必須從兩個角度考慮預防暴露於寒冷的生理病理學影響:第一個關注在一般暴露於寒冷(即整個身體)期間觀察到的生理病理學影響,第二個關注在局部暴露於寒冷期間觀察到的那些感冒,主要影響四肢(手和腳)。 這方面的預防措施旨在減少兩種主要類型的冷應激——意外體溫過低和四肢凍傷的發生率。 需要採取雙重方法:生理方法(例如,充足的餵養和水合作用、適應機制的發展)和藥理學和技術措施(例如,住所、衣服)。 最終,所有這些方法都旨在提高一般和局部水平的耐寒性。 此外,接觸寒冷的工人必須了解並了解此類傷害,以確保有效預防。
預防冷傷的生理方法
處於靜止狀態的人暴露於寒冷伴隨著外周血管收縮,這限制了皮膚的熱量損失,並伴隨著代謝熱量的產生(主要是通過顫抖的活動),這意味著需要攝入食物。 由於在雪地或冰上行走困難以及經常需要處理重型設備,因此在寒冷中進行所有身體活動所需的能量消耗都會增加。 此外,由於與這種身體活動相關的出汗,水分流失可能相當大。 如果這種失水得不到補償,可能會發生脫水,增加凍傷的易感性。 不僅由於難以攝取足夠的液體(可用的水可能被凍結,或者可能需要融化雪)而自願限制水的攝入,而且由於傾向於避免充分頻繁的排尿(排尿),脫水通常會加重,這需要離開避難所。 寒冷時對水的需求很難估計,因為這取決於個人的工作量和衣服的絕緣性。 但在任何情況下,液體攝入量都必須充足,並以熱飲的形式出現(在體育活動的情況下,每天攝入 5 至 6 升)。 觀察必須保持清澈的尿液顏色,可以很好地指示液體攝入的過程。
關於熱量攝入,可以假設與溫帶或炎熱氣候相比,寒冷氣候下需要增加 25% 至 50%。 一個公式允許計算每人每天在寒冷中能量平衡所必需的熱量攝入量(以千卡為單位):千卡/人每天 = 4,151–28.62Ta,其中 Ta 是以 °C 為單位的環境溫度(1 kcal = 4.18 焦耳)。 因此,對於一個 Ta –20ºC,需要大約 4,723 kcal (2.0 x 104 J) 必須預料到。 為了避免腹瀉型消化問題,食物攝入量似乎不必進行定性修改。 例如,美國陸軍的寒冷天氣口糧 (RCW) 包含 4,568 千卡(1.9 x 104 J),以脫水形式,每人每天,按質量劃分如下:58% 的碳水化合物、11% 的蛋白質和 31% 的脂肪(Edwards、Roberts 和 Mutter 1992)。 脫水食品的優點是清淡且易於準備,但在食用前必須重新脫水。
飯菜必須盡可能熱食,並按正常量分為早餐和午餐。 全天細嚼的熱湯、幹餅乾和穀物棒以及晚餐時增加熱量攝入可提供補充。 這最後的權宜之計增強了飲食誘導的產熱作用,並幫助受試者入睡。 在寒冷的氣候下飲酒是極其不可取的,因為酒精會引起皮膚血管擴張(熱量流失的來源)並增加利尿(水分流失的來源),同時改變皮膚的敏感性並損害判斷力(這是基本因素參與識別冷傷的最初跡象)。 過量飲用含咖啡因的飲料也是有害的,因為這種物質具有外周血管收縮作用(增加凍傷風險)和利尿作用。
除了充足的食物外,全身和局部適應機制的發展可以通過減輕寒冷環境引起的應激來降低冷傷的發生率並改善心理和身體機能。 但是,有必要定義以下概念 適應, 適應環境 習慣 冷,根據不同理論家的用法,這三個術語的含義各不相同。
在 Eagan (1963) 看來,術語 適應寒冷 是一個通用術語。 他將遺傳適應、馴化和習慣化的概念歸為適應的概念。 遺傳適應是指通過遺傳傳遞的生理變化,有利於在惡劣環境中生存。 Bligh 和 Johnson (1973) 區分了遺傳適應和表型適應,將適應的概念定義為“減少由總體環境的壓力成分產生的生理壓力的變化”。
馴化 可以定義為在幾天到幾週的時間內建立的功能補償,以響應周圍的複雜因素,例如自然環境中的氣候變化,或周圍環境中的獨特因素,例如在實驗室中(那些作家的“人工馴化”或“馴化”)(Eagan 1963)。
習慣 是由於中樞神經系統對某些刺激的反應減弱而導致生理反應發生變化的結果 (Eagan 1963)。 這種習慣可以是特定的,也可以是一般的。 特定習慣是身體的某一部分習慣於重複刺激所涉及的過程,而一般習慣是整個身體習慣於重複刺激的過程。 對寒冷的局部或一般適應通常是通過習慣獲得的。
在實驗室和自然環境中,已經觀察到不同類型的對寒冷的一般適應。 Hammel (1963) 對這些不同的適應類型進行了分類。 新陳代謝類型的適應表現為內部溫度的維持和代謝熱的增加,如火地島的阿拉卡魯夫人或北極的印第安人。 絕緣類型的適應也表現為內部溫度的維持,但平均皮膚溫度的降低(澳大利亞熱帶海岸的原住民)。 低溫類型的適應表現為內部溫度或多或少的顯著下降(喀拉哈里沙漠部落,秘魯的蓋丘亞印第安人)。 最後,還有混合隔離和低溫類型的適應(澳大利亞中部的原住民、拉普斯、阿馬斯韓國潛水員)。
實際上,這種分類只是定性的,並沒有考慮到熱平衡的所有組成部分。 因此,我們最近提出了一種不僅定性而且定量的分類(見表 1)。 單獨改變體溫並不一定表明存在對寒冷的普遍適應。 事實上,開始顫抖的延遲變化是體溫調節系統靈敏度的良好指示。 Bittel (1987) 也提出將熱債的減少作為適應寒冷的指標。 此外,這位作者證明了熱量攝入在適應機制發展中的重要性。 我們已經在我們的實驗室中證實了這一觀察結果:受試者在實驗室中以不連續的方式適應 1 °C 的寒冷 1 個月,形成了低溫類型的適應(Savourey 等人,1994 年,1996 年)。 體溫過低與身體脂肪量百分比的減少直接相關。 有氧運動能力水平(VO2max) 似乎沒有參與這種對寒冷適應的發展(Bittel 等人,1988 年;Savourey、Vallerand 和 Bittel,1992 年)。 低溫類型的適應似乎是最有利的,因為它通過延遲發抖的發生來維持能量儲備,但沒有低溫的危險 (Bittel et al. 1989)。 實驗室最近的工作表明,可以通過讓人們間歇性地將下肢局部浸入冰水中來誘導這種類型的適應。 此外,這種類型的適應導致了 Reed 及其同事在 1990 年對長期在極地地區度過的受試者所描述的“極地三碘甲腺原氨酸綜合徵”。 這種複雜的綜合症仍未完全了解,主要通過當環境處於熱中性和急性暴露於寒冷期間時總三碘甲腺原氨酸池的減少來證明。 然而,該綜合徵與低溫型適應之間的關係尚未確定(Savourey 等人,1996 年)。
表 1. 在適應期前後進行的標準寒冷測試中研究的一般寒冷適應機制。
測量 |
使用度量作為指標 |
在某一方面的變化 |
適配類型 |
直腸的 |
噸之間的差異re 在冷測試和 t 結束時re 適應後處於熱中性 |
+ 或 = |
常溫 |
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肢體的局部適應有據可查 (LeBlanc 1975)。 它在土著部落或四肢自然暴露於寒冷的專業群體(愛斯基摩人、拉普人、加斯佩島的漁民、英國魚雕刻師、魁北克的郵遞員)和在實驗室人工適應的受試者中進行了研究。 所有這些研究表明,這種適應可以通過更高的皮膚溫度、更少的疼痛和在更高的皮膚溫度下發生的更早的反常血管舒張來證明,從而可以預防凍傷。 這些變化基本上與周圍皮膚血流量的增加有關,而不是與肌肉水平的局部熱量產生有關,正如我們最近所表明的那樣(Savourey、Vallerand 和 Bittel 1992)。 將四肢每天多次浸入冷水 (5ºC) 數週內足以誘導這些局部適應機制的建立。 另一方面,關於這些不同類型適應的持久性的科學數據很少。
預防凍傷的藥理方法
使用藥物來增強對寒冷的耐受性一直是許多研究的主題。 可以通過藥物促進產熱來增強對寒冷的一般耐受性。 事實上,在人類受試者中已經表明,顫抖的活動明顯伴隨著碳水化合物氧化的增加,以及肌糖原消耗的增加(Martineau 和 Jacob 1988)。 甲基黃嘌呤化合物通過刺激交感神經系統發揮作用,就像寒冷一樣,從而增加碳水化合物的氧化。 然而,Wang、Man 和 Bel Castro(1987 年)表明,茶鹼不能有效地防止在寒冷中休息的人類受試者的體溫下降。 另一方面,咖啡因與麻黃鹼的組合可以在相同條件下更好地維持體溫(Vallerand、Jacob 和 Kavanagh 1989),而單獨攝入咖啡因既不會改變體溫,也不會改變代謝反應(Kenneth 等人. 1990)。 一般水平的感冒影響的藥物預防仍有待研究。 在地方層面,對凍傷的藥理預防研究較少。 使用凍傷動物模型,測試了一定數量的藥物。 血小板抗凝劑、皮質類固醇和其他各種藥物只要在復溫期之前服用,就具有保護作用。 據我們所知,還沒有對人類進行過這方面的研究。
預防凍傷的技術方法
這些方法是預防凍傷的基本要素,如果沒有這些方法,人類將無法在寒冷的氣候區生存。 避難所的建造、熱源的使用以及衣服的使用通過創造有利的環境小氣候使人們能夠生活在非常寒冷的地區。 然而,文明所提供的優勢有時是得不到的(如文武探險、遇船難者、受傷者、流浪者、雪崩遇難者等)。 因此,這些人群特別容易受到冷傷。
寒冷地區工作注意事項
寒冷工作的適應問題主要涉及不習慣在寒冷中工作和/或來自溫帶氣候區的人。 有關寒冷可能造成的傷害的信息非常重要,但也有必要獲取有關一定數量的行為類型的信息。 寒冷地區的每個工人都必須熟悉受傷的最初跡象,尤其是局部受傷(膚色、疼痛)。 衣服方面的行為至關重要:多層衣服允許穿著者根據當前的能量消耗和外部壓力水平調整衣服的絕緣性。 濕衣服(雨水、汗水)必須晾乾。 必須充分注意手腳的保護(不要繃緊繃帶,注意充分覆蓋,及時更換襪子——比如一天兩到三次——因為出汗)。 必須避免直接接觸所有冰冷的金屬物體(立即凍傷的風險)。 衣服必須保證防寒,並在暴露於寒冷之前進行測試。 應記住餵食規則(注意熱量攝入和水合作用需求)。 必須禁止濫用酒精、咖啡因和尼古丁。 必須檢查附屬設備(避難所、帳篷、睡袋)。 必須去除帳篷和睡袋中的冷凝水以避免結冰。 工人不得向手套內吹氣取暖,否則也會結冰。 最後,應提出改善體質的建議。 事實上,良好的有氧身體健康水平允許在嚴寒中產生更多的熱量(Bittel 等人,1988 年),但也確保更好的身體耐力,這是一個有利因素,因為在寒冷的身體活動中會損失額外的能量。
必須密切監視中年人,因為他們的血管反應更有限,因此比年輕人更容易受到冷傷。 過度疲勞和久坐的職業會增加受傷的風險。 患有某些疾病(寒冷性蕁麻疹、雷諾氏綜合症、心絞痛、凍傷病史)的人必須避免暴露在嚴寒中。 某些額外的建議可能會有用:保護暴露的皮膚免受太陽輻射,用特殊的乳霜保護嘴唇,用太陽鏡保護眼睛免受紫外線輻射。
出現問題時,寒區作業人員要保持冷靜,不能脫離人群,要通過挖坑、擠在一起來保持體溫。 必須特別注意食物的供應和求救手段(無線電、求救火箭、信號鏡等)。 如果存在浸入冷水中的風險,則必須提供救生艇以及防水且隔熱良好的設備。 如果在沒有救生艇的情況下發生海難,個人必須盡量將熱量損失限制在最大程度,方法是抓住漂浮物,蜷縮起來並儘可能將胸部露出水面適度游泳,因為游泳產生的對流會大大增加熱損失。 飲用海水是有害的,因為它的含鹽量很高。
寒冷的任務修改
在寒冷地區,工作任務發生了很大變化。 衣服的重量、負載物(帳篷、食物等)的重量以及穿越困難地形的需要都會增加體力活動消耗的能量。 此外,衣服會阻礙運動、協調和手的靈巧性。 視野通常會因戴太陽鏡而縮小。 此外,當乾燥空氣的溫度低於 –6ºC 或有風時,對背景的感知會發生變化並減小到 18 m。 在降雪或霧中,能見度可能為零。 手套的存在使某些需要精細工作的任務變得困難。 由於凝結,工具上常結冰,徒手抓握有一定的凍傷風險。 衣服的物理結構在極寒環境下會發生變化,結冰和凝結可能會形成冰塊,通常會堵塞拉鍊。 最後,必須使用防凍劑來防止燃料凍結。
因此,為了在寒冷的氣候下完成任務的最佳性能,必須穿幾層衣服; 充分保護四肢; 防止衣服、工具和帳篷內凝結的措施; 並在加熱的避難所中定期取暖。 工作任務必須作為一系列簡單任務來執行,如果可能的話,由兩個工作團隊執行,一個工作而另一個在取暖。 必須避免在寒冷中不活動,也必須遠離使用過的路徑獨自工作。 可指定一名合格人員負責保護和事故預防。
總之,良好的冷傷知識、對周圍環境的了解、良好的準備(體能、餵養、適應機制的誘導)、合適的衣服和適當的任務分配似乎可以預防冷傷。 在確實發生傷害的情況下,可以通過快速援助和立即治療避免最壞的情況。
防護服:防水衣
穿著防水服的目的是防止意外浸水的後果,因此不僅涉及所有可能遭受此類事故的工人(水手、飛行員),還涉及在冷水中工作的人員(專業潛水員)。 表 2,摘自 海洋圖集 北美洋, 表明即使在西地中海,水溫也很少超過 15ºC。 在浸水條件下,穿著衣服、繫著救生帶但沒有防浸水設備的人的生存時間估計在 1.5 月在波羅的海為 6 小時,在地中海為 12 小時,而在 XNUMX 月在波羅的海和 XNUMX 月為 XNUMX 小時。僅受地中海疲憊的限制。 因此,海上工作人員必須佩戴防護設備,尤其是那些在沒有立即幫助的情況下容易被淹沒的工作人員。
表 2. 水溫低於 15 °C 的天數的月平均值和年平均值。
每月 |
西波羅的海 |
德國灣 |
大西洋 |
西地中海 |
一月 |
31 |
31 |
31 |
31 |
二月 |
28 |
28 |
28 |
28 |
遊行 |
31 |
31 |
31 |
31 |
四月 |
30 |
30 |
30 |
26年到30年 |
可能 |
31 |
31 |
31 |
8 |
六月 |
25 |
25 |
25 |
有時 |
七月 |
4 |
6 |
有時 |
有時 |
八月 |
4 |
有時 |
有時 |
0 |
九月 |
19 |
3 |
有時 |
有時 |
十月 |
31 |
22 |
20 |
2 |
十一月 |
30 |
30 |
30 |
30 |
十二月 |
31 |
31 |
31 |
31 |
Total |
295 |
268 |
257 |
187 |
生產這種設備的困難是複雜的,因為必須考慮多種經常相互衝突的要求。 這些限制包括:(1) 熱保護必須在空氣和水中都有效,同時不妨礙汗液蒸發 (2) 需要將受試者保持在水面,以及 (3) 要執行的任務出去。 設備還必鬚根據所涉及的風險進行設計。 這需要準確定義預期需求:例如,熱環境(水溫、空氣溫度、風溫)、救援到達前的時間以及救生艇的存在與否。 衣服的絕緣特性取決於所使用的材料、身體的輪廓、保護織物的可壓縮性(由於水施加的壓力,它決定了衣服中空氣層的厚度),以及衣服中可能存在的濕度。 這類衣服中是否存在濕氣主要取決於它的防水程度。 對此類設備的評估必須考慮不僅在水中而且在冷空氣中提供的熱保護的有效性,並且包括根據水溫和空氣溫度估計可能的生存時間,以及預期的熱應力和服裝可能存在的機械障礙 (Boutelier 1979)。 最後,對移動物體進行的水密性測試將允許檢測這方面可能存在的缺陷。 最終,防浸設備必須滿足三個要求:
- 它必須在水和空氣中提供有效的熱保護。
- 一定很舒服。
- 它既不能太嚴格也不能太重。
為了滿足這些要求,採用了兩個原則:要么使用不防水但在水中保持其絕緣性能的材料(如所謂的“濕式”西裝),要么確保完全防水的材料此外絕緣(“幹”西裝)。 目前,濕衣原理的應用越來越少,尤其是在航空領域。 在過去十年中,國際海事組織建議使用符合 1974 年通過的國際海上人命安全公約 (SOLAS) 標準的防浸或救生服。這些標準特別涉及絕緣、水滲入防護服的最低限度、防護服的尺寸、人體工程學、與漂浮輔助設備的兼容性以及測試程序。 然而,這些標準的應用帶來了一定數量的問題(特別是那些與要應用的測試的定義有關的問題)。
雖然它們早已為人所知,但由於愛斯基摩人使用海豹皮或縫合在一起的海豹腸,因此很難完善防浸服,未來幾年可能會重新審查標準化標準。