趙杰修周萍

1國家體育總局體育科學(xué)研究所生物科學(xué)研究中心（北京100061）2遼寧省大連市甘井子區(qū)青少年體育學(xué)校

感知和調(diào)節(jié)體溫是人體生命存在的重要環(huán)節(jié)［1］。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人體體溫偏離正常37℃幅度達到3.5℃時，其生理機能會受到顯著影響甚至致命［2］。運動是機體體溫調(diào)節(jié)功能得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一。人體在高負(fù)荷的體育活動時，體溫可以從基礎(chǔ)體溫37℃升高到42℃以上，這時肌肉細(xì)胞和中樞神經(jīng)系統(tǒng)可能受到高溫傷害［3］。因此，高溫環(huán)境下避免運動過程的高溫傷害顯得尤其重要，而體溫測試的先進性和準(zhǔn)確性對于人體體溫調(diào)節(jié)研究具有重要意義。目前，人體體溫測定方法有多種，但不同方法的科學(xué)性仍然需要進一步明確。本文總結(jié)人體體溫測定方法，并探討其在體育科學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 運動過程中的人體體溫調(diào)節(jié)

1.1 人體體溫的界定

人體體溫可以劃分為核心體溫 （core temperature）和外周體溫（shell temperature）。核心體溫指人體身體內(nèi)部的溫度，其準(zhǔn)確測試點為肺主動脈弓的溫度，有時泛指腹腔、喉腔或者顱腔等的溫度；外周體溫指人體身體外周的溫度，可以泛指皮膚、皮下脂肪組織和肌肉組織等的溫度。核心體溫受到下丘腦的調(diào)控，其安靜狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)值約為36.8℃，而外周體溫受到皮膚血流和環(huán)境條件的影響較大［4］。當(dāng)人體身處低溫環(huán)境時外周體溫顯著下降，而核心體溫相對穩(wěn)定。其機理為：當(dāng)人體處于高溫環(huán)境時，皮膚血流速度增加，引起外周體溫升高進而增加熱量向外部環(huán)境的散失；當(dāng)人體處于低溫環(huán)境時，皮膚血流速度下降，引起外周體溫降低進而降低熱量向外部環(huán)境的散失［4］。

1.2 運動與人體體溫調(diào)節(jié)

在運動過程時，人體產(chǎn)熱可以增加10～20倍，但僅有最多30%的熱量產(chǎn)生用于機體動作的完成，即人體代謝70%以上熱量散失到外部環(huán)境，而當(dāng)機體熱量散失機制發(fā)生抑制時則會導(dǎo)致體溫的升高［4］。運動持續(xù)時間和運動強度是影響機體體溫的兩個因素，時間較長的高強度運動會使運動者的體溫升高超過40℃［5］。人體體溫升高容易出現(xiàn)于高溫環(huán)境，而非高溫環(huán)境和運動雙重因素引起的體溫過高傷害則往往被教練員和運動員忽視，研究發(fā)現(xiàn)外部環(huán)境溫度低于20℃時運動性體溫過高的中暑休克等仍有可能發(fā)生［6］。

人體和外部環(huán)境的熱量傳遞主要通過傳導(dǎo)、對流和輻射三種形式，傳導(dǎo)和對流可以雙向進行人體和外部環(huán)境的熱量傳遞 （其受到皮膚和外部環(huán)境溫度的梯度差影響），而輻射僅是一種單向進行的外部環(huán)境向人體的熱量傳遞方式，且其僅發(fā)生于基礎(chǔ)條件是外部環(huán)境溫度高于外周體溫時。因此，運動員或體育愛好者在運動時應(yīng)當(dāng)注意選擇外部環(huán)境溫度相對不高的時間段，注意采取遮陽措施等。另外，汽化是僅能從人體向外部環(huán)境傳遞熱量的對流方式，運動過程中人體80%以上熱量是通過這種方式降低人體的體溫，而其最為顯著的特點是人體運動過程體重的降低［4］。因此，運動員或體育愛好者的出汗（包括顯性出汗和不顯性出汗）對于其運動能力和身體健康均有重要作用，通常高溫環(huán)境中人體運動時出汗率為1升/小時，而訓(xùn)練有素的運動員出汗率可以升高到2升/小時以上［7］。并且，這種汽化的熱量散失途徑受到外部環(huán)境濕度的影響，高相對濕度環(huán)境可以抑制這種熱量散失，低相對濕度環(huán)境可以提高這種熱量散失。另外，機體本身也有降低高溫傷害的防御機制，熱應(yīng)激蛋白是一種保護骨骼肌、心肌等器官與組織減少高溫傷害的蛋白，其可以保護骨骼肌細(xì)胞活性［8，9］。應(yīng)用熱應(yīng)激蛋白來監(jiān)控運動員或體育愛好者的科學(xué)訓(xùn)練和健康促進具有重要價值，但這種需要采集外周血液或組織的生化指標(biāo)測試，教練員和運動員往往難以接受。熱應(yīng)激蛋白產(chǎn)生量與機體核心體溫呈一定的正相關(guān)，因此我們可以應(yīng)用人體核心體溫來間接評定運動員或體育愛好者的高溫傷害程度，進而實現(xiàn)提高運動正面作用和預(yù)防高溫負(fù)面作用。

2 運動過程的人體體溫測定

外周體溫各種不同測試結(jié)果差異不顯著，而核心體溫各種不同測試結(jié)果差異較為顯著。并且，核心體溫是判定和預(yù)防高溫傷害的關(guān)鍵指標(biāo)。因此，體育科學(xué)領(lǐng)域探討體溫測定應(yīng)當(dāng)重點傾向于核心體溫測試。人體核心體溫測試方法的選擇以測試儀器的種類和測試目的為基礎(chǔ)，舌下（口腔）、腋下和鼓膜（耳）測試部位通常應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床，而肛門、食道舌下（口腔）和胃腸道測試部位通常應(yīng)用于體育科學(xué)領(lǐng)域。另外，以測試方法為劃分標(biāo)準(zhǔn)，可以將人體核心體溫測試劃分為接觸式和紅外式兩種，而接觸式又包括以腋下體溫測試為代表的無創(chuàng)型和以肛溫測試為代表的有創(chuàng)型兩種。

2.1 口腔溫度測試方法

口腔溫度測試方法是醫(yī)學(xué)和體育領(lǐng)域使用最為普遍的核心體溫測試方法，其測試結(jié)果低于肺主動脈弓黃金標(biāo)準(zhǔn)溫度約0.4℃［10］。舌下是最容易獲得口腔溫度的部位，其與主動脈弓溫度具有較高的相關(guān)性?？谇粶囟葴y試時間需要近5分鐘，運動過程引起的呼吸頻率變化影響口腔溫度結(jié)果［11］，臉部、頭部溫度影響溫度測試的準(zhǔn)確性，鑒于此，體育科學(xué)領(lǐng)域中口腔溫度測試方法僅能應(yīng)用于對照組或運動組安靜狀態(tài)的核心體溫測試，而難以應(yīng)用于運動組運動過程中和運動終止即刻溫度的測定。

2.2 腋下溫度測試方法

腋下溫度測試方法是中國醫(yī)學(xué)界使用最為普遍的核心體溫測試方法。研究報道，腋下溫度與肛溫一樣均可以準(zhǔn)確測定新生兒的核心體溫［12］。但是，若干研究指出腋下溫度對于診斷發(fā)燒的正確率僅有27.8%-33%［13，14］。另外，環(huán)境溫度、出汗、濕度和腋毛濃密度等均可直接影響腋下溫度測量的準(zhǔn)確性。因此，體育科學(xué)領(lǐng)域不適合應(yīng)用腋下溫度來評價人體運動過程的核心體溫。

2.3 耳蝸溫度測試方法

耳蝸溫度測試方法是指測試機體耳部鼓膜的溫度，它是無創(chuàng)式核心體溫測試方法中最為準(zhǔn)確的。鼓膜是由頸動脈供血的器官，與體溫調(diào)節(jié)中樞下丘腦具有相同的供血來源［2］。耳蝸溫度測試方法與黃金標(biāo)準(zhǔn)肺主動脈弓溫度測試方法相比較，21.1%的患者被延誤診斷、37.8%的患者受到不必要的治療［15］。另外，耳蝸溫度測試方法應(yīng)用紅外溫度計，不能進行連續(xù)性的溫度測定和記錄，這也是體育科學(xué)領(lǐng)域不適合應(yīng)用耳蝸溫度來代表核心體溫的重要原因。

2.4 直腸溫度測試方法

直腸溫度測試方法是應(yīng)用溫度計醫(yī)用探針或溫度計直接測定肛門括約肌內(nèi)部8 cm左右位置的體溫，其具有計數(shù)穩(wěn)定和受外部環(huán)境的影響小等特點。目前，直腸溫度是科學(xué)研究實驗中應(yīng)用最為廣泛的方法之一。但是，直腸溫度測試方法容易給兒童造成恐懼心理，給成人不舒服感，有時這種方法可以使實驗研究中的受試對象或志愿者中止實驗過程，特別是在含有運動的實驗過程中。另外，直腸溫度測試方法還有一個缺點是易發(fā)生交叉感染，曾有研究指出直腸溫度測試導(dǎo)致了新生兒沙門氏菌的爆發(fā)和流行［16］。

2.5 食道溫度測試方法

食道溫度測試方法是通過口腔或鼻腔放置溫度計醫(yī)用探針于食道，進而測定機體食道溫度的核心體溫的測定方法。在此測定過程中，測試者需要微調(diào)探針位置以獲取食道溫度的最高值，此最高值也是最接近肺動脈的測試結(jié)果［17］。盡管食道溫度僅低于機體肺主動脈弓0.1℃（完全屬于科學(xué)研究的可接受范圍），但通過口腔和鼻腔向食道放置溫度計探針操作技術(shù)性較強，導(dǎo)致許多受試者難以接受此方法［18］。目前，鑒于測試方法的技術(shù)性高，體育科學(xué)界應(yīng)用食道溫度測試方法相對較少。

2.6 膠囊式胃腸道溫度測試方法

膠囊式胃腸道溫度測試方法是應(yīng)用膠囊裝一次性無線傳感器測試的機體胃腸道溫度作為機體核心體溫的方法。其中，傳感器直接測試的胃腸道溫度轉(zhuǎn)變成無線電頻率傳輸?shù)綗o線接收器中，并以數(shù)字格式實時顯示體溫信息。膠囊式胃腸道溫度測試方法早在1974年就被應(yīng)用于動物實驗研究中［19］，但近十年左右才被開始應(yīng)用于人體實驗［20］，并在科學(xué)研究領(lǐng)域得到迅速開展［21，22］，現(xiàn)已在體育科學(xué)、航天醫(yī)學(xué)、國防醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到逐漸推廣與應(yīng)用。Meta分析發(fā)現(xiàn)，膠囊式胃腸道溫度與食道、肛門溫度具有高度的一致性［22］，三種溫度在運動初期和后期及運動強度變化時靈敏度由高到低分別為食道溫度、膠囊式胃腸道溫度和肛門溫度。但是，該研究缺少肺主動脈弓黃金標(biāo)準(zhǔn)溫度的測試結(jié)果，僅根據(jù)變化靈敏度難以說明哪一種體溫測試方法更為準(zhǔn)確。膠囊式胃腸道溫度測試方法的優(yōu)點非常顯著，一方面其可以避免食道溫度和肛門溫度測試的不適，另一方面其可以實現(xiàn)運動實驗全過程的溫度實時監(jiān)測。但是，膠囊式胃腸道溫度測試方法需要實驗前4～8小時吞服一次性無線傳感器，否則實驗過程中難以定位傳感器在胃腸道中的具體位置、影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性［1］。此外，膠囊傳感器價格較高?？偟膩砜?，膠囊式胃腸道溫度測試方法集受試者可接受性、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠性于一體，對于科研經(jīng)費比較充足的科研團隊是一個不錯的選擇。

2.7 肺動脈溫度測試方法

肺動脈溫度測試方法是一種借助傳感器導(dǎo)管實施的測試機體肺動脈溫度作為機體核心溫度的方法。由于動脈直接將機體內(nèi)臟的血液輸出到外周器官與組織，這是最為準(zhǔn)確的機體核心溫度的測試方法［23］。

2.8 膀胱尿溫度測試方法

膀胱尿溫度測試方法是一種通過測試膀胱內(nèi)尿液溫度來間接推定機體核心溫度的方法。此方法的理論依據(jù)是尿液溫度和機體核心溫度具有一定的理論關(guān)聯(lián)性。但是，尿液溫度與機體核心溫度關(guān)聯(lián)性受到排尿率等因素的影響，該方法的有創(chuàng)性也使其不能廣泛應(yīng)用［2］。

3 小結(jié)

不同體溫測試方法有不同的優(yōu)缺點和適用范圍。運動過程的人體體溫測定建議首選膠囊式胃腸道溫度測試方法。若僅測定運動前和運動后機體核心溫度可以應(yīng)用直腸溫度測試方法和食道溫度測試方法?？谇粶囟葴y試方法、腋下溫度測試方法則由于運動過程中口腔呼吸和出汗等因素而影響其準(zhǔn)確性。

［1］Lim CL，Byrne C，Lee JK.Human thermoregulation and measurement of body temperature in exercise and clinical settings.Ann Acad Med Singapore，2008，37（4）：347-353.

［2］Moran DS，Mendal L.Core temperature measurement：methods and current insights.Sports Med，2002，32（14）：879-885.

［3］Shapiro Y，Seidman DS.Field and clinical observations of exertional heat stroke patients.Med Sci Sports Exerc，1990，22（1）：6-14.

［4］Gisolfi CV.The Hot Brain：Survival，Temperature and the Human Body.Massachusetts：MIT Press，2000.1-13.

［5］Hughson RL，Green HJ，Houston ME，et al.Heat injuries in Canadian mass participation runs.Can Med Assoc J，1980，122（10）：1141-1144.

［6］Richards R，Richards D.Fatal heat stroke in a “fun run”. Med J Aust，1980，2（4）：225-226.

［7］Gisolfi CV.Fluid balance for optimal performance.Nutr Rev，1996，54（4 Pt 2）：S159-168.

［8］Craig EA.The stress response：changes in eukaryotic gene expression in response to environmental stress.Science，1985，230（4727）：800-801.

［9］Subjeck JR，Shyy TT.Stress protein systems of mammalian cells.Am J Physiol，1986，250（1 Pt 1）：C1-17.

［10］Ilsley AH，Rutten AJ，Runciman WB.An evaluation of body temperature measurement.Anaesth Intensive Care，1983，11（1）：31-39.

［11］Martin JG，Buono MJ.Oral contraceptives elevate core temperature and heart rate during exercise in the heat. Clin Physiol，1997，17（4）：401-408.

［12］Mayfield SR，Bhatia J，Nakamura KT，et al.Temperature measurement in term and preterm neonates.J Pediatr，1984，104（2）：271-275.

［13］Sener S，Karcioglu O，Eken C，et al.Agreement between axillary，tympanic，and mid-forehead body temperature measurements in adult emergency department patients. Eur J Emerg Med，2012，19（4）：252-256.

［14］Onur OE，Guneysel O，Akoglu H，et al.Oral，axillary，and tympanic temperature measurements in older and younger adults with or without fever.Eur J Emerg Med，2008，15（6）：334-337.

［15］Helton WS，Kern RP，Walker DR.Tympanic membrane temperature，exposure to emotional stimuli and the sustained attention to response task.J Clin Exp Neuropsychol，2009，31（5）：611-616.

［16］McAllister TA，Roud JA，Marshall A，et al.Outbreak of Salmonella eimsbuettel in newborn infants spread by rectal thermometers.Lancet，1986，1（8492）：1262-1264.

［17］Cowling J.Temperature gradient down the oesophagus? Anaesth Intensive Care，1993，21（4）：476.

［18］El-Radhi AS，Barry W.Thermometry in paediatric prac-tice.Arch Dis Child，2006，91（4）：351-356.

［19］Sharp RW，Breeyear JJ，Simmons KR.Improved temperature telemetry system.J Appl Physiol，1974，37（4）：617-619.

［20］O’Brien C，Hoyt RW，Buller MJ，et al.Telemetry pill measurement of core temperature in humans during active heating and cooling.Med Sci Sports Exerc，1998，30（3）：468-472.

［21］Byrne C，Lee JK，Chew SA，et al.Continuous thermoregulatory responses to mass-participation distance running in heat.Med Sci Sports Exerc，2006，38（5）：803-810.

［22］Lee SM，Williams WJ，F(xiàn)ortney Schneider SM.Core temperature measurement during supine exercise：esophageal，rectal，and intestinal temperatures.Aviat Space Environ Med，2000，71（9）：939-945.

［23］Clowes GH，O’Donnell TF.Heat stroke.N Engl J Med，1974，291（11）：564-567.