人體靜態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

心血管系統疾病是嚴重威脅人類健康的主要慢性病之一，其特點是發病率高、致殘率高、死亡率高、并發癥多[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系[3]。早期篩查和干預是預防和降低心血管系統疾病最有效的方法。對心血管系統的重要生理參數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和血流信號頻譜特征參數是早期診斷腦血管疾病的重要參數，而頸總動脈是檢測和分析這些參數的重要窗口[4-6]。頸總動脈是腦循環系統的主要供血動脈之一[7]，當人體發生體位變化時，血液流動受重力影響，產生一系列生理反應和調節機制。通過測定不同體位變化下，頸總動脈血流流速動態變化特征，可以豐富頸總動脈的檢測參數，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、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、系統的運動訓練，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。患有先天性心臟病、心血管系統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

在海軍安慶醫院超聲科，超聲科醫生應用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。醫護人員應用OMRON腕部數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，該姿勢下數據缺失。

1.2.2 數據處理

對數據采用平均數和標準差（X±SD）來進行統計和分析。樣本符合正態分布，組間應用T檢驗雙樣本異方差檢驗作為統計方法，組內采用配對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人體血管內流體靜血壓，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，會使人產生不同的心血管調節反應的生理學機制[19]，并產生一系列神經—體液調節反應[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，血流速度變化呈現出差異。人體處于不同體位時血容量不同，當體位發生變化時，血液受到重力影響，重新分布[25]，血液頭向轉移發生改變[19]，對頸總動脈中的血流變化產生影響。

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，激發神經和體液的調節機制。體位變化，自主神經系統被激活，同時刺激特定腦區的腦實質內產生的支配腦血管中樞內神經，引起腦血管收縮或舒張，使循環系統做出適當調節。通常，從仰臥位到直立位過渡時，由于重力作用，在下肢和內臟靜脈聚集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，進而激活血壓調節反射，即位于頸動脈竇和主動脈弓的壓力感受器激活，導致交感神經系統受到刺激，副交感神經系統的活動減弱，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使血壓穩定。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—醛固酮系統的激活和加壓素分泌的增加，協助調節體內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，持續的直立姿勢會引起大量的神經—體液反應，這些反應因個體的血流狀態而不同，這包括激活腎素—血管緊張素—醛固酮系統以及血管生成素、內皮素和/或一氧化氮的產生。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系統中完成，所有這些機制必須協調作用并做出反應，尤其是許多代償性改變是通過自主神經系統的活動來協調的。因此，自主神經系統的功能需要維持足夠的腦灌注來支持意識，若某一機制出現障礙，協同補償機制被激活，以適應人體機能作用，尤其是優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，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、斑塊等相關疾病發生與發展的重要因素，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、功能發生改變[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，發現運動人群雙側的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]研究發現短時間身體倒立未發現心功能指標異常情況。蘇全生等[34]研究發現，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，發現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。總之，體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換代為大眾健身提供更多的健身方法，將是一個研究熱點。