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六月赛事现跑者倒地:最新研究揭示马拉松疲劳风险
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2023.06.14 江苏

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目前已经进入6月,全国各地温度基本都已经上来了,因此上半年赛季已经接近尾声,只有在一些相对凉爽、湿度较低的地方仍有少量赛事,从网络上仍能看到在比赛中有跑者倒地,接受抢救的画面,但很快也被限流或者无法播放,赛事方对于跑者倒地往往也是讳莫如深,担心对赛事造成负面影响;

其实,并非所有跑者倒地都会发生猝死,即便跑者心跳呼吸骤停也有抢救成功的可能性,我们也不能单凭未经证实的视频就判定一场比赛是否发生了跑者猝死或者跑者是否抢救成功,也不能因为一些视频画面妄加揣测。

从科学角度来说,马拉松运动中发生猝死是极小概率事件,运动中发生的猝死的概率也不比日常生活中猝死概率更高。

根据中国国家心血管病中心发布的《中国心血管健康与疾病报告2021》显示,我国心血管病的发病率和致死率仍高居榜首,心血管疾病患病人数达到3.3亿,其中每年有超过55万人逝于心源性猝死,而这个数字中绝大部分是来自于日常生活而非运动中,猝死人群往往也是存在原发性疾病。

但由于马拉松运动本身是极限运动,也是社会热点,既然是极限运动,就意味着马拉松运动显然并不适合每一个人,我们可以说健身性质的慢跑运动适合每一个人,但马拉松并不适合,也不推荐每一个跑者参加。

因此,提醒大众马拉松运动存在的风险,敬畏马拉松,量力而行,有准备、有节制、根据个人情况有选择地参赛,教育大众马拉松比赛中应当掌握的某些技巧和方法,比如赛前避免饮酒、感冒后避免参赛、比赛中及时补水、避免疲劳情况下突然大幅度提速、出现不适及时寻求救援和立即中止比赛等等,无论如何强调都不为过。

由于马拉松运动本质是大强度、长时间的极限运动,在跑步过程中,各器官系统,尤其是运动系统、心血管系统、体温调节及散热系统都会面临较大挑战,表现为比赛中后程会明显地诱发疲劳,加上户外运动环境和气候条件多变,在某些特殊工况情况下,比如炎热气候下跑步也增加人体更早发生疲劳的风险,而疲劳往往是危险发生的重要预警。

北京科技大学2022年的一篇博士论文《马拉松运动典型疲劳风险及表征》从工程学、生理学、计算机模拟和仿真科学角度,以身体热失衡引起的肌肉热疲劳与高强度运动诱发肌肉跑疲劳为对象,构建了人体热疲劳模型,并且进行了数值仿真验证和案例对比;

该博士论文还进行了人体跑疲劳风险实验和心电、表面肌电信号的跑疲劳风险表征研究,求解了跑疲劳风险距离与风险阈值,并且开展了多特征参数融合的马拉松运动典型疲劳风险的等级评价研究。

该研究是依托于本论文依托国家重点研发计划“社会化应急服务体系关键技术研究”(项目批准编号:2018YFC810606)子任务“救援现场信息动态监测与预处理技术研究”。

该研究基于人体热疲劳模型,将人体三维模型暴露在不同温度环境中,获得了不同温度中人体皮肤层温场分布与监测部位核心层、皮肤层的温度变化规律,模拟结果显示,人体四肢的失温风险早于腹部胸部等核心部位显现,该规律符合人体热力学及医学相关规律;

提取白银“5.22”越野赛事故温度、降水、湿度真实变化情况,对事故参赛选手受灾情况进行数值模拟,得到了参赛选手比赛不同时间节点的人体温场分布规律与监部位核心层与皮肤层温度变化规律,推得了人体失温风险出现位置与时间,与事故调查报告结果基本吻合。

该研究对于马拉松运动跑疲劳风险实验中的人体热疲劳风险进行数值模拟,通过与马拉松运动跑疲劳感觉评价的拟合回归分析,获得了腹部核心层温度与马拉松运动跑疲劳感觉的关系式。

所谓核心体温是指人体深层的体温,与我们通常测量的体表温度不同,核心体温更加稳定,核心体温的升高或者降低往往与生命活动体征急剧恶化比如中暑高热、失温等等有关;

因此人体进化出一系列机制来保持核心体温的相对稳定,比如温度较高时大量出汗,寒冷气候时打寒战等等,但在某些特殊情况下,比如在夏季较热天气下参加马拉松比赛,很有可能因为长时间剧烈运动,身体脱水,散热不足,而体内产热仍在不断增加,导致核心体温的升高从而诱发中暑高热,危及生命。

由于核心体温在常规下无法测量,该博士论文推导了根据腹部体表温度推测核心体温,并且通过核心体温判断疲劳感觉的两个公式,那么这些公式又有什么意义呢?

据腹部体表温度推测核心体温的公式

根据核心温度判断疲劳程度的公式

目前一些手表或者运动传感器可以测量温度,有的可穿戴技术测量的是环境温度,这样可以将较高温度下的速度进行等价配速换算,比如在30多度温度下因为太热,跑者的配速通常会下降,比如下降到530,那么通过温度传感器测量环境温度,可以将配速等价换算为500;

而有的可穿戴技术测量的是体表温度(手腕处的温度),那么根据体表温度,根据上述博士论文中的公式就可以推算出核心体温,从而对于跑者进行预警,这就是小编看到该博士论文后受到的启发。

该博士论文还研究得到了肌肉表面肌电信号特征参数与运动持续时间的数学模型,这样就得到了马拉松运动典型疲劳风险等级评价中表面肌电信号的关键特征参数。

当然,由于肌肉电活动特征目前常规可穿戴技术还难以实现,所以该研究结果短期内还无法应用于跑者在马拉松比赛中肌肉疲劳的判断。

此外,该博士论文还研究了心电信号特征,通过相关性分析,研究人员发现心电信号特征参数在长距离跑步前后具有显著性差异,并且建立了心电信号特征参数与运动持续时间的数学模型,确定了某些心电信号分析结果作为马拉松运动典型疲劳风险等级判定的依据,这个研究结果未来就具有一定价值;

因为心率带测量心率从本质上来说就是通过一导的心电图得到的(心率带上两个电极片构成一个心电导联),那么未来如果将该算法得到应用,使用心率带的跑者就可以了解自己跑步时心脏电活动特征,从而预警心脏疲劳,而目前运用更多的光电心率表尚无法推算心电疲劳特征,所以心率带一方面测量心率更准,其实未来开发心电分析算法,也有更多预警心脏电活动异常的潜在价值。

小编之前与一位长期从事马拉松赛道应急救援管理的专业人士进行了交流,该专业人士长期从事马拉松赛道应急救援体系搭建和管理工作,是很多大型马拉松赛事的医疗急救总指挥,也曾经成功抢救过很多呼吸心跳骤停的跑者,他对于马拉松赛道上跑者猝死事件深有感悟;

他的体会是,心跳呼吸骤停往往发生在跑者突然变速的时候,提速不一定是终点前冲刺,有时候被赛道旁边观众热情加油,一时兴起,突然加快脚步,在心率已经较高的情况下心率再次剧烈上升,这种情况下往往比较危险;

这种情况对应这篇博士论文研究,也进一步说明在心脏已经发生疲劳的情况下,突然进一步刺激心脏,容易引发致死性心律失常的发生,专家的经验和研究结果是基本一致的。

这位专家也指出,AED(自动除颤仪)优先使用,正确规范的人工心脏按压对于心跳呼吸骤停跑者至关重要。

此外,他也提醒救护车达到急救现场,要做的第一件事并不是马上把倒地跑者拉走了之,此时送医急救根本来不及,而是救护车的急救人员接续现场人员急救,因为医疗急救人员更加专业,急救操作更加专业,设施设备更加齐全,在现场进行正确规范的除颤和心肺复苏操作比什么都强。

总的来说,这篇博士论文基于人体温度、心电及表面肌电信号选取的关键特征参数进行融合分析,能够更有效的对马拉松运动典型疲劳风险等级进行评价,三个疲劳风险等级评价准确率为70%、82.1%、90.5%%,将上述生理特征信息融合后的总体评价准确率达到86.3%。

身体疲劳不一定发生猝死,但猝死的发生往往是在疲劳后发生的。

当体表温度达到32-33度就预示疲劳发生

小结 

这篇博士论文从人体散热、肌肉疲劳、心脏电活动变化角度对于马拉松运动疲劳进行了深度分析,目前已经进入夏季,跑步体感开始变差,跑步时肌肉疲劳往往也会更早发生,身体出汗和脱水更加明显,进而影响到血液循环和心脏活动,比如表现为心率漂移现象更加明显,进而也会影响到心脏的正常活动,加剧了心脏工作负担;

所以夏季坚持锻炼本身是好事情,但跑者不可能像运动员那样到凉爽的地方进行训练,因地制宜,量力而行,选择气温较低时段锻炼,适当控制强度和时间,确保安全还是至关重要。

六七八月参加马拉松更是要小心小心再小心,避免悲剧发生。

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