Contents
  1. 1. 原始数据
  2. 2. 数据分析
  3. 3. 致谢
  4. 4. 参考资料

终于答辩结束了,四级实验告一段落,同时IYPT助教的工作这周也结束了。

这是我们答辩的Slides链接:运动对血流分布的影响_答辩最终版.pdf

这是我们答辩的录像:[优酷]彩超研究运动对血流分布的影像

答辩一共有8分钟报告时间,2分钟提问时间。以至于我们一再需要减少幻灯片的页数,并且在答辩的时候,将超声波仪器如何成像一笔带过。重点介绍我们的实验数据和结果。

这篇博客主要介绍实验结果部分。

原始数据

下图是我的心脏B超成像,最上方是心尖,阴影部分是左心室,右下是左心房、左上是右心室、左下是右心房。

我的心脏超声成像

实验时,我们通过描迹测量心舒张和心收缩时左心室的体积,来计算心功能。

图中的EDV、ESV、SV、EF分别对应左心室心舒张容积、心收缩容积、一次心跳泵出血液容积(每博输出量)、心功能。

下图是我右总颈动脉的彩色多普勒成像(上半部分)和脉冲多普勒成像(下半部分)。彩超就是彩色多普勒成像,将血流速度信息通过着色的方式体现。图中红色部分表示血流方向是迎向探头,图中的管道就是颈动脉血管壁,通过测量血管两端的距离可以得到血管直径和血管面积。而下方的脉冲多普勒记录的是血流速度随时间的变化波形。通过测量波形最高点可以得到血流速度最大值,测量两个波峰之间的时间间距可以得到心率,通过计算血流速度波形下方的面积再乘以血管面积可以得到血流量(VolFlow)。

下图是我右下肢动脉(股动脉)的多普勒成像,与颈动脉类似,用的是同样的血管探头。唯一不同的是,股动脉血流方向和颈动脉是相反的,故血流速度是负的。

数据分析

关于我们的测量数据,正式做实验我们一共测量两个下午。第一个下午测量时对运动的设计不够合理,并且静息的时候是我去医院以后不久测量的,我的心率偏高。第二个下午,静息状态是我在医院检查床上躺了五分钟以后测量的。我们的原始数据都是以上那样的一幅幅超声成像图,对于要测量的量我们在软件中都测量好,然后进行数据处理。

有一点要说的,测量时我们首先测的是股动脉,其次是心脏,最后才是颈动脉。因此,即便是同一次跑步(比如同样都是二级运动),心脏和颈动脉的心率比股动脉明显要低,这个是不可避免的。尽管从测量股动脉到测量颈动脉也就十几秒,心率竟然下降了40次,可见我运动恢复还是很快的。如果想要尽量避免操作实验延迟,那就得跑一次测股动脉,再跑一次测颈动脉,再跑一次测心率,也就是一次只测量一个部位。但这样运动量就会大大提高,人体疲劳以后又会产生其他变化,比如跑不动了、心率上不去了。同样,我们实验数据有点少,并没有多次测量,也是因为我们没办法再一个下午测量两组数据(尤其一开始我们还做三级运动的时候)。这是我们实验遇到的困难。

以下就是我们的实验数据分析:

心输出量 = 心率 X 每博心输出量

我们的实验结论:

1.运动时,心率增加,心输出量增加,心功能增强

2.运动时,人体血流分布发生改变

3.运动时,股动脉血流速度及血流量显著增加

4.运动时,颈总动脉血流量明显减少

至于如何解释这样的实验结果:

首先运动导致心率、心输出量增加提高这个很好理解,心输出量增加主要是由心率提高导致的。(从原始数据看出,图中没有)一级运动每博输出量比静息时显著提高,但二级运动每博心输出量却不如一级运动高。这个可能是因为心率太高,以至于心脏上一次收缩不完全就舒张进行下一次收缩了。

运动时人体血流分布发生改变,这一点我们最初是没把握的。所以做出这样的结果我们也很开心。尤其是股动脉血流量,一级运动几乎是静息时的10倍,而颈总动脉的血流量也是明显较少。可见在运动时,人体主要保证的是骨骼肌的供血,而大大减少了对头部的供血。

如下图是我今年3月份体测结果显示的节段肌肉评估,我下肢的肌肉发达,肌肉量达到每边接近7kg,而上肢每边只有1.7kg。骨骼肌在运动时是需要消耗大量的能量的,这个能量就由体内的脂肪、蛋白质、糖类与氧气反应合成ATP提供。下肢增加的血流量可以运输更多的氧气,来维持能量供给。

我的Inbody人体成份分析结果

这样解释的只是直接目的,而是什么使得人体心率加快、心输出量增加、以及血流分布的改变呢?能确定交感神经肯定参与,即中枢神经系统参与调节控制,但具体是如何达到这一的改变的,我不是很清楚。

致谢

这个实验的完成,离不开邱肃医师的支持。邱医生在不影响医院正常工作的情况下,指导我们完成这个四级实验课题。从实验设计、实验操作到最后的答辩,邱老师都事无巨细的参与,与我们讨论、给我们提建议。邱医师不仅非常专业,而且和蔼可亲,十分关系我们的身体情况,遇到雾霾严重的天气(PM2.5
200+),我们就暂停了实验。在此感谢邱老师两个月以来对我们的指导。

其次,感谢大物实验中心王中平老师对我们课题的支持,以及大物实验中心和中科大校医院。

还有和我一起完成实验的两个小伙伴,两个月以来我们几乎每周五下午都一起去科大校医院做实验、讨论数据处理和答辩的问题。今天下午在听完我的答辩以后,他们纷纷表示讲的不错,超出了他们的预期,并对我露出满意的微笑:D。与他们的合作也是愉快及令人难忘的。

参考资料

[1] 超声影像学 徐启彬主编 浙江大学出版社

这本书,是邱医生借给我们的,在我们开始实验前、写论文时都用到了这本书。

[2] Training and the cardiovascular system

这个网站特别棒,它展示了运动前后人体多个器官血流分布的改变,并解释了原因。我不知道他们具体是通过什么方法来得到的数据。

[3]
wikipedia: 医学超声检查

这个词条在看医学超声成像原理的时候,参考的比较多。

[4] 運動前後血液分布

最后这个是因为中文网站,为数不多的和我们课题相关的中文网站吧。


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