血氧飽和度監測在消防員體、技能訓練和實戰中的運用

■ 陳偉 邯鄲市消防救援支隊

傳統的消防員體能訓練一般都是圍繞著諸如慢跑或跑步機等心肺功能訓練。而實戰要求消防員必須具有能夠負重22.7kg裝備的心肺能力。這規定了必需的最大力量和最高的無氧耐力水平。以河北省消防救援機構體能訓練、考核科目為例，2021年主要開展的訓練包括5公里背負空氣呼吸器跑、3公里跑、單杠引體、單杠卷腹、雙杠臂屈伸、負重登樓、肩扛拉梯跑等科目。其中，除了單、雙杠項目外，其余科目均為長時間、階段性耐力和體力的訓練模式。如何通過科學、系統的體能訓練，提升消防員戰斗力和身體素質，滿足職業需求，是當前消防訓練模式改進的主要方向。而隨著科技的進步，血氧飽和度監測技術不斷成熟和便捷，運用血氧飽和度檢測儀實時監測消防員體能訓練具有科學、及時、高效和安全預警等多方面優點。

血氧飽和度（SaO2）是血液中被氧結合的氧合血紅蛋白（HbO2）的容量占全部可結合的血紅蛋白容量的百分比，即血液中血氧的濃度，它是呼吸循環的重要生理參數。正常人SaO2應不低于94%，在94%以下為供氧不足。當血氧飽和度在90%～95%時，人在安靜狀態下，可以沒有明顯缺氧癥狀，但在活動時會出現胸悶、氣短的情況，休息后會有所緩解。如果血氧飽和度低于90%，人就會出現明顯的缺氧癥狀，人體會感到胸悶、氣短。血氧飽和度低于90%，就需要及時處理。根據血氧飽和度和人體不同程度運動之間的聯系，可以采取對消防員體能訓練實時監測血氧飽和度的方式，改進訓練方式、確保消防員身體機能訓練安全。

目前，基層消防救援站消防員體能訓練主要依靠訓練時間、訓練強度（重量）、訓練距離等傳統方式來記錄消防員訓練成績，通過對比分析、研究提高訓練水平和改進訓練方法，形式單一、研究方面有限，無法深入分析了解消防員身體狀況；而在消防員體能訓練中加入血氧飽和度實時監測，則能從消防員身體機能血氧飽和度的規律性變化與訓練時間、強度等方面的相互影響來深入分析，從而不斷改進訓練方式和訓練體系，建立針對性的層次遞進訓練體系，完善訓練安全工作制度。

一、消防體能訓練中血氧飽和度實時監測裝置的選用、改進

目前，在醫療、運動行業普遍采用的血氧儀有四種，分別為：指夾式血氧儀、掌式血氧儀、脈搏式血氧儀和腕式血氧儀：

（一）指夾式血氧儀

采用無創式測量紅外技術測量手指、腳趾、耳朵，這是最常見的測量方式，測量數據主要顯示的是實際含氧量下全氧飽和度的比值，一般用百分比表示，人體健康的典型血氧飽和度為90%～100%。考慮到消防員訓練時許多項目要操作裝備，指夾式血氧儀不能夾在消防員的手指和腳趾上，可以經過無線或便攜改造后佩戴到耳朵上，將實時監測對消防員訓練的影響降到最低。

（二）掌式血氧儀

掌式血氧儀主要由主機、血氧探頭、體表體溫探頭、通訊電纜、軟件等組成，監測原理與指夾式血氧儀類同，缺點是攜帶不便，無法進行便攜式實時監測；經過佩戴測試，除應用于消防員長跑等耐力類訓練佩戴，不影響訓練和實時監測，其他訓練不適用。

（三）脈搏式血氧儀

該儀器基于動脈搏動期間光吸收量的變化。分別位于可見紅光光譜（660nm）和紅外光譜（940nm）的兩個光源交替照射被測試區（一般為指尖或耳垂）。這些脈動期間吸收的光量與血液中的氧含量有關。微處理器計算所吸收的這兩種光譜的比率，并將結果與存在存儲器里的飽和度數值表進行比較，從而得出血氧飽和度。該儀器的使用方式和指夾式血氧儀、掌式血氧儀類似，在此不再過多描述。

（四）腕式血氧儀（手表式血氧儀）

該儀器主機佩戴在手腕上，血氧探頭佩戴在手指上，可重復充電使用；體積小，重量輕，方便攜帶。主流功能配置有：一是運動監測、記錄及分析。運動手環具備心率傳感器、加速度傳感器以及陀螺儀，可以監測心率以及當前運動狀態，具備運動的監測及記錄功能；同時運動手環可以和電腦、手機軟件連接，手環將信息傳給軟件后，會給出運動的統計及分析，給予科學的運動建議。二是睡眠監測。包括實時心率、靜息心率、深睡淺睡、快速眼動，幫助調節身體狀態。三是防護功能好。市場上部分運動手表、手環具備防震、防水等功能，更加契合消防員訓練佩戴要求。

綜合考慮，選用運動手表、手環作為消防員訓練實時監測設備較為合適。

二、血氧飽和度數值低對消防員體、技能訓練的影響

消防員訓練實時監測測試記錄：選用國內某主流品牌運動手環，對某消防站30名消防員進行實時監測和記錄。訓練項目選用5公里跑，隨機選取一名消防員測試數據，如圖1所示：

數據分析：

第一，過度訓練、激烈訓練影響血液循環，會使血氧下降，并直接影響機體的有氧能力，影響疲勞的消除速度。根據消防站30名隊員一個月5公里長跑訓練成績提升測試，結合血氧飽和度分析發現：30名參測消防隊員中，有5名隊員在一個月內5公里成績相比原成績提高40秒及以上，而這5名隊員的實時監測血氧飽和度在半數長跑訓練測試均超過98%；其余25名隊員平均測試值低于98%，有3名體能較弱的消防員在7次訓練沖刺后出現干嘔、抽筋，血氧飽和度低于92%。

第二，訓練血氧飽和度低（醫學界認為一般在90%）對身體的影響：注意力不集中、頭暈目眩、焦慮等癥狀；心肌對缺氧十分敏感，急性心肌缺氧可出現心室顫動以至心跳驟停。測試考慮安全問題，未進行極端環境（如煙霧、水域、嚴寒）下體能測試，只針對消防員100米跑、200米跑、繩索攀登4樓、負重上10樓等日常體能訓練科目開展測試。測試結果如下（沖線后5秒內測試）：100米跑，7名隊員血氧飽和度低于96%；200米跑，9名隊員血氧飽和度低于96%；繩索攀登4樓，9名隊員血氧飽和度低于96%；負重上10樓，12名隊員血氧飽和度低于96%。

三、血氧飽和度實時監測在訓練和滅火救援實戰中的運用

（一）可通過監測單項訓練消防員的血氧飽和度數據界定體能極限時間，建立隊站消防員體能數據庫

根據筆者對所在市某消防站30人的日常訓練血氧飽和度監測結果分析，建立分類訓練血氧飽和度監測數據，在此以3公里長跑訓練為例進行闡述，其他訓練體系可以此模板建立，各隊站可根據實測情況分別建立數據庫和訓練安全監測體系，在年齡段訓練評分體系范圍內，每半公里節點實施監測一次并記錄到個人數據庫，達標標準參照筆者所在地消防機構2021年測試標準，具體如表1所示。

表1 消防員男子3000m評分標準（分鐘）

以25～27歲為例分析：

第一，測試達標成績為90分以上：測試數據半數數值在98%以上血氧飽和度的隊員，評定為A+類隊員，此類隊員屬于經過科學訓練可以快速提高成績的隊員，可以視情況加大訓練量和訓練時間；測試數據半數數值在95%～97%血氧飽和度的隊員，評定為A類隊員，此類隊員可判定為體能基礎扎實，但提升速率一般的隊員，適合開展循序漸進類訓練；測試數據半數數值在92%～94%血氧飽和度的隊員，評定為A-類隊員，此類隊員屬于體能基礎不牢固或身體機能供氧不穩定，適合開展鞏固型訓練。

第二，測試達標成績為75～89分：測試數據半數數值在98%以上血氧飽和度的隊員，評定為B+類隊員，此類隊員屬于經過科學訓練可以快速提高成績的隊員，可以視情況加大訓練量和訓練時間；測試數據半數數值在95%～97%血氧飽和度的隊員，評定為B類隊員，此類隊員可判定為體能基礎扎實，但提升速率一般的隊員，適合開展循序漸進類訓練；測試數據半數數值在92%～94%血氧飽和度的隊員，評定為B-類隊員，此類隊員屬于體能基礎不牢固或身體機能供氧不穩定，適合開展鞏固型訓練。

以上為基礎數據庫建立方法，以此類推，因氣候、環境、地域、年齡的差別分類研判，可應用于負重登樓、繩索攀爬等項目。

（二）在滅火救援戰斗中，輔助決策人員安全撤離和人員調派行動

當前的滅火救援作戰訓練中，火場往往因情況復雜、聲音嘈雜，極大地影響了指揮員的判斷和指令的下達實施，有時由于戰斗戰線過長或其他突發情況導致失聯也時有發生。據此，結合血氧飽和度對消防員身體狀態的影響，可優先從以下兩個方面入手，輔助決策、警示撤離：

第一，輔助指揮長及時進行滅火救援人員調配。需要較長時間和較強耐力的戰斗行動，實時監測參戰人員的精神、體能，做好戰斗人員的調配，通過實時監測參戰人員的血氧飽和度，輔助指揮員及時作出判斷和指令下達。

第二，在失聯或通信中斷情況下，輔助戰斗員進行身體狀況預警。因環境干擾造成通信中斷時，將消防員隨身攜帶的血氧飽和度監測裝置改造為自動報警聯動，則可以實現自警自救功能。

四、結語

目前，市場上常見的帶有血氧飽和度監測功能的裝置，可以進行無線監測，改進后可以應用于消防員訓練場景中。開展滅火救援戰斗時，為了輔助決策人員安全撤離和人員調派行動，需要配置便攜、可穿戴、高靈敏的血氧監測裝置。通過在日常消防訓練中建立消防員血氧飽和度檢測大數據庫,利用人工智能算法分析，可以在一定程度上逐步建立消防訓練、實戰監測體系。