BOM-L1TRW血氧儀助力研究臥床休息對心血管與姿勢控制的影響

Andrew P. Blaber團隊在Scientific Reports上發表題為“Cardio?postural interactions and muscle?pump baroreflex are severely impacted by 60?day bedrest immobilization”的研究論文。該研究探討了60天臥床休息對心血管與姿勢控制之間相互作用的影響，并重點分析了肌肉泵壓力反射在其中的變化。

摘要

為理解飛行后直立不耐受的相關機制，本研究觀察了20名健康青年男性在60天頭低位臥床休息前后心血管與姿勢功能之間的相互作用。臥床休息期間進行了心血管功能評估，并在臥床前后進行臥立位測試以評估心臟?姿勢控制功能。通過小波變換相干性和因果性分析，獲取逐次心跳的心周期、收縮壓和肌電信號，用于評估心臟?姿勢控制及肌肉泵壓力反射的變化。結果顯示，在恢復日當天，安靜站立時心率較基線升高50%，恢復第8天仍高出20%；脫氧血紅蛋白在R0和R8均增加50%。臥床后腿部肌肉活動減少，姿勢擺動增加。肌肉泵壓力反射的因果性在R0較基線降低，至R8恢復。臥床后肌肉泵壓力反射的增益和激活時間占比亦下降。上述結果表明，臥床休息后肌肉泵壓力反射功能明顯下降。

材料與儀器

FD?13型三導聯心電圖儀

Portapres血壓監測儀

Bagnoli?8型表面肌電系統

Accusway Plus測力平臺

Omegawave BOM-L1TRW近紅外組織血氧儀

Omegawave BOM-L1TRW近紅外組織血氧儀

National Instruments USB?6218 16位數據采集平臺、Labview 2013軟件

柔性卷尺、皮褶厚度計

實驗過程

受試者在MEDES機構完成共76天的實驗周期，其中60天處于6°頭低位臥床休息狀態。臥床開始前14天為基線數據采集期，結束后有14天恢復期。分別在臥床前第12天、第2天、恢復日當天及恢復第8天進行臥立位測試。測試時，受試者先在暗室閉眼靜臥5分鐘，隨后在協助下站立于測力平臺中間，閉眼維持安靜站立6分鐘。臥床期間（第1、8、16、29、52天）同時段進行心血管功能檢測。所有數據采集均在上午同一時段完成。

實驗結論

60天臥床休息后，骨骼肌激活與血壓調節之間的關聯明顯減弱。恢復日當天站立時心率升高、靜脈血液淤積持續存在、姿勢穩定性下降、小腿肌肉活動減少，均表明心血管與姿勢系統功能下降。肌肉泵壓力反射在低頻段的激活時間占比在恢復日當天減少30%，增益呈下降趨勢并在恢復第8天進一步降低。收縮壓與肌電脈沖之間的因果性在恢復日當天從基線0.87降至0.73，恢復第8天部分恢復。而肌電脈沖對收縮壓的因果性未見變化，提示上述改變由反射/神經介導，而非肌肉泵機械特性變化所致。

表 1心血管-姿勢系統與臥床休息的影響。站立時，血液在下肢積聚，由此產生的血壓下降被壓力感受器檢測并傳遞至大腦：(1) 動脈壓力反射使心率和血管阻力增加；(2) 下肢骨骼肌收縮（骨骼肌泵效應），將下肢靜脈中的積血推回心臟（肌肉泵壓力反射）。我們的數據顯示，60天6.頭低位傾斜臥床休息會導致下肢血壓和骨骼肌控制發生顯著變化。在臥床休息后立即站立時，觀察到收縮壓（SBP）、肌肉肌電圖（EMG及逐搏肌電脈沖）總體降低，心率（HR）升高，靜脈血積聚（?脫氧血紅蛋白）增加，以及姿勢搖擺（COPr、COPv）加劇。同時觀察到肌肉泵壓力反射增益、因果關系及活躍時間比例降低（SBP → EMGimp）。（↓表示降低；~表示無變化；↑表示增加）。