指端脉搏波与柔身锻炼者的相关实验研究
作者：熊政纲 阳奇志 谢 定 吴承德
单位：湖南医科大学 物理教研室,长沙 410078
关键词：光电变换器; 脉搏波; 动脉顺应性; 柔身锻炼者
中国医学物理学杂志990315
摘要： 本文报告154例医学生、30例坚持三个月柔身锻炼者[1]前后所测指端光电容积脉搏波的实验研究。结果表明：指端光电容积脉波图能反映心率及其异常变化、血管壁顺应性、末梢循环状态等等。它将对疾病预防、诊断及治疗有重要意义。
中图分类号：R161.1 文献标识码：A 文章编号：1005-202X(1999)03-0167-02
The experimental studies on the correlativity between the Finger tip pulse wave and lithe trainee
, http://www.100md.com
XIONG Zheng-gang , YANG Ji-zhi , XIE Ding , WU Cheng-de
(Department of physics, Hunan Medical university,chan,sha 410078,China)
Abstract: In this paper, we studied the photoelectric pulse wave of local blood volume finger tip in 154 medical students and 30 trainees of lithe motion to compare the different states before and after three months of training. The results of pulse wave study shows and records the heart rate, and it's abnormal variations, the elasticity change of blood vessel wall, and state of peripheral blood supply etc. It is great significant in protection, diagnosis and cure of diseases.
, http://www.100md.com
Key words: light-electricity; device ; pulse wave arterial compliance ; lithe trainee
前言：现在健身方法很多，但检测方法却少。利用指端光电容积脉搏波来衡量锻炼者的健身效果值得研究。柔身健美锻炼能提高人体调控能力、增强心肌收缩力、不同程度地改善末梢循环血液供应情况[2]。人们搞锻炼往往难以进行常规的动物实验，也不允许采用创伤性检测技术。因此，我们自制暗盒式光电转换器与心电图机配合使用，既无创伤又能快速测出指端光电容积脉搏波 。本文试图在证明锻炼者健身效果的同时，还能随时检测不同年龄人在不同状态下，心血管的健康状况。并有利于提醒人们加强锻炼，增强体质，预防疾病。
1 实验原理
根据光的透射现象，采用了暗盒式指端光电容积脉搏传感器。当动脉输送血液至指端时，微血管床的血红素含量愈高，透射光愈弱，该部位的光透射强弱也将发生变化，把这变化了的光用光敏元件接受，并转换为电信号，输送给心电图机描记，即可得到指端光电容积脉搏波图，简称脉搏波。
, http://www.100md.com
2 材料与方法
2.1 材料：
J1201-2低压电源一台(上海教学仪器厂)
暗盒式光电转换器一个(自制)
5100 K心电图机一台(上海医疗仪器厂)
2.2 方法：
(1)暗盒式光电转换器，就是把SRS-355B(日本产)硅光电池安装在暗盒底板上，暗盒上盖装个6V小灯泡，盒内装上弹簧，弹力控制正面能使被测者的手指伸缩自如。接法见图1。
图1 仪器联结图
, 百拇医药
被测者把左手无名指伸入暗盒至第一关节部位，使硅光电池中心正对着微血管床，然后打开开关，心电图机纸速为25mm/s。为了方便将波形反过来记录，波形见图2，然后把一个脉搏波放大，取下列参数作测量指标[2-4]
图2 指端光电脉波图
图3 放大脉波图
t1：快速射血期时值；t2左室射血期时值；t3舒张期时值；T：脉搏波传递时间；t1/t2：指快速射血期时值与整个左室射血期时值之比；t2/t3指左室射血期时值与舒张期时值之比；α1指脉波起点与主波顶点到基线连线的夹角；α2主终线与基线的夹角；h1指主波高度；h2降中峡高度；h3重搏波高度；(h1- h2)/ h1指降中峡的最低点到主波顶点的距离与主波幅值的比值。
, 百拇医药
用以上参数在每个实例中均取连续10个脉波曲线的平均值。
(2)检测对象：湖南医科大学麻醉系154名男、女学生和30名以女性为主柔身锻炼者。每天坚持锻炼(全套柔身锻炼一般30分钟左右)。被测者不讲话，均以平和呼吸状态，测量结果见表1。
表1 平和呼吸态脉搏波参数变化的均值、标准误差、P值 实验
参数
单位
学生组 154人
锻炼组 30人
*
男：N=91
女：N=73
, 百拇医药
P
锻炼前N=10
P
锻炼三个月后
P
21±4岁
21±3岁
27-45岁
N=20 45-65岁
h1
mm
-2.450±1.10
, 百拇医药 -2.330±1.06
<0.05
-2.040±2.73
0.05
03.03±1.29
<0.05
(h1- h2)/ h1
%
-9.100±3.98
-9.150±3.78
<0.05
, http://www.100md.com
-10.10±3.30
0.05
-4.90±1.76
<0.05
t1
s
-0.035±0.07
0.035±0.06
<0.01
0.043±0.018
0.05
0.026±0.010
, 百拇医药
<0.05
t1/t2
%
-6.780±2.00
7.010±1.88
<0.05
7.000±2.99
0.05
6.45±1.67
<0.01
t2/t3
, http://www.100md.com
%
-4.100±4.88
-4.200±4.72
<0.01
0.800±5.91
0.05
-4.90±4.71
<0.05
α1
度
-8.200±2.43
-8.310±2.50
, 百拇医药
<0.01
-8.670±3.21
0.05
-7.320±2.78
<0.05
α2
度
-7.680±1.87
-7.740±1.91
<0.01
-6.930±2.55
0.05
, http://www.100md.com
-6.640±2.60
<0.05
*锻炼组数据由本室阳振刚教授等人提供。3 结果分析
指端光电容积脉波与颈动脉和桡动脉图形极为相似[3]，三者生理意义基本相同。(h1- h2)/ h1说明切迹高度，它反映外周阻力和血管顺应性的大小，当外周阻力增加和脉管壁弹性降低时舒张压升高，使主动脉瓣提早关闭，因而切迹位置高，反之则低[4]。h1主波幅值反映流过指端微血管床的最大血量，从而反映末梢循环血液充盈程度。t1反映心肌收缩能力。t1/(t2-t1)与动脉弹性有关，t1/(t2-t1)若增加，提示动脉顺应性降低，外周阻力增加[5，2]，因而t1/t2减小，则提示动脉顺应性改善，外周阻力减小。上升主波曲线与基线夹角α1，反映出流过指端微血管床血量的变化速度，它取决于心室射血速度，动脉阻力和弹性。动脉阻力小，顺应性好，则上升速度快，α1大；反之α1则小[6，2，3]。α2亦反映主动脉顺应性和外周阻力的大小。
, 百拇医药
根据上述理由，从表中结果看出：21岁左右的青年人的指端脉搏波反映脉管弹性、顺应性、心室射血速度等均无明显差异。而中老年人经三个月锻炼前后相比，主波幅值h1明显增加(P<0.05)；降中峡下移(h1- h2)/ h1明显增大(P<0.05)，快速射血期时值t1缩短(P〈0.05-0.01)；快速射血期时值与左室射血期时值之比t1/t2显著下降(P<0.05)，而左室射血期时值与舒张期时值之比t2/t3无明显差异。主波曲线与基线的夹角显著增大(P<0.05)；主终线与基线的夹角α2也显著增大(P<0.05)。
4 讨论与展望
血液在较细的毛细血管内运行，速度几乎是均等的[7]。而人随着年龄的增加，血管顺应性降低，脉搏传导速度加快，血管弹性降低，受心率影响大，青年人反映不明显，而中老年人反映特别明显。经常做体育锻炼，但不是剧烈运动，上述情形能够得到改善。指端光电容积脉搏波的测量简便、快捷，将会对医疗、保健监测起到一定的作用。
, 百拇医药
致谢：本文承蒙谢嘉平、阳振刚两教授指正，在此表示谢意。
参考文献：
[1] 阳振刚.柔身健美功[J].气功天地，1991，3:23-25;1992，4:22-25.
[2] 阳振刚,赵敏,任力锋.数理医学杂志，1993,6(2):43-44.
[3] 丁报春,等.无创性心功能评定正常值测定及其在冠心病诊断上的应用Ⅲ：劲动脉搏动图(CPT)[J].湖医学院学报，1983，(8):396.
[4] 朱妙章,等.颈动脉搏动图的分析与监床意义[J].第四军医大学学报，1980,(3):396.
[5] Chlebus H: Clinical Application of carotid Electro sphygmography. In juznic.
, 百拇医药
G(Ed):Noninvasive Access to Cardiovascular Dynamics; Experimental and Applied P76 London 1979.
[6] Paris AF, et al: Methodology. In Paris AF, et al[Ed]:Noninvasive Approaches to Cardiovascular Diaghosis.P33 Appleton-Century-crafts/ New York 1979.
[7] [美] V. B. 蒙卡斯尔主编. 陈尚恭,等译, 医学生理学下册,北京:科学出版社1990:1026-1027.
收稿日期：1998-10-11, http://www.100md.com
单位：湖南医科大学 物理教研室,长沙 410078
关键词：光电变换器; 脉搏波; 动脉顺应性; 柔身锻炼者
中国医学物理学杂志990315
摘要： 本文报告154例医学生、30例坚持三个月柔身锻炼者[1]前后所测指端光电容积脉搏波的实验研究。结果表明：指端光电容积脉波图能反映心率及其异常变化、血管壁顺应性、末梢循环状态等等。它将对疾病预防、诊断及治疗有重要意义。
中图分类号：R161.1 文献标识码：A 文章编号：1005-202X(1999)03-0167-02
The experimental studies on the correlativity between the Finger tip pulse wave and lithe trainee
, http://www.100md.com
XIONG Zheng-gang , YANG Ji-zhi , XIE Ding , WU Cheng-de
(Department of physics, Hunan Medical university,chan,sha 410078,China)
Abstract: In this paper, we studied the photoelectric pulse wave of local blood volume finger tip in 154 medical students and 30 trainees of lithe motion to compare the different states before and after three months of training. The results of pulse wave study shows and records the heart rate, and it's abnormal variations, the elasticity change of blood vessel wall, and state of peripheral blood supply etc. It is great significant in protection, diagnosis and cure of diseases.
, http://www.100md.com
Key words: light-electricity; device ; pulse wave arterial compliance ; lithe trainee
前言：现在健身方法很多，但检测方法却少。利用指端光电容积脉搏波来衡量锻炼者的健身效果值得研究。柔身健美锻炼能提高人体调控能力、增强心肌收缩力、不同程度地改善末梢循环血液供应情况[2]。人们搞锻炼往往难以进行常规的动物实验，也不允许采用创伤性检测技术。因此，我们自制暗盒式光电转换器与心电图机配合使用，既无创伤又能快速测出指端光电容积脉搏波 。本文试图在证明锻炼者健身效果的同时，还能随时检测不同年龄人在不同状态下，心血管的健康状况。并有利于提醒人们加强锻炼，增强体质，预防疾病。
1 实验原理
根据光的透射现象，采用了暗盒式指端光电容积脉搏传感器。当动脉输送血液至指端时，微血管床的血红素含量愈高，透射光愈弱，该部位的光透射强弱也将发生变化，把这变化了的光用光敏元件接受，并转换为电信号，输送给心电图机描记，即可得到指端光电容积脉搏波图，简称脉搏波。
, http://www.100md.com
2 材料与方法
2.1 材料：
J1201-2低压电源一台(上海教学仪器厂)
暗盒式光电转换器一个(自制)
5100 K心电图机一台(上海医疗仪器厂)
2.2 方法：
(1)暗盒式光电转换器，就是把SRS-355B(日本产)硅光电池安装在暗盒底板上，暗盒上盖装个6V小灯泡，盒内装上弹簧，弹力控制正面能使被测者的手指伸缩自如。接法见图1。
图1 仪器联结图
, 百拇医药
被测者把左手无名指伸入暗盒至第一关节部位，使硅光电池中心正对着微血管床，然后打开开关，心电图机纸速为25mm/s。为了方便将波形反过来记录，波形见图2，然后把一个脉搏波放大，取下列参数作测量指标[2-4]
图2 指端光电脉波图
图3 放大脉波图
t1：快速射血期时值；t2左室射血期时值；t3舒张期时值；T：脉搏波传递时间；t1/t2：指快速射血期时值与整个左室射血期时值之比；t2/t3指左室射血期时值与舒张期时值之比；α1指脉波起点与主波顶点到基线连线的夹角；α2主终线与基线的夹角；h1指主波高度；h2降中峡高度；h3重搏波高度；(h1- h2)/ h1指降中峡的最低点到主波顶点的距离与主波幅值的比值。
, 百拇医药
用以上参数在每个实例中均取连续10个脉波曲线的平均值。
(2)检测对象：湖南医科大学麻醉系154名男、女学生和30名以女性为主柔身锻炼者。每天坚持锻炼(全套柔身锻炼一般30分钟左右)。被测者不讲话，均以平和呼吸状态，测量结果见表1。
表1 平和呼吸态脉搏波参数变化的均值、标准误差、P值 实验
参数
单位
学生组 154人
锻炼组 30人
*
男：N=91
女：N=73
, 百拇医药
P
锻炼前N=10
P
锻炼三个月后
P
21±4岁
21±3岁
27-45岁
N=20 45-65岁
h1
mm
-2.450±1.10
, 百拇医药 -2.330±1.06
<0.05
-2.040±2.73
0.05
03.03±1.29
<0.05
(h1- h2)/ h1
%
-9.100±3.98
-9.150±3.78
<0.05
, http://www.100md.com
-10.10±3.30
0.05
-4.90±1.76
<0.05
t1
s
-0.035±0.07
0.035±0.06
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, 百拇医药
<0.05
t1/t2
%
-6.780±2.00
7.010±1.88
<0.05
7.000±2.99
0.05
6.45±1.67
<0.01
t2/t3
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-4.100±4.88
-4.200±4.72
<0.01
0.800±5.91
0.05
-4.90±4.71
<0.05
α1
度
-8.200±2.43
-8.310±2.50
, 百拇医药
<0.01
-8.670±3.21
0.05
-7.320±2.78
<0.05
α2
度
-7.680±1.87
-7.740±1.91
<0.01
-6.930±2.55
0.05
, http://www.100md.com
-6.640±2.60
<0.05
*锻炼组数据由本室阳振刚教授等人提供。3 结果分析
指端光电容积脉波与颈动脉和桡动脉图形极为相似[3]，三者生理意义基本相同。(h1- h2)/ h1说明切迹高度，它反映外周阻力和血管顺应性的大小，当外周阻力增加和脉管壁弹性降低时舒张压升高，使主动脉瓣提早关闭，因而切迹位置高，反之则低[4]。h1主波幅值反映流过指端微血管床的最大血量，从而反映末梢循环血液充盈程度。t1反映心肌收缩能力。t1/(t2-t1)与动脉弹性有关，t1/(t2-t1)若增加，提示动脉顺应性降低，外周阻力增加[5，2]，因而t1/t2减小，则提示动脉顺应性改善，外周阻力减小。上升主波曲线与基线夹角α1，反映出流过指端微血管床血量的变化速度，它取决于心室射血速度，动脉阻力和弹性。动脉阻力小，顺应性好，则上升速度快，α1大；反之α1则小[6，2，3]。α2亦反映主动脉顺应性和外周阻力的大小。
, 百拇医药
根据上述理由，从表中结果看出：21岁左右的青年人的指端脉搏波反映脉管弹性、顺应性、心室射血速度等均无明显差异。而中老年人经三个月锻炼前后相比，主波幅值h1明显增加(P<0.05)；降中峡下移(h1- h2)/ h1明显增大(P<0.05)，快速射血期时值t1缩短(P〈0.05-0.01)；快速射血期时值与左室射血期时值之比t1/t2显著下降(P<0.05)，而左室射血期时值与舒张期时值之比t2/t3无明显差异。主波曲线与基线的夹角显著增大(P<0.05)；主终线与基线的夹角α2也显著增大(P<0.05)。
4 讨论与展望
血液在较细的毛细血管内运行，速度几乎是均等的[7]。而人随着年龄的增加，血管顺应性降低，脉搏传导速度加快，血管弹性降低，受心率影响大，青年人反映不明显，而中老年人反映特别明显。经常做体育锻炼，但不是剧烈运动，上述情形能够得到改善。指端光电容积脉搏波的测量简便、快捷，将会对医疗、保健监测起到一定的作用。
, 百拇医药
致谢：本文承蒙谢嘉平、阳振刚两教授指正，在此表示谢意。
参考文献：
[1] 阳振刚.柔身健美功[J].气功天地，1991，3:23-25;1992，4:22-25.
[2] 阳振刚,赵敏,任力锋.数理医学杂志，1993,6(2):43-44.
[3] 丁报春,等.无创性心功能评定正常值测定及其在冠心病诊断上的应用Ⅲ：劲动脉搏动图(CPT)[J].湖医学院学报，1983，(8):396.
[4] 朱妙章,等.颈动脉搏动图的分析与监床意义[J].第四军医大学学报，1980,(3):396.
[5] Chlebus H: Clinical Application of carotid Electro sphygmography. In juznic.
, 百拇医药
G(Ed):Noninvasive Access to Cardiovascular Dynamics; Experimental and Applied P76 London 1979.
[6] Paris AF, et al: Methodology. In Paris AF, et al[Ed]:Noninvasive Approaches to Cardiovascular Diaghosis.P33 Appleton-Century-crafts/ New York 1979.
[7] [美] V. B. 蒙卡斯尔主编. 陈尚恭,等译, 医学生理学下册,北京:科学出版社1990:1026-1027.
收稿日期：1998-10-11, http://www.100md.com