中国台湾地区驻守于亚北极/高山地区的军人冻伤患病率、危险因素及基于冷诱导血管扩张的筛查：一项横断面调查

摘要

我们对1250名驻扎在北方亚寒带/高山地区的军人进行了调查，以分析冻伤情况并评估冷诱导血管扩张（CIVD）筛查的有效性。新兵、南方籍贯以及野外作战训练会增加冻伤风险；而最大摄氧量（VO₂ max）和体脂率则无显著影响。无量纲的CIVD指数表现出良好的区分能力（AUC为0.778），支持将其用于针对性预防措施。

摘要

冻伤在严寒气候下执行任务的军事单位中仍是一种常见的冷损伤，但目前对易感人员的流行病学特征和生理筛查标志物尚未充分明确。我们对1,250名驻扎在北部亚北极/高山地区的男性军人开展了横断面研究，结合结构化问卷、人体测量（皮褶厚度）、估算的最大摄氧量（VO₂ max；Bruce方案）以及标准化的手部/足部冷诱导血管扩张（CIVD）实验方案。共有688名参与者（55.0%）报告曾发生冻伤，主要为一度冻伤；足部（78.1%）和手部（75.0%）最常受累，冻伤事件主要集中于11月至次年2月之间，环境温度介于-20 °C至-50 °C。在多变量模型中，新兵身份、入伍前来自南方地区以及参与野外作战训练与较高的冻伤风险相关，而皮下脂肪厚度和VO₂ max并非独立预测因子。一个无量纲的CIVD指数（综合反映反应时程与幅度）对冻伤状态的判别能力在ROC曲线下面积（AUC）为0.778；在Youden截断值下，敏感性为70.5%，特异性为85.5%。这些结果表明，冻伤负担较重，主要集中于冬季作战活动中，并提示简单的CIVD指数在识别高风险个体以实施针对性预防和训练方面具有实际应用价值。未来有必要开展前瞻性研究，整合详细的暴露参数和防护装备使用情况，以优化风险预测并评估预防策略的有效性。

引言

冻伤是严寒气候下军事部队中常见的冷损伤，尤其是在北方亚寒带/高山地区，低温、风寒、潮湿以及长时间户外作业等因素共同作用，导致外周灌注受损和组织活力下降^1,5。在中国，驻扎于黑龙江和内蒙古北部的部队在冬季野外活动中 routinely 面临此类风险，而包括冻伤在内的寒冷相关损伤在全球范围内显著增加了非战斗性损伤和部队失能时间³。尽管诊断主要依赖临床表现，但有效治疗仍具挑战性，且功能后遗症并不少见，因此预防和早期风险识别尤为重要⁴。关于寒冷诱导性血管扩张（CIVD）作为冻伤易感性生理标志物的证据尚不一致：早期研究认为较高的冻伤抵抗指数（RIF）可预测较少的冷损伤，而后续研究则对仅凭手指CIVD的预测价值提出了质疑⁵。

本研究纳入了来自中国的大型单一兵种队列，首次将现场报告的冻伤情况与标准化的无量纲 CIVD 指数明确关联，以评估其在驻防人员中的流行病学特征、独立危险因素及实际筛查应用价值。为此，我们结合横断面调查、人体测量学指标（皮褶厚度）、最大摄氧量估算值（VO₂ max；Bruce 方案）以及标准化的手足 CIVD 检测方案，旨在：（i）描述冻伤负担及其解剖学分布特征；（ii）识别人口学和服役相关的影响因素；（iii）检验 CIVD 指数是否能够有效区分冻伤状态，从而为有针对性的冬季训练和预防规划提供依据。

方案

本方案经北部战区总医院伦理委员会批准（批准号：Y(2020)094）。所有涉及人类受试者的操作均遵循相关机构和/或国家研究伦理委员会的伦理标准，以及1964年《赫尔辛基宣言》及其后续修订版的规定。在数据收集前，已从所有参与者处获得书面知情同意书。

受试者选择
共筛查了驻扎在中国北方亚寒带/高山地区军营的1,268名军人；其中1,250人提供了有效问卷，有效应答率为98.58%。所有受试者均为男性。入伍前居住地主要分布在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山东、安徽、河南、湖北和江西。典型兵种包括步兵、车辆操作人员以及参与野外作战训练的空降兵单位。

材料与设备
本研究使用的材料和设备包括经过校准的Harpenden型皮褶厚度计、皮肤温度传感器（精度±0.1 °C）并配备1 Hz数据记录仪、两个循环水浴装置，分别用于温水（35 °C）和冷水（8 °C）浸浴（稳定性±0.1 °C）、可执行Bruce方案且具备心率/心电图监测功能的电动跑步机、鼓膜体温计（±0.1 °C），以及用于校准核查的NIST可溯源参考温度计。供应商及目录编号列于材料表中。

问卷调查实施
通过专家咨询、现行野战医疗指南及文献回顾，制定了一份结构化的冻伤问卷，并在进行预试验以评估其清晰度和可靠性后进行了优化。最终的26项问卷内容包括：人口学特征与职业情况（年龄、教育程度、居住类型、身高、体重、现任职岗位、入伍时间）；病史（冠心病、糖尿病、高血压、脑血管或肺部疾病、贫血）；生活方式与易感性（吸烟、易患感冒或易疲劳情况）；冻伤史（发生月份、环境温度、受累解剖部位、严重程度）；即时反应与治疗措施；以及防寒装备的知识与使用情况。为获取环境与行为暴露信息，问卷还记录了寒冷暴露持续时间、作业时的风力与潮湿状况，以及个人防护装备的充足性。该问卷的内部一致性良好（Cronbach's α = 0.837），超过应用研究工具常用的0.70阈值。问卷由经过培训的人员在现场按照标准化脚本进行发放；所有数据均进行双次录入并交叉核对。英文译文已作为补充材料提供，并逐项对应中文原始版本。

分析性编码：根据标准气候区划，将入伍前居住地区划分为中国北方与南方（省级划分详见补充表S1）。是否直接参与野外作战任务的编码依据问卷条目确定，该条目询问参与者在上一个冬季训练周期中是否直接参与了野外作战或户外战术训练，回答为“是”或“否”。

皮下脂肪测量
使用经过校准的Harpenden型卡尺，在左侧七处解剖部位——肱骨头、背部、背阔肌、侧腹、胸部、下腹部和大腿——测量皮下皮肤褶皱厚度，受试者保持自然站立状态。每个部位至少测量两次；若两次读数相差>1 mm，则进行第三次测量。分析时采用每个部位的平均值。作为质量控制标准，重复测量间的变异系数须<10%。测量结果以毫米记录⁶。

最大摄氧量（VO₂ max）评估
在医疗监督和持续心率监测下，采用Bruce跑台试验评估有氧适能⁷。每3分钟递增一次速度和坡度，直至受试者主动力竭或出于安全考虑终止试验。由于所有参与者均为男性，采用适用于男性的常用Bruce多项式公式，根据总跑步时间T（分钟）估算VO₂max（ml·kg^-1·min^-1）：

VO₂ 最大值 = 14.8 - 1.379T + 0.451T₂ - 0.012T₃    （1）

体能等级遵循国家军用标准 GJB 1337-92：>53（优秀），50-53（良好），44-49（中等），40-43（较差），以及 <40（很差）⁸。

冷诱导血管扩张（CIVD）测试
所有CIVD测试均在维持于24 °C的实验室中进行。受试者静坐适应20分钟后，记录基础心率、血压（mmHg）以及腋温和鼓膜温度；受试者穿着短袖和短裤。左手和左脚用塑料薄膜包裹（手部：从指尖至桡骨/尺骨茎突；足部：从脚趾尖至踝突水平），随后浸入35 °C水中5分钟，接着静坐休息1分钟。使用精度为±0.1 °C的传感器以1 Hz频率连续记录背侧皮肤温度，传感器在每次实验前均经可追溯至美国国家标准与技术研究院（NIST）的参考标准校准。手部传感器置于示指中节指骨背侧，足部传感器置于第一、二跖骨远端背侧表面。随后将肢体重新包裹并浸入8 °C水中30分钟，之后进行15分钟的被动复温；全程持续记录温度。CIVD事件定义为在冷暴露期间或之后，局部皮肤温度持续升高至少1 °C且持续至少3分钟。我们计算了以下参数：最低温度（Tmin）、平均温度（Tmean）、首次CIVD发生潜伏期（Onset）、扩张幅度（峰值-谷值）以及血管扩张持续时间⁹。为确保可重复性，我们验证了温水浸泡阶段达到平台期且漂移<0.2 °C·min^-1，观察到冷刺激阶段温度最低点出现在5–10分钟内，预期未受伤肢体的复温斜率≥0.5 °C/5分钟，并保存带有标记CIVD事件的原始逗号分隔文件以供审核¹⁰。

CIVD 综合指数（CCI）：定义与计算
为了获得可重复的标量指数，我们定义了一个整合上述特征的 CIVD 综合指数（CCI）：

CCI = z(Tmean) + z(Tmin) - z(Onset)    (2)

通过队列内计算z分数。为便于解释，CCI值通过仿射变换被线性重缩放至0-10范围；变换后超出该范围的值被截断至最近的边界值（0或10）。因此，较高的CCI值反映更强的冷诱导血管扩张（CIVD）反应和较低的冻伤风险。两名评估者独立在1 Hz信号轨迹上标记Tmin和Onset；分歧通过协商一致解决，标注后的原始文件已归档。

安全监测与终止标准
所有生理测试均由具备高级生命支持认证的医师监督进行。持续询问症状并定期检查生命体征。若出现以下任一情况，测试将立即终止：（i）局部剧烈疼痛，数字评分持续 ≥7/10（满分10分）达 ≥30 秒；（ii）局部皮肤温度 ≤ 5 °C 持续 ≥60 秒且无自发性回升；（iii）鼓膜温度较基线下降 ≥1.0 °C；（iv）心率 >85% 年龄预测最大值、出现新发心律失常、胸痛或头晕/晕厥；（v）收缩压 ≥200 mmHg 或舒张压 ≥110 mmHg；（vi）受试者要求停止；或（vii）设备故障。所有终止事件及其原因均需记录时间戳，并登记在病例报告表中。

测试后复温和不良事件
冷暴露后，将浸入的四肢轻轻擦干，并使用35–37 °C的水浸浴复温10–15分钟，随后进行干燥保温。受试者需观察至少30分钟；任何不良事件（如持续麻木、剧烈疼痛、接近晕厥）均应记录，并根据机构规定上报。适职性评估由主管医师出具。

数据管理与统计分析
数据采用双人录入，并进行差异校正和审计日志记录。分析使用 SPSS v21.0 软件完成。连续变量以均值 ± 标准差（SD）表示，分类变量以频数和百分比表示。组间比较对连续变量采用独立样本 t 检验（Analyze > Compare Means > Independent-Samples t Test），对分类变量采用 Pearson χ² 检验（Analyze > Descriptive Statistics > Crosstabs；Statistics > Chi-square）。在单变量分析中 p < 0.10 的变量被纳入多变量二分类逻辑回归模型，其中冻伤编码为 1 = 是，0 = 否。报告调整后的比值比（aOR）及其 95% 置信区间（CI）；通过 Hosmer-Lemeshow 检验（按 10 个风险十分位数分组）评估模型拟合度。保存预测概率用于 ROC 分析。采用 DeLong 法计算 CCI 的 AUC 及其 95% CI，以评估其区分能力；Youden 指数确定最优截断值，并配对灵敏度与特异度。所有检验均为双侧检验，显著性水平 α = 0.05。

结果

问卷调查实施（流行病学与特征）
在调查的1,250名军人中，有688人（55.04%）报告发生冻伤。其中，620人（90.12%）为一度冻伤，68人（9.88%）为二度冻伤。最常受累的部位是足部（78.13%）和手部（75.00%），其次为耳部（17.71%）和面部（15.63%）。冻伤事件主要集中在11月至次年2月之间，环境温度介于-20 °C至-50 °C。局部症状通常在户外训练55.56 ± 30.39分钟后出现。功能恢复平均需要5.34 ± 2.39天。有204名（29.65%）军人报告在同一解剖部位发生过反复冻伤，主要累及手、足和耳部（表1）^11,12。非冻伤组作为后续分析的对照组/参考组。大多数冻伤事件发生在户外体能训练、武器/装备操作或设备维护期间。医疗机构提供的常见治疗措施包括热水浸泡和外用软膏。值得注意的是，1,087名（86.96%）受访者接受过冬季抗寒训练（通常为在冰雪上的徒步或户外锻炼），988名（79.04%）报告通过医...

讨论

中国北方寒带/高山地区的驻军具有重要的战略意义，极端冬季条件使得冻伤成为最主要的非战斗性损伤。在本队列中，冻伤发生率为55.04%，高于大多数中国报道的数据（11.3–38.5%）以及北欧国家的数据。这一较高发生率可能与样本构成、任务特征及环境因素有关：本研究的参与者为长期在户外执行任务、 routinely 暴露于-20至-50 °C环境下的前线边防士兵²³。相比之下，本研究的发生率仍低于挪威武装部队报道的86.3%，差异可能源于气候特征（如雨夹雪）、样本量以及防护装备的可获得性或使用依从性。美国大型军事数据集同样显示，士兵的冻伤负担高于平民，但近年来因寒冷损伤导致的住院人数呈下降趋势。

大多数病例为Ⅰ度冻伤，与Maule等人的研究结果一致，后者观察到冬季作业中77.8%-95%的冻伤属于Ⅰ度²⁴。解剖部位分布依次为足部（78.13%）、手部（75.00%）、耳部（17.71%）和面部（15.63%），与既往研究强调的远端肢体和暴露面部区域相符。尽管冻伤有时被视为暂时性损伤，E Jør...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
循环水浴（低温）	Julabo, Germany	11223-CWB-Cold	用于在CIVD实验方案的冷浸阶段维持8°C温度。
循环水浴（温水）	Julabo, Germany	11223-CWB-Warm	用于在CIVD实验方案的温水浸浴阶段维持35°C温度。
冷诱导血管扩张（CIVD）实验方案	Custom Lab Setup	CIVD-001	标准化的手部和足部冷浸与复温实验方案，用于诱导CIVD以进行测试。
Harpenden型皮褶卡尺	Holtain Limited, UK	12345-HT	经校准的皮褶卡尺，用于测量七个解剖部位的皮下脂肪厚度。
电动跑步机（Bruce方案）	Trackmaster, UK	TM-3000-BP	用于按照Bruce方案进行VO2 max评估，并同步进行心率/心电图监测。
NIST可追溯参考温度计	NIST, USA	5987-NT	用于校准检查，确保CIVD测试中所用温度计的准确性。
皮肤温度传感器	Testo, Germany	67890-ST	精度为± 0.1°C，配备1 Hz数据记录仪，用于CIVD测试期间的皮肤温度测量。
SPSS v21.0 软件	IBM, USA	N/A	用于数据处理与分析的统计软件。应用于描述性统计、独立样本t检验、卡方检验以及多变量逻辑回归分析。
鼓膜温度计	Welch Allyn, USA	5200-TT	用于CIVD实验过程中精确测量体温，精度为± 0.1°C。