OmegaWave 近紅外血氧儀在評估腓腸肌電刺激反應中的肌肉血氧飽和度監(jiān)測應用

2025年7月新潟醫(yī)療福祉大學的Hajime Tamiya研究團隊在期刊《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，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干預對健康年輕男性腓腸肌微血管反應性的急性影響，同時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、肌肉量及運動耐量，但其對骨骼肌微血管反應性的影響尚未明確。本研究旨在探究單次B-SES干預對健康年輕男性腓腸肌微血管反應性的急性作用。

研究方法：本研究為隨機交叉試驗，選取12名健康年輕男性（平均年齡20.8±1.0歲），設置兩種20分鐘干預條件：感覺閾值電刺激（假刺激組，n=12）和無不適感的強度電刺激（B-SES組，n=12）。采用近紅外光譜技術(shù)結(jié)合血管閉塞試驗，評估腓腸肌代謝率（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（干預前：-0.15±0.03%·s?1，干預后：-0.20±0.03%·s?1，p=0.002），StO?上升斜率也明顯增大（干預前：1.58±0.52%·s?1，干預后：2.56±0.71%·s?1，p<0.001）；StO?下降斜率與上升斜率之間存在強負相關(guān)（r=-0.581，p=0.047）。假刺激組未觀察到明顯指標變化。

研究結(jié)論：對下肢實施單次B-SES干預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相關(guān)。該研究結(jié)果表明，B-SES或可作為改善微血管反應性的有效手段，尤其適用于運動能力受限人群。

實驗材料與使用儀器

實驗材料

腰段、雙側(cè)大腿遠端、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。

實驗儀器

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

OmegaWave BOM-L1TR近紅外組織血氧儀

實驗過程

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，納入標準為身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）在18.5-24.9 kg/m2（亞洲肥胖標準），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/補充劑、有規(guī)律運動習慣的人群。采用國際體力活動問卷簡表（IPAQ-short form）評估受試者體力活動水平，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。

實驗前準備

受試者需在實驗前2小時進食清淡飲食，實驗前24小時避免攝入咖啡、酒精及進行劇烈運動；受試者于早8:00-10:00到達實驗室，仰臥休息30分鐘后再進行各項檢測。

實驗分組與干預

設置兩種20分鐘干預條件，采用計算機隨機分配干預順序，組間設置1周洗脫期以消除前次實驗的血流動力學和骨骼肌微血管功能影響：

1. 假刺激組（Sham）：對下肢施加感覺閾值強度的電刺激；

2. B-SES組：對下肢施加受試者無不適感可耐受的MAX強度電刺激。

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；通過數(shù)字評分量表（NRS）記錄受試者疼痛強度，同時記錄兩組的峰值刺激電流。

指標檢測

1. 腓腸肌微血管反應性檢測：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PowerLab以1Hz采樣頻率記錄數(shù)據(jù)；采用血管閉塞試驗，將止血帶置于大腿遠端，充氣至250mmHg并維持5分鐘，分別在干預前、干預后立即檢測。計算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），同時記錄StO?最小值、StO?峰值、StO?曲線下面積等指標。為減少皮膚和脂肪組織干擾，采用雙探測器（間距15mm）采集深淺層信號并做減法處理，且通過超聲檢測脂肪厚度確保干擾排除。

血管閉塞試驗期間近紅外光譜法測定的組織氧飽和度曲線

2. 下肢傳導動脈血流動力學檢測：采用超聲儀檢測股淺動脈的血管直徑、平均血流速度、平均血流量、剪切率等指標，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)計分析

采用雙向重復測量方差分析（ANOVA）分析時間和干預條件對指標的影響，若存在顯著交互作用，采用Tukey誠實顯著差異檢驗進行事后比較；計算偏eta平方（ηp2）評估效應量；采用皮爾遜積矩相關(guān)系數(shù)分析B-SES組干預后StO?下降斜率與上升斜率的相關(guān)性；顯著性水平設為5%，所有數(shù)據(jù)以“均數(shù)±標準差"表示。

結(jié)論

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

2. B-SES干預后，腓腸肌StO?下降斜率與StO?上升斜率呈強負相關(guān)，表明B-SES誘導的肌肉代謝率提升是微血管再灌注能力增強的重要原因，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，共同促進了微血管再灌注的加速。

3. B-SES可增加股淺動脈的血管直徑、平均血流速度、平均血流量及剪切率，剪切率升高可能通過促進血管內(nèi)皮一氧化氮合酶活性，進一步參與微血管再灌注率的提升；同時B-SES激活腓腸肌Ⅱ型乳酸糖酵解纖維，導致乳酸積累，也成為微血管再氧合速率增強的因素。

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