Erfrierungsprävalenz, Risikofaktoren und CIVD-basierte Screening bei Soldaten, die in nördlichen subarktischen/alpinen Regionen stationiert sind: Eine Querschnittsuntersuchung

Zusammenfassung

Wir befragten 1.250 Soldaten in nördlichen subarktischen/alpinen Garnisonen, um Erfrierungen zu profilieren und das CIVD-Screening zu evaluieren. Neue Rekruten mit südlicher Herkunft und Einsatztraining erhöhten das Risiko; VO₂ Max und Fett nicht. Ein einheitsloser CIVD-Index zeigte gute Diskriminierung (AUC 0,778) und unterstützte gezielte Prävention.

Zusammenfassung

Erfrierungen bleiben eine häufige Erkältungsverletzung in militärischen Einheiten, die in schwierigen Klimazonen operieren, doch sind die epidemiologischen und physiologischen Screening-Marker für gefährdete Personen nicht vollständig charakterisiert. Wir führten eine Querschnittsstudie mit 1.250 männlichen Soldaten durch, die in den nördlichen subarktischen/alpinen Regionen stationiert waren, wobei wir einen strukturierten Fragebogen mit Anthropometrie (Hautfalten) kombinierten, geschätzter maximaler Sauerstoffaufnahme (VO₂ max; Bruce-Protokoll) sowie ein standardisiertes Protokoll zur erkältungsbedingten Vasodilatation (CIVD). Erfrierungen wurden von 688 Teilnehmern (55,0 %) gemeldet, überwiegend Erstgrad; am stärksten waren Fuß (78,1 %) und Hände (75,0 %) betroffen, wobei die Vorfälle zwischen November und Februar zwischen -20 °C und -50 °C zusammenkamen. In mehrdimensionalen Modellen waren Rekrutenstatus, südliche Herkunft vor der Einberufung und die Teilnahme an Feldausbildung mit höheren Erfrierungswahrscheinlichkeiten assoziiert, während subkutanes Fett und VO₂ Max keine unabhängigen Prädiktoren waren. Ein einheitsloser CIVD-Index, der den Reaktionszeitpunkt und den Magnituden-diskriminierten Erfrierungsstatus mit einer Fläche unter der ROC-Kurve (AUC) von 0,778 zusammenfasst; an der Youden-Grenze betrug die Sensibilität 70,5 % und die Spezifität 85,5 %. Diese Ergebnisse deuten auf eine hohe Erfrierungsbelastung hin, die sich während der Winterbetriebsaktivitäten konzentriert, und unterstützen den praktischen Nutzen eines einfachen CIVD-Index, um Hochrisikopersonen für gezielte Prävention und Schulung zu identifizieren. Prospektive Studien, die detaillierte Expositionskennzahlen und den Einsatz von Schutzgeräten integrieren, sind gerechtfertigt, um die Vorhersage zu verfeinern und Präventionsstrategien zu bewerten.

Einleitung

Erfrierungen sind eine häufige Kälteverletzung in militärischen Einheiten, die in rauen Klimazonen operieren, insbesondere in nördlichen subarktischen/alpinen Regionen, wo niedrige Umgebungstemperaturen, Windchill, Feuchtigkeit und langanhaltende Außeneinsätze zusammenkommen, um die periphere Durchblutung und Gewebelebensfähigkeit zu beeinträchtigen ^1,2. In China sind Einheiten, die in Heilongjiang und der nördlichen Inneren Mongolei stationiert sind, während der Winterfeldaktivitäten routinemäßig solchen Gefahren ausgesetzt, und Kälteverletzungen, einschließlich Erfrierungen, tragen maßbar zu Nicht-Kampfverletzungen und verlorenen Dienstzeiten in den Streitkräften weltweit^bei 3. Obwohl die Diagnose überwiegend klinisch erfolgt, bleibt eine wirksame Behandlung eine Herausforderung, und funktionelle Folgen sind nicht ungewöhnlich, weshalb Prävention und frühzeitige Risikoerkennung wichtiger sind⁴. Die Belege für kälteinduzierte Vasodilatation (CIVD) als physiologischen Marker für Frostanfälligkeit sind gemischt: Frühe Arbeiten berichteten, dass ein höherer Widerstandsindex für Erfrierungen (RIF) weniger Kälteverletzungen vorhersagte, während spätere Studien den Prädiktionswert von Finger-CIVD allein⁵ infrage stellten.

Diese Studie fügt eine große, einteilige Gruppe aus China hinzu und verknüpft explizit die im Feld gemeldete Erfrierungen mit einem standardisierten, einheitslosen CIVD-Index, um dessen operativen Screening-Nutzen sowie epidemiologische und unabhängige Risikofaktoren bei garnisoniertem Personal zu bewerten. Dementsprechend kombinierten wir eine Querschnittsuntersuchung mit Anthropometrie (Hautfalten), schätzte maximale Sauerstoffaufnahme (VO₂ max; Bruce-Protokoll), sowie ein standardisiertes Hand-Fuß-CIVD-Protokoll zur Charakterisierung der Erfrierungsbelastung und der anatomischen Verteilung; (ii) demografische und dienstleistungsbezogene Prädiktoren zu identifizieren; und (iii) zu prüfen, ob der CIVD-Index den Erfrierungsstatus ausreichend unterscheidet, um gezielte Wintertrainings und Präventionsplanung zu ermöglichen.

Protokoll

Das Protokoll wurde vom Ethikausschuss des Allgemeinen Krankenhauses des Northern Theater Command genehmigt (Genehmigungsnummer Y(2020)094). Alle Verfahren, an denen menschliche Teilnehmer beteiligt waren, wurden gemäß den ethischen Standards der institutionellen und/oder nationalen Forschungskomitees sowie der Helsinki-Erklärung von 1964 und deren späteren Änderungen durchgeführt. Vor der Datenerhebung wurde von allen Teilnehmern eine schriftliche informierte Zustimmung eingeholt.

Auswahl der Teilnehmer
Insgesamt wurden 1.268 Soldaten, die in nördlichen subarktischen/alpinen Garnisonen stationiert waren, gesichert; 1.250 lieferten gültige Fragebögen, was zu einer effektiven Antwortquote von 98,58 % führte. Alle Teilnehmer waren männlich. Die Wohnsitze vor der Rekrutierung befanden sich hauptsächlich in Heilongjiang, Jilin, Liaoning, Innerer Mongolei, Hebei, Shandong, Anhui, Henan, Hubei und Jiangxi. Typische Aufgaben umfassten Infanterie, Fahrzeugführer und Luftlandeeinheiten, die an Feldausbildung beteiligt waren.

Materialien und Ausrüstung
Zu den in dieser Studie verwendeten Materialien und Ausrüstungen gehörten ein kalibrierter Harpenden-artiger Hautfalten-Bremssattel, Hauttemperatursensoren (Genauigkeit ± 0,1 °C) mit einem 1-Hz-Datenlogger, zwei Zirkulationsbäder für warme (35 °C) und kalte (8 °C) Immersion mit Stabilität ± 0,1 °C, ein motorisiertes Laufband, das das Bruce-Protokoll mit Herzfrequenz-/EKG-Messung unterstützt, ein Trommelfellthermometer (± 0,1 °C) und ein NIST-verfolgbares Referenzthermometer für Kalibrierungsprüfungen. Lieferanten und Katalognummern sind in der Materialtabelle aufgeführt.

Fragebogenverwaltung
Ein strukturierter Fragebogen für Erfrierungen wurde durch fachkundige Beratung, aktuelle medizinische Leitlinien vor Ort und die Literatur entwickelt und nach Pilottests auf Klarheit und Zuverlässigkeit verfeinert. Das abschließende Instrument mit 26 Punkten umfasste: Demografie und Beruf (Alter, Ausbildung, Wohnort, Größe, Gewicht, aktuelle Position, Einberufungszeit); Krankengeschichte (koronare Herzkrankheit, Diabetes, Bluthochdruck, zerebrovaskuläre oder pulmonale Erkrankungen, Anämie); Lebensstil und Anfälligkeit (Rauchen, Neigung zu Erkältungen oder Müdigkeit); Erfrierungsgeschichte (Monat, Umgebungstemperatur, anatomische Stellen, Schwere der Erfrierungen); sofortige Reaktionen und Behandlung; sowie Kenntnisse und Nutzung von Kälteschutzausrüstung. Um Umwelt- und Verhaltensexposition zu erfassen, erfasste das Instrument die Dauer der Kälteeinwirkung, Wind/Nässe während der Aufgaben und die Angemessenheit der persönlichen Schutzausrüstung. Die interne Konsistenz war akzeptabel (Cronbachs α = 0,837) und überschritt damit die häufig verwendete 0,70-Schwelle für angewandte Forschungsinstrumente. Fragebögen wurden vor Ort von geschultem Personal nach einem standardisierten Skript durchgeführt; Die Einträge wurden doppelt eingegeben und abgeglichen. Eine englische Übersetzung ist in den Zusatzmaterialien enthalten, mit einer Artikelzuordnung zum chinesischen Original.

Analytische Codierung: Das Wohngebiet vor der Rekrutierung wurde als Nord- vs. Südchina geteilt, indem die Provinzen gemäß der standardisierten klimatischen Zonierung aggregiert wurden (Provinzkartierung bereitgestellt in ergänzender Tabelle S1). Die direkte Teilnahme an Feldoperationen wurde aus dem Fragebogen, der fragte, ob der Teilnehmer direkt an Feldoperationen oder taktischen Outdoor-Training während des letzten Wintertrainingszyklus beteiligt war, mit Ja/Nein kodiert.

Subkutane Fettmessung
Die subkutane Hautfaltendicke wurde mit einem kalibrierten Harpenden-ähnlichen Kaliper an sieben anatomischen Stellen gemessen: dem Oberarmkopf, Rücken, Latissimus dorsi, Flanke, Brust, Unterbauch und Oberschenkel, auf der linken Seite, wobei die Teilnehmer entspannt standen. Jeder Standort wurde mindestens zweimal vermessen; wenn zwei Messwerte sich um >1 mm unterschieden, wurde ein dritter Wert ermittelt. Der mittlere Wert pro Standort wurde für Analysen verwendet. Als Qualitätskontrollpunkt musste der Variationskoeffizient zwischen Wiederholungen <10 % betragen. Die Messungen wurden in^{Millimetern 6} erfasst.

Bewertung der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO₂ max)
Die aerobe Fitness wurde mit dem Bruce-Laufbandprotokoll unter medizinischer Aufsicht und kontinuierlicher Herzfrequenzüberwachung⁷ bewertet. Die Stufen wurden alle 3 Minuten in Geschwindigkeit und Steigung erhöht, bis es zu freiwilliger Erschöpfung oder Sicherheitsabbruch kam. Da alle Teilnehmer männlich waren, wurde VO₂ max (ml·^kg-1·^min-1) aus der Gesamtlaufzeit T (Minuten) mit dem häufig verwendeten Bruce-Polynom für Männer geschätzt:

VO₂ max = 14,8 - 1,379T + 0,451T₂ - 0,012T₃ (1)

Die Fitnesskategorien folgten dem nationalen Militärstandard GJB 1337-92: >53 (ausgezeichnet), 50-53 (gut), 44-49 (moderat), 40-43 (schlecht) und <40 (sehr schlecht)⁸.

Kälteinduzierte Vasodilatation (CIVD)-Test
Alle CIVD-Tests wurden in einem Labor mit 24 °C durchgeführt. Nach 20-minütiger Sitzakklimatisierung wurden die Grundpulsfrequenz, der Blutdruck (mmHg) sowie die Achsel- und Trommelfelltemperaturen gemessen; Die Teilnehmer trugen kurze Ärmel und Shorts. Die linke Hand und der linke Fuß wurden mit Plastikfolie umwickelt (Hand: Fingerspitzen zum radialen/ulnaren Styloid; Fuß: Zehenspitzen bis zum Malleolarniveau) und 5 Minuten in 35 °C Wasser getaucht, gefolgt von 1 Minute Sitzruhe. Dorsale Hauttemperaturen wurden kontinuierlich mit 1 Hz mit Sensoren mit Genauigkeit ± 0,1 °C gemessen, die vor jeder Sitzung anhand einer NIST-nachvollziehbaren Referenz kalibriert wurden. Handsensoren wurden auf der dorsalen Seite der mittleren Phalanx des Zeigefingers angebracht; Fußsensoren am Rücken über den distalen Mittelfußknochen der ersten Sekunde. Die Extremitäten wurden dann wieder umwickelt und 30 Minuten lang in 8 °C Wasser getaucht, gefolgt von einer 15-minütigen passiven Wiedererwärmungsphase; Temperaturen wurden während des gesamten Zeitraums gemessen. Ein CIVD-Ereignis wurde definiert als ein anhaltender lokaler Hauttemperaturanstieg von mindestens 1 °C für mindestens 3 Minuten während oder nach Kälteeinwirkung. Wir leiteten ab: Mindesttemperatur (Tmin), mittlere Temperatur (Tmean), Latenz bis zum ersten CIVD (Beginn), Amplitude (Peak-Trough) und Dauer der Vasodilatation⁹. Zur Reproduzierbarkeit verifizierten wir ein Warm-Soak-Plateau mit Drift <0,2 °C·^min-1, beobachteten den Kaltphasen-Nadir innerhalb von 5–10 Minuten, erwarteten eine Wiedererwärmungsneigung von ≥0,5 °C pro 5 Minuten in nicht verletzten Extremitäten und speicherten rohe, kommagetrennte Dateien mit markierten CIVD-Ereignissen für Audit¹⁰.

CIVD-Kompositindex (CCI): Definition und Berechnung
Um einen reproduzierbaren skalaren Index zu erhalten, definierten wir einen CIVD-Composite-Index (CCI), der die oben genannten Merkmale integriert:

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

mit Z-Werten, die innerhalb der Kohorte berechnet wurden. Zur Interpretierbarkeit wurden CCI-Werte linear durch eine affine Transformation auf einen Bereich von 0 bis 10 neu skaliert; Alle Werte, die nach der Transformation außerhalb dieses Bereichs lagen, wurden auf die nächstgelegene Schranke (0 oder 10) abgeschnitten. Ein höherer CCI spiegelt daher eine stärkere CIVD-Reaktion und ein geringeres Frostbiterisiko wider. Zwei Bewerter markierten unabhängig voneinander Tmin und Onset auf der 1-Hz-Spur; Unstimmigkeiten wurden durch Konsens gelöst und die annotierten Rohdateien archiviert.

Sicherheitsüberwachungs- und Abschlusskriterien
Alle physiologischen Tests wurden von einem Arzt mit fortgeschrittener Lebenserhaltungs-Zertifizierung überwacht. Es wurden kontinuierliche Symptomuntersuchungen und Intervall-Vitalzeichenkontrollen durchgeführt. Die Tests wurden sofort abgebrochen, wenn Folgendes auftrat: (i) starke lokale Schmerzen mit numerischer Bewertung ≥7/10, anhaltend über ≥30 Sekunden; (ii) lokale Hauttemperatur ≤ 5 °C für ≥60 Sekunden ohne spontanen Rückstoß; (iii) tympanischer Temperaturabfall ≥1,0 °C vom Ausgangswert; (iv) Herzfrequenz >85 % altersvorhergesagtes Maximum, neue Arrhythmie, Brustbeschwerden oder Schwindel/Synkope; (v) systolischer Blutdruck ≥200 mmHg oder diastolischer ≥110 mmHg; (vi) Antrag des Teilnehmers auf Stopp; oder (vii) Gerätedefekt. Alle Kündigungen und Gründe wurden mit Zeitstempel versehen und im Fallbericht festgehalten.

Nach-Test-Wiedererwärmung und unerwünschte Ereignisse
Nach Kälteeinwirkung wurden die untergetauchten Extremitäten vorsichtig getrocknet und mit 35–37 °C Wassereintauchen für 10–15 Minuten nachgewärmt, gefolgt von trockener Isolierung. Die Teilnehmer wurden ≥30 Minuten lang beobachtet; Alle unerwünschten Ereignisse (z. B. anhaltende Taubheit, übermäßige Schmerzen, Beinahe-Synkope) wurden dokumentiert und gemäß institutioneller Richtlinie gemeldet. Die diensttaugliche Freigabe wurde vom leitenden Arzt erteilt.

Datenmanagement und statistische Analyse
Die Daten wurden doppelt eingetragen mit Abweichungsauflösung und Audit-Protokollen. Die Analysen wurden in SPSS v21.0 durchgeführt. Stetige Variablen werden als Mittelwert ± SD und kategoriale Variablen als Zählungen und Prozentsätze angegeben. Gruppenvergleiche verwendeten den unabhängigen Stichproben-t-Test für kontinuierliche Variablen (Analyze > Compare Means > Independent-Samples t Test) und Pearsons^χ-2-Test für kategoriale Variablen (Analyze > Descriptive Statistics > Crosstabs; Statistik > Chi-Quadrat). Variablen mit p < 0,10 in univariaten Analysen wurden in eine multivariable binäre logistische Regression mit Frostbiss eingegeben, die als 1 = ja und 0 = nein codiert wurde. Adjustierte Odds Ratios (aORs) mit 95 % KI wurden berichtet; Die Modellanpassung wurde mit dem Hosmer-Lemeshow-Test (10 Risikodezile) bewertet. Vorhergesagte Wahrscheinlichkeiten wurden für die ROC-Analyse gespeichert. Der CCI wurde mittels AUC mit 95 % KI auf Diskriminierung mit der DeLong-Methode untersucht; der Youden-Index bestimmte die optimale Grenze mit gepaarter Sensitivität und Spezifität. Alle Tests waren beidseitig, mit α = 0,05.

Ergebnisse

Fragebogenverwaltung (Epidemiologie und Merkmale)
Unter den 1.250 befragten Soldaten gaben 688 (55,04 %) Erfrierungen an. Davon waren 620 (90,12 %) ersten Grades und 68 (9,88 %) zweitgradig. Die am häufigsten betroffenen Stellen waren die Füße (78,13 %) und Hände (75,00 %), gefolgt von den Ohren (17,71 %) und dem Gesicht (15,63 %). Frostbeulen sammelten sich zwischen November und Februar, als die Umgebungstemperaturen zwischen -20 °C und -50 °C lagen. Lokale Symptome traten typischerweise nach 55,56 ...

Diskussion

Chinas nördliche subarktische/alpine Garnisonen sind strategisch kritisch, und extreme Winterbedingungen machen Erfrierungen zu einer führenden Nicht-Kampfverletzung. In dieser Kohorte lag die Inzidenz bei 55,04 %, was die meisten chinesischen Berichte (11,3–38,5 %) und nordische Daten übertraf. Die höhere Frequenz spiegelt plausibel die Zusammensetzung der Proben, Aufgabenprofile und Umgebung wider: Unsere Teilnehmer waren Frontsoldaten der Grenzverteidigung, die routinemäßig -20 bis -5...

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Zirkulierendes Wasserbad (kalt)	Julabo, Deutschland	11223-CWB-Kalt	Verwendet zur Aufrechterhaltung von 8 & Grad; C-Temperatur während der kalten Immersionsphase im CIVD-Protokoll.
Zirkulierendes Wasserbad (warm)	Julabo, Deutschland	11223-CWB-Warm	Wird zur Aufrechterhaltung von 35 °F verwendet; C-Temperatur während der warmen Immersionsphase im CIVD-Protokoll.
Kaltinduzierte Vasodilatation (CIVD) Protokoll	Individuelles Labor-Setup	CIVD-001	Standardisiertes Hand- und Fußkaltimmersions- und Wiedererwärmungsprotokoll, um CIVD für Tests einzuleiten.
Harpenden-Typ-Skinfold-Schieber	Holtain Limited, Großbritannien	12345-HT	Kalibrierter Hautfaltenkaliper, der zur Messung des subkutanen Fetts an sieben anatomischen Stellen verwendet wird.
Motorisiertes Laufband (Bruce-Protokoll)	Trackmaster, Großbritannien	TM-3000-BP	Laufband, das zur VO2-Max-Beurteilung nach dem Bruce-Protokoll mit Herzfrequenz-/EKG-Überwachung verwendet wird.
NIST-Rückverfolgbares Referenzthermometer	NIST, USA	5987-NT	Für Kalibrierungsprüfungen zur Sicherstellung der Genauigkeit der in CIVD-Tests verwendeten Thermometer.
Hauttemperatursensoren	Testo, Deutschland	67890-ST	Genauigkeit & Plusmn; 0,1 Grad und Grad; C, 1-Hz-Datenlogger, verwendet zur Messung der Hauttemperatur während CIVD-Tests.
SPSS v21.0 Software	IBM, USA	N/A	Statistische Software, die für Datenverarbeitung und -analyse verwendet wird. Eingesetzt für deskriptive Statistik, unabhängige Stichproben-T-Tests, Chi-Quadrat-Tests und multivariable logistische Regressionsanalyse.
Trommelfellthermometer	Welch Allyn, USA	5200-TT	Verwendet zur genauen Temperaturmessung während des CIVD-Protokolls, ± 0,1 Grad und Grad; C-Genauigkeit.