美军热应激风险管理体系探析

王京南，肖卫东

(国防科技大学 信息系统与管理学院，湖南 长沙 410073)

暑热伤害(Heat-related injuries)一般多发生在部队、运动队和某些高温车间，其中部队最为严重。近年来，随着军事训练实战化的深入推进，全军报道暑热伤害的事例越来越多。黄建军等报道结果显示，2008年某军校新兵训练期间中暑发生率达3%[1]。童新善等报道，1998抗洪抢险任务执行期间，九江抗洪抢险战区中暑或其它热伤害的士兵达245例[2]。暑热伤害发生时，如果得不到及时妥善的救治，死亡率可高达10%～50%[3]，暑热伤害已成为军人夏季军事训练或高温环境下执行军事任务时面临的一大难题。随着南海争端、钓鱼岛争端、中越、中缅等边界争端的加剧，未来几年，我军在热带地区特殊环境执行作战或其他非战争军事行动的概率将明显增加[4]。因此，加强军人在热环境条件下军事作业时的暑热伤害风险管理研究具有急迫的军事战略意义。早在上世纪90年代，我军制定并颁布了一系列的热环境作业军标，如湿热环境中军人劳动耐受时限(GJB1104-91)、军事体力劳动强度分级(GJB1336-92)、军人耐热锻炼卫生规程(GJB2561-96)等，对指导我军耐热训练、保障高热环境中作业军人的健康和作业能力起到了积极作用。然而，上述标准均制定于二十多年前，部分指标已不能适用于新形势军事斗争在作战方式、战场环境、对抗强度等方面的变化[4]。

美军一直非常重视热环境条件下军事作业时暑热伤害的研究，每年均投入大量的人力、财力，这使其能够在暑热伤害风险管理综合措施等方面得以不断完善。2003年美陆军和空军司令部牵头，美国陆军环境医学研究所更新了《热应激控制和热伤亡管理》技术手册(TB MED 507/AFPAM 48-152(I))[5]，并将其应用于伊拉克战争期间的暑热伤害风险控制，有效地保障了部队作战任务的完成。美军《热应激控制和热伤亡管理》技术手册系统介绍了热应激管理(Heat stress management)和热伤亡管理(Management of heat casualties)等内容。由于热应激发生于热伤亡之前，好的热应激风险管理可极大程度降低热伤亡的发生，因此，本文将对美军现行的热应激风险管理体系进行介绍，希望能够带给我们一些启示，并为我军制定新的热环境作业标准提供参考。

1 热应激风险因素识别

热应激(Heat stress)是指机体在受到高温环境刺激时产生的生理、心理等方面的非特异性应答反应的总和。文献资料显示[6]，在充分热习服，提供充足水及遮挡物以及能够限制身体活动量的前提下，机体能够抵抗任何自然环境变化引发的热应激。然而军人在高温环境下执行军事任务或军事行动时，由于受到自然环境(如沙漠行动)、操作环境(如轮机舱、装甲车驾驶室的多热源、密闭环境)、保障条件(供水不及时)等多方面的限制，加之军事行动常伴随剧烈身体运动，一系列因素使军人往往无法承受长时间的热应激，热应激的有效管理也更具难度。

军事任务执行过程中，影响军人热应激程度的风险因素包括任务因素、个人因素及环境因素等。其中任务因素主要有工作强度(代谢率)，热暴露持续时间，着装等。在着防弹衣、核生化防护服等特殊着装的情况下，由于热量散失受限，热应激引起的反应会相应加强。个人因素主要有军人的体能水平，热习服状态，补水/营养状况，健康状况(如既往热伤害史，用药情况，饮酒或毒品使用等)。环境因素主要包括温度，湿度，风，阳光照射强度等，其风险因素评估及计算如表1所示。

表1 美暑热伤害风险管理矩阵打分表

2 热衰竭士兵比例的预测

对于指挥官来讲，正确预判热环境条件下潜在受伤士兵的比例是非常关键的。图1为核心温度与热衰竭士兵百分比关系图。美军根据热应激的特点将热应激分为补偿性热应激(Compensable heat stress)和非补偿性热应激(Uncompensable heat stress)。补偿性热应激发生在机体散热率与产热率平衡的情况下，在此情况下机体核心温度可以达到一个稳定状态。非补偿性热应激主要发生在机体散热需求超过环境散热能力的情况下，此时机体核心温度将持续上升直至达到生理极限而发生热衰竭(如在高热环境下穿核生化防护服进行大强度运动往往会出现非补偿性热应激)。左侧曲线表示经受非补偿性热应激士兵核心温度与热衰竭百分比的关系，右侧斜线表示经受补偿性热应激士兵核心温度与热衰竭百分比的关系。指挥官可根据士兵核心温度的情况估算可能发生的热衰竭士兵比例，进而对任务做出及时调整。

图1 核心温度与热衰竭士兵百分比关系

3 热应激应对决策过程

成功的热应激管理取决于部队领导及官兵是否接受过热应激应对的相关培训。领导者必须时刻保持对部队官兵热应激水平的警醒并能够采取正确的干预措施使其减少热暴露，并提高耐热能力。领导者还必须时刻关注士兵的感受以便相应的调整管理策略。热应激决策过程如下图所示(图2)。

图2 热应激决策过程

注：WBGT指数亦称为湿球黑球温度，其测量是由黑球、自然湿球、干球三个不同的温度计完成，其单位为0F(华氏度)，0F与℃的转化公式为：℃=(0F-32)÷1.8。室内测量时其计算公式为：WBGT=0.7*自然湿球温度+0.3*黑球温度，室外测量时其计算公式为WBGT=0.7*自然湿球温度+0.2*黑球温度+0.1*干球温度，WBGT指数是综合评价人体接触作业环境热负荷的一个基本参量。

4 热应激风险控制方法

4.1工作/休息及补水指南

美军根据不同炎热等级及训练强度制定了工作/休息及补水指南(见表2)。该指南适用对象为已经经过大约两周热习服训练，着作训服，在炎热天气条件下进行训练的普通官兵。安排应根据最近4个小时的炎热等级和训练强度做出，以保证官兵的表现和水分摄入。其中NL代表每小时训练时间可不做规定。休息时应停止运动，站立或坐下，且尽量安排在阴凉处进行。潮湿季节如果穿着防弹衣应在WBGT读数的基础上增加50F(约2.8℃)。如果穿着核化生防护服应在WBGT读数的基础上增加100F(约5.6℃)。水分的摄入量可随个体差异加减1/4 qt/h(如完全暴露在太阳下或完全在阴凉中，可根据标准量加减1/4 qt/h)，但每小时液体摄入量不能超过1.5qt，且每天的液体摄入量不能超过12qt，以避免体内水分潴留过多导致细胞功能紊乱及电解质紊乱。在训练强度划分方面，低强度训练主要包括：武器保养；时速2.5 mile/h(约4.02 km /h)，负重<30磅(约13.6 kg)的硬路面行走；武器操作；射击训练；队列和会操等。中强度训练主要包括：时速2.5 mile/h(约4.0 km /h)，无负重的松软沙质路面行走；时速3.5 mile/h(约5.6 km /h)，负重<40磅(约18.1 kg)的硬路面行走；体操；巡逻；单兵战术，如匍匐前进等。高强度训练主要包括：时速3.5 mile/h(约5.6 km /h)，负重>40磅(约18.1 kg)的硬路面行走；时速2.5 mile/h(约4.0 km /h)，有负重的松软沙质路面行走；战场突击等。

4.2 连续工作不休息及补水指南

美军除制定了工作/休息及补水指南外，还制定了连续工作不休息及补水指南(见表3)，其适用对象与表2相同，此处NL是指在对应的炎热等级条件下至少可连续训练4 h。

4.3 热习服

热习服是提高士兵对热的耐受能力的重要手段和措施，对于即将进入高温环境下长时间执行任务的士兵最好提前进行热习服，其策略包括：1)模拟任务区气候条件；2) 确保足够的热应激，热习服时需流汗，通过运动及休息时间比例调节热应激反应，需要4～14天的热暴露，每天至少持续100 min；3)尽早开始热习服(提前1月)，因为运动表现习服比生理习服需要更久的时间，训练时方案要灵活，要使习服人员建立信心，并追求习服气候条件下的最佳体能；4)在方法上，任务执行前可在气候模拟室或高温天气下进行，注意热习服训练与日常训练可穿插进行；5)实施时要循序渐进进行，耐受力允许的条件下增加热刺激及训练的量，在一天中最热的时间进行习服，在一天中凉爽的时间进行训练，使用训练/休息循环或进行间歇训练，在热习服的第一周特别注意士兵对盐的需求。需要注意的是，热环境下进行心肺耐力训练(如徒步行军或慢跑)的热习服效果要好于力量训练的效果。体能较好的士兵比体能差的士兵更容易获得热习服。另外，在热习服过程中，对于那些体能较差或者动机水平较高、情绪较兴奋的士兵尤其要关注，避免其发生热损伤。

表2 美军工作/休息及补水指南

表3 美军连续工作不休息及补水指南

4.4 水及电解质的补充

热应激能够增加出汗量及机体对水的需求，如果液体无法及时快速补充，机体将出现脱水现象。在热环境下口渴感无法充分驱使机体及时地补充足够的水分以弥补汗液的流失。单独依靠口渴感来指导士兵的液体补充时，充分补水常落后机体对水的需求数小时之久。因此，建立士兵饮水时间表，鼓励并监督士兵的饮水非常重要。对士兵来讲，通过观察尿液的量及颜色可判断身体的脱水情况，如果尿液量少且颜色较深，提示机体应增加饮水量。相反，如果尿液量大且较清亮，则应减少饮水量。在饮水方式方面，快速饮水可加速胃的排空并导致更多的尿量，如果求生环境下水的供应量有限的话，应该采取小口喝水的方式。热环境下美军士兵饮水建议如表2、表3所示。如果士兵不幸被困于沙漠之中，他们可以行进至安全场所或在原地等候救援。表4列出了士兵在不同供水量支撑下最大可行进的距离(即机体在脱水衰竭前可行进的距离)。该数据得出的前提是士兵在白天于阴凉处休息，夜间行进直至失水达体重的10%(失水达20%可导致死亡)。如果士兵一直休息等待救援，则其生存时间可延长。沙漠气候条件下，27℃，32℃，38℃及43℃平均温度下，无水供应时，机体的存活时间分别为7天，4天，3天及2天。

除水外，钠离子、氯化物和其他电解质(钾、钙、镁等)也会随着汗液大量流失。人体汗液中钠离子浓度范围为10～70 mmol/L，这与其个人的饮食，流汗速率，及热习服的状态有关，比如热习服可使汗液中钠离子浓度降低50%。对于热习服的士兵，凉爽天气下每人每天需要的盐为5～10 g，而炎热天气下需要量约为12～28 g。士兵每天需要的钠离子可通过饮食摄取，对于已经经过热习服且饮食中充分摄入钠离子的士兵，除非在极端炎热情况下，否则无需额外补充钠离子。在士兵任务执行时间超过4 h，且中间没有饮食补充的情况下，士兵需要额外补充钠离子。在方法上，常通过饮用0.1%的盐水进行。运动饮料也是电解质补充的有效途径之一。在成分方面，运动饮料需满足以下标准：15～30 mmol/L的钠离子，2～5 mmol/L的钾离子及5%～10%的碳水化合物，碳水化合物可以是葡萄糖，蔗糖或聚合物，由于高浓度果糖可导致肠胃副作用，因此在饮料中应尽量避免。含有碳水化合物的运动饮料还可用于其它情况，比如：时间长于4 h且没有饮食摄入的运动前，时间长于6 h且没有饮食摄入的运动中，用于高热导致的功能紊乱的治疗。

表4 士兵在不同供水量支撑下

4.5 微气候冷却

微气候冷却(Microclimate cooling)是通过相应装备降低士兵热应激水平进而提高运动能力的一种手段，如坦克驾乘员、直升机飞行员或消防员使用的冷却服、降温马甲、降温背心等。微气候冷却的原理是通过维持身体与皮肤之间的温度梯度差，进而实现体内热量的散失。微气候冷却装备的散热效果受到装备与皮肤的接触面积、接触位置、冷却液温度、流动速率、皮肤温度和环境热源的绝缘程度等多因素的影响。近年来，美军投入了大量人力、财力研制高效、便携的微气候冷却设备，目前已研制出“风冷”“液冷”等不同类型的单兵降温系统样机，并且在伊拉克战争中已经试用，目前正在向小型化、节能化、便携性方面进行不断改进[7]。

5 结束语

任务执行过程中若能较好的执行以上热应激风险管理体系，热损伤及热伤亡的发生概率将大大降低。与美军相比，我军在热应激风险管理体系方面仍具有一定差距，在风险因子的识别、风险评估，以及风险应对等多方面都可以体现出来。为了更好应对战略方向的南移，做好新时期军事斗争准备，需要有针对性地加强我军在热应激风险管理体系方面的研究，以更好地保障部队在极端高热环境中生存、训练、作战和执行军事任务的能力。

参考文献：

[1] 黄建军，肖健秋，周帅，等.某校学员夏季军训中暑情况调查与分析[J]. 人民军医, 2013 (2): 164—165.

[2] 童新善,林玲,张守峰.抗洪抢险前线部队发生中暑的特点[J]. 南京部队医药, 1999(S1): 50—51.

[3] Simon H B. Hyperthermia[J]. New England Journal of Medicine, 1993, 329(7): 483—487.

[4] 杨学森.热环境军事作业卫生保障关键技术与装备研究进展[J].第三军医大学学报， 2017,39(4):306—310.

[5] Sawka M N, Wenger C B, Montain S J, et al. Heat stress control and heat casualty management[R]. Army Research Inst of Environmental Medicine NATICK MA, 2003.

[6] Glazer J L. Management of heatstroke and heat exhaustion[J]. Am Fam Physician, 2005, 71(11): 2133—2140.

[7] O′Hara R, Eveland E, Fortuna S, et al. Current and future cooling technologies used in preventing heat illness and improving work capacity for battlefield soldiers: review of the literature[J]. Military medicine, 2008, 173(7): 653—657.