血氧饱和度监测在消防员体、技能训练和实战中的运用

■ 陈伟 邯郸市消防救援支队

传统的消防员体能训练一般都是围绕着诸如慢跑或跑步机等心肺功能训练。而实战要求消防员必须具有能够负重22.7kg装备的心肺能力。这规定了必需的最大力量和最高的无氧耐力水平。以河北省消防救援机构体能训练、考核科目为例，2021年主要开展的训练包括5公里背负空气呼吸器跑、3公里跑、单杠引体、单杠卷腹、双杠臂屈伸、负重登楼、肩扛拉梯跑等科目。其中，除了单、双杠项目外，其余科目均为长时间、阶段性耐力和体力的训练模式。如何通过科学、系统的体能训练，提升消防员战斗力和身体素质，满足职业需求，是当前消防训练模式改进的主要方向。而随着科技的进步，血氧饱和度监测技术不断成熟和便捷，运用血氧饱和度检测仪实时监测消防员体能训练具有科学、及时、高效和安全预警等多方面优点。

血氧饱和度（SaO2）是血液中被氧结合的氧合血红蛋白（HbO2）的容量占全部可结合的血红蛋白容量的百分比，即血液中血氧的浓度，它是呼吸循环的重要生理参数。正常人SaO2应不低于94%，在94%以下为供氧不足。当血氧饱和度在90%～95%时，人在安静状态下，可以没有明显缺氧症状，但在活动时会出现胸闷、气短的情况，休息后会有所缓解。如果血氧饱和度低于90%，人就会出现明显的缺氧症状，人体会感到胸闷、气短。血氧饱和度低于90%，就需要及时处理。根据血氧饱和度和人体不同程度运动之间的联系，可以采取对消防员体能训练实时监测血氧饱和度的方式，改进训练方式、确保消防员身体机能训练安全。

目前，基层消防救援站消防员体能训练主要依靠训练时间、训练强度（重量）、训练距离等传统方式来记录消防员训练成绩，通过对比分析、研究提高训练水平和改进训练方法，形式单一、研究方面有限，无法深入分析了解消防员身体状况；而在消防员体能训练中加入血氧饱和度实时监测，则能从消防员身体机能血氧饱和度的规律性变化与训练时间、强度等方面的相互影响来深入分析，从而不断改进训练方式和训练体系，建立针对性的层次递进训练体系，完善训练安全工作制度。

一、消防体能训练中血氧饱和度实时监测装置的选用、改进

目前，在医疗、运动行业普遍采用的血氧仪有四种，分别为：指夹式血氧仪、掌式血氧仪、脉搏式血氧仪和腕式血氧仪：

（一）指夹式血氧仪

采用无创式测量红外技术测量手指、脚趾、耳朵，这是最常见的测量方式，测量数据主要显示的是实际含氧量下全氧饱和度的比值，一般用百分比表示，人体健康的典型血氧饱和度为90%～100%。考虑到消防员训练时许多项目要操作装备，指夹式血氧仪不能夹在消防员的手指和脚趾上，可以经过无线或便携改造后佩戴到耳朵上，将实时监测对消防员训练的影响降到最低。

（二）掌式血氧仪

掌式血氧仪主要由主机、血氧探头、体表体温探头、通讯电缆、软件等组成，监测原理与指夹式血氧仪类同，缺点是携带不便，无法进行便携式实时监测；经过佩戴测试，除应用于消防员长跑等耐力类训练佩戴，不影响训练和实时监测，其他训练不适用。

（三）脉搏式血氧仪

该仪器基于动脉搏动期间光吸收量的变化。分别位于可见红光光谱（660nm）和红外光谱（940nm）的两个光源交替照射被测试区（一般为指尖或耳垂）。这些脉动期间吸收的光量与血液中的氧含量有关。微处理器计算所吸收的这两种光谱的比率，并将结果与存在存储器里的饱和度数值表进行比较，从而得出血氧饱和度。该仪器的使用方式和指夹式血氧仪、掌式血氧仪类似，在此不再过多描述。

（四）腕式血氧仪（手表式血氧仪）

该仪器主机佩戴在手腕上，血氧探头佩戴在手指上，可重复充电使用；体积小，重量轻，方便携带。主流功能配置有：一是运动监测、记录及分析。运动手环具备心率传感器、加速度传感器以及陀螺仪，可以监测心率以及当前运动状态，具备运动的监测及记录功能；同时运动手环可以和电脑、手机软件连接，手环将信息传给软件后，会给出运动的统计及分析，给予科学的运动建议。二是睡眠监测。包括实时心率、静息心率、深睡浅睡、快速眼动，帮助调节身体状态。三是防护功能好。市场上部分运动手表、手环具备防震、防水等功能，更加契合消防员训练佩戴要求。

综合考虑，选用运动手表、手环作为消防员训练实时监测设备较为合适。

二、血氧饱和度数值低对消防员体、技能训练的影响

消防员训练实时监测测试记录：选用国内某主流品牌运动手环，对某消防站30名消防员进行实时监测和记录。训练项目选用5公里跑，随机选取一名消防员测试数据，如图1所示：

数据分析：

第一，过度训练、激烈训练影响血液循环，会使血氧下降，并直接影响机体的有氧能力，影响疲劳的消除速度。根据消防站30名队员一个月5公里长跑训练成绩提升测试，结合血氧饱和度分析发现：30名参测消防队员中，有5名队员在一个月内5公里成绩相比原成绩提高40秒及以上，而这5名队员的实时监测血氧饱和度在半数长跑训练测试均超过98%；其余25名队员平均测试值低于98%，有3名体能较弱的消防员在7次训练冲刺后出现干呕、抽筋，血氧饱和度低于92%。

第二，训练血氧饱和度低（医学界认为一般在90%）对身体的影响：注意力不集中、头晕目眩、焦虑等症状；心肌对缺氧十分敏感，急性心肌缺氧可出现心室颤动以至心跳骤停。测试考虑安全问题，未进行极端环境（如烟雾、水域、严寒）下体能测试，只针对消防员100米跑、200米跑、绳索攀登4楼、负重上10楼等日常体能训练科目开展测试。测试结果如下（冲线后5秒内测试）：100米跑，7名队员血氧饱和度低于96%；200米跑，9名队员血氧饱和度低于96%；绳索攀登4楼，9名队员血氧饱和度低于96%；负重上10楼，12名队员血氧饱和度低于96%。

三、血氧饱和度实时监测在训练和灭火救援实战中的运用

（一）可通过监测单项训练消防员的血氧饱和度数据界定体能极限时间，建立队站消防员体能数据库

根据笔者对所在市某消防站30人的日常训练血氧饱和度监测结果分析，建立分类训练血氧饱和度监测数据，在此以3公里长跑训练为例进行阐述，其他训练体系可以此模板建立，各队站可根据实测情况分别建立数据库和训练安全监测体系，在年龄段训练评分体系范围内，每半公里节点实施监测一次并记录到个人数据库，达标标准参照笔者所在地消防机构2021年测试标准，具体如表1所示。

表1 消防员男子3000m评分标准（分钟）

以25～27岁为例分析：

第一，测试达标成绩为90分以上：测试数据半数数值在98%以上血氧饱和度的队员，评定为A+类队员，此类队员属于经过科学训练可以快速提高成绩的队员，可以视情况加大训练量和训练时间；测试数据半数数值在95%～97%血氧饱和度的队员，评定为A类队员，此类队员可判定为体能基础扎实，但提升速率一般的队员，适合开展循序渐进类训练；测试数据半数数值在92%～94%血氧饱和度的队员，评定为A-类队员，此类队员属于体能基础不牢固或身体机能供氧不稳定，适合开展巩固型训练。

第二，测试达标成绩为75～89分：测试数据半数数值在98%以上血氧饱和度的队员，评定为B+类队员，此类队员属于经过科学训练可以快速提高成绩的队员，可以视情况加大训练量和训练时间；测试数据半数数值在95%～97%血氧饱和度的队员，评定为B类队员，此类队员可判定为体能基础扎实，但提升速率一般的队员，适合开展循序渐进类训练；测试数据半数数值在92%～94%血氧饱和度的队员，评定为B-类队员，此类队员属于体能基础不牢固或身体机能供氧不稳定，适合开展巩固型训练。

以上为基础数据库建立方法，以此类推，因气候、环境、地域、年龄的差别分类研判，可应用于负重登楼、绳索攀爬等项目。

（二）在灭火救援战斗中，辅助决策人员安全撤离和人员调派行动

当前的灭火救援作战训练中，火场往往因情况复杂、声音嘈杂，极大地影响了指挥员的判断和指令的下达实施，有时由于战斗战线过长或其他突发情况导致失联也时有发生。据此，结合血氧饱和度对消防员身体状态的影响，可优先从以下两个方面入手，辅助决策、警示撤离：

第一，辅助指挥长及时进行灭火救援人员调配。需要较长时间和较强耐力的战斗行动，实时监测参战人员的精神、体能，做好战斗人员的调配，通过实时监测参战人员的血氧饱和度，辅助指挥员及时作出判断和指令下达。

第二，在失联或通信中断情况下，辅助战斗员进行身体状况预警。因环境干扰造成通信中断时，将消防员随身携带的血氧饱和度监测装置改造为自动报警联动，则可以实现自警自救功能。

四、结语

目前，市场上常见的带有血氧饱和度监测功能的装置，可以进行无线监测，改进后可以应用于消防员训练场景中。开展灭火救援战斗时，为了辅助决策人员安全撤离和人员调派行动，需要配置便携、可穿戴、高灵敏的血氧监测装置。通过在日常消防训练中建立消防员血氧饱和度检测大数据库,利用人工智能算法分析，可以在一定程度上逐步建立消防训练、实战监测体系。