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周围肌肉在不同运动方式、氧浓度和姿势下的血流动力学研究

作　者: 迟大明
导　师: 朱悦
学　校: 中国医科大学
专　业: 外科学
关键词: 近红外线光谱仪血流肌肉氧合负荷运动姿势下腰痛缺氧
分类号: R68
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

前言尽管竖棘肌内血流的变化与下腰痛的关系已经得到广泛地重视，关于不同的腰部姿势对其内血流的影响以及在负荷作用下腰部竖棘肌内血流动力学的变化与腰痛的相关性的关系仍知之甚少。近红外线光谱仪(Near infrared spectroscopy，NIRS)是一种非创伤性的测量方式，近年来一直被用来测量肌肉的血流动力学变化，这种测量是通过连接到骨骼肌软组织内的激光探针记录其内的信号改变，基于其内的组织血流变化和它的氧合浓度来决定的。尽管近红外线光谱仪不能直接测量血流，通过它可以得到组织血流的变化和实时氧合的改变。由于氧合血红蛋白和去氧合血红蛋白在一些波长(780，810和830hm)时有不同的吸收系数，因此，通过吸收系数的不同就能够确定它们的浓度，并由此计算出总血红蛋白的浓度。就运动时肌肉血流的变化与下腰痛的关系而言，目前使用近红外线光谱仪研究竖棘肌的血流动力学还仅仅局限在前屈体位。另外，高海拔的高原缺氧环境一直被运动医学的研究者和教练们用来提高运动员的训练成绩，但是高海拔环境存在实验中的不便，并且不可能同时了解不同氧气状态下的肌肉代谢情况，因此，一种能产生低氧环境，并通过调节其内的氧气浓度来模拟不同的海拔高度系统应运而生，这样在平原地区的海平面水平也可以进行等同于高原缺氧状态的训练，并可以在实验室条件下测试运动中的肌肉氧合情况，经过多年的研究和使用表明，这种系统可以很好地模拟高原的缺氧环境。目的使用两个近红外线光谱仪，同时对左右竖棘肌内的血流变化进行测量，了解腰椎肌肉在有无负荷和对称与非对称姿势下的氧合变化，从而评价在不同姿势和负荷时双侧竖棘肌内的血流变化及其与下腰痛的可能关系。同时，通过在正常氧浓度和缺氧情况下，对自行车运动时周围肌肉内氧合变化的研究，了解模拟的低氧环境对其影响，评价这种低氧模拟设备的可用性以及利用其在海平面水平减少周围肌肉氧合以增强训练效果的可能性，从而实现与高原训练相似的效果。材料与方法实验一：首先12个健康男性志愿者经招募自愿加入本实验，他们在实验前签署同意书。使用两个近红外线探针，其位置在腰3水平居中线两侧3厘米的皮肤表面，这样就可以同时测量双侧腰3水平竖棘肌在7种不同姿势和有无负荷情况下的血流改变，7种姿势包括：站立、90度屈曲和最大伸直位、最大左、右侧弯位、坐位和仰卧位。受试者在不同姿势转换是随机进行的。每一姿势维持30秒的时间，近红外线光谱仪在此期间自动记录肌肉内血流的变化并传输到与探针相连的计算机内形成Excel文件保存，每一姿势之间有150秒的间隔，这一时间能够保证近红外线信号在休息的时候回到基线水平。之后，有无负荷的最大侧弯时两侧骶棘肌的肌肉内血流变化也使用10Kg的负荷测量得到。在姿势试验后，每一受试者休息2小时，改变左侧激光探针的位置至右侧胸10水平，同时测量没有负荷、持10Kg重物没有运动腰椎前屈和进行前屈运动前后，在坐位，站立位、仰卧位胸腰部竖棘肌内的血流改变。所有的数值记录为相对于站立位时30秒均数的百分数，分别表示为总血红蛋白％、氧合血红蛋白％和去氧合血红蛋白％。实验二：另有20个年轻志愿者，按照以下设计进行自行车实验。志愿者首先在自行车上休息3分钟，然后在10W的负荷下匀速骑行3分钟，以后每10秒增加10W负荷直到达到200W最大负荷。在最大负荷后继续匀速骑行3分钟实验终止。3天后在Alticube房间内重复同样的实验步骤。在运动中，氧合血红蛋白的改变、血氧饱和度和心率的变化分别由近红外线光谱仪和氧分压计测量得到。氧合血红蛋白的变化以相对于休息时各值的百分数表示。结果总血红蛋白％和氧合血红蛋白％在90度屈曲位时呈现最大程度的减少。最大侧弯姿势，氧合血红蛋白在对侧竖棘肌的血流减少的程度明显低于同侧。并且，与没有负荷的姿势比较，％氧合血红蛋白在对侧竖棘肌平均减少10.8％(负荷10Kg，p＜0.05)。然而％去氧合血红蛋白增加13.9％(p＜0.05)。在腰部，与没有负荷时的屈曲位比较，当负荷为10公斤，％氧合血红蛋白平均减少11.5％，有明显的统计学意义(p＜0.05)，与无负荷时的屈曲位比较，负荷为10公斤进行腰椎运动时，％氧合血红蛋白减少25％(p＜0.001)。然而，在胸部肌肉内的血流变化在各种条件下没有明显的变化。与没有负荷的姿势比较，％氧合血红蛋白在对侧竖棘肌平均减少。10.8％，(负荷10Kg，p＜0.05)。然而％去氧合血红蛋白增加13.9％(p＜0.05)。在缺氧条件下，运动中的氧合血红蛋白的变化明显低于正常氧浓度时(p＜0.001)。血氧饱和度在相同的氧压下的运动前后没有明显的变化，但在不同氧环境下差异显著(p＜0.01)。在自行车运动中，竖棘肌内的血流变化没有统计学意义。结论1．使用两个近红外线光谱探针允许我们同时研究双侧竖棘肌在不同姿势下的血流动力学变化。2．不对称的姿势会导致肌肉内血流的不对称减低。伸长的肌肉内显示更少的血流和氧合，这种减少在动态负荷运动中更明显。这些结果提示非对称的姿势和负荷条件可能导致竖棘肌的疲劳和诱发下腰痛。3．模拟的低氧高海拔环境可以产生正常高原训练相同的效果，大腿的工作肌肉在运动前后和不同的氧分压下的氧合血红蛋白的改变的减少提示可以利用这种环境实现对周围肌肉的乏氧耐力训练。

全文目录

一、摘要  5-13
  中文论著摘要  5-9
  英文论著摘要  9-13
二、英文缩略语  13-14
三、论文  14-37
  论文一坚棘肌的血流动力学改变——对称与非对称及有无负荷的比较分析  14-27
    前言  14-16
    材料与方法  16-20
    实验结果  20-22
    讨论  22-26
    结论  26-27
  论文二模拟的高海拔缺氧状态对运动时周围肌肉氧合的影响研究  27-37
    前言  27-28
    材料与方法  28-32
    实验结果  32-34
    讨论  34-36
    结论  36-37
四、本研究创新性的自我评价  37-38
五、参考文献  38-43
六、附录  43-55
  综述  43-53
  在学期间科研成绩  53-54
  致谢  54-55
  个人简介  55

周围肌肉在不同运动方式、氧浓度和姿势下的血流动力学研究

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