新晋消防员重复消防作业后的生理恢复

《Fire》：Physiological Recovery Following Repeated Firefighting Work in Recruit Firefighters

　　

消防员经常在高温环境中进行多次连续的高强度作业，这可能导致生理疲劳并增加健康风险。本研究旨在评估新晋消防员（n=10）在整日户外训练中，重复作业后的恢复期间核心温度（core temperature）、皮肤温度（skin temperature）和心率（heart rate, HR）的变化。研究人员安排参与者完成四个工作-休息循环，包括穿着全套个人防护装备（personal protective equipment, PPE）进行的消防演习，随后脱除PPE进行被动恢复。生理测量值在恢复前1分钟（T0）以及恢复后5、10、20分钟（T5、T10、T20）记录。在大多数轮次中，皮肤温度和心率在恢复后5–10分钟内显著下降（p < 0.05）。然而，核心温度至少需要20分钟才能显著下降（p < 0.05）。这些发现表明，较短恢复时间可能足以使心率和皮肤温度回归基线，而核心热量的消散则需要更长时间，尤其是在工作强度增加时。因此，在更极端的工作条件下，标准恢复方案可能不足，应相应调整以确保消防员安全。

**论文解读：新晋消防员重复消防作业后的生理恢复研究**

**一、研究背景与问题**

消防员是一类面临极高物理和热应激的职业。他们在火场环境中执行携带重型水带、攀爬楼梯、破拆结构、搜救等高强度任务，同时面临极端高温、辐射热和湿度等危险因素。此外，消防员必须穿戴隔热、不透气的个人防护装备（personal protective equipment, PPE），其重量达45–75磅（约20–34千克），进一步加剧了身体和热负荷。PPE虽能防止火焰和有毒物质侵害，但会限制身体的蒸发和对流散热，加速热量蓄积，增加心血管系统负担。已有研究表明，消防作业中核心温度（core temperature）、皮肤温度（skin temperature）和心率（heart rate, HR）会迅速上升。例如，Sandsund等（2024）在模拟热环境（110–272°C）中发现，核心温度在离开热室后仍持续上升，说明了监测恢复期生理反应的重要性。Hemmatjo等（2017）报告，在温暖环境（29–37°C）中持续45–50分钟的消防活动会导致心率、鼓膜温度升高，并损害信息处理能力，提示热应激可同时影响生理和认知功能。

为应对这些风险，美国国家消防协会（National Fire Protection Association, NFPA）制定了正式指南（NFPA 1580），建议消防员在消耗一个自给式呼吸器（self-contained breathing apparatus, SCBA）气瓶后进行恢复，或在高强度作业40分钟后进行恢复，恢复期至少20分钟，期间需脱除PPE、补水并监测生命体征。然而，现有研究多集中于单次热暴露或实验室模拟，缺乏对真实场景下多次连续作业后恢复过程的系统评估。Thompson等（2025）发现，认知功能在实火训练后立即受损，但可在20分钟内恢复；但核心温度、皮肤温度、心率在此期间如何变化，以及当前NFPA指南是否足够，仍不清楚。因此，本研究旨在通过测量新晋消防员在整日户外训练中多次作业后的恢复期生理变化，评估NFPA指南的充分性，并为制定循证的工作-休息策略提供依据。

**二、研究方法概述**

本研究采用重复测量观察设计，于2025年11月20日在一整日户外消防训练中进行。研究对象为10名美国东南部某消防部门的新晋消防员（均为男性，平均年龄23.6±4.8岁，平均BMI 23.8±3.8），均处于12周训练营的最后一周，具备穿戴PPE和SCBA的经验。研究共包含4个工作-恢复循环（轮次1–4），工作内容为不同强度的消防演习（如混乱演习），工作期间穿戴PPE（部分轮次包括SCBA），恢复期间脱除PPE进行被动休息，允许自由饮水。主要技术方法包括：使用Calera Research Tool（基于弹性胸带，内置传感器和算法）连续监测核心温度（估计值）和皮肤温度，使用Polar H9蓝牙心率监测器同步记录心率，数据以1分钟间隔记录。统计分析采用线性混合效应模型（linear mixed-effects model, LMEM），将时间（T0、T5、T10、T20）和轮次（1–4）作为固定因子，个体作为随机效应，并进行Bonferroni校正的事后检验。

**三、研究结果**

**3.1 皮肤温度**
皮肤温度存在显著的时间与轮次交互效应（p=0.009）。在各轮次内，T0时皮肤温度最高，T5、T10、T20均显著低于T0（第1、2、4轮）；第2轮中T5到T10也显著下降。在匹配时间点跨轮次比较中，第3、4轮T0高于第1、2轮，且第3轮在所有时间点（T5、T10、T20）均高于第1、2轮。表明皮肤温度在恢复前5–10分钟快速下降，但高强度轮次（第3、4轮）的初始温度更高，恢复后仍较高。

**3.2 核心温度**
核心温度存在显著的时间与轮次交互效应（p=0.041）。在第4轮内，T0最高，仅在T20时显著降低；第2轮中T5到T20显著下降。跨轮次比较显示，第4轮在T0和T5时均高于所有前序轮次；第1轮在T0时高于第3轮。核心温度在高强度轮次（第4轮）中恢复最慢，仅在20分钟后才出现统计显著下降，且平均核心温度接近38.8°C（101.8°F），处于中度热应激范围。

**3.3 心率**
心率存在显著的时间与轮次交互效应（p<0.001）。在第1、3、4轮内，T0最高，T5、T10、T20均显著低于T0；第4轮中T5到T20进一步下降。跨轮次比较显示，在T0时，第3、4轮心率高于所有前序轮次；在T5时，第2、3、4轮高于第1轮；在T10时，第4轮高于第1轮；在T20时，第3轮高于其他轮次。提示心率在恢复早期（5–10分钟）即显著下降，但高强度轮次后的残余心率仍较高。

**四、讨论与结论**

本研究结果表明，新晋消防员在多次重复作业后，皮肤温度和心率在恢复后5–10分钟内显著下降，而核心温度下降缓慢，尤其是在高强度轮次（第4轮）中，直到20分钟时才出现统计显著降低，且此时平均核心温度仍高于38°C。这一发现与Horn等（先前研究）的结论一致，即核心温度在多次作业中持续上升，即使恢复期超过30分钟也难以完全恢复。Sandsund等（2024）也观察到核心温度在离开热环境后仍可能继续上升，提示热应激的累积效应。因此，仅凭心率和皮肤温度作为恢复指标可能不充分，因为它们无法反映核心热负荷的消散程度。

研究同时指出，NFPA 1580建议的20分钟最低恢复期在高强度作业或核心温度升高时可能不足。安全官员应考虑延长恢复时间、采用主动降温策略（如前臂浸入冷水或冷却背心），并根据工作负荷、环境条件和个体反应调整恢复方案。这些措施或可降低热相关疾病和心源性猝死的风险，后者仍是消防员执勤死亡的主要原因。

本研究的局限性包括：样本量较小（n=10），核心温度通过算法估计而非直接测量，研究对象为新晋消防员（可能限制向经验丰富的现役消防员推广），且未评估心肺适能（已知影响心血管和自主神经恢复）。此外，现场环境条件（温度、湿度）未受控。未来研究应纳入更大样本的消防员，并在真实作业条件下评估恢复策略，同时结合认知和身体表现指标。

**研究结论翻译**：
本研究表明，消防作业后的恢复取决于活动强度以及恢复前的生理热负荷。结果提示，心率和皮肤温度在恢复后10分钟内显著下降；然而，本研究无法确定完全生理恢复所需的时间。需要进一步研究以确定针对不同工作场景的循证恢复策略，从而提升消防员的安全性和操作效率。