模拟户外环境下人体传导性热损失的实验研究：对意外低体温症院前急救的启示

《International Journal of Emergency Medicine》：Conductive heat loss in simulated outdoor settings: a preliminary experimental human study

本研究针对户外急救中传导性热损失机制不明确的问题，通过模拟低温环境下的救援场景，首次在人体志愿者中量化了背部与脊柱板接触面的热通量。结果显示该界面热通量达467±97 W/m2，占全身热损失的20%，且抬升脊柱板后风速增加使热通量显著上升至560±45 W/m2。该研究为优化寒冷环境医疗装备提供了关键实验依据。

　　

在冰天雪地的荒野救援现场，一名伤者被固定在冰冷的脊柱板上等待转运。医疗人员可能未曾意识到，这个看似安全的救援设备正在加速患者的热量流失——人与冰冷表面接触产生的传导性热损失，一直是户外急救中被低估的“隐形杀手”。尽管热模拟假人研究提供了可重复的数据，但它们能否真实反映人类复杂的体温调节反应仍存疑问。尤其当患者被抬离地面暴露在寒风中时，热损失机制会发生怎样的变化？这些关键问题至今缺乏人体实验证据。

针对这一空白，波兰雅盖隆大学医学院急诊医学系的Tomasz Sanak教授团队在《International Journal of Emergency Medicine》发表了一项创新性研究。研究人员在严格控制的低温气候舱中，模拟真实救援场景，首次在人体志愿者中直接测量了背部与脊柱板接触面的热通量变化。

研究采用了两阶段实验设计：第一阶段志愿者平放在地面（无风条件），第二阶段抬升60厘米并施加8米/秒风速。通过精密的热流传感器直接贴附于志愿者背部皮肤，研究人员获得了传导性热损失的实时数据。

关键技术方法

研究在-10°C气候舱中招募7名健康志愿者，使用红外热成像精确测量背部与脊柱板的接触面积（0.34±0.05 m²）。通过gSKIN热流传感器监测皮肤-脊柱板界面的热通量，同时记录温度梯度变化。采用线性回归模型分析热通量与温度差的关系。

结果

接触面积与温度梯度

志愿者的平均体表面积为1.96±0.28 m²，背部与脊柱板的接触面积占17.3%。皮肤与脊柱板之间的平均温度差达23.6±2.9°C，且随时间逐渐扩大。

热通量变化

背部接触面的平均热通量为467±97 W/m²，显著高于前胸部位的351±71 W/m²。令人意外的是，当脊柱板被抬离地面并暴露于风中时（第二阶段），热通量从385±34 W/m²急剧上升至560±45 W/m²。

热损失计算

将单位面积热通量乘以接触面积后，得出平均热损失功率为159瓦。这意味着仅通过背部接触面，每小时就会流失572千焦的热量，足以使70公斤成人核心体温每22分钟下降1°C。

温度梯度与热通量的关系

研究发现了有趣的相位差异：在第一阶段，皮肤温度每降低1°C，热通量增加31 W/m²（β=+31，R²=0.986）；而在第二阶段，这一关系变为负相关（β=-20，R²=0.946）。脊柱板温度每下降1°C，会导致背部皮肤温度降低0.59°C（95%CI 0.52-0.65°C），形成恶性循环。

讨论与意义

这项研究首次在人体实验中量化了户外救援中的传导性热损失，揭示了两个关键发现：首先，背部与冰冷表面的接触面热损失占全身热损失的五分之一，远超既往认知；其次，抬升患者反而可能加速热损失，这与常规直觉相悖。研究人员认为，这可能是由于身体重量压缩绝缘材料导致其保温性能下降，加上风速增加共同作用的结果。

该研究对改进寒冷环境急救实践具有重要指导意义。它提示医疗人员需要重新评估现有救援装备的保温性能，特别是在患者转运过程中需要加强背部绝缘保护。研究建立的实验方法也为未来开发更精确的热损失模型奠定了基础。

尽管研究存在样本量小、健康志愿者与真实患者存在差异等局限，但它为优化荒野医学和战伤救护中的体温管理策略提供了关键实验证据。未来研究可聚焦于开发新型绝缘材料，并在更真实的户外环境中验证这些发现，最终为意外低体温症患者提供更有效的保护措施。