OmegaWave 近紅外血氧儀在評(píng)估腓腸肌電刺激反應(yīng)中的肌肉血氧飽和度監(jiān)測(cè)應(yīng)用

2025年7月新潟醫(yī)療福祉大學(xué)的Hajime Tamiya研究團(tuán)隊(duì)在期刊《Microvascular Research》發(fā)表了一篇題為“Acute effects of belt electrode-skeletal muscle electrical stimulation on microvascular responsiveness of the gastrocnemius muscle in healthy young men"的文獻(xiàn)，該研究聚焦腰帶電極骨骼肌電刺激（B-SES）的生理作用，探究了單次B-SES干預(yù)對(duì)健康年輕男性腓腸肌微血管反應(yīng)性的急性影響，同時(shí)分析了腓腸肌代謝率與微血管再灌注率之間的關(guān)聯(lián)。

摘要

研究目的：腰帶電極骨骼肌電刺激（B-SES）可改善肌肉力量、肌肉量及運(yùn)動(dòng)耐量，但其對(duì)骨骼肌微血管反應(yīng)性的影響尚未明確。本研究旨在探究單次B-SES干預(yù)對(duì)健康年輕男性腓腸肌微血管反應(yīng)性的急性作用。

研究方法：本研究為隨機(jī)交叉試驗(yàn)，選取12名健康年輕男性（平均年齡20.8±1.0歲），設(shè)置兩種20分鐘干預(yù)條件：感覺(jué)閾值電刺激（假刺激組，n=12）和無(wú)不適感的強(qiáng)度電刺激（B-SES組，n=12）。采用近紅外光譜技術(shù)結(jié)合血管閉塞試驗(yàn)，評(píng)估腓腸肌代謝率（組織氧飽和度[StO?]下降斜率）和微血管再灌注率（StO?上升斜率）。

研究結(jié)果：B-SES組中，StO?下降斜率明顯增大（干預(yù)前：-0.15±0.03%·s?1，干預(yù)后：-0.20±0.03%·s?1，p=0.002），StO?上升斜率也明顯增大（干預(yù)前：1.58±0.52%·s?1，干預(yù)后：2.56±0.71%·s?1，p<0.001）；StO?下降斜率與上升斜率之間存在強(qiáng)負(fù)相關(guān)（r=-0.581，p=0.047）。假刺激組未觀察到明顯指標(biāo)變化。

研究結(jié)論：對(duì)下肢實(shí)施單次B-SES干預(yù)可提高健康年輕男性的腓腸肌代謝率，且與微血管再灌注能力增強(qiáng)相關(guān)。該研究結(jié)果表明，B-SES或可作為改善微血管反應(yīng)性的有效手段，尤其適用于運(yùn)動(dòng)能力受限人群。

實(shí)驗(yàn)材料與使用儀器

實(shí)驗(yàn)材料

腰段、雙側(cè)大腿遠(yuǎn)端、雙側(cè)踝關(guān)節(jié)專用腰帶式電極、單氣囊止血帶、定制橡膠固定架、黑色乙烯基膠帶、彈性綁帶。

實(shí)驗(yàn)儀器

ZB-SES、OmegaWave BOM-L1TR近紅外組織血氧儀、多普勒B型超聲儀、數(shù)字評(píng)分量表、SPSS 30.0。

OmegaWave BOM-L1TR近紅外組織血氧儀

實(shí)驗(yàn)過(guò)程

受試者篩選與基本信息收集

選取12名18-29歲健康年輕男性，納入標(biāo)準(zhǔn)為身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）在18.5-24.9 kg/m2（亞洲肥胖標(biāo)準(zhǔn)），排除吸煙史、代謝疾病、心血管疾病病史，以及使用可能影響微血管功能的藥物/補(bǔ)充劑、有規(guī)律運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的人群。采用國(guó)際體力活動(dòng)問(wèn)卷簡(jiǎn)表（IPAQ-short form）評(píng)估受試者體力活動(dòng)水平，收集受試者年齡、身高、體重、局部脂肪厚度、血壓、心率等基礎(chǔ)指標(biāo)。

實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備

受試者需在實(shí)驗(yàn)前2小時(shí)進(jìn)食清淡飲食，實(shí)驗(yàn)前24小時(shí)避免攝入咖啡、酒精及進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)；受試者于早8:00-10:00到達(dá)實(shí)驗(yàn)室，仰臥休息30分鐘后再進(jìn)行各項(xiàng)檢測(cè)。

實(shí)驗(yàn)分組與干預(yù)

設(shè)置兩種20分鐘干預(yù)條件，采用計(jì)算機(jī)隨機(jī)分配干預(yù)順序，組間設(shè)置1周洗脫期以消除前次實(shí)驗(yàn)的血流動(dòng)力學(xué)和骨骼肌微血管功能影響：

1. 假刺激組（Sham）：對(duì)下肢施加感覺(jué)閾值強(qiáng)度的電刺激；

2. B-SES組：對(duì)下肢施加受試者無(wú)不適感可耐受的MAX強(qiáng)度電刺激。

采用電刺激儀輸出250μs指數(shù)遞增波，頻率4Hz，所有肌肉群同步收縮；通過(guò)數(shù)字評(píng)分量表（NRS）記錄受試者疼痛強(qiáng)度，同時(shí)記錄兩組的峰值刺激電流。

指標(biāo)檢測(cè)

1. 腓腸肌微血管反應(yīng)性檢測(cè)：將OmegaWave BOM-L1TR近紅外組織血氧儀探頭置于右側(cè)腓腸肌內(nèi)側(cè)頭，通過(guò)PowerLab以1Hz采樣頻率記錄數(shù)據(jù)；采用血管閉塞試驗(yàn)，將止血帶置于大腿遠(yuǎn)端，充氣至250mmHg并維持5分鐘，分別在干預(yù)前、干預(yù)后立即檢測(cè)。計(jì)算StO?下降斜率（袖帶充氣后30-150s，反映肌肉代謝率）、StO?上升斜率（袖帶放氣后首10s，反映微血管再灌注率），同時(shí)記錄StO?最小值、StO?峰值、StO?曲線下面積等指標(biāo)。為減少皮膚和脂肪組織干擾，采用雙探測(cè)器（間距15mm）采集深淺層信號(hào)并做減法處理，且通過(guò)超聲檢測(cè)脂肪厚度確保干擾排除。

血管閉塞試驗(yàn)期間近紅外光譜法測(cè)定的組織氧飽和度曲線

2. 下肢傳導(dǎo)動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)檢測(cè)：采用超聲儀檢測(cè)股淺動(dòng)脈的血管直徑、平均血流速度、平均血流量、剪切率等指標(biāo)，數(shù)據(jù)包含前期研究的9名受試者及本次新增3名受試者。

統(tǒng)計(jì)分析

采用雙向重復(fù)測(cè)量方差分析（ANOVA）分析時(shí)間和干預(yù)條件對(duì)指標(biāo)的影響，若存在顯著交互作用，采用Tukey誠(chéng)實(shí)顯著差異檢驗(yàn)進(jìn)行事后比較；計(jì)算偏eta平方（ηp2）評(píng)估效應(yīng)量；采用皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)分析B-SES組干預(yù)后StO?下降斜率與上升斜率的相關(guān)性；顯著性水平設(shè)為5%，所有數(shù)據(jù)以“均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差"表示。

結(jié)論

1. 單次下肢B-SES干預(yù)可提高健康年輕男性腓腸肌的代謝率，同時(shí)提升微血管再灌注率，且假刺激組無(wú)明顯指標(biāo)變化，證明B-SES對(duì)腓腸肌代謝及微血管反應(yīng)性的急性改善作用具有特異性。

2. B-SES干預(yù)后，腓腸肌StO?下降斜率與StO?上升斜率呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)，表明B-SES誘導(dǎo)的肌肉代謝率提升是微血管再灌注能力增強(qiáng)的重要原因，代謝率升高引發(fā)的缺血性血管舒張、代謝產(chǎn)物清除需求增加，共同促進(jìn)了微血管再灌注的加速。

3. B-SES可增加股淺動(dòng)脈的血管直徑、平均血流速度、平均血流量及剪切率，剪切率升高可能通過(guò)促進(jìn)血管內(nèi)皮一氧化氮合酶活性，進(jìn)一步參與微血管再灌注率的提升；同時(shí)B-SES激活腓腸肌Ⅱ型乳酸糖酵解纖維，導(dǎo)致乳酸積累，也成為微血管再氧合速率增強(qiáng)的因素。

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