,休息5 min后,进行下一次训练。运动的步速为120步/分钟,步幅60～80cm。当佩戴低氧呼吸器以此速度运动时,血氧饱和度可由97.3%±1.2%降至88.0%±5.4%,心率可由静息状态下的(70±9)b/min升至(126±16)b/min。每天上、下午各训练4次,连续5 d。早期低氧预适应组在出发前10d开始训练,晚期低氧预适应组在进驻高原前5 d开始训练,对照组不进行训练。早期低氧预适应组在训练结束后的第6 d、晚期低氧预适应组在训练结束后的第2 d,乘卡车经陆路进入3000m以上地区。

1.3 体能测试

在1300m驻地,最大摄氧量(VO2max)和 PWC170的测定严格按照国家军用标准《士兵体能的测量和评价》(G JB 1337-92)进行。在4300m高原,第一次踏阶运动的速度为22.5,第二次为25。运动心率用芬兰产Polar RS800CX心率计记录,用Polar Pro Trainer 5软件计算运动结束前30sec的平均心率。

1.4 急性高原反应症状学评分

按照国家军用标准《急性高原反应的诊断和处理原则》(G JB 1098-91)中有关“急性高原反应分度及诊断”进行。

1.5 统计学分析

2 结果

2.1 低氧预适应对急进高海拔高原新兵急性高原反应的影响

受试对象从1300m驻地出发,中午开始进入3000m以上高原,此后主要在4000m以上高原活动和生活,至出发后的第3天宿于4500m,在此海拔高度进行急性高原病症状学评分(表1)。经χ2检验,三组患病率之间存在显著性差别,而两个低氧预适应组之间无显著性差异。受试对象于第4天到达4300m目的地,经过一夜休整,于第5天再次进行急性高原反应症状评分(表1)。结果显示,进入高原后第5天,各组新兵的急性高原反应症状基本消失,仅有11%左右的人(6/55)尚存在轻度急性高原反应。经χ2检验,三组之间无显著性差别。

2.2 低氧预适应对急进高原新兵体能的影响

对照组进入高原后VO2max和PWC170显著降低;早期低氧预适应组进入高原后VO2max无显著改变,PWC170虽有降低的趋势,但与进入高原前比较无显著性差异;晚期低氧预适应组进入高原后VO2max和PWC170均显著降低(表2)。

Tab.1 Effect of intermittent hypoxic preconditioning on AMS incidences at 3rd and 5th day after arrival at high altitude

Tab.2 Changes of VO2max and PWC170at 1300m and 4300m()

Tab.2 Changes of VO2max and PWC170at 1300m and 4300m()

IH:Intermittent hypoxic preconditioning＊＊P<0.01vsat 1300m

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3 讨论

平原人进入高原后劳动能力普遍降低,部分人群会出现急性高原反应,甚至发生恶性急性高原病,丧失劳动能力。随着在高原驻留时间的延长和机体习服机制的建立,急性高原反应症状逐渐减轻或消失,体能有所恢复,但这需要较长的时间。积极寻找各种加快高原习服进程、改善高原劳动能力的措施一直是高原医学关注的焦点。近年来的研究表明,在进入高原前进行低氧预适应训练具有一定的促习服效果[3-5]。

低氧预适应的关键是采取各种措施造成受试者一定程度的低氧。其效果主要取决于低氧的程度、时间和间断性低氧的次数。我们在实验中采用便携式低氧呼吸器,在预实验的基础上,选定第三进气孔,使受试者在小步快走的情况下,血氧饱和度达到88.0%±5.4%,基本与受试者在4300m高原静息状态下的血氧饱和度87.3%±2.3%相同,说明佩戴低氧呼吸器进行小步快走可导致机体低氧,实现在进驻高原前预先低氧的目的。关于低氧预适应时每次低氧的时间和间断性低氧的总次数,复习现有国内外文献,无法得出低氧预适应的低氧时间越长,促习服效果越好的结论。Katayama等人[4]让受试者在12.3%的低氧帐篷中停留1 h/d和3 h/d,连续7 d,并不显著影响受试者的低氧通气反应。在模拟海拔4300m～4500m的低氧预适应文献中[3-5],低氧时间从1 h/d～8 h/d,低氧预适应次数从5 d～15 d(每天1次),并不显著影响到达高原后血氧饱和度的增加。因此,我们在选择低氧预适应方案时,将以往的低氧预适应方案由原先的7 d缩减为5 d也出现了较好的促高原习服的效果。

关于低氧预适应效果能够保留多长时间,国内外罕有文献报道。本实验将受试者分为两组,一组在进驻高原前10天进行低氧预适应训练,训练结束后第6天出发进入高原,另一组在进驻高原前5天进行训练,训练结束后第2天进入高原。结果发现,低氧预适应训练后的第2天和第6天进入高海拔高原均可显著降低急性高原病的患病率;训练结束后第2天进入高原VO2max显著降低,而训练结束后第6天进入高原,VO2max无明显改变。说明低氧预适应训练的效果至少可保留5天。

结合我们以往的研究[1]和相关文献[3-5],我们认为,在进驻高原前进行为期5 d或7 d的低氧预适应训练可显著降低进入3658 m或4300m高原急性高原病的患病率,改善急进高原者的体能;低氧预适应的效果至少可保留5天。

[1]高钰琪,黄庆愿,刘福玉,等.预低氧复合锻炼改善新兵急进高原后的体力劳动能力[J].解放军预防医学杂志,2004,22(4):242-244.

[2]刘福玉,高钰琪,黄庆愿,等.便携式低氧呼吸器的研制[J].医疗卫生装备,2003,10(S1):62-63.

[3]Beidleman B A,Muza S R,Fulco C S,et al.Intermittent altitude exposures reduce acute mountain sickness at 4300M[J].Clin Sci,2004,106(3):321-328.

[4]Katayama K,Ishida K,Iwasaki K,et al.Effect of two dura-tions of short-term intermittent hypoxia on ventilatory chemosensitivity in humans[J].Eur J Appl Physiol,2009,105(5):815-821.

[5]Muza S R.Military applications of hypoxic training for highaltitude operations[J].Med Sci Sports Exerc,2007,39(9):1625-1631.