邱 晨，王肇進，劉 鈺

1 解放軍總醫(yī)院 骨科醫(yī)學部，北京 100048；2 解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學中心，北京 100853

高溫環(huán)境下持續(xù)有氧運動容易導致生理疲勞和心理障礙，增加體能活動人員患病和受傷的風險，其中勞力型熱射病是高強度運動猝死的主要原因[1-2]。因此如何高效降溫、控制熱射病發(fā)生是全球體育界、軍隊關注的焦點。有研究發(fā)現(xiàn)，通過在訓練前或訓練中人為進行局部或全身的冷刺激，即預降溫，能夠有效降低機體的核心溫度和體表溫度，是預防中暑和提高高溫環(huán)境下身體功能的有效手段[3]。目前國內外有關預降溫的研究很少，可能是由于裝備、場地和時間的限制，實施困難，且運動前實施降溫目前尚有爭議。有專家認為運動前全身皮膚表面降溫可增加乳酸蓄積，阻礙運動前的活動或熱身，不利于運動發(fā)揮與任務執(zhí)行。因此，本研究通過Meta分析全面了解預降溫對高溫環(huán)境下體能訓練者生理指標和運動效能的影響，旨在針對性制定一套科學、實用、可行的預降溫策略。

資料與方法

1 文獻納入排除標準 納入標準：1)研究目標為預降溫對有氧運動員生理指標、運動效能的影響；2)研究對象年齡＞18歲；3)研究對象為軍隊官兵、運動員以及周期規(guī)律性體能鍛煉人員等；4)在環(huán)境溫度為 ≥ 30°C的炎熱環(huán)境條件下進行的研究；5)包括運動類型、持續(xù)時間和強度的相關細節(jié)；6)干預時機為運動前和(或)運動期間；7)干預措施為運動前預降溫(至少包括冷水浸泡、冷水浴、降溫背心、冰漿攝取、冷干預、冰袋其中一項)，對照組運動前無特殊措施；8)主要結局指標包括體溫變化、運動效能等。排除標準：1)個案、專家論述、會議摘要、病例報道、系統(tǒng)評價、綜述、動物實驗、植物實驗等；2)無法獲取全文的研究，無法從全文或作者處提取可用數(shù)據(jù)；3)同一團隊或數(shù)據(jù)重復報道；4)未標注降溫措施或缺少主要結局指標的研究。

2 檢索策略 中文檢索詞：體育運動員/運動員/有氧運動者/體能訓練人員、預降溫/預冷/冷水浸泡/冷水浴/降溫背心/冰漿攝取/冷干預/冰袋、中暑/熱射病/體溫、運動/有氧運動/疲勞時間/速度/耐力/運動表現(xiàn)/運動效能；英文檢索詞：Sports athletes/athletes/aerobic exerciser/fitness trainers、cooling/cooling during exercise/per-cooling/body cooling/mid cooling/ice slurry ingestion/cooling vest/cold water immersion/cold water ingestion、Heat stroke/heat injector/temperature、exercise/aerobic performance/endurance/time trial/time to exhaustion/power output/speed。以計算機系統(tǒng)檢索PubMed、The Cochrane Library、Elsevier、Embase、Web of Science、Scopus、中國知網(wǎng)、中國生物醫(yī)學文獻數(shù)據(jù)庫、萬方數(shù)據(jù)庫等，同時采取滾雪球的方式查閱所獲文獻的參考文獻，檢索時間為建庫至2021年10月，檢索語言限定中文和英文。

3 納入文獻質量評估 由兩名研究者根據(jù)納入排除標準獨立篩選文獻、提取資料并相互核對，如有分歧，由第3名研究者協(xié)助判斷解決。采用自行設計的標準化數(shù)據(jù)提取表提取文獻信息，包括題目、年份、作者、研究來源、研究設計、樣本量、性別比例、環(huán)境特點、預降溫技術方案、運動方案、結局指標等。對所納入的文獻采用PEDro量表進行質量評估，PEDro量表是一種可用于評價隨機對照試驗質量的工具，在進行物理治療相關的綜述性研究時較為常用。該量表由11個條目組成，符合標準的項目記1分，否則記0分。優(yōu)秀為9 ～ 10分，好為6 ～ 8分，一般為4 ～5分，差為4分以下。

4 統(tǒng)計學方法 使用STATA16統(tǒng)計軟件進行Meta分析。繪制森林圖判斷納入研究是否存在異質性，通過Q檢驗和I2值分析納入文獻的異質性，當I2＞50%時，采用隨機效應模型分析納入文獻的合并敏感度和合并特異性，否則采用固定效應模型。超過10項的結局指標繪制漏斗圖分析文獻是否存在發(fā)表偏倚。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

1 納入文獻情況 通過文獻檢索與篩選核對，最終納入15篇英文文獻、2篇中文文獻。納入文獻均為隨機重復交叉試驗，共333例研究對象，14項研究對象均為男性，3項研究混合性別，總計男性238名、女性95名，15項研究顯示年齡為20 ～ 32.6歲、1項年齡為18 ～ 35歲、1項未提及年齡，均為無熱習服的長期運動的人員，運動環(huán)境為 ≥ 30°C的炎熱條件下。預降溫措施有體外降溫(冷水浸泡、冰袋、降溫背心、降溫套袖、降溫房間)和體內降溫(降溫冰漿)，對照組均為自身不降溫處理。由于研究設計均為隨機重復交叉試驗，故沒有一項能夠做到分配方法隱蔽，此外試驗設計也不能實現(xiàn)參與人員(受試者、實施者、評定者)盲法，因此根據(jù)PEDro量表質量評價，在“3.分配方式是隱蔽的”“5.對受試者全部設盲(實施盲法)”“6.對實施治療的治療師全部設盲(實施盲法)”“7.對至少測量一項主要結果的評定者全部設盲(實施盲法)”4個條目的得分均為0分；條目“1.受試者的納入條件有具體說明”部分文獻得分為0分，其余相符合的條目得分為1分，經(jīng)雙人評定后納入文獻結果均為6 ～ 7分，認為文獻質量良好。納入研究基本特征見表1。

2 預降溫組與未降溫組運動后平均心率值比較兩組平均心率值見表2。Meta分析納入14項對照試驗數(shù)據(jù)，共456人次受試者，異質性檢驗結果顯示I2=0 (P=0.794)，采用固定效應模型進行分析；Meta分析結果顯示合并效用量MD= -0.25(95%CI：-0.44 ～ -0.07) (Z= -2.662,P=0.008)，表明預降溫對運動后心率升高有減緩作用。見圖1。

3 預降溫組與未降溫組核心體溫變化值比較 兩組核心體溫變化值(即運動后體溫與運動前體溫差值)見表3。體溫變化值Meta分析納入9項對照試驗數(shù)據(jù)，共362人次受試者，異質性檢驗結果顯示I2=75.2% (P＜0.001)，采用隨機效應模型進行分析；Meta分析結果顯示合并效用量MD= -1.27(95%CI：-1.85 ～ -0.69) (Z=-4.278，P＜0.001)，表明預降溫對運動后核心體溫變化有影響；原始數(shù)據(jù)顯示預降溫措施變化幅度小于無降溫措施，可認為預降溫對減緩核心體溫升高速度有效。見圖2。

4 預降溫組與未降溫組熱感覺值比較 兩組熱感覺值原始數(shù)據(jù)見表4。 熱感覺值Meta分析納入8項對照試驗數(shù)據(jù)，共148人次受試者，異質性檢驗結果顯示I2=52.3%（P=0.040），采用隨機效應模型進行分析；Meta分析結果顯示合并效用量MD=-0.31(95%CI：-0.80 ～ 0.18) (Z=-1.233，P=0.217)，表明預降溫對運動后熱感覺值無顯著影響。見圖3。

5 預降溫組與未降溫組出汗率比較 兩組出汗率見表5。出汗率Meta分析納入11項對照試驗數(shù)據(jù)，共382人次受試者，異質性檢驗結果顯示I2=71.0% (P＜0.001)，采用隨機效應模型進行分析；Meta分析結果顯示合并效用量MD=-0.48(95%CI：-0.95 ～ 0) (Z=-1.971，P=0.049)，表明預降溫對降低運動出汗率顯著影響。見圖4。

6 運動效能分析 納入的研究中，除3項未對運動效能進行評估，1項研究提示差異不明顯，其余研究均顯示運動中預降溫較未降溫組有更好的表現(xiàn)，如表6中共7項研究顯示在5 ～ 50 km的長距離跑或競走、16.1 ～ 20 km不同模擬背景下的自行車計時賽等運動中，預降溫組的完成時間明顯縮短；3項研究明確指出在相同的運動時間內，運動前或運動中實施預降溫措施的受試者能夠完成更長距離的運動；另外有3項研究提示相同時間內預降溫受試者整體完成的運動量增加、總輸出功率更高(代表在相同時間內運動的距離更遠、做功更多或以固定的功率輸出運動至精疲力竭)。見表6。

7 發(fā)表偏倚分析 圖5預降溫措施與無降溫措施心率值對比漏斗圖結果提示納入文獻未見發(fā)表偏倚。圖6預降溫措施與無降溫措施出汗率對比漏斗圖結果說明納入文獻可能存在異質性。

圖 2 預降溫組與未降溫組核心體溫變化值對比森林圖Fig.2 Forest plot of comparison of core body temperature change values of the precooling group and the no-cooling group

圖 3 預降溫組與未降溫組熱感覺值對比森林圖Fig.3 Forest plot of thermal sensation comparison between the precooling group and the no-cooling group

圖 4 預降溫組與未降溫組出汗率對比森林圖Fig.4 Forest plot of sweat rate comparison between the precooling group and the no-cooling group

圖 5 預降溫組與未降溫組心率值對比漏斗圖Fig.5 Funnel plot of heart rate values in the precooling group compared with the no-cooling group

圖 6 預降溫組與未降溫組出汗率對比漏斗圖Fig.6 Funnel plot of sweating rate comparison between the precooling group and the no-cooling group

表 3 預降溫組與未降溫組核心溫度變化值Tab. 3 Core temperature change values for the precooling group and the no-cooling group

圖 1 預降溫組與未降溫組心率值對比森林圖Fig.1 Forest plot of comparison of heart rate values in the precooling group and the no-cooling group

表 1 納入文獻的基本特征Tab. 1 Basic characteristics of the included literatures

表 2 預降溫組與未降溫組運動后平均心率Tab. 2 Mean heart rate after exercise in the precooling and the no-cooling groups

討 論

續(xù)表 1

本研究提取了納入文獻中的運動前后心率、核心體溫差、出汗率等生理指標進行Meta分析。在數(shù)據(jù)提取時考慮到表皮溫度可能因體溫測量時機、預降溫干預等影響而造成誤差，因此本研究提取核心體溫(肛溫)作為體溫變化的結局指標。先前有研究顯示預降溫措施對降低核心溫度效果不明顯，而在減緩皮膚溫度升高速度方面差異顯著[7]，這可能與測溫手段與時機選擇有關，如選擇冷水浸泡可能迅速降低體表溫度，表現(xiàn)出明顯的差異對比。因此，為探討預降溫對核心溫度的影響，本研究選取9組核心體溫變化的數(shù)據(jù)，Meta分析結果示合并效用量MD=-1.27(95%CI：-1.85 ～-0.69)、Z=-4.278、P＜0.001，表明預降溫對運動后核心體溫變化有影響，原始數(shù)據(jù)顯示預降溫措施變化幅度小于無降溫措施，可認為預降溫對減緩核心體溫升高速度有效，這一發(fā)現(xiàn)對中暑疾病預防具有重要意義。需要注意的是，我國尚無統(tǒng)一、科學的預降溫策略推薦，同時現(xiàn)有降溫措施實施較為困難，這是導致中暑高發(fā)的重要原因。如果能夠通過預降溫有效控制中暑發(fā)生率，將對勞力型熱射病的防治具有關鍵意義。因此，預降溫策略對預防中暑發(fā)生、減緩體溫升高速度顯得格外重要。

表 4 預降溫組與未降溫組熱感覺值Tab. 4 Thermal sensation values of the precooling group and the no-cooling group

表 5 預降溫組與未降溫組出汗率Tab. 5 Sweating rate in the precooling group and the no-cooling group

預降溫有助于提升高溫環(huán)境下體能訓練者的體能表現(xiàn)也是本研究探討的另一要點。在1996年亞特蘭大奧運會上，自澳大利亞運動員穿著降溫背心而獲得正向反饋后，研究者開始試驗各種降低體溫和提高運動成績的方法[21]。從那時起，各國研究者大量收集運動前降溫的影響，98項原始調查和13篇綜述也證明了這一點[22]。本研究納入的17項研究中有14項研究提示預降溫措施對運動效能有促進作用(P＜0.05)，運動試驗前應用降溫措施，使完成時間、距離、功率輸出等方面均獲得改善，認為預降溫是在炎熱環(huán)境下提高運動成績的有效策略。但目前對于運動前的降溫仍有爭議，有研究認為運動前全身皮膚表面降溫可增加乳酸蓄積，降低交感神經(jīng)興奮的乳酸閾值，從而可能降低運動效能。另外還有研究者認為運動前接觸冰塊、飲用大量的水、電解質，可能阻礙運動前的活動或熱身，從而影響運動發(fā)揮[23]。以上爭議存在的原因均因為目前沒有統(tǒng)一的預降溫策略。

表 6 納入文獻的運動效能指標Tab. 6 Exercise performance indicators in the included literatures

本研究另幾項結局指標的Meta分析結果顯示預降溫對運動后心率(P=0.008)和出汗率(P=0.049)有影響，原始數(shù)據(jù)對比顯示預降溫在緩解運動后心率升高幅度、降低出汗率方面效果顯著，提示預降溫有助于減輕運動中心臟負荷，延長最大心率到達時間，減緩汗液流失率，有助于提升訓練成績。但本研究對于熱感覺值的Meta分析結果顯示預降溫干預效果不顯著，分析原因可能是因為本研究納入的研究均為長時間、長距離、高強度有氧運動，熱感覺值在這些背景下接近耐受最高點，故預降溫干預的效果不顯著；個別文獻數(shù)據(jù)未能納入Meta分析中，如數(shù)據(jù)僅給出中位數(shù)結果，而未給予±s形式也是其中一個原因。除此，納入的文獻樣本量較少也是本研究的一個局限性。其中有15項試驗樣本量在10例左右，分析原因可能有二：1)受試人群特殊性，試驗對象均為長時間耐力運動員，受日常訓練計劃安排、訓練后體力恢復時間等制約，接受試驗困難；2)受試環(huán)境特殊性，在進行自身前后對照試驗時由于成本限制，造成試驗模擬場地大小以及模擬運動儀器設備、生命指標監(jiān)測儀器等的數(shù)量有限，無法大規(guī)模多批次展開。

現(xiàn)有研究提示亟待制定科學統(tǒng)一的預降溫策略。本研究結果顯示預降溫對減緩體溫升高、預防中暑發(fā)生、提升運動表現(xiàn)效果顯著。2019年的調查數(shù)據(jù)顯示有超過1/2 (52.4%)的運動員在運動前或運動中至少會選擇一種降溫方法，10.4%的運動員會采用混合兩種降溫方法，另有4.9%的運動員會同時選擇3種降溫措施，其中最常見的預冷方法是冰背心(53%)和冷毛巾(45%)，其次是頸圈(21%)和飲用冰漿(21%)[11]。Naito和Ogaki[24]認為高溫環(huán)境下運動前和運動中攝入冰飲是降低熱應激、提高耐力的首選且有效的方法。有研究者推薦頭頸部降溫，因為頸部位于體溫調節(jié)中樞附近，主導全身的溫度感覺，在頸部和頭部進行適度降溫可表現(xiàn)出較任何其他部位高2 ～ 5倍的溫度敏感度[25]。另有研究者認為腿部降溫對肌肉功能有潛在有害影響，推薦增加降溫背心的使用[11,26]。本研究納入的文獻中采取體外降溫(冷水浸泡、冰袋、降溫背心、降溫套袖、暴露在冷空氣中)和體內降溫(降溫冰漿)等措施，降溫部位包括全身、頭頸部、上肢等，各研究中對降溫措施和降溫部位并未進行嚴格意義上的優(yōu)劣對比。值得一提的是，有研究顯示女性相比男性更頻繁地飲用冰漿或冷飲和頸圈降溫。本研究雖納入混合性別的研究，但尚未針對性別差異進行討論并給予預降溫策略研究，這也是進一步的研究方向。

綜上所述，亟需借鑒預降溫理念，探索一套科學可行的預降溫策略，實現(xiàn)科學訓練同時提高體能表現(xiàn)。在體育界，預降溫策略對激發(fā)人體極限、提高訓練成績與榮譽具有關鍵意義；在軍隊，預降溫策略對降低官兵中暑發(fā)生率、提高軍隊戰(zhàn)斗力同樣具有重要意義。