人體靜態(tài)不同體位對頸總動脈血流最大流速影響

孫明運，汪 靜,2，劉 碰，楊紅梅，包亞玲

心血管系統(tǒng)疾病是嚴重威脅人類健康的主要慢性病之一，其特點是發(fā)病率高、致殘率高、死亡率高、并發(fā)癥多[1]。周圍動脈疾病是心血管和腦血管事件的敏感預測指標[2]，動脈結構和功能的異常與動脈粥樣硬化、冠心病、糖尿病、腦中風等疾病之間有密切的聯(lián)系[3]。早期篩查和干預是預防和降低心血管系統(tǒng)疾病最有效的方法。對心血管系統(tǒng)的重要生理參數(shù)以及動脈相關特征的研究，在心腦血管疾病防治中具有重要意義。

腦血管血流動力學參數(shù)和血流信號頻譜特征參數(shù)是早期診斷腦血管疾病的重要參數(shù)，而頸總動脈是檢測和分析這些參數(shù)的重要窗口[4-6]。頸總動脈是腦循環(huán)系統(tǒng)的主要供血動脈之一[7]，當人體發(fā)生體位變化時，血液流動受重力影響，產(chǎn)生一系列生理反應和調(diào)節(jié)機制。通過測定不同體位變化下，頸總動脈血流流速動態(tài)變化特征，可以豐富頸總動脈的檢測參數(shù)，對輔助診斷腦血管病具有一定價值[8]。

研究表明，在大動脈中，血流是不穩(wěn)定的[9]，隨著年齡的增加而血流速度逐漸減慢[10]。頸總動脈血流是一種非平穩(wěn)、非線性、非嚴格周期的信號[11-12]。研究顯示，頭低位頸總動脈血流量變化與年齡、性別因素相關[13]，但不同體位變化對頸總動脈血流最大流速影響的研究還較少見，因此，本研究目的是探索不同人群在靜態(tài)下不同體位頸總動脈血流最大流速的特征。

1 對象與方法

1.1 研究對象

研究對象來自安慶師范大學學生、在職教師、退休教師，共計165人，年齡、性別、身高、體重信息如表1所示，受試者在實驗前均簽署知情同意書。

表1 研究對象情況一覽表Table1 List of research objects

所有受試者身體健康，未接受過專業(yè)、系統(tǒng)的運動訓練，排除患有高血壓（收縮壓≥140 mmHg，舒張壓≥90 mmHg）、低血壓（收縮壓≤90 mmHg，舒張壓≤60 mmHg）的受試對象?；加邢忍煨孕呐K病、心血管系統(tǒng)疾病及其他對進行本研究實驗具有危險的疾病的人群均排除。

1.2 研究方法

1.2.1 不同體位頸總動脈血流流速測試過程

在海軍安慶醫(yī)院超聲科，超聲科醫(yī)生應用Philps Color Doppler CV850對相關指標進行測量。每位受試者在倒立器械上采用直立位、仰臥位、頭低位-30°，頭低位-90°4種姿勢順序進行靜態(tài)測量。測試前每位受試者先休息約10～20 min，保證全身放松，呼吸平靜，再分別進行4種姿勢頸總動脈血流最大流速的檢查。

應用倒立器械進行不同角度的頭向下傾斜測試。實驗期間觀察受試者身體狀況的變化。測試平均時間為40～50 min，一種姿勢測試完成后，到下一測試間隔時間設為2～3 min，每一種姿勢測試時間約為6～8 min。測試期間，2名專職人員對受試者加強保護。醫(yī)護人員應用OMRON腕部數(shù)字血壓計測試血壓變化。在測試過程中要求受試者保持放松的心情并勻速呼吸。由于老年人群是初次處于頭低位-90°，身體耐受力較弱，導致動作未能完成，該姿勢下數(shù)據(jù)缺失。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

對數(shù)據(jù)采用平均數(shù)和標準差（X±SD）來進行統(tǒng)計和分析。樣本符合正態(tài)分布，組間應用T檢驗雙樣本異方差檢驗作為統(tǒng)計方法，組內(nèi)采用配對T檢驗，顯著性差異設為P＜0.05，非常顯著性差異設為P＜0.01。

2 結果

2.1 右側頸總動脈血流測試結果

如圖1所示，青年男性組、中年男性組和中年女性組由直立位—仰臥位—頭低位-30°—頭低位-90°的順序變化時，血液最大流速呈先上升、再下降的趨勢，即仰臥位＞直立位＞頭低位-30°＞頭低位-90°；青年女性組、老年男性組和老年女性組由直立位—仰臥位—頭低位-30°—頭低位-90°的順序變化時，血液最大流速呈逐漸下降的趨勢，即直立位＞仰臥位＞頭低位-30°＞頭低位-90°。

圖1 右側頸總動脈血流最大流速變化特征折線對比圖Figure1 Broken line comparison of the maximum flow velocity of the right common carotid artery

如圖2所示，同一年齡組：在頭低位-30°上，青年男性組與青年女性組有顯著性差異（P=0.012），在頭低位-90°，青年男性組與青年女性組有顯著性差異（P=0.028）。性別相同時：在直立位上，青年男性組與中年男性組（P=0.002）、青年女性組與老年女性組（P=0.005）有非常顯著性差異，在仰臥位上，中年男性組與老年男性組（P=0.001）有非常顯著性差異；在頭低位-30°上，青年女性組與中年女性組有非常顯著性差異（P=0.0002）。體位相同時：在直立位上，青年女性組與中年男性組具有顯著性差異（P=0.0004）；在仰臥位上，中年男性組與老年女性組（P=0.001）、中年女性組與老年男性組（P=0.008）有非常顯著性差異；在頭低位-30°上，青年女性組與中年男性組（P=0.009）、中年男性組與老年女性組（P=0.001）、中年女性組與老年男性組（P=0.001）有非常顯著性差異。

圖2 右側頸總動脈血流最大流速變化特征柱狀對比圖Figure2 Histogram comparison of the maximum flow velocity of the right common carotid artery

2.2 左側頸總動脈血流測試結果

如圖3所示，青年男性組、中年男性組、青年女性組、老年男性組和老年女性組由直立位—仰臥位—頭低位-30°—頭低位-90°的體位順序變化時，血液最大流速呈先上升、再下降的趨勢，即仰臥位＞直立位＞頭低位-30°＞頭低位-90°；中年女性組由直立位—仰臥位—頭低位-30°—頭低位-90°的體位順序變化時，血液最大流速呈逐漸下降的趨勢，即直立位＞仰臥位＞頭低位-30°＞頭低位-90°。

圖3 左側頸總動脈血流最大流速變化特征折線對比圖Figure3 Broken line comparison of the maximum flow velocity of the left common carotid artery

如圖4所示，年齡相同時：在直立位上，青年男性組與青年女性組有顯著性差異（P=0.03）；在頭低位-90°，青年男性組與青年女性組有顯著性差異（P=0.015），中年女性組與中年男性組有非常顯著性差異（P=0.009）。性別相同時：在直立位上，中年男性組與老年男性組（P=0.011）、中年女性組與老年女性組（P=0.006）有非常顯著性差異；在頭低位-30°上，中年男性組與老年男性組有非常顯著性差異（P=0.001）。體位相同時：在直立位上，青年女性組與中年男性組（P=0.001）、中年男性組與老年女性組（P=0.001）有非常顯著性差異，在仰臥位上，青年女性組與中年男性組（P=0.011）、青年女性組與老年男性組（P=0.004）、中年男性組與老年女性組（P=0.0004）有非常顯著性差異；在頭低位-30°上，中年男性組與老年女性組（P=0.001）有非常顯著性差異。

圖4 左側頸總動脈血流最大流速變化特征柱狀對比圖Figure4 Histogram comparison of the maximum flow velocity of the left common carotid artery

3 分析

3.1 體位變化對頸總動脈血流最大流速影響可能機制

頸總動脈各段血流速度是不恒定的[14]，體位的變化會對動脈血流的速度產(chǎn)生影響[15]。本實驗中，體位在由直立位—仰臥位—頭低位-30°—頭低位-90°的順序變化時，6組人群的左、右頸總動脈血流最大流速均呈逐漸下降的趨勢。以往有研究顯示，反復體位改變會改變?nèi)梭w血管內(nèi)流體靜血壓，并導致血漿與組織液之間的液體轉移[16-18]，會使人體發(fā)生血液濃縮，紅細胞壓積在反復體位改變實驗中顯著升高，會使人產(chǎn)生不同的心血管調(diào)節(jié)反應的生理學機制[19]，并產(chǎn)生一系列神經(jīng)—體液調(diào)節(jié)反應[20]，從而影響動脈中血液流速。反復體位改變訓練會降低人體直立位耐力[21-22]，提高頭低位耐力[23-24]，使人體在不同體位變化時機體的適應性得以提高，血流速度變化呈現(xiàn)出差異。人體處于不同體位時血容量不同，當體位發(fā)生變化時，血液受到重力影響，重新分布[25]，血液頭向轉移發(fā)生改變[19]，對頸總動脈中的血流變化產(chǎn)生影響。

在重力作用下，人體體位變化主要影響血液的分配，心血管承受負荷刺激，引起血液動力學變化，激發(fā)神經(jīng)和體液的調(diào)節(jié)機制。體位變化，自主神經(jīng)系統(tǒng)被激活，同時刺激特定腦區(qū)的腦實質內(nèi)產(chǎn)生的支配腦血管中樞內(nèi)神經(jīng)，引起腦血管收縮或舒張，使循環(huán)系統(tǒng)做出適當調(diào)節(jié)。通常，從仰臥位到直立位過渡時，由于重力作用，在下肢和內(nèi)臟靜脈聚集300～800 mL血液被重新分配，導致靜脈回流量減少，每搏輸出量、心輸出量下降，最后血壓水平下降，進而激活血壓調(diào)節(jié)反射，即位于頸動脈竇和主動脈弓的壓力感受器激活，導致交感神經(jīng)系統(tǒng)受到刺激，副交感神經(jīng)系統(tǒng)的活動減弱，從而增加心率、靜脈回流、心臟收縮力和血管張力。因此，血壓水平得以恢復，外周血管阻力的增加是血壓恢復的主要原因，而心率的增加可能起到補充作用。這些補償性反應通常能夠在幾秒內(nèi)使血壓穩(wěn)定。在長時間直立（倒立）姿勢的情況下，其他機制被激活，即腎素—血管緊張素—醛固酮系統(tǒng)的激活和加壓素分泌的增加，協(xié)助調(diào)節(jié)體內(nèi)的長期血壓與體液平衡。

相反，血壓升高導致壓力感受器激活和心率降低，心率下降導致靜脈回流減少、壓力感受器失活、心率增加、外周阻力增加、每搏量減少和舒張壓增加。此外，持續(xù)的直立姿勢會引起大量的神經(jīng)—體液反應，這些反應因個體的血流狀態(tài)而不同，這包括激活腎素—血管緊張素—醛固酮系統(tǒng)以及血管生成素、內(nèi)皮素和/或一氧化氮的產(chǎn)生。人體體位變化時，維持足夠的血壓、心臟回流和腦血管灌注必須在一個動態(tài)系統(tǒng)中完成，所有這些機制必須協(xié)調(diào)作用并做出反應，尤其是許多代償性改變是通過自主神經(jīng)系統(tǒng)的活動來協(xié)調(diào)的。因此，自主神經(jīng)系統(tǒng)的功能需要維持足夠的腦灌注來支持意識，若某一機制出現(xiàn)障礙，協(xié)同補償機制被激活，以適應人體機能作用，尤其是優(yōu)先保持腦部中樞功能正常，否則會導致短暫性低血壓，靜脈回流不暢，以及大腦低灌注狀態(tài)，可能導致意識喪失。

3.2 體位變化對不同年齡頸總動脈血流最大流速影響差異

本實驗中，體位在由直立位—仰臥位—頭低位-30°—頭低位-90°的順序變化時，右、左頸總動脈血流最大血流速度按年齡比較青年組＞中年組＞老年組，與以往研究結果相符。以往研究表明，年齡是導致頸總動脈血栓、斑塊等相關疾病發(fā)生與發(fā)展的重要因素，而年齡、心率、血壓會影響血流速度[3,14]。隨著年齡的增加，血流速度逐漸減慢[19]，頸總動脈峰值血流速度顯著下降[2]，不同年齡階段性別因素對最大流速的影響具有差別[26]。有研究顯示，隨著年齡的增長頸動脈形態(tài)、功能發(fā)生改變[27-28]，斑塊形成檢出率以及血管彈性和順應性降低[2]。中老年人群斑塊脫落造成微血栓栓塞使血流速度減慢，血管彈性、順應性降低使收縮期緩沖能力下降，峰值血流速度升高[29]，但老年人群頸總動脈血流最大流速還是低于青年人群。

3.3 體位變化對不同性別頸總動脈血流最大流速差異

Simone等[30]指出，男性的血流速度較女性更快，且血流對血管壁的沖擊力更大。隨著年齡增長，無論男性還是女性，血流對血管壁的沖擊力均降低。本實驗中，體位在由直立位—仰臥位—頭低位-30°—頭低位-90°的順序變化時：右、左頸總動脈最大血流速度按性別比較青年男性組＞青年女性組，中年男性組＞中年女性組，老年組無顯著性差異。有研究表明，人體在頭低位時，血流量變化與年齡性別有關，而老年與性別無關，根據(jù)血流量計算公式，最大流速與其相關[26]，這與本實驗結果相一致。

目前，有規(guī)律的運動是國際上認為對心血管病患者最有效的運動方式[31]。王賽飛[32]以45歲及以上的中老年人為研究對象，發(fā)現(xiàn)運動人群雙側的PWV平均水平及異常檢出率均低于不運動人群，對預防和控制動脈硬化，改善中老年人群心血管功能具有一定的作用。黃志強等[33]研究發(fā)現(xiàn)短時間身體倒立未發(fā)現(xiàn)心功能指標異常情況。蘇全生等[34]研究發(fā)現(xiàn)，人體處于臥、倒位時心肌興奮性會增高，能夠改善心肌收縮性。此外，頭向下傾斜姿勢的訓練可誘導直立和頭向下傾斜姿勢的心肺適應性[35]。李志宏等[36]對長期進行手倒立訓練的38名患有高血壓癥的40～60歲中老年人跟蹤研究，發(fā)現(xiàn)其每博輸出量和心輸出量相對增多，而總外圍阻力、平均動脈壓及脈率3指標則呈下降趨勢，研究者認為倒立訓練的降壓作用是安全有效的?？傊w位改變等專門性訓練會提高人體機能在倒立體位的耐力，使機體達到新的適應能力。

4 結論與建議

無論男女，隨年齡的增長頸總動脈血流最大流速減慢；體位由仰臥位、直立位、頭低位-30°、頭低位-90°的順序，頸總動脈血流最大流速減慢；同一年齡段，頸總動脈血流最大流速男性均高于女性。

未來，不同體位訓練對改善正常人群和患病者心血管機能，以及倒立器材功能的更新?lián)Q代為大眾健身提供更多的健身方法，將是一個研究熱點。