本文介绍了一种简单、无创的方法，通过近红外光谱技术，在一次临床或实验室就诊过程中评估反应性充血、神经血管耦合以及骨骼肌氧化能力。
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本文内容
摘要
摘要
运动是一种主要的血流动力学应激，需要高度协调的神经血管反应，以使氧气输送与代谢需求相匹配。反应性充血（对短暂组织缺血的响应）是心血管事件的独立预测因子，可为血管健康和血管舒张能力提供重要信息。骨骼肌氧化能力在健康与疾病中同样重要，因为它决定了肌细胞过程的能量供应。本文介绍了一种简单、无创的方法，利用近红外光谱技术，在一次门诊或实验室就诊期间同时评估上述三个主要临床终点指标（反应性充血、神经血管耦合和肌肉氧化能力）。与多普勒超声、磁共振成像/波谱分析、有创导管血流测量或肌肉活检不同，我们的方法对操作者依赖性更低、成本低廉且完全无创。我们实验室的代表性数据结合既往发表文献的汇总数据，共同展示了这些终点指标的应用价值。一旦掌握该技术，将其应用于临床人群将有助于深入理解运动不耐受和心血管功能障碍的机制。
引言
短暂组织缺血后的充血反应已成为评估（微）血管功能的关键无创性指标。在主干动脉闭塞期间，下游小动脉会扩张，以试图抵消缺血带来的损伤。当解除闭塞后，由于血管阻力降低，从而引发充血反应，其程度取决于个体扩张下游微血管的能力。尽管反应性充血是心血管事件的一个强有力的独立预测因子1,2 ，因而具有重要的临床意义，但其对运动耐量和生活质量的功能意义尚不明确。
事实上，动态运动是一种主要的心血管应激，需要高度协调的神经血管反应，以使氧气输送与代谢需求相匹配。例如，在孤立的肌肉收缩期间，骨骼肌血流量可增加近100倍3，如果将这种血流动力学反应外推至全身运动，则会超出心脏的泵血能力。因此，为了避免严重低血压，交感神经（即缩血管）活动增强，以将心输出量从非活动组织和内脏组织重新分配至活动的骨骼肌4。交感神经输出也作用于正在运动的骨骼肌5；然而，局部代谢信号会减弱缩血管反应，以确保组织获得充足的氧气供应6,7,8,
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方案
本方案遵循德克萨斯大学阿灵顿分校机构审查委员会的指南，并符合《赫尔辛基宣言》最新版本所规定的要求。因此，在开始研究程序之前，必须已（并应继续）获得书面知情同意书。
1. 仪器设备
注意：以下仪器描述基于本实验室所使用的近红外（NIR）光谱仪及数据采集系统（参见材料表）。因此，说明中包含确保这些设备最佳运行所必需的操作步骤，包括使用配套软件和校准模型对NIR探头进行校准，以及使用遮光布排除环境光干扰。若使用不同的数据采集硬件和/或软件，研究人员应参考各自设备的用户手册，进行相应的校准和环境光控制。图1展示了下文所述的实验装置和仪器配置。
- 指导受试者仰卧，双腿置于下体负压舱（LBNP 舱）内（图 1A），使其腰带线大致与 LBNP 舱开口齐平。有关 LBNP 舱的构建方法，请参见 参考文献17。
- 在受试者身上放置三个心电图电极：两个置于下部锁骨中线位置，另一个置于受试者左侧髂嵴内侧。由于对下肢接触受限、上肢需安装仪器以及手握力运动期间手臂活动等因素，该配置可提供最佳结果。
- 在受试者优势手腕处安装无创血压监测模块。将手指血压袖带分别置于每个手指上....
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结果
骨骼肌氧化能力
图2展示了基于近红外光谱（NIRS）评估骨骼肌氧化能力时典型受试者的反应。图A显示了在5分钟动脉袖带阻塞、手握力运动以及运动恢复期间进行间歇性动脉阻塞时的组织饱和度变化曲线。图B展示了恢复期间间歇性动脉阻塞时预期的组织去饱和/再饱和曲线。去饱和速率与肌肉耗氧速率成正比，并在图C中绘制了每次间歇性袖带阻塞期间的去饱和速率。计算得到的肌肉耗氧恢复数据随后拟合为单指数曲线，并由此得出恢复时间常数。采用相同方法，越来越多的研究已对健康与疾病状态下多种肌群的骨骼肌氧化能力进行了评估（表 1）。
反应性充血
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讨论
本文所述方法可在一次临床或实验室就诊过程中，实现对反应性充血、神经血管耦合以及骨骼肌氧化能力的无创临床评估。
关键注意事项
尽管近红外光谱技术（NIRS）相对稳健且易于使用，但数据采集需要将光学探头精确放置在肌肉腹侧，并牢固固定以避免运动伪影，同时在光线较暗的环境中用黑色乙烯基布覆盖，以防止外界光线中的近红外成分造成干扰。此外，获取高质量数据在很大程度上依赖于测试者、受试者以及测试团队之间的清晰沟通。我们及其他研究者发现，若操作过程中给予适当的关注与谨慎，NIRS在单次研究访视内以及多次访视之间均具有高度可重复性。10,11,24,29此外，本文报告的生理学结果变量（即， 骨骼肌氧化能力、反应性充血及神经.......
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披露
作者声明不存在任何竞争性经济利益。
致谢
本工作得到了德克萨斯大学阿灵顿分校跨学科研究计划资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 双通道 OxiplexTS 近红外光谱仪 | Iss Medical | 101 | |
| NIRS 肌肉传感器 | Iss Medical | 201.2 | |
| E20 快速充气袖带系统 | Hokanson | E20 | |
| AG101 气源装置 | Hokanson | AG101 | |
| Smedley 手握式测力计（记录型） | Stolting | 56380 | |
| Powerlab 16/35，16 通道记录仪 | ADInstruments | PL3516 | |
| 人体无创血压测量套件 | ADInstruments | ML282-SM | |
| Bio Amp 生物信号放大器 | ADInstruments | FE132 | |
| Quad Bridge Amp 四通道桥式放大器 | ADInstruments | FE224 | |
| Connex Spot 监护仪 | Welch Allyn | 71WX-B | |
| Origin(Pro) 绘图软件 | OrignPro | Pro | |
| 下半身负压舱 | Physiology Research Instruments | standard unit |
参考文献
- Huang, A. L., et al. Predictive value of reactive hyperemia for cardiovascular events in patients with peripheral arterial disease undergoing vascular surgery. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 27 (10), 2113-2119 (2007).
- Suryapranata, H., et al.
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重印与许可
