运动对血流分布的影响 实验结果

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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。

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。

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。

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：

我们的实验结论：

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。

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。

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。

[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]  运动前後血液分布

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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我写了几篇博客来介绍和记录我们的四级物理实验： 用医学超声仪器研究运动对人体血流分布的影响

① 为什么在校医院做大物四级实验

② 医学超声成像原理

③ 运动对血流分布的影响 实验设计

④ 运动对人体血流分布的影响 实验结果