人体体温测定方法及其在体育科学领域的应用

赵杰修周萍

1国家体育总局体育科学研究所生物科学研究中心（北京100061）2辽宁省大连市甘井子区青少年体育学校

感知和调节体温是人体生命存在的重要环节［1］。研究发现，当人体体温偏离正常37℃幅度达到3.5℃时，其生理机能会受到显著影响甚至致命［2］。运动是机体体温调节功能得以实现的基础环节之一。人体在高负荷的体育活动时，体温可以从基础体温37℃升高到42℃以上，这时肌肉细胞和中枢神经系统可能受到高温伤害［3］。因此，高温环境下避免运动过程的高温伤害显得尤其重要，而体温测试的先进性和准确性对于人体体温调节研究具有重要意义。目前，人体体温测定方法有多种，但不同方法的科学性仍然需要进一步明确。本文总结人体体温测定方法，并探讨其在体育科学研究领域的应用。

1 运动过程中的人体体温调节

1.1 人体体温的界定

人体体温可以划分为核心体温 （core temperature）和外周体温（shell temperature）。核心体温指人体身体内部的温度，其准确测试点为肺主动脉弓的温度，有时泛指腹腔、喉腔或者颅腔等的温度；外周体温指人体身体外周的温度，可以泛指皮肤、皮下脂肪组织和肌肉组织等的温度。核心体温受到下丘脑的调控，其安静状态的标准值约为36.8℃，而外周体温受到皮肤血流和环境条件的影响较大［4］。当人体身处低温环境时外周体温显著下降，而核心体温相对稳定。其机理为：当人体处于高温环境时，皮肤血流速度增加，引起外周体温升高进而增加热量向外部环境的散失；当人体处于低温环境时，皮肤血流速度下降，引起外周体温降低进而降低热量向外部环境的散失［4］。

1.2 运动与人体体温调节

在运动过程时，人体产热可以增加10～20倍，但仅有最多30%的热量产生用于机体动作的完成，即人体代谢70%以上热量散失到外部环境，而当机体热量散失机制发生抑制时则会导致体温的升高［4］。运动持续时间和运动强度是影响机体体温的两个因素，时间较长的高强度运动会使运动者的体温升高超过40℃［5］。人体体温升高容易出现于高温环境，而非高温环境和运动双重因素引起的体温过高伤害则往往被教练员和运动员忽视，研究发现外部环境温度低于20℃时运动性体温过高的中暑休克等仍有可能发生［6］。

人体和外部环境的热量传递主要通过传导、对流和辐射三种形式，传导和对流可以双向进行人体和外部环境的热量传递 （其受到皮肤和外部环境温度的梯度差影响），而辐射仅是一种单向进行的外部环境向人体的热量传递方式，且其仅发生于基础条件是外部环境温度高于外周体温时。因此，运动员或体育爱好者在运动时应当注意选择外部环境温度相对不高的时间段，注意采取遮阳措施等。另外，汽化是仅能从人体向外部环境传递热量的对流方式，运动过程中人体80%以上热量是通过这种方式降低人体的体温，而其最为显著的特点是人体运动过程体重的降低［4］。因此，运动员或体育爱好者的出汗（包括显性出汗和不显性出汗）对于其运动能力和身体健康均有重要作用，通常高温环境中人体运动时出汗率为1升/小时，而训练有素的运动员出汗率可以升高到2升/小时以上［7］。并且，这种汽化的热量散失途径受到外部环境湿度的影响，高相对湿度环境可以抑制这种热量散失，低相对湿度环境可以提高这种热量散失。另外，机体本身也有降低高温伤害的防御机制，热应激蛋白是一种保护骨骼肌、心肌等器官与组织减少高温伤害的蛋白，其可以保护骨骼肌细胞活性［8，9］。应用热应激蛋白来监控运动员或体育爱好者的科学训练和健康促进具有重要价值，但这种需要采集外周血液或组织的生化指标测试，教练员和运动员往往难以接受。热应激蛋白产生量与机体核心体温呈一定的正相关，因此我们可以应用人体核心体温来间接评定运动员或体育爱好者的高温伤害程度，进而实现提高运动正面作用和预防高温负面作用。

2 运动过程的人体体温测定

外周体温各种不同测试结果差异不显著，而核心体温各种不同测试结果差异较为显著。并且，核心体温是判定和预防高温伤害的关键指标。因此，体育科学领域探讨体温测定应当重点倾向于核心体温测试。人体核心体温测试方法的选择以测试仪器的种类和测试目的为基础，舌下（口腔）、腋下和鼓膜（耳）测试部位通常应用于医学临床，而肛门、食道舌下（口腔）和胃肠道测试部位通常应用于体育科学领域。另外，以测试方法为划分标准，可以将人体核心体温测试划分为接触式和红外式两种，而接触式又包括以腋下体温测试为代表的无创型和以肛温测试为代表的有创型两种。

2.1 口腔温度测试方法

口腔温度测试方法是医学和体育领域使用最为普遍的核心体温测试方法，其测试结果低于肺主动脉弓黄金标准温度约0.4℃［10］。舌下是最容易获得口腔温度的部位，其与主动脉弓温度具有较高的相关性。口腔温度测试时间需要近5分钟，运动过程引起的呼吸频率变化影响口腔温度结果［11］，脸部、头部温度影响温度测试的准确性，鉴于此，体育科学领域中口腔温度测试方法仅能应用于对照组或运动组安静状态的核心体温测试，而难以应用于运动组运动过程中和运动终止即刻温度的测定。

2.2 腋下温度测试方法

腋下温度测试方法是中国医学界使用最为普遍的核心体温测试方法。研究报道，腋下温度与肛温一样均可以准确测定新生儿的核心体温［12］。但是，若干研究指出腋下温度对于诊断发烧的正确率仅有27.8%-33%［13，14］。另外，环境温度、出汗、湿度和腋毛浓密度等均可直接影响腋下温度测量的准确性。因此，体育科学领域不适合应用腋下温度来评价人体运动过程的核心体温。

2.3 耳蜗温度测试方法

耳蜗温度测试方法是指测试机体耳部鼓膜的温度，它是无创式核心体温测试方法中最为准确的。鼓膜是由颈动脉供血的器官，与体温调节中枢下丘脑具有相同的供血来源［2］。耳蜗温度测试方法与黄金标准肺主动脉弓温度测试方法相比较，21.1%的患者被延误诊断、37.8%的患者受到不必要的治疗［15］。另外，耳蜗温度测试方法应用红外温度计，不能进行连续性的温度测定和记录，这也是体育科学领域不适合应用耳蜗温度来代表核心体温的重要原因。

2.4 直肠温度测试方法

直肠温度测试方法是应用温度计医用探针或温度计直接测定肛门括约肌内部8 cm左右位置的体温，其具有计数稳定和受外部环境的影响小等特点。目前，直肠温度是科学研究实验中应用最为广泛的方法之一。但是，直肠温度测试方法容易给儿童造成恐惧心理，给成人不舒服感，有时这种方法可以使实验研究中的受试对象或志愿者中止实验过程，特别是在含有运动的实验过程中。另外，直肠温度测试方法还有一个缺点是易发生交叉感染，曾有研究指出直肠温度测试导致了新生儿沙门氏菌的爆发和流行［16］。

2.5 食道温度测试方法

食道温度测试方法是通过口腔或鼻腔放置温度计医用探针于食道，进而测定机体食道温度的核心体温的测定方法。在此测定过程中，测试者需要微调探针位置以获取食道温度的最高值，此最高值也是最接近肺动脉的测试结果［17］。尽管食道温度仅低于机体肺主动脉弓0.1℃（完全属于科学研究的可接受范围），但通过口腔和鼻腔向食道放置温度计探针操作技术性较强，导致许多受试者难以接受此方法［18］。目前，鉴于测试方法的技术性高，体育科学界应用食道温度测试方法相对较少。

2.6 胶囊式胃肠道温度测试方法

胶囊式胃肠道温度测试方法是应用胶囊装一次性无线传感器测试的机体胃肠道温度作为机体核心体温的方法。其中，传感器直接测试的胃肠道温度转变成无线电频率传输到无线接收器中，并以数字格式实时显示体温信息。胶囊式胃肠道温度测试方法早在1974年就被应用于动物实验研究中［19］，但近十年左右才被开始应用于人体实验［20］，并在科学研究领域得到迅速开展［21，22］，现已在体育科学、航天医学、国防医学等领域得到逐渐推广与应用。Meta分析发现，胶囊式胃肠道温度与食道、肛门温度具有高度的一致性［22］，三种温度在运动初期和后期及运动强度变化时灵敏度由高到低分别为食道温度、胶囊式胃肠道温度和肛门温度。但是，该研究缺少肺主动脉弓黄金标准温度的测试结果，仅根据变化灵敏度难以说明哪一种体温测试方法更为准确。胶囊式胃肠道温度测试方法的优点非常显著，一方面其可以避免食道温度和肛门温度测试的不适，另一方面其可以实现运动实验全过程的温度实时监测。但是，胶囊式胃肠道温度测试方法需要实验前4～8小时吞服一次性无线传感器，否则实验过程中难以定位传感器在胃肠道中的具体位置、影响测试结果的准确性［1］。此外，胶囊传感器价格较高。总的来看，胶囊式胃肠道温度测试方法集受试者可接受性、数据准确性和可靠性于一体，对于科研经费比较充足的科研团队是一个不错的选择。

2.7 肺动脉温度测试方法

肺动脉温度测试方法是一种借助传感器导管实施的测试机体肺动脉温度作为机体核心温度的方法。由于动脉直接将机体内脏的血液输出到外周器官与组织，这是最为准确的机体核心温度的测试方法［23］。

2.8 膀胱尿温度测试方法

膀胱尿温度测试方法是一种通过测试膀胱内尿液温度来间接推定机体核心温度的方法。此方法的理论依据是尿液温度和机体核心温度具有一定的理论关联性。但是，尿液温度与机体核心温度关联性受到排尿率等因素的影响，该方法的有创性也使其不能广泛应用［2］。

3 小结

不同体温测试方法有不同的优缺点和适用范围。运动过程的人体体温测定建议首选胶囊式胃肠道温度测试方法。若仅测定运动前和运动后机体核心温度可以应用直肠温度测试方法和食道温度测试方法。口腔温度测试方法、腋下温度测试方法则由于运动过程中口腔呼吸和出汗等因素而影响其准确性。

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