研究表明，高气压环境下，潜水员心率(heart rate,HR)减慢，心肌耗氧量明显增加，心脏负荷增加^{[1, 2, 3]}，与之伴随的突出问题是机体疲劳的累积^{[1, 4]}。但目前对潜水员机体疲劳监测的研究却少有报道。本研究根据饱和潜水临场医学保障即时、有效、简便、安全、无创的要求，选取了既能反映心脏机能状态又能反映机体机能状态的生理指标——HR^{[5, 6, 7]} ，结合在常压环境中既能反映机体整体主观疲劳感觉又能反映客观生理机能变化的自觉疲劳分级(rating of perceived exertion,RPE)量表^[8]，探讨这两个指标在监测潜水员机体疲劳过程中的应用情况，以期为潜水员安全作业临场医学保障提供实验依据。

选取男性职业潜水员18名，年龄26~39岁，身高168.5~180 cm，体质量62~88 kg，潜水工龄5~18年，无减压病史，并且参加过多次氦氧饱和潜水。经多次全面体检，无呼吸系统、心血管系统和其他系统疾病，符合饱和潜水要求。

本实验在500 m饱和潜水系统中进行。模拟水下100 m压力环境：压力为1.1 MPa，氧分压为35~52 kPa，二氧化碳分压为 ＜0.5 kPa；高压暴露期间温度为(31.0±1.7)℃，相对湿度为(76.8±3.5)%。呼吸气体为氦氧混合气。

第1天先用氦氧混合气加压到10 m，使舱内氧分压达到40 kPa，改用纯氦气逐步加压至100 m，维持该饱和深度49 h。加压和饱和逗留期间维持氧分压35~45 kPa。其间18名潜水员进行113 m湿舱巡回潜水2 h。第4~8天，逐步减压，减压时维持氧分压48~52 kPa，减压至12 m后，维持氧浓度在21%~23%，二氧化碳分压始终控制在0.5 kPa以内。第8天降至常压，出舱。潜水员高压暴露175 h。

选取以下6个测量点测量潜水员的HR与RPE值：(1)入舱前1天晨起(T1)；(2)到达100 m稳压第1天晨起(T2)；(3)100 m运动负荷至峰值(T3)；(4)100 m稳压第2天晨起(T4)；(5)出舱后第1天晨起(T5)；(6)出舱后第7天晨起(T6)。

安静HR采集：即清晨起床前清醒状态下卧位的脉搏数。晨起之后，18名潜水员自测左手手腕肱动脉HR，测量15 s,4次。

运动时峰值HR的采集：在到达100 m稳压阶段，对潜水员进行运动负荷试验，无负荷(静息状态)，3 min；30 W，3 min；60 W，3 min；90 W，3 min。运动负荷过程中采用遥感监测胸前HR，至峰值即90 W第3分钟时，记录HR值。

采用Borg改良10级(1~10)RPE量表的主观评价方法。该量表是由Borg等于1979年提出的一种推测运动强度的方法，引进之后经改良已在国内外运动研究领域成熟应用^{[9, 10]}。在晨起自测HR之后，由18名潜水员独立填写量表，完成自我评价。在运动至峰值时，由潜水员手指指出自我感觉的等级，由专业实验员记录。

从表 1可见：T2时HR值比T1时下降，差异有统计学意义(P ＜0.05)。T5为回到常压状态第1天，此时HR值与T1时相比差异有统计学意义(P ＜0.05)。经过1周适应之后，T6时HR比T5时升高，差异有统计学意义(P ＜0.05)，同时，T6 时HR值接近于T1时的水平。

表 1 Tab 1

表 1 各测量点HR与RPE值测试结果 Tab 1 Results of HR and RPE measured at different time points Time point Air pressure p/MPa HR f/min-1, n=18,x±s RPE n=18, x±s T1 0.1 77.17±3.88 1.72±0.46 T2 1.1 69.72±6.02* 3.22±0.43* T3 1.1 109.44±12.07△ 5.28±0.89△ T4 1.1 68.33±6.03* 3.28±0.46* T5 0.1 67.39±4.96* 3.11±0.32* T6 0.1 75.39±4.16▲ 2.61±0.50*▲  HR: Heart rate; RPE: Rating of perceived exertion. T1: The morning that the subjects just woke up without any physical activities and before the subjects entered the chamber; T2: The first morning that the subjects were exposed to 1.1 MPa; T3: The peak of the subjects physical exercise load test under 1.1 MPa,the second point and the third were on the same day; T4: The morning of the second day under 1.1 MPa; T5: The morning of the first day decompressed to 0.1 MPa out of the chamber; T6: The morning of the seventh day out of the chamber. *P ＜0.05 vs T1; △P ＜0.05 vs T2; ▲P ＜0.05 vs T5

表 1 各测量点HR与RPE值测试结果 Tab 1 Results of HR and RPE measured at different time points

T2、T3与T4时的HR为在100 m压力环境下同运动负荷的HR值，T3时的HR值与T2时相比上升，差异具有统计学意义(P ＜0.05)；T4时HR与T3时相比下降(P ＜0.05)，接近T2时的HR值。详见表 1。

由表 1可见：在加压阶段中(从T1到T2)，RPE值上升，与HR值的下降呈现不匹配状态。而在T2、T3、T4时的RPE变化与T2、T3、T4时的HR变化呈高度一致性，在100 m压力环境下，运动负荷至峰值(T3)时，HR到达最大值，RPE也到达最大值，与T2时相比差异有统计学意义(P ＜0.05)。经一夜休息后，T4时RPE回落到T2时的相似水平。

由表 1可见：与常压T1时相比，经加压后的T2时与T4时RPE值明显升高，差异有统计学意义(P ＜0.05)；出舱后回到常压第1天(T5)与T4时比较，RPE值有所下降，但与T1时相比差异仍有统计学意义(P ＜0.05)；出舱1周之后(T6)与T5时相比RPE值有所下降，略高于T1时，与两者相比差异均有统计学意义(P ＜0.05)。

各个测试点潜水员HR与RPE值的Pearson相关性分析结果见图 1，可见HR与RPE呈高度相关性(r=0.734，P ＜0.01)。

图 1

Fig. 1

图 1 HR与RPE的相关性分析 Fig. 1 Relationship between HR and RPE HR: Heart rate; RPE: Rating of perceived exertion. Pearson correlation analysis,r=0.734,P ＜0.01

本研究结果显示：HR在加压过程(T1到T2)中下降，在减压之后的过程(T5到T6)中升高，这与之前的研究结果相同^{[11, 12]}。潜水过程中，HR减慢是由于环境高气压引起，是机体为对抗低氧损害的一种防卫机制，并且只与高气压有关，与呼吸气体及潜水深度无关^{[12, 13]}。在高气压环境中由于高压因素导致心动过缓，此时检测HR可能低估了机体负荷；而在减压之后由于减压因素导致心动过速，此时检测HR又可能高估了机体负荷^[5]。因此在环境气压改变过程中，仅从HR这个单一的指标未必能有效、准确的判断潜水员的机体疲劳。所以，本研究引入RPE值，通过这两个指标的共同监测，以达到对机体状况的准确反映。

本研结果究显示：在加压阶段及出舱阶段中，主观RPE值与客观HR呈现不匹配状态。
在加压阶段(T1到T2)，由于高气压引起的高压神经综合征(high pressure neurological syndrome,HPNS)^[1]，使潜水员出现眩晕、乏力、胃纳差、睡眠质量下降等不适症状，HR的下降，表面上反映机体的自我适应，而RPE的升高(P ＜0.05)，表明实际机体的异常疲劳，这与之前参加大深度氦氧饱和潜水的潜水员所反应的情况^{[14, 15]}相符。同时，经过增加停留站、稳压适应等处理之后，在安全到达100 m目标深度(1.1 MPa)，潜水员仍有不适感，反映在RPE值的升高。因此，在加压过程中，HR低估了机体负荷，而RPE值的升高，能更客观地反映机体对加压负荷应激的真实情况。

在出舱阶段(T5到T6)，T5与 T1相比，HR的下降和RPE的升高均有统计学意义(P ＜0.05)，说明经过整个饱和潜水过程，潜水员机体有疲劳累积。经过1周恢复后，T6与T5相比，RPE下降(P ＜0.05)，而HR升高(P ＜0.05)。T6与T1相比，RPE升高(P ＜0.05)，HR下降但差异无统计学意义。因此，在出舱阶段，HR高估了机体负荷，从RPE值的下降，表明机体的自我适应，但T6的RPE仍高于T1，提示潜水员机体恢复至加压前水平，或许需要更长的时间。

在高压稳压给予运动负荷及减压阶段(T2到T5)中，潜水员RPE与HR之间则呈现出相同的变化趋势，即，先升高后降低，且同一性高。

在高压稳压阶段(T2到T4)，T3为与T2的同一天，T3是给予运动负荷试验至峰值时所采集的数据，与T2相比，HR与RPE数值均显示升高(P ＜0.05)，且呈现出高度的同一性：随HR增加，RPE值亦随之增加。这与在常压环境中蔡启明^[16]、Katsanos等^[17]的研究结果一致：RPE等级与HR等客观生理指标间呈显著性正相关。同时T3与T2环境条件一致(100 m高压稳压)，所以，T3的机体疲劳仅仅是由于运动负荷引起的。T4为高压稳压第2天，潜水员主观反映呼吸困难，RPE值与T1时相比，数值上升高(P ＜0.05)，表明机体疲劳感增加。这是由于：高压暴露时，气体密度增加，呼吸阻力增加，机体小气道功能受损，肺功能受限^{[18, 19]}。所以T2与T4虽然环境压力相同(1.1 MPa)，但造成潜水员疲劳的机制不同：T4主要由于呼吸困难导致的机体疲劳；而T2主要原因是HPNS症状相对严重，在一定程度上转移了潜水员对呼吸困难的主观关注。同时，经过T3测试点之后，潜水员反映HPNS不适感减轻，这可能是由于运动打破了因高压导致的中枢神经系统的抑制状态^[20]，所以，T4时的HR与T1时相比有下降趋势，表明HR在一定程度上又低估了机体实际的疲劳程度。以上结果提示，在高压暴露的各个阶段中，潜水员机体疲劳累积的主要原因各不相同。

在减压过程(T4到T5)中，潜水员普遍反映睡眠时间减少、睡眠质量下降，与之前的报道^[21]相符。这与潜水员长时间限制于封闭环境中，缺少体力活动有关^[22]。HR和RPE均有下降趋势，说明机体逐渐适应。然而，T5与 T1相比，HR的下降低估了机体疲劳程度，而RPE的升高能较为客观地反映经过整个饱和潜水过程后潜水员的疲劳感。

相关性分析显示：HR与RPE呈高度相关性(r=0.734，P ＜0.01)。经过加压(T1到T2)、高压稳压负荷(T2到T3)、高压调整(T3到T4)、减压(T4到T5)以及出舱恢复(T5到T6)这5个阶段，HR整体(T1到T6)有下降趋势(P ＜ 0.05)，RPE有上升趋势。提示潜水员在经过整个潜水过程后，从HR上表现为机体功能有一定的适应，而RPE的升高表明机体对疲劳仍有一定的累积，需要更长的恢复期。出舱后，所有参加实验的潜水员均无机体异常反应，表明此次饱和潜水的方案是合理的，条件控制是适当的。

潜水员暴露于高气压环境下，其心脏负荷明显增加。同时由于受到HPNS、呼吸阻力增大、睡眠紊乱等多方面影响，潜水员机体疲劳程度明显增加，甚至可能会对机体器官、功能产生一定程度的损伤，因此，在高气压环境下必须对潜水员机体机能状态进行严密监测，以确保潜水员在安全范围内进行潜水作业。本研究结果提示，HR有可能低估了机体在整个过程中的疲劳程度，因此，引入RPE量表，通过联合检测，可能更为客观、准确地反映机体的实际情况，为科学、安全地指导临场饱和潜水提供医学保障。本研究仅选取了HR和RPE两个指标，在此次经验累积的基础上，今后会相应增加血生化等客观有创指标，进一步完善对潜水员机体疲劳的监测。