吸液态氧对高原移居青年通气无氧阈值的影响
【关键词】 高原
【摘要】 目的 探讨在高原吸入液态氧对移居青年通气无氧阈值的影响。方法 将进驻海拔3700m半年的40名健康青年随机分为两组，每组20人。一组为对照组，受试者用EGM型踏车功量计做坐位踏车运动，初始负荷功率25W，每3min递增50W，以60rpm连续踏车直至力竭。另一组为试验组，在运动前10min开始用面罩吸液态氧，每分钟吸入量为4L，在踏车运动中全程吸氧，踏车方式同对照组。用O2-CO2气体测定仪分析每个负荷最后半分钟的O2和CO2，用心电图机同步记录心率。肺通气量（VE）、氧耗量（CO2）、二氧化碳产生量（VCO2）、呼吸商（RQ）及氧通气当量（VE/CO2）。结果 对照组和吸氧组在功率分别达75W和125W时VE、CO2、VCO2出现明显增加，RQ出现“转折点”，VE/CO2由下降转向上升。结论 在高原吸入液态氧能增加人体通气无氧阈，使肺功能得到明显提高。
【关键词】 高原；液态氧；力竭运动；氧运输
【Abstract】 Objective To study the effects of liquid oxygen inhaling on anaerobic threshold in high altitude migrants.Methods 40 young men living at 3700m altitude for 6 months were randomly divided into control group and liquidoxygen group,they were asked to pedal the EGM bicycle ergometer about 60 rpm,and the resistance was progressively increased by 25W per 3 min up to exhaustion,but 20 subjects in liquid-oxygen group had previously inhaled oxygen （4L/min） for 10min until exercise over.Their heart rate （HR）,the expiratory content of O2 and CO2 were recorded，and the minute ventilation volume（VE）,oxygen consumption（VO2）,CO2 production（VCO2）,respiratory quotient（RQ） and VE/VO2 were calculated.Results Compared with those at 75W in control group,the significant increase of VE,VO2,VCO2 and the turning point of RQ and VE/VO2 appeared at 125W in liquidoxygen group.Conclusion Inhaling liquid oxygen could improve the anaerobic threshold and pulmonary ventilation at high altitude.
【Key words】 high altitude；liquid oxygen；exhaustive exercise；oxygen transport
高原低氧环境使得进驻高原者劳动能力降低，提高改善高原军事劳动能力的措施和方法已有报道［1］，直接补充吸氧是提高高原劳动能力的最有效途径［2］。为此，笔者在海拔3700m高原进行了吸入液态氧做踏车运动时人体通气无氧阈值的研究，旨在探讨吸氧改善低氧条件下人体克服疲劳，提高作功效率的效果，现报告如下。
1 对象与方法
1.1 对象 受试者为来自平原进驻海拔3700m半年的某部男性士兵40名，年龄18~21岁，平均（19.25±0.90）岁，平原出生，进驻高原前体检确认健康。随机将受试者分为两组，每组20人。
1.2 方法 采用成都活力低温设备有限公司按我们的设计要求，适合单兵携带而制造的1.5L低温液氧容器（液氧罐），专利号：ZL95200878.5。为了试验结果的和准确，两组受试者在试验时均背负液氧罐。对照组在只戴面罩不吸氧的情况下用湖南岳阳市仪器厂生产的EGM型踏车功量计做坐位踏车运动，初始负荷功率25W，每3min递增50W，以60rpm连续踏车，踏车至力竭时停止。力竭的标准［3］：心率达180次/min以上；不能保持60rpm连续踏车；出现极度疲劳症状。用CYE-Ⅱ型气体测定仪分析每个负荷最后半分钟的O2和CO2含量,用心电图机同步测定心率。用气体流量表测定每个负荷的呼气量，计算肺通气量（VE）、氧耗量（VO2）、二氧化碳产生量（VCO2）、呼吸商（RQ）及氧通气当量（VE/CO2）［2］。试验组在运动前10min开始用面罩吸液态氧，每分钟吸入量为4L，在踏车运动时全程吸氧，踏车及检测方法同对照组。
1.3 统计学方法 试验数据以均数±标准差（x±s）表示，采用直线回归分析方法。
2 结果
2.1 对照组与吸氧组不同踏车功率对VE、CO2、VCO2、RQ和VE/CO2的影响 两组不同踏车功率时VE、CO2、VCO2、RQ和VE/CO2的改变分别见图1、2。从图中可见，两组功率分别达75W和125W时，VE、CO2、VCO2出现明显增加，RQ出现“转折点”，VE/CO2由下降转向上升。说明在海拔3700m高原运动时，对照组和吸氧组的无氧阈值分别为75W和125W。
2.2 两组踏车功率与VE、CO2、VCO2的直线回归程 设不踏车功率（W）为自变量x，VE、CO2、VCO2为应变量y进行直线回归分析，结果显示对照组和吸氧组VE、CO2、VCO2与功率呈现线性相关。VE：对照组：y=25.6100＋0.0468x,r=0.9939,P＜0.01;吸氧组：ｙ=26.2500＋0.0476x,r=0.09705,P＜0.01。CO2：对照组：ｙ=0.3920＋0.0028x,r=0.9947,P＜0.01;吸氧组：y=0.4670＋0.0028x,r=0.9800,P＜0.01。VCO2：对照组：ｙ=0.1035＋0.0035x,r=0.9936,P＜0.01;吸氧组：ｙ=0.1350＋0.0035x,r=0.9652,P＜0.01。
图1 －图2 略
3 讨论
人到高原，低气压和低氧分压是导致人体劳动能力低下的主要原因。提高和改善高原移居者做功效率是低氧医学研究中的一个重大课题。而在高原劳动时直接吸氧则是最能解决问题的方法之一。West认为缺氧在高原降低了工作能力［4］，Gerard等报道，在高原小幅度提高吸入氧气浓度可改善作业效率［5］，John研究认为［6］，在高原提高吸入氧气浓度能明显改善人的思维、行为和工作能力,李裕和认为［7］吸氧是运动性疲劳恢复的有效手段之一。
国内目前在高原普遍使用的是气态氧供氧技术，40L高压氧气瓶重约80kg，体积大，储氧少，车载和野外机动供氧困难多，个人携带更是无法实现。4~8L的供氧箱也只能供1人连续吸氧3~6h。而1L液态氧重1.14kg，汽化后可产生气态氧840~860L［8］。笔者采用成都活力低温设备有限公司提供的三种规格低温液体容器（液氧罐），50L为储氧罐，15L为车载罐，还有按我们的设计要求，适合单兵携带而制造的1.5L单兵罐，50L罐可为15L和1.5L罐补充液态氧（专利号ZL95200878.5）。液氧罐是一种液态贮存气态使用的多层多屏绝热高真空不锈钢容器，罐顶部有充液接头、放空满液接头、增压阀、压力表、安全阀、流量调节阀，单兵罐还有吸氧咀接头。液氧是经过滤、压缩和冷却的普通空气制成，然后将制成的液态空气缓慢加温到-195.6℃，此时氮气气化，只留下液氧。全部过程需要重复数次，以保证几乎是纯液氧的产品，液态氧比气态氧具有约3.5∶1的重量优势和8∶1的节约空间优势［9］。单兵罐装满液氧后重量不到5kg，如果每分钟吸氧2L，一个人可连续吸氧10多个小时。
机体有氧劳动能力取决于心肺功能、血液携氧能力、骨骼肌氧利用和代谢能力等诸多因素。关于无氧阈的概念目前仍有一些争议，但在实际工作中已广泛将无氧阈用于指导训练和评价劳动强度和效果，以无氧阈强度训练可以最大地发挥人的潜力，提高有氧能力。无氧阈值的测定方法分为血乳酸法和呼吸参数法两类。呼吸参数法系根据递增运动中呼出气体交换参数，如肺通气量（VE）、呼出气体中氧和二氧化碳浓度（FEO2、FECO2）、呼吸商（RQ）、通气当量（VE/VO2或VE/VCO2）、二氧化碳排出量（VCO2）等的非线性变化特点确定。判断无氧阈的标准［8］：随劳动强度的递增，（1）VE、VCO2、RQ出现明显增加；（2）VE/VO2由下降转向上升，FEO2由上升转向下降；（3）VE/VCO2由下降转向平稳，FEO2由上升转向平稳等“转折点”。从本文结果看，对照组在功率达75W时，VE、VO2、VCO2出现明显增加，RQ出现“转折点”，VE/VO2由下降转向上升，所以我们认为，对照组无氧阈在功率75W左右。高原低氧环境下，机体可利用的氧减少，直接影响了组织细胞对氧的吸收。另外，低氧可致细胞内产能装置线粒体结构破坏，酶失活，因而影响细胞对氧的利用，减少了能量生成，其最终结果是造成能量代谢障碍，劳动能力下降。我们在海拔3700m运动试验时给20名青年吸液态氧，结果在功率达125W时VE、VO2、VCO2出现明显增加，RQ出现“转折点”，VE／VO2由下降转向上升，此无氧阈较对照组的75W增加了50W。所以笔者认为，在海拔3700m高原运动时吸液态氧能增加人体通气无氧阈，使肺功能得到明显提高，是在高原提高作业效率的有效方法。
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2 王伟,朱永安,哈振德,等.海拔3700m富氧室对人体通气无氧阈值的影响.中华航空航天医学杂志,2003,14（2）:96-99.
3 王伟,谢印芝,尹昭云,等.人在海拔5380m高原进行体力活动时耗氧量及血氧饱和度的观察.中华航空航天医学杂志,2002,13（2）:91-93.
4 West JB.Oxygen enrichment of room air to improre well-being and productivity at high altitude.Int J Occup Environ Health,1999,5（3）:87-93.
5 Gerard AB,Mcelroy MK,Taylir MJ,et al.Six percent oxygen enrichment of room air at simulated 5000m altitude improves sneuropsychological function.High Altitude Medicine and Biology,2000,1（1）:51-61.
6 John B,West JB.Safe upper limits for oxygen enrichment of room air at high altitude.High Altitude Medicine and Biology,2001,2（1）:47-51.
7 李裕和,罗兴华.运动性疲劳的恢复手段.临床康复,2003,7（4）:650.
8 李文选.有氧代谢能力和心功能测定及战士体力评价.解放军预防医学杂志,1990,8（1）:109-112.
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