Name: 一站式 近红外光谱对骨骼肌神经血管的耦合、氧化能力及微血管功能的作用 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-02-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: 了解利用近红外光谱技术无创评估骨骼肌氧化能力、反应性充血和神经血管耦合的方法。该技术可在临床或实验室环境中可靠地评估宏观和微观血管功能，为研究运动不耐受和心血管疾病的病理生理学提供重要见解。

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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。

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。
<ol>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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，并连接至该模块（图 1B）。确保手指血压袖带根据设备附带的用户手册进行正确校准。</li>
	<li>指导受试者用非优势手臂握住握力计（HGD），手臂呈轻度外展位。手臂应舒适地放置在床旁桌面上。应调整握力计的距离和角度，以便在手臂活动最小的情况下实现最佳握力强度（图 1C）。</li>
	<li>将握力计固定在床旁桌面上。</li>
	<li>测量受试者的最大自主收缩力（MVC）。告知受试者，当提示时，必须尽可能用力挤压握力计，仅使用手部和前臂肌肉。指导受试者在进行最大握力测试时，不得动员上臂、胸部、肩部或腹部肌肉。</li>
	<li>重复步骤 1.6 三次，每次间隔至少 60 秒。记录达到的最大力量（三次中的最佳值）。该最大力量将用于计算骨骼肌氧化能力和神经血管耦合的运动强度（见下文）。</li>
	<li>在运动手的上臂处放置一个快速充气袖带。将快速充气控制器的气管连接至袖带。</li>
	<li>确定指深屈肌的位置。使用皮肤标记笔标出可触及肌肉的边界。</li>
	<li>根据设备附带的用户手册，确保近红外光谱仪已正确校准。使用酒精棉片清洁近红外探头将要放置区域的皮肤。</li>
	<li>将近红外探头置于肌肉腹侧中心位置（指深屈肌），并牢固固定于前臂。</li>
	<li>用深色布料包裹探头和前臂，以最大限度减少环境光干扰（图 1C，图 1D）。</li>
	<li>当准备进行功能性交感神经抑制部分实验时，将受试者密封于 LBNP 舱内。</li>
</ol>
2. 骨骼肌氧化能力
注：图2展示了测量骨骼肌氧化能力实验步骤的代表性数据轨迹。该实验方法此前已通过活体磷磁共振波谱（in vivo phosphorus MRS）18 和原位肌肉呼吸测定法（in situ muscle respirometry）19 进行过验证，并正获得广泛认可20。
<ol>
	<li>按照上述说明对受试者进行仪器连接（仪器设备).</li>
	<li>指导受试者静卧 2 分钟，同时监测脱氧血红蛋白（HHb）和氧合血红蛋白（HbO₂）2）通过近红外探针。 
	注意：此休息期可使受试者从仪器安装过程中可能产生的运动伪影中恢复，并确保获得稳定的基线测量值。若2分钟后未出现显著波动，则可认为受试者已达到稳态，即静息基线。</li>
	<li>在袖带阻断前，告知受试者将要充气袖带。将上臂袖带充气至至少高于收缩压 30 mmHg，并维持 5 分钟（即， 高于收缩压）。指导受试者在袖带充气期间及放气后，尽量保持手臂静止和放松。 
	注意：该5 min肱动脉袖带阻断方案 closely 反映了目前公认的血管阻断试验临床标准21,22,23,24,25.</li>
	<li>记录初始/基线值（袖带阻塞前）以及组织饱和度（StO₂）的最低值2在袖带阻塞期间测定这两个值，并确定它们的中点。 
	<img alt="血氧饱和度方程（StO₂），显示氧合血红蛋白（HbO₂）与总血红蛋白的比值，公式表示。" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="公式 1"></li>
	<li>让受试者从袖带阻塞中恢复，并回到静息基线值。当受试者维持静息基线至少1分钟以上时，继续下一步操作。</li>
	<li>指导受试者以相当于其最大自主收缩力（MVC）50%的强度握紧并维持等长手部握力。鼓励受试者持续保持等长收缩，直至组织脱氧达到50%。达到该数值后，告知受试者放松手部，并告知其无需再进行任何运动或动作。</li>
	<li>运动停止后3至5秒内，按照先前建立的方法进行以下快速袖带阻断系列操作（一个系列＝一次充气＋一次放气）18: 
	系列 #1 - 6：开启 5 秒/关闭 5 秒 
	系列 #7 - 10：开启 7 秒/关闭 10 秒 
	系列 #11 - 14：开启 10 秒/关闭 15 秒 
	第15-18组：开启10秒/关闭20秒</li>
	<li>完成18后th 充气/放气循环后，指导受试者休息，使组织饱和度恢复至初始基线水平。待该值稳定至少2分钟后，重复步骤2.4和2.5。</li>
	<li>计算骨骼肌氧化能力
	<ol>
		<li>计算 StO₂ 变化的斜率2对于每次单独的18次袖带阻断，形成如图所示的单指数恢复点 图 2C.</li>
		<li>将2.7中计算得到的数据拟合到以下单指数曲线18,19,26 
		y = 终点 - Δx e-kt 
		注意：“y”是相对肌肉耗氧速率（mV̇O₂）2) 在袖带充气期间，“End”代表 mV̇O2 运动停止后立即；delta（“Δ”）表示 mV̇O 的变化量2 从静息状态到运动结束；k“k”是拟合速率常数；“t”是时间。Tau 的计算公式为 1/k。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 反应性充血
注：图中显示了用于测量反应性充血的实验流程的代表性数据轨迹 图3.
<ol>
	<li>受试者仰卧位，按上述方法连接仪器（仪器设备），指导受试者尽可能保持静止平躺。</li>
	<li>当受试者达到稳定的静息状态后，继续记录至少1分钟的基础数据，然后迅速将上臂血压袖带充气至高于收缩压30 mmHg的超收缩压水平。</li>
	<li>在5分钟时间点，快速放空袖带，同时记录充血反应。</li>
	<li>继续记录至少3分钟，以捕捉受试者的恢复过程。</li>
	<li>计算反应性充血 
	注意：计算得到的近红外光谱（NIRS）参数如图3所示。
	<ol>
		<li>计算基线 StO2 作为平均 StO2 在动脉袖带阻断开始前超过1整分钟。</li>
		<li>测定静息骨骼肌代谢率为脱氧速率（即， 平均斜率）在袖带阻塞期间（定义为斜率1）27,28.</li>
		<li>按如下方法计算反应性充血： 
		a) 袖带释放后平均上升支即， 再灌注速率（定义为斜率2），从袖带释放时刻开始，通过反弹曲线的线性上升阶段计算得出； 
		b) 最高的 StO2 袖带释放后达到的数值（记为 StO2最大); 
		c) 反应性充血曲线下面积（AUC）；根据袖带释放后至袖带阻塞后1分钟、2分钟和3分钟的时间段计算（分别为AUC 1分钟、AUC 2分钟和AUC 3分钟）；以及 
		d) 充血储备，计算为 StO2 高于基线水平，并以百分比（%）变化表示。该值的计算方法为：缺血后充血期间达到的最高饱和度减去步骤 3.5.1 中计算的平均饱和度（见上文）。 
		注意：基线数据的显著差异将极大影响充血储备的解读。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 功能性交感神经抑制
注：图中所示为测量功能性交感神经抑制的实验流程的代表性数据轨迹 图4.
<ol>
	<li>按照上述说明（仪器连接）对受试者进行仪器连接。</li>
	<li>确保下体负压舱（LBNP）密封严密，无漏气。</li>
	<li>受试者平卧静息状态下，采集3分钟基线数据。</li>
	<li>在第3分钟时，启动真空泵。调节真空度，使LBNP舱内压力维持在-20至-30 mmHg之间。持续运行真空泵2分钟，同时监测受试者的反应。</li>
	<li>在第5分钟时，关闭真空泵，让受试者继续静息3分钟。</li>
	<li>在第8分钟时，启动语音提示，指导受试者进行节律性握力练习（20%最大自主收缩力，MVC）。</li>
	<li>确认受试者在每次握力阶段全程保持挤压动作，并在每次重复之间完全放松。监测其力量输出，确保每次握力均达到20% MVC。持续进行练习至第11分钟。</li>
	<li>在第11分钟时，重新启动真空泵，同时鼓励受试者继续进行节律性握力练习。使真空泵持续运行至第13分钟，随后关闭。</li>
	<li>让受试者以20% MVC继续进行节律性握力练习2分钟。运动结束后，让受试者安静休息并保持静卧。</li>
	<li>功能性交感抑制的计算
	<ol>
		<li>将LBNP期间氧合血红蛋白的变化值相对于总可变信号（TLS）进行归一化处理，TLS由5分钟袖带阻塞期间测定： 
		<img alt="血红蛋白氧合变化公式，用于评估实验中TLS的示意图。" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation 2"> 
		<img alt="运动期间ΔHbO₂计算公式，用于生理学研究中血氧分析的示意图。" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation 3"></li>
		<li>将每个事件的数值计算为该事件最后20分钟的平均值。</li>
		<li>计算运动引起的氧合血红蛋白减少的抑制程度： 
		<img alt="血红蛋白变化公式，ΔHbO₂(静息)至ΔHbO₂(运动)，百分比计算公式。" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq4.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation 4"></li>
	</ol>
	</li>
</ol>

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<li>Ryan, T. E., Southern, W. M., Brizendine, J. T., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activity-induced+changes+in+skeletal+muscle+metabolism+measured+with+optical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Sci+Sports+Exerc%22%5BJournal%5D)">Activity-induced changes in skeletal muscle metabolism measured with optical spectroscopy.</a> Med Sci Sports Exerc. 45 (12), 2346-2352 (2013).</li>
<li>Southern, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+skeletal+muscle+oxidative+capacity+and+impaired+training+adaptations+in+heart+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rep%22%5BJournal%5D)">Reduced skeletal muscle oxidative capacity and impaired training adaptations in heart failure.</a> Physiol Rep. 3 (4), (2015).</li>
<li>Ryan, T. E., Brizendine, J. T., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+exercise+type+and+intensity+on+the+noninvasive+assessment+of+skeletal+muscle+mitochondrial+function+using+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">A comparison of exercise type and intensity on the noninvasive assessment of skeletal muscle mitochondrial function using near-infrared spectroscopy.</a> J Appl Physiol. 114 (2), 230-237 (2013).</li>
<li>Adami, A., Cao, R., Porszasz, J., Casaburi, R., Rossiter, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reproducibility+of+NIRS+assessment+of+muscle+oxidative+capacity+in+smokers+with+and+without+COPD%5BTitle%5D)+AND+%22Respir+Physiol+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Reproducibility of NIRS assessment of muscle oxidative capacity in smokers with and without COPD.</a> Respir Physiol Neurobiol. 235, 18-26 (2017).</li>
<li>Lacroix, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reproducibility+of+near-infrared+spectroscopy+parameters+measured+during+brachial+artery+occlusion+and+reactive+hyperemia+in+healthy+men%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Reproducibility of near-infrared spectroscopy parameters measured during brachial artery occlusion and reactive hyperemia in healthy men.</a> J Biomed Opt. 17 (7), 077010(2012).</li>
<li>Bopp, C. M., Townsend, D. K., Warren, S., Barstow, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationship+between+brachial+artery+blood+flow+and+total+%5Bhemoglobin%2Bmyoglobin%5D+during+post-occlusive+reactive+hyperemia%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">Relationship between brachial artery blood flow and total [hemoglobin+myoglobin] during post-occlusive reactive hyperemia.</a> Microvasc Res. 91, 37-43 (2014).</li>
<li>Willingham, T. B., Southern, W. M., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+reactive+hyperemia+in+the+lower+limb+using+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Measuring reactive hyperemia in the lower limb using near-infrared spectroscopy.</a> J Biomed Opt. 21 (9), 091302(2016).</li>
<li>Kragelj, R., Jarm, T., Erjavec, T., Presern-Strukelj, M., Miklavcic, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parameters+of+postocclusive+reactive+hyperemia+measured+by+near+infrared+spectroscopy+in+patients+with+peripheral+vascular+disease+and+in+healthy+volunteers%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Parameters of postocclusive reactive hyperemia measured by near infrared spectroscopy in patients with peripheral vascular disease and in healthy volunteers.</a> Ann Biomed Eng. 29 (4), 311-320 (2001).</li>
<li>Gurley, K., Shang, Y., Yu, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+optical+quantification+of+absolute+blood+flow%2C+blood+oxygenation%2C+and+oxygen+consumption+rate+in+exercising+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Noninvasive optical quantification of absolute blood flow, blood oxygenation, and oxygen consumption rate in exercising skeletal muscle.</a> J Biomed Opt. 17 (7), 075010(2012).</li>
</ol>

作者声明不存在任何竞争性经济利益。

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...

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&#160;，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6,7,8,9,10,11。这一整体过程被称为功能性交感神经抑制12，对运动期间骨骼肌血流的正常调节至关重要。由于骨骼肌血流是决定有氧能力的关键因素——而有氧能力是生活质量以及心血管疾病发病率和死亡率的独立预测指标13——理解运动期间骨骼肌血流和组织氧气输送的调控机制具有重要的临床意义。
然而，氧气输送仅占Fick方程的一半，另一半则由氧气利用来满足。在影响氧气利用的主要因素中，线粒体氧化磷酸化在静息和运动状态下为细胞过程提供充足能量方面发挥着至关重要的作用。事实上，肌肉氧化能力的受损可能会限制身体功能能力和生活质量14,15,16。目前常采用多种方法来评估肌肉氧化能力，包括有创性肌肉活检以及昂贵且耗时的磁共振波谱（MRS）技术。
本文提出了一种新颖的无创方法，利用近红外光谱技术（NIRS），可在一次门诊或实验室就诊中同时评估上述三个主要临床终点指标（反应性充血、交感神经抑制和肌肉氧化能力）。该方法具有三大优势：首先，该技术便于携带、成本相对较低且操作简便。目前用于测量反应性充血的多普勒超声方法高度依赖操作者，需要丰富的技能和培训，同时还需要复杂且昂贵的数据采集硬件及后期处理软件。此外，该技术有望被引入临床环境和/或大规模临床试验中，用于床旁监测或评估治疗效果。其次，由于其方法学特性，该技术专门针对骨骼肌微血管系统，从而提高了整体特异性。而采用多普勒超声的替代方法则完全聚焦于上游的传导血管，并间接推断下游变化，这可能会削弱信号强度。第三，该技术完全无创。传统的骨骼肌氧化能力评估依赖于侵入性且疼痛的肌肉活检，而功能性交感神经抑制通常需通过动脉内注射拟交感药或交感神经阻滞剂来评估。本方法完全避免了这些侵入性操作。

<table><tbody><tr><td>双通道 OxiplexTS 近红外光谱仪</td><td>Iss Medical</td><td>101</td><td></td></tr><tr><td>NIRS 肌肉传感器</td><td>Iss Medical</td><td>201.2</td><td></td></tr><tr><td>E20 快速充气袖带系统</td><td>Hokanson</td><td>E20</td><td></td></tr><tr><td>AG101 气源装置</td><td>Hokanson</td><td>AG101</td><td></td></tr><tr><td>Smedley 手握式测力计（记录型）</td><td>Stolting</td><td>56380</td><td></td></tr><tr><td>Powerlab 16/35，16 通道记录仪</td><td>ADInstruments</td><td>PL3516</td><td></td></tr><tr><td>人体无创血压测量套件</td><td>ADInstruments</td><td>ML282-SM</td><td></td></tr><tr><td>Bio Amp 生物信号放大器</td><td>ADInstruments</td><td>FE132</td><td></td></tr><tr><td>Quad Bridge Amp 四通道桥式放大器</td><td>ADInstruments</td><td>FE224</td><td></td></tr><tr><td>Connex Spot 监护仪</td><td>Welch Allyn</td><td>71WX-B</td><td></td></tr><tr><td>Origin(Pro) 绘图软件</td><td>OrignPro</td><td>Pro</td><td></td></tr><tr><td>下半身负压舱</td><td>Physiology Research Instruments</td><td>standard unit</td><td></td></tr></tbody></table>

骨骼肌神经血管耦合、氧化能力及微血管功能的“一站式”近红外光谱检测

Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy

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。

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</...

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。

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。

本实验的具体目标是非侵入性地评估骨骼肌的氧化能力、评估运动时骨骼肌的血流调节功能，并测量反应性充血。这些方法有助于回答与运动不耐受及心血管疾病病理生理学相关的重要科学问题。该技术的主要优势在于，我们可以在任何临床或实验室环境中非侵入性地评估大血管和微血管功能以及骨骼肌的氧化能力。通常，初次接触该方法的人员会因近红外光谱技术的操作者依赖性而遇到困难。实现探头位置的一致性和准确性至关重要，因为探头位置的微小偏差都可能对信号质量产生显著影响。开始时，应指导受试者仰卧，双腿置于负压舱内，使其腰线大致与负压舱开口齐平。接下来，将三个心电图电极以最佳位置放置于受试者身上，其中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。随后，将无创血压监测模块放置于受试者惯用手的手腕。使用经过适当校准的指套式血压袖带。将它们放置在每个手指上。现在指导受试者用非优势手以轻度外展的姿势握住握力计（HGD）。让受试者将手臂舒适地放在床边桌面上，然后调整握力计的距离和角度，以在手臂活动最小的情况下获得最佳握力。然后将手握式测力计（HGD）固定在床边桌旁。接下来，测量受试者的最大自主收缩力。指导受试者，当提示其尽可能用力握紧HGD时，仅使用手部和前臂的肌肉。受试者必须避免募集上臂、胸部、肩部或腹部肌肉。每次测量间隔60秒，共测量三次，并记录其中最大施加的力量。接下来，在进行运动的手臂的上臂处放置一个快速充气袖带。将快速充气控制器的气管连接至袖带。然后触诊指深屈肌并标记其边界。接着用酒精棉片清洁肌肉表面的皮肤，并将近红外探头置于肌腹中心位置。准确识别指深屈肌对于近红外探头的正确放置至关重要。操作时，指导受试者用手握测力计进行轻微抓握，同时触诊前臂前内侧区域。将探头牢固地固定在前臂上，并用深色布料包裹，以尽量减少环境光的干扰。完成仪器安装后，指导受试者静卧两分钟，并在袖带阻断前记录组织饱和度的初始基线值。然后将上臂袖带充气至至少高于收缩压30毫米汞柱，持续五分钟。在整个袖带充气和放气过程中，受试者必须保持静止和放松，以尽量减少运动伪影。现在记录袖带阻塞期间组织饱和度的最低值。放气后，让受试者恢复至静息基线水平。当受试者维持静息基线状态至少一整分钟后，指导其进行等长手握力收缩，并保持在最大自主收缩力的50%。鼓励受试者维持等长收缩，直至组织脱氧达到50%。然后告知受试者放松手部，并且无需再进行任何运动或活动。在3至5秒内，实施一次快速袖带阻断序列，包括18次充气和放气，持续时间逐步增加。完成第18次序列后，指导受试者休息并尽可能保持静止。当饱和度已恢复至基线水平并持续至少两分钟后，再次重复18次袖带阻断操作。按照之前的方法对受试者进行连接，并将受试者密封于下体负压舱内。确保密封处完全密闭不漏气。然后让受试者保持静止并处于静息状态，采集三分钟的基础数据。在三分钟时间点，启动真空泵，使舱内压力降低20至30毫米汞柱。持续运行真空泵两分钟，同时监测受试者的反应。在第5分钟时，关闭真空装置，让受试者休息3分钟。然后在第8分钟时，启动语音提示，指导受试者进行最大自主收缩力20%的节律性握力练习。观察受试者是否保持在最大力量20%的稳定握力，并在每次握紧之间完全放松。在此时间点持续进行至第11分钟。然后在受试者继续运动的同时打开真空泵。两分钟后关闭真空泵，并让受试者再继续运动两分钟。当此过程结束后，让受试者安静休息并保持平躺不动。基于近红外光谱（NIRS）的骨骼肌氧化能力评估包括在五分钟动脉袖带阻断方案、握力运动以及运动后恢复期间间歇性动脉阻断过程中所获得的组织饱和度曲线。预期的组织去饱和-再饱和曲线显示，在恢复期的间歇性动脉阻断期间，去饱和速率与肌肉耗氧速率成正比。计算得到的肌肉耗氧量恢复数据应拟合为单指数曲线，并由此得出恢复时间常数。近红外光谱（NIRS）所获得的反应性充血曲线可为血管反应性提供有价值的见解，且该检测方法易于调整，具有临床意义。在健康对照受试者中，当下肢负压（LBNP）叠加于轻度握力运动时，反射性引起的肌肉氧合下降幅度会减弱约50%。运动期间若不能有效抑制交感神经活性，将破坏氧气输送与利用之间的平衡，导致功能性肌肉缺血。观看本视频后，您应能够很好地掌握如何使用商用近红外光谱技术无创评估骨骼肌氧化能力、反应性充血以及功能性交感神经抑制。在实施该操作过程中，重要的是确保受试者在每次刺激之间有充分的恢复时间。一旦熟练掌握，数据采集可在60分钟或更短时间内完成。采用此方案后，可结合其他方法，如用于评估微血管灌注的扩散相关光谱法，以进一步揭示骨骼肌氧输送与利用的机制。

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医学

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