急性实弹射击对中年消防员心室-动脉耦合及脉动后负荷的影响

《Physiological Reports》：Acute live firefighting effects on ventricular-arterial coupling and pulsatile afterload in middle-aged firefighters

　　消防员心血管负荷及脉搏波分析研究显示，中年消防员完成18分钟高强度消防演练后，心率显著升高，心输出量、主动脉收缩压及容积弹性模量均下降，无效压力努力减少而主动脉储备功能下降6.9%，导致冠状动脉灌注降低。心室-动脉耦合比（Ea/Ees）增加0.10（p=0.035），提示血管弹性增加而非心脏代偿。心率与无效压力努力（r=-0.60）及主动脉储备功能（r=-0.80）呈负相关。研究证实脉搏波分析在评估消防员心血管风险中的重要性。

　　在消防员的日常工作中，他们经常面临高强度的体力劳动、高温环境、污染物暴露以及心理压力等多重挑战。这些因素不仅增加了工作中的体力负担，还可能对心血管系统造成显著影响，从而提高突发心脏事件的风险。尤其值得注意的是，随着年龄增长，这种风险可能会进一步加剧。本研究聚焦于中年消防员（40–59岁）在执行高强度消防训练后的心血管反应，特别是心室-动脉耦合失衡和脉动后负荷的变化。研究结果显示，消防训练后心室-动脉耦合比值（Ea/Ees）升高，而心输出量（CO）和左心室射血分数（EF）下降，这提示了消防训练对心血管系统造成的潜在压力。同时，脉动后负荷中的“浪费压力努力”（Ew）和主动脉储血功能也出现下降趋势，进一步表明消防训练可能对心脏的供血造成不利影响。

心血管系统的反应机制复杂，涉及多个生理过程。心室-动脉耦合是衡量心脏泵血效率的重要指标，它反映了心室收缩力与动脉弹性之间的匹配程度。当心室收缩力无法有效克服动脉弹性时，心室-动脉耦合失衡会导致心脏泵血效率降低，进而影响心输出量。在本研究中，尽管心室弹性（Ees）没有明显变化，但动脉弹性（Ea）却有所上升，导致心室-动脉耦合比值增加。这种变化可能与消防训练期间心脏前负荷减少有关，因为高强度活动会加速体液流失，降低心脏的充盈状态，从而影响心室的泵血能力。同时，研究还发现，心率（HR）的变化与Ew和主动脉储血功能之间存在显著相关性，提示心率在调节脉动后负荷中扮演重要角色。

除了心室-动脉耦合，脉动后负荷的另一个关键组成部分是主动脉储血功能。储血功能是指在心脏舒张期，主动脉能够维持一定的血流和压力，以确保心脏和身体其他组织的持续供血。研究显示，消防训练后主动脉储血功能下降，这可能与主动脉弹性降低有关。然而，由于消防训练过程中出现的高温和脱水，这种弹性变化可能并不显著，因此主动脉储血功能的下降更可能是由于心脏充盈不足和舒张期血流减少所导致。此外，研究还发现，心率的变化对主动脉储血功能有显著影响，尤其是在消防训练后，心率的升高会缩短心脏的舒张时间，从而降低储血功能，影响心脏的供血能力。

在实际操作中，消防员在训练期间需要穿戴重型防护装备和使用自给式呼吸器（SCBA），这些设备增加了身体的重量和阻力，进一步加重了心脏的负担。训练环境的高温也会导致体液流失，降低心脏的前负荷，从而影响心输出量。这些因素共同作用，导致消防训练后心脏功能的下降，包括心室收缩力的减弱和主动脉储血功能的降低。此外，研究还发现，心率的变化对这些指标的影响较大，这表明在评估消防训练对心血管系统的影响时，需要综合考虑心率的动态变化。

为了更全面地评估这些变化，研究采用了多种方法，包括超声心动图和脉搏波分析。超声心动图用于测量心脏的收缩和舒张功能，而脉搏波分析则用于评估脉动后负荷的变化。这些方法的结合使得研究能够更准确地捕捉到消防训练对心血管系统的影响。此外，研究还使用了Buckberg指数来间接评估心肌灌注情况，结果显示该指数在消防训练后显著下降，进一步支持了消防训练可能对心脏供血造成不利影响的假设。

研究的发现对消防员的健康管理和训练安全具有重要意义。首先，消防训练后心室-动脉耦合失衡和主动脉储血功能下降可能增加心脏负担，尤其是在中年消防员中，这种影响更为明显。其次，心率的升高可能在一定程度上掩盖了其他生理变化，使得评估消防训练对心血管系统的影响变得更加复杂。因此，未来的研究需要更加细致地分析心率与其他指标之间的相互作用，以更准确地理解消防训练对心脏功能的影响机制。

此外，研究还指出了当前研究的一些局限性。例如，样本量较小，部分数据缺失，这可能影响统计结果的可靠性。同时，研究未设置年轻对照组，使得无法直接比较不同年龄段消防员的心血管反应差异。因此，未来的研究应扩大样本规模，并增加对照组，以更全面地评估消防训练对心血管系统的影响。此外，研究还提到，由于消防训练的高强度和复杂性，需要更多的研究来探索如何通过改进训练方法和加强防护措施，减少对心血管系统的负面影响。

总的来说，本研究揭示了消防训练对中年消防员心血管系统的影响，特别是心室-动脉耦合失衡和主动脉储血功能下降。这些发现不仅有助于理解消防员在工作中的生理反应，还为制定更有效的健康监测和预防措施提供了科学依据。未来的研究应进一步探讨这些生理变化的具体机制，并寻找有效的干预手段，以降低消防员在工作中的心血管风险。同时，研究还强调了心率在评估心血管反应中的重要性，提示在实际应用中需要更加关注心率的变化对心脏功能的影响。