汪宏莉 ，陳 濤 ，韓延柏 ，任 雪 ，程 楊

核心體溫（core body temperature）是指人體內(nèi)臟器官的溫度，安靜時核心體溫為37.2～37.6℃[1]。人體運動時代謝加快，骨骼肌做功而大量產(chǎn)熱，如果產(chǎn)熱超過向外環(huán)境中散熱，體內(nèi)熱量蓄積使核心體溫升高，當核心體溫超過38℃時即出現(xiàn)運動性高核心體溫[2]。運動性高核心體溫是降低運動能力、導致運動性疲勞的重要原因，國外學者提出人體存在極限核心體溫（critical core temperature），此時大腦的神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)活動阻斷中樞神經(jīng)系統(tǒng)控制骨骼肌因而終止運動，以避免機體受到致命的熱損傷[3-4]。

核心體溫在理論上最精確的代表值是肺動脈血的溫度，但是無法采用無創(chuàng)傷的方法進行測定，因此在運動科學領域中核心體溫通常以直腸、食道及胃腸道的溫度來表示[5]。直腸溫度、食道溫度的測定僅限于實驗室研究，兩種測定方法的可接受性也受到限制，如直腸溫度測定時將測溫探頭插入外肛門括約肌10 cm，食道溫度測定時將測溫探頭通過口腔或鼻腔送入食道[6]。近十年，國外學者研發(fā)了遙測胃腸道溫度的CorTempTM核心體溫監(jiān)測系統(tǒng)，運動員吞服膠囊式溫度傳感器（長徑0.88 cm，直徑0.42 cm），數(shù)據(jù)通過無線傳輸至外部存儲器[7]，一臺儀器可同時遙測并記錄幾十人的核心體溫數(shù)據(jù)。該方法的可接受性好，無感染的危險性，但是膠囊溫度傳感器的價格昂貴，難以在我國運動訓練和比賽中推廣使用。

探索通過常用生理、生化監(jiān)控指標對運動員核心體溫進行預測的方法，間接地監(jiān)控運動員核心體溫，對防止運動員發(fā)生運動型熱損傷具有重要的意義。本研究以9名耐力性項目的大學生運動員為對象，描述常溫環(huán)境遞增負荷力竭自行車運動中核心體溫、心率及血乳酸的關系，探討核心體溫的預測方法，為運動訓練和比賽中采用簡便、易實施、經(jīng)濟的方法監(jiān)控核心體溫提供依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

9名沈陽體育學院體育教育專業(yè)耐力性項目 （中長跑）運動員自愿參加本研究，年齡（21.1±1.2）歲，訓練年限（4.9±1.5）年，最大攝氧量（52.8±4.7） mL/kg/min。實驗前介紹研究目的，簽署知情同意書，講解注意事項。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗環(huán)境

將實驗室溫度控制在（23±1）℃，相對濕度（40±2）%。

1.2.2 運動方案

使用功率自行車（Monark 839E）進行遞增負荷運動直至力竭，起始負荷為100 W，每10 min增加20 W，轉速60轉 /min。

1.2.3 實驗流程

研究對象于上午7:30到達實驗室，用37℃溫水吞服CorTempTM人體核心體溫傳感器(HT150002，HQInc.,Palmetto,Florida,USA)， 并 佩 戴Polar心 率 帶 ； 打 開CorTempTM體溫測試系統(tǒng)，監(jiān)測核心體溫和心率。調(diào)整車座后，在功率自行車座上靜坐20 min，于9:30進行遞增負荷運動，直至力竭。運動中禁止飲水。

1.2.4 運動終點判定

（1）心率維持在180次 /min以上，且 2 min保持不變或變化較?。ǔ霈F(xiàn)平臺期）；（2）主觀感覺已達力竭即RPE等級為 18～20；（3）經(jīng)反復鼓勵不能再繼續(xù)堅持運動；（4）不能維持設立的轉速。

1.2.5 研究指標

（1） 連 續(xù) 監(jiān) 控 核 心 體 溫 （20 s/次 ）（CorTempTM HT150016,HQInc.,Palmetto,Florida,USA）； （2）連續(xù)監(jiān)控心率（20 s/次）（Polar Electro Oy,Kempele,Finland）；（3）血乳酸（在運動前、運動 20 min、運動 40 min、力竭即刻、恢復期30 min采取指尖血測定）（Lactate Pro，Arkray,Kyoto,Japan）；（4）RPE （Ratings of Perceived Exertion，Borg 6-20 scale)（在運動前、運動 20 min、運動 40 min、力竭即刻、恢復期 30 min 測定）；（5）體重（運動前、力竭即刻）。

1.2.6 統(tǒng)計分析方法

采用SPSS 16.0統(tǒng)計分析軟件進行統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)描述以均數(shù)±標準差表示。分析方法包括相關分析，一元線性逐步回歸分析（自變量引入模型 P≤0.05,剔除 P＞0.06），曲線估計（擬合二次方程）。

2 研究結果

2.1 力竭時主要指標情況

9名研究對象力竭時，運動時間為（63.78±3.48）min，最 大 功 率為 （219.56±6.91）W， 最 大 負 荷 /體 重 為（2.93±0.36） W/kg；核心體溫為（38.69±0.40）℃，核心體溫升高（1.32±0.32）℃；心率為（187.56±8.20） 次 /分；RPE 為(18.11±1.54)；血乳酸為(6.74±1.31)mmol/L；脫水量占體重百分比為(1.35±0.19)%。

2.2 核心體溫和心率監(jiān)控示例

以研究對象之一（×××，運動67 min）實驗中核心體溫和心率監(jiān)控的原始數(shù)據(jù)示例。安靜時核心體溫和心率均處于穩(wěn)定狀態(tài)；運動后核心體溫和心率均隨負荷強度的增加而呈升高趨勢，力竭時核心體溫為39.61℃，心率為197次/min；恢復期心率立即降低，而核心體溫繼續(xù)升高、在恢復期5 min后開始降低（見圖1）。

圖1 ×××核心體溫和心率監(jiān)控的原始數(shù)據(jù)示例Figure 1 An Example of the Original Data of Core Body Temperature and Heart Rate Monitoring

2.3 應用線性回歸模型預測核心體溫升高值

核心體溫升高值與心率（r=0.906，P＜0.001）及核心體溫升高值與血乳酸（r=0.835，P＜0.001）的直線相關關系具有統(tǒng)計學意義。以核心體溫升高值為因變量，以心率、血乳酸、心率與血乳酸的交互作用（心率×血乳酸/100）為自變量進行線性逐步回歸分析。結果顯示，核心體溫升高值可以通過心率、心率與血乳酸的交互作用進行預測，線性回歸方程有統(tǒng)計學意義（R2=0.842，adjusted R2=0.833；F=88.185，P＜0.001）。回歸方程為：核心體溫升高值(℃)=0.008×心率(次 /min)+0.00035×心率(次 /min)×血乳酸(mmol/L)-0.670（見表 1）。

表1 核心體溫升高值的線性回歸分析Table ILinear Regression Analysis of the Increased Value of Core Body Temperatures

2.4 應用曲線模型預測核心體溫升高值

使用每20 s記錄一次的核心體溫和心率原始數(shù)據(jù)，從安靜至力竭即刻的數(shù)據(jù)制作散點圖，提示核心體溫升高值與心率存在曲線關系（見圖2）。

圖2 核心體溫升高值與心率的曲線關系Figure 2 Curve Relationship between the Increased Value of Core Body Temperature and Heart Rate

應用曲線估計的方法擬合二次方程，結果顯示核心體溫升高值與心率呈曲線關系（R2=0.827；F=1813，P<0.001），預測方程為：核心體溫升高值 (℃)=0.221－0.007×心率 +6.899×10-5×心率2。

3 分析與討論

本研究在我國首次采用美國CorTempTM人體核心體溫傳感器連續(xù)監(jiān)控運動中核心體溫，并提出應用常用生理、生化指標預測運動中核心體溫，以預防運動訓練和比賽中運動型熱損傷的觀點。運動型熱病包括運動性肌肉痙攣、熱衰竭和運動型中暑，常發(fā)生于大強度或長時間的運動訓練和比賽中（如自行車、馬拉松和足球等）。熱衰竭和運動型中暑在相對低溫的環(huán)境下也能發(fā)生，因為人體在大強度或長時間的運動中，內(nèi)生產(chǎn)熱過快、過多，核心體溫急速升高甚至超過40℃，引起體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)衰竭，甚至危及生命[8]。然而常溫或較低溫度環(huán)境下高核心體溫的危害總是被教練員、隊醫(yī)和運動員所忽視[5]，因此對于耐力性項目運動員在常溫環(huán)境的運動訓練和比賽過程中防止核心體溫過高，并將核心體溫控制在極限體溫以下，是體育科學領域急待解決的問題。

3.1 核心體溫與心率的關系

本研究結果表明，運動中核心體溫升高值與心率呈高度的正相關關系，在直線回歸方程中，心率的標準化回歸系數(shù)為0.635，效果量為0.364，說明心率是預測運動中核心體溫升高值的良好指標；此外，二次曲線擬合的結果表明，僅使用心率一個指標預測核心體溫升高值的回歸平方和即占總回歸平方和的82%。可見，心率是預測運動中核心體溫的重要指標。

人體運動時肌肉做功而需要大量的血液運送氧氣，同時肌肉做功產(chǎn)生熱量是安靜時的10～20倍，其中70%以上熱能要通過血液輸送到體表而放散到外環(huán)境中以熱平衡，體內(nèi)有限的血液在運動需要提供氧氣和皮膚散熱作用之間進行競爭時，心血管系統(tǒng)的負擔增大，重新分配全身的血流量，即參與外周皮膚血液循環(huán)的血流量增大，心內(nèi)血容量減小，每搏輸出量減少，導致心率代償性升高[9]。此外，人體的核心體溫和心率受神經(jīng)—體液調(diào)節(jié)因素（甲狀腺激素、腎上腺激素等）的影響。核心體溫升高時，甲狀腺激素直接作用于心肌，促進肌質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+，使心肌收縮力增強，心率加快；同時腎上腺激素作用于心肌、傳導系統(tǒng)和竇房結的β1受體，加強心肌收縮性，加速傳導，加速心率，提高心肌的興奮性[10]。

心率是在運動訓練和比賽中最常采用的運動強度監(jiān)控指標，而且Polar團隊心率訓練系統(tǒng)等的使用能進行20名以上運動員心率的實時監(jiān)控。在監(jiān)控運動員心率的同時，可應用本研究中的直線或二次曲線回歸方程輸入Excel軟件，間接地推測運動員的核心體溫。根據(jù)本研究結果，運動員安靜時核心體溫為（37.37±0.27）℃，當預測運動員核心體溫升高1.0℃以上時即發(fā)生運動性高核心體溫，需要根據(jù)具體情況采取降體溫的應對措施。

3.2 核心體溫與血乳酸的關系

本研究結果表明，運動中核心體溫升高值與心率呈高度的正相關關系，在預測核心體溫升高值的直線回歸方程中，由于血乳酸與心率存在多重共線性而在變量篩選時被剔除，但是血乳酸與心率的交互作用進入回歸方程，其標準化回歸系數(shù)為0.308，效果量為0.119，說明血乳酸與心率的交互作用能夠預測運動中核心體溫升高值，但是預測效果比心率差。

核心體溫與血乳酸水平有關。人體在安靜狀態(tài)，血乳酸水平隨著直腸溫度的升高而升高[11]。人體在運動中隨著體溫的升高，交感神經(jīng)的興奮性明顯加強，血液重新分布，由于運動肌肉的血流量下降，氧的含量降低，使有氧代謝的比例下降，導致血乳酸濃度升高，以至發(fā)生乳酸堆積[12]。血乳酸水平與運動方式、運動強度及運動的持續(xù)時間等多方面的因素有關，因此在實際中要考慮到上述因素的影響，可參考本研究的預測方法，建立特定的預測核心體溫的回歸模型。

4 結論

常溫環(huán)境人體運動中的核心體溫可以應用心率和血乳酸進行預測，以心率和血乳酸進行預測的直線回歸方程，及以心率進行預測的二次曲線回歸方程的預測效果均很好。血乳酸的測定具有一定的創(chuàng)傷性，推薦使用二次曲線方程以心率對核心體溫升高值進行預測。

5 建議

本研究中的大學生運動員未達到優(yōu)秀耐力性項目運動員的訓練水平，所能夠耐受的核心體溫較低，研究的結果具有一定的局限性。今后要在不同環(huán)境溫度下，針對國家隊優(yōu)秀耐力性運動員，建立有針對性的核心體溫預測方程，以指導運動訓練和比賽的實踐。

致謝：本研究在沈陽體育學院國家體育總局冬季運動項目技術診斷與機能評定重點實驗室完成。感謝吳松林、謝承紅及趙平老師的支持與配合。

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