连续足底冷却在轻度模拟职业热应激中的潜在功效：一项探索性研究

《European Journal of Applied Physiology》：The potential efficacy of continuous plantar foot cooling during relatively mild simulated occupational heat stress—a pilot study

　　本研究针对职业热应激环境下工人认知与体力表现下降的难题，创新性探讨了足底无毛皮肤冷却技术的干预效果。通过模拟建筑工人作业场景（38.7℃、46%相对湿度），研究人员对比了冷却板（17.7℃）与对照组（36.5℃）对核心温度（Tcore）、认知效率（DANA测试）及体力工作能力（PWC）的影响。结果显示，足部冷却虽未显著改变Tcore上升趋势（Δ0.03℃, p≥0.592）及功率输出（28±9 W vs 30±9 W），但有效降低了心率增幅（15±9 bpm vs 21±11 bpm, p=0.013）并改善热不适感知。该研究为开发非侵入式个人冷却装备提供了关键效应量数据，对高温作业防护策略优化具有启示意义。

　　

在全球气候变暖的背景下，数以千万计的户外劳动者长期暴露于高温环境，面临热应激引发的健康与安全风险。建筑工人等职业群体在高温高湿条件下作业时，核心温度（T_core）的升高不仅增加热疾病风险，还会导致认知功能下降和体力工作能力（Physical Work Capacity, PWC）衰减。传统降温手段如空调在户外场景中难以应用，而频繁休息又影响工作效率。尽管手掌冷却技术已被证明可通过无毛皮肤（glabrous skin）的动静脉吻合支（arteriovenous anastomoses）促进散热，但其设备笨重且影响手部灵活性，限制了实际应用。为此，研究者将目光转向具有相似生理结构的足底，试图开发一种更实用的个人冷却方案。

为验证足底冷却的实际效果，印第安纳大学等机构的研究团队在《European Journal of Applied Physiology》发表了一项先锋研究。他们模拟建筑工人的典型作业环境（温度38.7±0.7℃、相对湿度46±9%），让12名健康成年人完成60分钟稳态上身体力运动（耗氧量VO₂固定为0.50 L/min）及60分钟自调节功率的PWC测试（以Borg主观疲劳度RPE=13为基准）。通过交叉设计对比足部接触冷却板（17.7℃）与未冷却板（36.5℃）的差异，重点监测T_core、认知效率（通过国防自动化神经行为评估DANA测试）及功率输出等指标。

关键技术方法

研究采用随机交叉设计，通过直肠测温仪持续监测T_core，利用无线传感器计算加权平均皮肤温度，并以足部热电偶记录无毛皮肤温度。认知功能通过DANA软件评估五大维度（Go/No-Go、代码替换、空间处理、记忆搜索、样本匹配），体力工作能力则通过臂部测功仪在固定RPE下的功率输出量化。所有数据通过线性混合模型分析，并计算Cohen's d_z效应量。

研究结果

核心温度变化

T_core在稳态运动期间从37.5℃升至37.6℃（p<0.003），PWC测试中进一步升至37.9℃（p<0.001），但冷却与对照组间无显著差异（均值差0.03℃, p≥0.592）。

冷却虽使足部温度显著降低（29.5℃ vs 36.3℃, p≤0.002），却未转化为核心温度调控优势。

认知性能表现

除空间处理任务效率随运动时间提升（p=0.049）外，其余四项认知任务均无组间差异（p≥0.083）。

表明轻度热应激未引发明显认知损伤，足部冷却亦未产生额外增益。

体力工作能力与心血管反应

PWC测试中，两组平均功率输出无统计学差异（冷却组30±9 W vs 对照组28±9 W, p=0.213）。

然而，冷却组心率增幅显著低于对照组（15±9 bpm vs 21±11 bpm, p=0.013），提示足部冷却可能通过改善下肢血流分布减轻心血管负荷。

感知调节作用

足部冷却显著缓解了全身热感觉、热不适及热愉悦感的恶化（p<0.047），并降低足部局部不适感（冷却组1.9±0.8 vs 对照组2.7±0.9）。

结论与意义

本研究首次系统评估了足底冷却在模拟职业热应激中的综合效应。尽管未能证实其对核心温度调控或体力表现的直接改善，但发现了其对心血管应变（心率增幅降低）和热不适感知的积极影响。这些结果为后续研究提供了关键效应量参考（如T_core的Cohen's d_z=0.112），提示在更极端或持久的热暴露中，足部冷却可能通过减少心血管 drift 展现潜在价值。未来研究需延长暴露时间、纳入下肢运动模型，并探索负压辅助等技术以提升冷却效率。该工作为开发非侵入式、可集成于防护装备的足部冷却技术奠定了理论基础，对保障高温作业者健康与生产力具有重要实践意义。