增氧呼吸器在高原对机体PWC170时脑

                作者：金川，罗二平，申广浩，吴小明，谢康宁

【关键词】  高原

　　Effects of oxygenincreased respirator on mentalphysical capacity of PWC170 in high altitude environment

　　【Abstract】  AIM:  To study the effects of  “highland military portable oxygen increased respirator”  on mentalphysical capacity of PWC170 in high altitude hypoxic environment. METHODS:  Thirty subjects, who had stayed at 3700 m for 10 d, performed with oxygenincreased respirators an incremental exercise to the level of PWC170 on cycle ergometer. Then, the mentalphysical capacity test was carried out with DDX200 multifunction psychological instrument 5 min after each exercise. To conduct a selfcontrol test, without respirators, the experiment was repeated after 24 h. RESULTS: After using respirators, in the same limited period of time, the total frequency and correctness times of handscross movement test increased significantly than those without respirators（79.0±19.9 vs 97.1±16.0, 77.9±20.3 vs 94.0±15.0, P<0.05),  and the fault times   declined significantly （2.8±2.1 vs 0.8±1.7, P<0.05）. In vision division test, the total count  （61.1±9.0 vs 68.4±6.5）, times of correct performance （54.7±7.4 vs 60.6±4.5） increased significantly, and times of false performance （7.4±8.0 vs 1.7±2.8) decreased obviously (P<0.05) after wearing of oxygenincreased respirator.  CONCLUSION: Oxygenincreased respirator can improve the mentalphysical capacity in high altitude hypoxic environment. It can promote the acclimation to high altitude.
 
　　【Keywords】  high altitude; hypoxia; mentalphysical capacity

　　【摘要】　目的： 探讨高原低氧条件下“单兵高原增氧呼吸器”对机体PWC170时脑体工作能力的影响；方法：  30名进驻3700 m高原10 d某部青年官兵，佩戴使用呼吸器，在自行车功率计上采用逐级递增负荷法进行PWC170工作水平负荷，于每次运动后5 min用DDX200型电脑多功能心理生理能力测试仪进行行为功效测定. 24 h后不使用呼吸器，重复进行上述检测，行自身对照试验研究；结果：  佩戴使用呼吸器后，左右手交叉动作频率测验显示总次数（79.0±19.9 vs 97.1±16.0）、正确次数（77.9±20.3 vs 94.0±15.0）显著增多，错误次数（2.8±2.1 vs 0.8±1.7）显著减少（P<0.05）. 视觉注意分配测验显示总次数（61.1±9.0 vs 68.4±6.5）、正确次数（54.7±7.4 vs 60.6±4.5）显著增加，错误次数（7.4±8.0 vs 1.7±2.8）显著减少（P<0.05）； 结论：  增氧呼吸器能显著改善高原作业时机体的脑体工作能力，促进高原习服.
 
　　【关键词】　高原；低氧；脑体工作能力

　　0引言

　　高原低氧可对机体产生一系列影响，初入高原者劳动能力明显降低. 特别是高原新兵入伍时，从低海拔地区乍到高海拔地区，面临低氧、低气压、强紫外线照射等恶劣的环境，极易使机体处于生理和心理的应激状态［1］. 如何提高进驻高原部队的劳动能力，以提高战斗力，是高原军事医学研究的重要课题［2］. 有关采用制氧机和建立富氧室的方法可以改善高原劳动能力和提高军事作业效率与作战能力的研究已有许多报道［3-6］，但采用增氧的方式来促进高原习服的研究却未见报道. 在海拔3700 m低氧条件下，我们使用自行研制的单兵高原增氧呼吸器［7-8］，探讨了其对机体PWC170时脑体工作能力的影响.

　　1材料和方法

　　1.1材料单兵高原增氧呼吸器由第四军医大学生物医学工程系研制（专利号： ZL 03262498.0），该仪器打破常规惯例，不需要添加任何化学物质，以空气为原料，变制氧为增氧，通过面罩局部加压的方式提高空气浓度，借以增加氧浓度. EGMII型踏车式心功量机由湖南岳阳仪器厂与北京医学院联合研制生产，DDX200型多功能电脑心理生理测试仪由北京博达电子公司生产. 选择进驻高原海拔3700 m  10 d的某部男性官兵30名（平原出生）. 年龄（21.0±2.5）岁，体质量（62.0±3.4）kg，均自愿参加本次实验，实验前经体检确认健康.
 
　　1.2方法30名受试者统一佩戴使用呼吸器进行负荷运动，坐于踏车式心功量机上，从50 W开始，保持60 r/min连续蹬车，每3 min递增50 W，蹬车至PWC170时停止（即心率在170次/min时的身体工作负荷水平，此时功率超过200 W）. 负荷做功运动5 min后用DDX200型电脑多功能心理生理能力测试仪进行左右手交叉敲击动作频率和视觉注意分配两个项目的测验［9］. 1 d（24 h）后，不使用呼吸器重复以上检测.
 
　　统计学处理： 采用SPSS 10.0软件包，实验结果用x±s表示, 用配对t检验进行统计学分析，P<0.05为差异有统计学意义.

　　2结果

　　2.1左右手交叉敲击动作频率测验佩戴使用增氧呼吸器前后，左右手交叉敲击动作频率测验结果见表 1. 由表1可以看出，佩戴使用增氧呼吸器后，在10 s时限内，左右手交叉动作频率测验的总次数、正确次数显著增加，错误次数显著减少（P<0.05）.

　　表1增氧呼吸器对左右手交叉敲击动作频率的影响（略）

　　aP<0.05 vs使用前.

　　2.2视觉注意分配测验佩戴使用增氧呼吸器前后，视觉注意分配测验结果见表2. 由表2可以看出，佩戴使用增氧呼吸器后，在30 s时限内，视觉注意分配测验的总次数、正确次数显著增加，错误次数显著减少（P<0.05）.

　　表2增氧呼吸器对记忆功能的影响（略）

　　aP<0.05 vs使用前.

　　3讨论

　　空气是由氧、氮等气体组成的混合气体，在标准大气压力的海平面上（1 ATA），氧气的含量约为21%，随着海拔的上升，气压逐渐降低，肺泡内的气体以及动脉血和组织内氧气的分压也相应降低. 为使血液中维持人体劳动所需含氧量，必须增加机体红血球的含量，但人体自动增加红血球含量至少需要几天的时间，因此在刚进入高原时，会因为海拔突然增高，人体来不及适应而产生体内氧气供应不足的情形，劳动能力下降，表现为无力、易疲劳、思维迟钝等，海拔高度越高，在低氧环境中暴露时间越长，表现就越趋明显，这种生理反应称为高山病［1,10］.
 
　　我们知道空气中氧气对机体的生理作用不决定它在空气中所占的体积百分比，而取决于它的分压，要想减轻高原缺氧对机体的危害，就必须想方设法提高氧分压. 肖华军［11］在研制“新型机载供氧装备”时提出“高空供氧生理等效应”理论，指出飞行员不必呼吸纯氧，呼吸富氧气体足以降低高空减压病的发生，这也进一步证实了最终对机体产生生理作用的并非氧气的体积百分比，而是氧分压. 从海平面到100  km的高空，空气压力随着海拔高度的增加而降低，由此导致空气稀薄，因此氧分压也随之降低，导致高原缺氧，但氧气在大气中的相对比例基本保持恒定. 传统“制氧”主要利用增加氧气体积百分比、空气压力保持不变的方法来提高氧分压. 而我们所研制的“单兵高原增氧呼吸器”在思路上有所创新，采用增加局部空气压力、氧气体积百分比保持不变的方法，使氧分压得以提高.
 
　　体能和脑力活动能力是构成工作能力的基本要素. 以往对高原低氧环境中工作能力的评价着重体能方面的检测，而从脑、体两方面全面衡量工作能力的研究较少. PWC170是指把心率定为170次/min的稳定负荷状态下单位时间内所做的功，是运动员机能评定中一种常用的次极限负荷测验方法，可以间接反映心脏的容积和射血能力. PWC170指标越大，其身体工作能力越好［12］. 检测行为功能是评价大脑工作能力的重要手段，左右手交叉动作频率测验和视觉注意分配测验可反映受试者的注意力、记忆能力、协调运动能力和心理稳定性［13］. 我们在海拔3700 m高原实地机体做功载荷PWC170水平时进行了行为功效测定，结果显示“单兵高原增氧呼吸器”能显著改善高原低氧条件下机体的脑体工作能力，对提高部队应急条件下急进高原时的作业效率具有重大战略意义.

　　【】

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