趙杰修周萍

1國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所生物科學(xué)研究中心（北京100061）2遼寧省大連市甘井子區(qū)青少年體育學(xué)校

感知和調(diào)節(jié)體溫是人體生命存在的重要環(huán)節(jié)［1］。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人體體溫偏離正常37℃幅度達(dá)到3.5℃時(shí)，其生理機(jī)能會(huì)受到顯著影響甚至致命［2］。運(yùn)動(dòng)是機(jī)體體溫調(diào)節(jié)功能得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一。人體在高負(fù)荷的體育活動(dòng)時(shí)，體溫可以從基礎(chǔ)體溫37℃升高到42℃以上，這時(shí)肌肉細(xì)胞和中樞神經(jīng)系統(tǒng)可能受到高溫傷害［3］。因此，高溫環(huán)境下避免運(yùn)動(dòng)過(guò)程的高溫傷害顯得尤其重要，而體溫測(cè)試的先進(jìn)性和準(zhǔn)確性對(duì)于人體體溫調(diào)節(jié)研究具有重要意義。目前，人體體溫測(cè)定方法有多種，但不同方法的科學(xué)性仍然需要進(jìn)一步明確。本文總結(jié)人體體溫測(cè)定方法，并探討其在體育科學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的人體體溫調(diào)節(jié)

1.1 人體體溫的界定

人體體溫可以劃分為核心體溫 （core temperature）和外周體溫（shell temperature）。核心體溫指人體身體內(nèi)部的溫度，其準(zhǔn)確測(cè)試點(diǎn)為肺主動(dòng)脈弓的溫度，有時(shí)泛指腹腔、喉腔或者顱腔等的溫度；外周體溫指人體身體外周的溫度，可以泛指皮膚、皮下脂肪組織和肌肉組織等的溫度。核心體溫受到下丘腦的調(diào)控，其安靜狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)值約為36.8℃，而外周體溫受到皮膚血流和環(huán)境條件的影響較大［4］。當(dāng)人體身處低溫環(huán)境時(shí)外周體溫顯著下降，而核心體溫相對(duì)穩(wěn)定。其機(jī)理為：當(dāng)人體處于高溫環(huán)境時(shí)，皮膚血流速度增加，引起外周體溫升高進(jìn)而增加熱量向外部環(huán)境的散失；當(dāng)人體處于低溫環(huán)境時(shí)，皮膚血流速度下降，引起外周體溫降低進(jìn)而降低熱量向外部環(huán)境的散失［4］。

1.2 運(yùn)動(dòng)與人體體溫調(diào)節(jié)

在運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)，人體產(chǎn)熱可以增加10～20倍，但僅有最多30%的熱量產(chǎn)生用于機(jī)體動(dòng)作的完成，即人體代謝70%以上熱量散失到外部環(huán)境，而當(dāng)機(jī)體熱量散失機(jī)制發(fā)生抑制時(shí)則會(huì)導(dǎo)致體溫的升高［4］。運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是影響機(jī)體體溫的兩個(gè)因素，時(shí)間較長(zhǎng)的高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)會(huì)使運(yùn)動(dòng)者的體溫升高超過(guò)40℃［5］。人體體溫升高容易出現(xiàn)于高溫環(huán)境，而非高溫環(huán)境和運(yùn)動(dòng)雙重因素引起的體溫過(guò)高傷害則往往被教練員和運(yùn)動(dòng)員忽視，研究發(fā)現(xiàn)外部環(huán)境溫度低于20℃時(shí)運(yùn)動(dòng)性體溫過(guò)高的中暑休克等仍有可能發(fā)生［6］。

人體和外部環(huán)境的熱量傳遞主要通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種形式，傳導(dǎo)和對(duì)流可以雙向進(jìn)行人體和外部環(huán)境的熱量傳遞 （其受到皮膚和外部環(huán)境溫度的梯度差影響），而輻射僅是一種單向進(jìn)行的外部環(huán)境向人體的熱量傳遞方式，且其僅發(fā)生于基礎(chǔ)條件是外部環(huán)境溫度高于外周體溫時(shí)。因此，運(yùn)動(dòng)員或體育愛(ài)好者在運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意選擇外部環(huán)境溫度相對(duì)不高的時(shí)間段，注意采取遮陽(yáng)措施等。另外，汽化是僅能從人體向外部環(huán)境傳遞熱量的對(duì)流方式，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中人體80%以上熱量是通過(guò)這種方式降低人體的體溫，而其最為顯著的特點(diǎn)是人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程體重的降低［4］。因此，運(yùn)動(dòng)員或體育愛(ài)好者的出汗（包括顯性出汗和不顯性出汗）對(duì)于其運(yùn)動(dòng)能力和身體健康均有重要作用，通常高溫環(huán)境中人體運(yùn)動(dòng)時(shí)出汗率為1升/小時(shí)，而訓(xùn)練有素的運(yùn)動(dòng)員出汗率可以升高到2升/小時(shí)以上［7］。并且，這種汽化的熱量散失途徑受到外部環(huán)境濕度的影響，高相對(duì)濕度環(huán)境可以抑制這種熱量散失，低相對(duì)濕度環(huán)境可以提高這種熱量散失。另外，機(jī)體本身也有降低高溫傷害的防御機(jī)制，熱應(yīng)激蛋白是一種保護(hù)骨骼肌、心肌等器官與組織減少高溫傷害的蛋白，其可以保護(hù)骨骼肌細(xì)胞活性［8，9］。應(yīng)用熱應(yīng)激蛋白來(lái)監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員或體育愛(ài)好者的科學(xué)訓(xùn)練和健康促進(jìn)具有重要價(jià)值，但這種需要采集外周血液或組織的生化指標(biāo)測(cè)試，教練員和運(yùn)動(dòng)員往往難以接受。熱應(yīng)激蛋白產(chǎn)生量與機(jī)體核心體溫呈一定的正相關(guān)，因此我們可以應(yīng)用人體核心體溫來(lái)間接評(píng)定運(yùn)動(dòng)員或體育愛(ài)好者的高溫傷害程度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高運(yùn)動(dòng)正面作用和預(yù)防高溫負(fù)面作用。

2 運(yùn)動(dòng)過(guò)程的人體體溫測(cè)定

外周體溫各種不同測(cè)試結(jié)果差異不顯著，而核心體溫各種不同測(cè)試結(jié)果差異較為顯著。并且，核心體溫是判定和預(yù)防高溫傷害的關(guān)鍵指標(biāo)。因此，體育科學(xué)領(lǐng)域探討體溫測(cè)定應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)傾向于核心體溫測(cè)試。人體核心體溫測(cè)試方法的選擇以測(cè)試儀器的種類(lèi)和測(cè)試目的為基礎(chǔ)，舌下（口腔）、腋下和鼓膜（耳）測(cè)試部位通常應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床，而肛門(mén)、食道舌下（口腔）和胃腸道測(cè)試部位通常應(yīng)用于體育科學(xué)領(lǐng)域。另外，以測(cè)試方法為劃分標(biāo)準(zhǔn)，可以將人體核心體溫測(cè)試劃分為接觸式和紅外式兩種，而接觸式又包括以腋下體溫測(cè)試為代表的無(wú)創(chuàng)型和以肛溫測(cè)試為代表的有創(chuàng)型兩種。

2.1 口腔溫度測(cè)試方法

口腔溫度測(cè)試方法是醫(yī)學(xué)和體育領(lǐng)域使用最為普遍的核心體溫測(cè)試方法，其測(cè)試結(jié)果低于肺主動(dòng)脈弓黃金標(biāo)準(zhǔn)溫度約0.4℃［10］。舌下是最容易獲得口腔溫度的部位，其與主動(dòng)脈弓溫度具有較高的相關(guān)性?？谇粶囟葴y(cè)試時(shí)間需要近5分鐘，運(yùn)動(dòng)過(guò)程引起的呼吸頻率變化影響口腔溫度結(jié)果［11］，臉部、頭部溫度影響溫度測(cè)試的準(zhǔn)確性，鑒于此，體育科學(xué)領(lǐng)域中口腔溫度測(cè)試方法僅能應(yīng)用于對(duì)照組或運(yùn)動(dòng)組安靜狀態(tài)的核心體溫測(cè)試，而難以應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)組運(yùn)動(dòng)過(guò)程中和運(yùn)動(dòng)終止即刻溫度的測(cè)定。

2.2 腋下溫度測(cè)試方法

腋下溫度測(cè)試方法是中國(guó)醫(yī)學(xué)界使用最為普遍的核心體溫測(cè)試方法。研究報(bào)道，腋下溫度與肛溫一樣均可以準(zhǔn)確測(cè)定新生兒的核心體溫［12］。但是，若干研究指出腋下溫度對(duì)于診斷發(fā)燒的正確率僅有27.8%-33%［13，14］。另外，環(huán)境溫度、出汗、濕度和腋毛濃密度等均可直接影響腋下溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性。因此，體育科學(xué)領(lǐng)域不適合應(yīng)用腋下溫度來(lái)評(píng)價(jià)人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的核心體溫。

2.3 耳蝸溫度測(cè)試方法

耳蝸溫度測(cè)試方法是指測(cè)試機(jī)體耳部鼓膜的溫度，它是無(wú)創(chuàng)式核心體溫測(cè)試方法中最為準(zhǔn)確的。鼓膜是由頸動(dòng)脈供血的器官，與體溫調(diào)節(jié)中樞下丘腦具有相同的供血來(lái)源［2］。耳蝸溫度測(cè)試方法與黃金標(biāo)準(zhǔn)肺主動(dòng)脈弓溫度測(cè)試方法相比較，21.1%的患者被延誤診斷、37.8%的患者受到不必要的治療［15］。另外，耳蝸溫度測(cè)試方法應(yīng)用紅外溫度計(jì)，不能進(jìn)行連續(xù)性的溫度測(cè)定和記錄，這也是體育科學(xué)領(lǐng)域不適合應(yīng)用耳蝸溫度來(lái)代表核心體溫的重要原因。

2.4 直腸溫度測(cè)試方法

直腸溫度測(cè)試方法是應(yīng)用溫度計(jì)醫(yī)用探針或溫度計(jì)直接測(cè)定肛門(mén)括約肌內(nèi)部8 cm左右位置的體溫，其具有計(jì)數(shù)穩(wěn)定和受外部環(huán)境的影響小等特點(diǎn)。目前，直腸溫度是科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用最為廣泛的方法之一。但是，直腸溫度測(cè)試方法容易給兒童造成恐懼心理，給成人不舒服感，有時(shí)這種方法可以使實(shí)驗(yàn)研究中的受試對(duì)象或志愿者中止實(shí)驗(yàn)過(guò)程，特別是在含有運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中。另外，直腸溫度測(cè)試方法還有一個(gè)缺點(diǎn)是易發(fā)生交叉感染，曾有研究指出直腸溫度測(cè)試導(dǎo)致了新生兒沙門(mén)氏菌的爆發(fā)和流行［16］。

2.5 食道溫度測(cè)試方法

食道溫度測(cè)試方法是通過(guò)口腔或鼻腔放置溫度計(jì)醫(yī)用探針于食道，進(jìn)而測(cè)定機(jī)體食道溫度的核心體溫的測(cè)定方法。在此測(cè)定過(guò)程中，測(cè)試者需要微調(diào)探針位置以獲取食道溫度的最高值，此最高值也是最接近肺動(dòng)脈的測(cè)試結(jié)果［17］。盡管食道溫度僅低于機(jī)體肺主動(dòng)脈弓0.1℃（完全屬于科學(xué)研究的可接受范圍），但通過(guò)口腔和鼻腔向食道放置溫度計(jì)探針操作技術(shù)性較強(qiáng)，導(dǎo)致許多受試者難以接受此方法［18］。目前，鑒于測(cè)試方法的技術(shù)性高，體育科學(xué)界應(yīng)用食道溫度測(cè)試方法相對(duì)較少。

2.6 膠囊式胃腸道溫度測(cè)試方法

膠囊式胃腸道溫度測(cè)試方法是應(yīng)用膠囊裝一次性無(wú)線傳感器測(cè)試的機(jī)體胃腸道溫度作為機(jī)體核心體溫的方法。其中，傳感器直接測(cè)試的胃腸道溫度轉(zhuǎn)變成無(wú)線電頻率傳輸?shù)綗o(wú)線接收器中，并以數(shù)字格式實(shí)時(shí)顯示體溫信息。膠囊式胃腸道溫度測(cè)試方法早在1974年就被應(yīng)用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中［19］，但近十年左右才被開(kāi)始應(yīng)用于人體實(shí)驗(yàn)［20］，并在科學(xué)研究領(lǐng)域得到迅速開(kāi)展［21，22］，現(xiàn)已在體育科學(xué)、航天醫(yī)學(xué)、國(guó)防醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到逐漸推廣與應(yīng)用。Meta分析發(fā)現(xiàn)，膠囊式胃腸道溫度與食道、肛門(mén)溫度具有高度的一致性［22］，三種溫度在運(yùn)動(dòng)初期和后期及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度變化時(shí)靈敏度由高到低分別為食道溫度、膠囊式胃腸道溫度和肛門(mén)溫度。但是，該研究缺少肺主動(dòng)脈弓黃金標(biāo)準(zhǔn)溫度的測(cè)試結(jié)果，僅根據(jù)變化靈敏度難以說(shuō)明哪一種體溫測(cè)試方法更為準(zhǔn)確。膠囊式胃腸道溫度測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)非常顯著，一方面其可以避免食道溫度和肛門(mén)溫度測(cè)試的不適，另一方面其可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。但是，膠囊式胃腸道溫度測(cè)試方法需要實(shí)驗(yàn)前4～8小時(shí)吞服一次性無(wú)線傳感器，否則實(shí)驗(yàn)過(guò)程中難以定位傳感器在胃腸道中的具體位置、影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性［1］。此外，膠囊傳感器價(jià)格較高。總的來(lái)看，膠囊式胃腸道溫度測(cè)試方法集受試者可接受性、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠性于一體，對(duì)于科研經(jīng)費(fèi)比較充足的科研團(tuán)隊(duì)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

2.7 肺動(dòng)脈溫度測(cè)試方法

肺動(dòng)脈溫度測(cè)試方法是一種借助傳感器導(dǎo)管實(shí)施的測(cè)試機(jī)體肺動(dòng)脈溫度作為機(jī)體核心溫度的方法。由于動(dòng)脈直接將機(jī)體內(nèi)臟的血液輸出到外周器官與組織，這是最為準(zhǔn)確的機(jī)體核心溫度的測(cè)試方法［23］。

2.8 膀胱尿溫度測(cè)試方法

膀胱尿溫度測(cè)試方法是一種通過(guò)測(cè)試膀胱內(nèi)尿液溫度來(lái)間接推定機(jī)體核心溫度的方法。此方法的理論依據(jù)是尿液溫度和機(jī)體核心溫度具有一定的理論關(guān)聯(lián)性。但是，尿液溫度與機(jī)體核心溫度關(guān)聯(lián)性受到排尿率等因素的影響，該方法的有創(chuàng)性也使其不能廣泛應(yīng)用［2］。

3 小結(jié)

不同體溫測(cè)試方法有不同的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。運(yùn)動(dòng)過(guò)程的人體體溫測(cè)定建議首選膠囊式胃腸道溫度測(cè)試方法。若僅測(cè)定運(yùn)動(dòng)前和運(yùn)動(dòng)后機(jī)體核心溫度可以應(yīng)用直腸溫度測(cè)試方法和食道溫度測(cè)試方法?？谇粶囟葴y(cè)試方法、腋下溫度測(cè)試方法則由于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中口腔呼吸和出汗等因素而影響其準(zhǔn)確性。

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