本文介绍一种利用近红外光谱技术无创评估下肢反应性充血的方法。该方案可对血管及微血管反应性进行标准化评估，可用于判断是否存在血管功能障碍，以及评估治疗干预措施的有效性。
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本文内容
摘要
摘要
下肢血管疾病对人类健康造成了重大影响 心血管疾病及其共病（如糖尿病）的全球负担。重要的是，微血管功能障碍可能在大血管病变发生之前或同时出现，二者均可能对患者的症状和疾病负担产生影响。本文介绍一种在反应性充血期间使用近红外光谱技术（NIRS）的非侵入性方法，可对下肢血管（功能障碍）进行标准化评估，并有望用于治疗干预效果的评价。与对比增强超声等其他方法不同，该方法无需静脉穿刺或复杂的图像分析，具有成本低、操作者依赖性小的优点。本文对NIRS方法的描述包括代表性结果、标准术语，以及对测量注意事项、局限性和替代方法的讨论。本研究的未来应用将有助于提高血管研究设计、数据采集流程和报告标准化水平，从而增强下肢血管（功能障碍）、疾病及治疗领域转化研究的成果。
引言
心血管疾病（CVD）是全球死亡率的首要原因1。尽管心肌梗死和脑卒中是CVD最常见的表现形式，但下肢血管疾病（如外周动脉疾病（PAD）和糖尿病足病）也显著加重了CVD对个人、社会以及医疗系统的负担2,3,4。重要的是，这些疾病状态的特征是微血管和大血管功能障碍5，可导致症状（例如间歇性跛行）、功能受损、活动能力下降，以及社会孤立和生活质量降低6。传统上，上肢血管评估技术被用作系统性血管功能及相关心血管风险的衡量指标；然而，这些方法可能对下肢局部血管功能障碍的检测不够敏感7,8。尽管目前已有多种用于评估下肢血管功能的技术，如血流介导的血管扩张（FMD）和对比增强超声，但每种方法均存在缺点和局限性，例如设备成本高、操作者技术要求高，或需要侵入性静脉通路。因此，亟需建立标准化且有效的技术，以更便捷地在科研和临床环境中评估下肢血管（功能障碍）。
连续波近红外光谱法（CW-NIRS）是一种无创、低成本且便携的方法，可定量检测体内血红蛋白氧合的相对....
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方案
本文所述所有方法均已获得阳光海岸大学人类研究伦理委员会的批准。此外，所有参与者均签署了书面知情同意书，同意参加本方案中所述的测量。请注意，对于既往接受过涉及股动脉或腘动脉血管移植或支架植入血管重建手术的个体，下肢血管阻断测试是禁忌的。在准备好设备后，指导受试者仰卧休息10分钟。此时开始近红外光谱（NIRS）数据采集，初始采集2分钟，以确保NIRS信号达到稳定状态。随后采集1分钟的基线数据，紧接着迅速充气位于大腿处的袖带，以实现动脉阻断。阻断持续5分钟后，迅速放气。在反应性充血期间，数据采集持续进行，直至信号恢复至基线水平。图1展示了反应性充血方案的概览，详细步骤如下所述。本研究所用设备列于材料表中。
图 1：近红外光谱反应性充血测量方案及时间安排示意图。....
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结果
近红外光谱法
连续波近红外光谱设备测量含氧（O2Hb）和脱氧血红蛋白（HHb），可反映局部 O2 递送与利用 通过 发光光源与光电探测器，设定为特定间距。发射波长范围约为700 nm至850 nm的光，对应于O₂Hb的吸收峰波长。2Hb 和 HHb。当近红外光穿透骨骼肌后，光的散射和吸收程度取决于其波长。骨骼肌是一种非均质组织，因此光在其中传播时的散射系数、吸收系数以及实际光程长度无法精确量化。因此，连续波近红外光谱（CW-NIRS）技术采用修正的朗伯-比尔定律，该定律引入了微分光程因子（DPF），从而能够估算 O₂Hb 和 HHb 的相对浓度。2Hb 和 HHb 的计算。此外，O2Hb 和 HHb 是由连续波近红外光谱（CW-NIRS）导出的指标，包括总血红蛋白（THb = O2Hb + HHb），反映血容量/总信号强度的指标，以及组织饱和度指数（TSI = O₂Hb / (Hb + HHb)）2Hb/THb*100)。组织.......
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讨论
本文概述了使用连续波近红外光谱（CW-NIRS）组织饱和度指数（TSI）评估下肢反应性充血以评价微血管功能的标准化操作流程。该方案通过研究袖带阻断持续时间对反应幅度的影响、反应性充血期间NIRS的重复性测试可靠性，以及NIRS与其他微血管评估方法（如对比增强超声）之间的一致性而得以优化23,24。较长的袖带阻断时间对应更低的TSIMIN23，如图8和图9所示，反映出更强的缺血刺激。与1分钟和3分钟的袖带阻断相比，5分钟阻断后反应幅度更大，表明对更强低氧刺激产生了更显著的血管舒张反应。在针对特定程度缺血刺激进行研究时，这些因素尤为重要；例如，当采用固定阻断时间时，TSIMIN的差异已被发现与年龄相关25。此外，已有研究采用5分钟袖带阻断时间，证实了NIRS获取的阻断后.......
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披露
作者没有披露信息或利益冲突。
致谢
作者谨此感谢 A. Meneses 博士，其先前的工作有助于完善本文所述的实验方案。此外，作者还要感谢所有研究参与者，他们贡献出宝贵时间，使此类实验方案得以建立，从而推动临床与科学认知的深入发展。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 袖带充气器气源 | Hokanson | AG101 AIR SOURCE | |
| 弹性自粘绷带 | MaxoWrap | 18228-BL | 用于遮蔽环境光 |
| OxySoft | Artinis | 3.3.341 x64 | |
| PortaLite（近红外光谱仪） | Artinis | 0302-00019-00 | |
| PortaSync MKII（远程控制装置） | Artinis | 0702-00860-00 | 用于在测量过程中标记关键时间点 |
| 快速袖带充气器 | Hokanson | E20 RAPID CUFF INFLATOR | |
| 大腿袖带 | Hokanson | CC17 | |
| 透气胶带（外科用） | 3M | 1527-1 | 用于将探头固定于皮肤 |
参考文献
- Hasani, W. S. R., et al. The global estimate of premature cardiovascular mortality: A systematic review and meta-analysis of age-standardized mortality rate. BMC Public Health. 23 (1), 1561(2023).
- Horvath, L., et al.
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