高原军事作业医学的研究现状及发展方向思考

罗　刚，袁　超，李　鹏

高原军事作业医学的研究现状及发展方向思考

罗刚，袁超，李鹏

高原；军事作业；体能；认知；军事医学

随着军事医学从伤病医学向能力医学转型，军事作业医学的研究日益受到各国的重视。美军近年把军事作业医学研究的目标定位于通过及时实用的手段，确保每一位军人在任一环境和时刻的健康和作业效能，并尤其重视高原、寒区和热区等特殊环境下的作业能力研究[1-2]。我国国土的1/6位于海拔3000 m以上的高原地区[3]，高原低氧、寒冷等因素能对包括劳动能力在内的人体机能产生重要影响。我军高原军事作业医学研究尽管起步较早，但当前新军事变革和我军使命任务的拓展，对该学科的研究提出了更高的要求。本研究将对国内外高原军事作业医学研究进行总结和展望，希望能对我军在该领域的发展方向有所启示。

1　高原军事作业医学的研究现状

1.1高原环境对脑体作业能力的影响及机制国内外普遍认为，高原环境下人的脑体作业能力明显下降，海拔越高，缺氧越重，作业能力下降越明显。如美军近年观察到士兵的射击成绩在3500 m地区和平原相比没有明显变化，但在进入4300 m地区8 d和30 d时均显著低于平原成绩[4]。一般认为，初入高原时脑力和体力下降最明显，随着对低氧的习服可以有所恢复，但始终达不到其在平原的水平，甚至会随着高原居留年限的延长逐渐加重[5]。高原低氧对体力的影响主要表现为有氧劳动能力下降，而无氧劳动能力无明显改变，但无氧劳动之后，乳酸性氧债的增加和疲劳感更加明显。高原环境导致脑力作业能力的降低是多方面的，包括感知、记忆、思维、情感等[6]，研究发现，复杂的认知功能和经过训练获得的脑力技能在低氧环境下更易受到损害[7]。个体因素、睡眠质量、情绪状态等是高原认知功能降低的重要影响因素。

高原体力作业能力降低的机制与组织细胞缺氧、呼吸和循环系统负荷增加、骨骼肌功能下降、无氧阈降低、致疲劳物质堆积等因素有关。中枢性疲劳也可能在高原体力降低中发挥重要作用。高原脑力降低的机制包括，皮层与海马等脑区神经元氧化性与炎性损伤、神经递质及受体变化、大脑兴奋与抑制的平衡被破坏、突触功能的降低等。随着功能性磁共振（fMRI）、事件相关电位（ERP）、基因与蛋白组学等新技术的应用[8]，近年对高原低氧导致认知能力降低的机制有了更多的了解，如观察到各脑区活动度和灰白质比例的变化，胶质细胞及炎症机制在低氧神经损伤中的重要作用等，反映出高原认知损伤这一现象背后机制的复杂性。

1.2高原军事作业能力的评价方法劳动时心率是评价体力劳动能力最简单和基础性的指标，但其在高原的应用有一定局限性。首先高原静息心率的个体差异较大；其次高原低氧时，随着运动强度的增大，许多人心率升高到大约140～150次/min后，不再像平原时那样继续升高达170次/min以上，这影响了心率及其衍生指标如PWC170在评价高原体力中的应用。最大摄氧量（VO2max）能很好反映心肺功能和血液携氧能力，被认为是评价高原体能的理想指标，我军在20世纪90年代制定的高原士兵体能评价标准（GJB 2559-1996），其中有氧运动能力即采用VO2max和1000 m跑进行测定，由于直接测定VO2max对仪器和受试者要求较高，该标准通过肺活量、心率、海拔高度等指标间接估算VO2max，具有一定的便捷性。此外，无氧代谢阈、台阶指数、心功能适应指数、12 min跑和6 min步行距离等也都被用于高原体能评价[9]，但缺乏对上述指标科学性的系统研究。

目前，国内外评价高原脑力的研究中，多采用以衡量完成系列脑力任务效率和准确性的行为学指标，但测试方法和工具很不统一，受检测指标的低氧敏感性、检测方法的友好性、测试中脑力负荷的程度等因素影响，研究结论也不一致。相比之下，美军的同类研究多统一使用由其国防部研制的自动化神经心理评估系统 （automated neuropsychological assessment metrics，ANAM），该测试在计算机上完成，专门针对军人特点所开发，被广泛应用于研究各种作业有害因素对脑功能的影响[10]。

1.3维护高原军事作业能力的措施研究阶梯习服和预缺氧被公认是最有效的预防急性高原病、提高进入高原后作业能力的预适应训练方法[11]。各国军队提出的阶梯习服程序尽管有所不同，但基本思想是一致的，即限制每天攀登高度，同时结合中等强度的体育锻炼，逐步适应高原低氧环境[12]。进驻高原前预缺氧训练的效果主要取决于间断性缺氧的程度、时间和次数[13]。近年认为局部组织缺血预处理也具有提高缺氧耐受力、促进脑体作业能力的效果，但其实际作用存在争议[14]。初入和久居高原者低流量吸氧也能提高体能和认知能力，利用高压氧舱或人工富氧室也可达到类似的促进效果[15]，可能与给氧后各系统的能量代谢障碍得到缓解，损伤得以修复有关。但由于组织细胞的缺氧只是暂时解决，一旦停止给氧后，脑体功能可能会逐渐降低到给氧前水平。

在促进高原作业能力的营养措施和药物方面，国内外一致认为，进入高原早期，高糖膳食能增强机体的习服能力，提高体力和脑力[16]。动物实验发现，一些具有抗氧化作用的维生素、微量元素和氨基酸也具有改善高原劳动能力的效果[17]。此外，通过适当的营养策略，还可以预防在高原的体重降低和机体成分发生变化，也具有维护体力的效果[18]。在药物方面，美军发现乙酰唑胺、西地那非、地塞米松等具有提高高原作业效能的作用[19]，但实际效果还存在争议，如有研究发现乙酰唑胺不具有提高高原脑力的作用[20]。在天然药物方面，印军观察发现草药复合制剂能够提高高原人群的生理机能，我军也发现中藏药如银杏叶、红景天、党参、剌五加等对改善高原脑力和体力具有较好的效果[21]，其中的抗缺氧成分有望成为提高高原作业能力的候选药物。

2　下一步的研究方向设想

2.1注重高原实战化背景下脑力作业能力维护相关研究当前，军事劳动已逐渐从力量型向智力型转化，高技术战争条件下，指战员必须同时接受、分析和处理大量信息，要求其必须保持健康的高级神经活动能力，因此，针对高原脑力作业能力的变化规律和维护措施研究非常重要。一是应在实战化的背景下，研究高原低氧因素复合现代战争心理应激对脑力的叠加影响；二是应结合军兵种特点，研究各种作业有害因素，如噪声、辐射、有害气体复合高原因素对脑力的综合影响；三是应借鉴脑科学的发展成果，深入研究高原脑力下降的内在机制，寻找通过药物、营养和训练等进行干预的有效靶点。

2.2完善高原脑体军事作业能力系列评价标准评价高原军人的脑体作业能力，对维护战斗力、指导人员选拔和训练、预防事故等具有重要意义，也有利于客观评价各种干预措施的真实效果。我军曾制定的高原士兵体能评价标准，对于指导高原部队训练发挥了重要作用，但还需要针对实战化需求、评价方法的准确性和可操作性进一步修订和优化。在高原军人脑力作业效能评估方面，目前尚无一套科学全面的评价标准。应针对高原军人的适宜性，筛选出若干灵敏性高、可行性强、与军事作业能力联系紧密的检测指标，建立行为学、生理、生化指标等相结合的评价方法。在上述研究基础上，还可以开发出一套可评估及预测不同海拔、进驻高原不同时间、不同个体因素的高原军人脑体作业能力的信息化系统。

2.3创新和集成高原军事作业能力实用性维护措施在高原适应性训练方面，尽管阶梯习服和预缺氧训练的效果确切，但限于训练耗时长、效果维持时间有限，对于常驻平原部队短时间快速移动遂行高原突发性军事任务的适宜性并不强，应研究如何在平原士兵体能训练中开展能持久有效提高高原作业能力的实用性训练内容。另一方面，对于高原常驻部队，目前尚无进入高原后不同阶段和不同海拔的军事训练卫生规程，需要瞄准实战需求，针对训练的模式方法、适宜的强度等进行系统详细的研究。

目前从维护高原人群健康和提高高原作业能力角度已研发的营养制剂和药物种类很多，但多数效果并不确切，应制定科学统一的细胞、动物和人群层面的优效性筛选标准。对于效果肯定的品种，应稳定配方和剂型，尽快配发部队。过去对提高高原脑力的营养策略研究重视不够，从膳食营养角度保障高原军人脑功能，可能有较好的应用前景。

3　结语

军人在战争中不仅要能够生存，而且要能够打赢。随着国家核心利益的拓展，我军在高原遂行各种类型军事任务越来越频繁，卫勤需求越来越迫切。通过多学科协作，多措并举，加快维护军人在高原脑体作业能力系列技术、方案和装备的研究及勤务转化，将为我军在高原的战斗力提升起到不可估量的作用。

[1]Pandolf KB,Francesco ni R,Sawka MN,et al.United States Army Research Institute of Environmental Medicine:warfighter research focusing on the past 25 years[J].Advances in Physiology Education,2011,35:353-360.

[2]苏文娜，李哲，刁天喜.美军军事作业医学研究进展[J].人民军医，2011，54（12）：1042-1044.

[3]高钰琪．高原军事医学[M]．重庆:重庆出版社，2005:1．

[4]Kryskow MA,Beidleman BA,Fulco CS,et al.Performance during simple and complex military psychomotor tasks at various altitudes[J].Aviation,Space,and Environmental Medicine,2013, 84:1147-1152.

[5]Gao Y,Li P,Jiang C,et al.Psychological and cognitive impairment of long-term migrators tohigh altitudes and the relationshiptophysiologicalandbiochemicalchanges[J]. European Journal of Neurology,2014,0:1-7.doi:10.1111/ene. 12507.

[6]马强，张志清，陈学伟，等.高原作训部队军人作业能力现场评估分析[J].军事医学，2014，38（9）：668-671.

[7]Li P,Zhang G,YouhY,et al.Training-dependent cognitive advantage is suppressed athigh altitude[J].Physiology& Behavior,2012,106:439-445.

[8]Zhang J,Zhangh,Li J,et al.Adaptive modulation of adult brain gray and white matter tohigh altitude:structural MRI studies[J]. PloS One,2013,8:e68621.

[9]Caffrey D,Miranda JJ,Gilman RH,et al.A cross-sectional study of differences in 6-min walk distance inhealthy adults residing athigh altitude versus sea level[J].Extreme Physiology& Medicine,2014,3:3.

[10]RoachEB,BleibergJ,LathanCE,etal.AltitudeOmics: decreased reaction time afterhigh altitude cognitive testing is a sensitive metric ofhypoxic impairment[J].Neuroreport,2014,25: 814-818.

[11]FulcoCS,BeidlemanBA,MuzaSR.Effectivenessof preacclimatizationstrategiesforhigh-altitudeexposure[J]. Exercise and Sport Sciences Reviews,2013,41:55-63.

[12]MuzaSR.Militaryapplicationsofhypoxictrainingforhigh-altitude operations[J].Medicine and Science in Sports and Exercise,2007,39:1625-1631.

[13]Weng YM,Chiu YH,Lynn JJ,et al.Different duration ofhigh-altitude pre-exposure associated with the incidence of acute mountain sickness on Jade Mountain[J].American Journal of Emergency Medicine,2013,31:1113-1117.

[14]HittingerEA,MaherJL,NashMS,etal.Ischemic preconditioning does not improve peak exercise capacity at sea level or simulatedhigh altitude in trained male cyclists[J]. Applied Physiology,Nutrition,and Metabolism,2015,40:65-71.

[15]Shen G,Wu X,Tang C,et al.An oxygen enrichment device for lowlanders ascending tohigh altitude[J].Biomedical Engineering Online,2013,12:100.

[16]Oliver SJ,Golja P,Macdonald JH.Carbohydrate supplementation andexerciseperformanceathighaltitude:arandomized controlled trial[J].High Altitude Medicine&Biology,2012,13: 22-31.

[17]Liu J,Wu JQ,Yang JJ,et al.Metabolomic study on vitamins B(1),B(2),and PP supplementation to improve serum metabolic profiles in mice under acutehypoxia based on(1)H NMR analysis[J].Biomedical and Environmental Sciences:BES,2010, 23:312-318.

[18]Wing-Gaia SL.Nutritional strategies for the preservation of fat free mass athigh altitude[J].Nutrients,2014,6:665-681.

[19]O'Hara R,Serres J,Dodson W,et al.The use of dexamethasone in support ofhigh-altitude ground operations and physical performance:review of the literature[J].Journal of Special Operations Medicine,2014,14:53-58.

[20]Wang J,Ke T,Zhang X,et al.Effects of acetazolamide on cognitiveperformanceduringhigh-altitudeexposure[J]. Neurotoxicology and Teratology,2013,35:28-33.

[21]Zou D,Chen K,Liu P,et al.Dihydromyricetin improves physical performance under simulatedhigh altitude[J].Medicine and Science in Sports and Exercise,2014,46:2077-2084.

R 82/135.6

A

1004-0188（2016）01-0080-04

10.3969/j.issn.1004-0188.2016.01.029

军队“十二五”重大项目（AWS14L005）

400038重庆,第三军医大学高原军事医学系

李鹏，电话:0801-752393；E-mail：lipengv@aliyun. com

（2015-09-08）