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皮膚和脂肪厚度的測量
來源:delsys表面肌電腦電分析系統_EMG_EEG_人因工程 | 發布時間:2020/2/21 13:44:37 | 瀏覽次數：
體脂、衰老、糖尿病對腰圍內、下垂直和切變壓的影響及其對皮膚血流的影響 Jerrold S.Petrofsky博士，JDKatie McClellen博士，Michelle Prowse MS，PT，Gurinder Bains醫學博士，Lee Berk博士，MPH，CLS，Scott Lee醫學博士 摘要 介紹 壓力對老年人和糖尿病患者足部皮膚血流量的影響一直備受關注。但很少有人注意到身體的其他部位，特別是腰部的腰帶下，在與運動相關的身體運動中，那里的壓力可能很高。這可能是非常重要的設備，如熱包戴在腰帶下的白天，因為他們的安全依賴于適當的皮膚血液流動，以驅散熱量；在糖尿病人群中，燒傷已經看到。 方法 對40名有糖尿病和無糖尿病的男女受試者進行了兩系列實驗，以評估在不同的常規運動中系腰帶時的垂直和剪切壓力。利用觸覺壓力測圖系統測量了膠帶下的垂直和剪切壓力、膠帶張力和剪切壓力。檢查了11種不同的身體運動。然后，根據記錄的壓力，第二系列實驗檢測了相同壓力下的皮膚血流量。 結果 實驗結果表明，在10種不同的運動中，受試者的垂直壓力和剪切力都很小。但對于超重的受試者，腰帶下的壓力高達150千帕。在這些高壓力下，皮膚循環被阻塞。 結論 糖尿病患者一般超重，循環受損，應謹慎使用熱包，因為在休息時血液流量低，身體運動時腰帶下的循環阻塞。 關鍵詞：壓力、循環、肥胖、年齡 介紹 下背痛是美國和全世界的主要問題[1]。即使在個人身體狀況良好的職業中，如消防員，也會有嚴重的損傷，導致背痛[2]。這在像護士這樣長時間站立的人身上尤為明顯。超重或年老的人由于壓力和腹部力量不足而腰痛的幾率更大[4]。 通常，在下背部受傷后，使用熱敷[3]。例如，在泰國的一項研究中，近600名治療師中，64%的人經常使用熱敷治療腰痛[5]。這種方式要么單獨使用，要么有時與練習結合使用[6]。這些由許多不同公司生產和銷售的熱包裝，由于可以在柜臺上使用長達12小時的熱包裝而得到了廣泛的應用。當人們在白天走動和工作時，這些被戴在腰帶下以減輕腰痛。熱量通過循環的增加而消散；如果沒有循環的增加，這些恒定熱量產生的熱量包會變得非常熱，并可能導致燒傷[7、8、9、10、11、12、13]。皮帶引起的壓力可能導致循環減少。 正常情況下，當低壓作用于皮膚時，會出現反應性充血。當對皮膚施加更大的壓力時，血流被阻塞[10，11，14]。這被認為是由釋放神經肽的辣椒素敏感神經纖維介導的[15，16]。這種低壓充血被認為可以保護皮膚免受損害[15，17，18]。此外，如果壓力過高，軟組織可能會發生壓縮性損傷[19]。尤其是在皮膚本身脆弱的地方，就像老年人或糖尿病患者一樣[19，20]。其他的風險，對于發展潰瘍和皮膚崩潰，也包括皮膚的厚度，可以修改肥胖[21]。因此，肥胖是燒傷的危險因素[22]，衰老和糖尿病也是如此[23，24]。 雖然可以預測，在皮帶下運動時，尤其是在熱包或熱包的情況下，皮膚上的壓力可能很高，但尚未評估運動時皮帶下的壓力與皮膚血流量的關系。當一個超重的人移動并系上腰帶時，可以預測，由于腰部的肥胖，腰帶的張力會高于瘦人。老年人和糖尿病患者的體脂通常較多，這使得這一群體特別容易受到壓力的影響[25，26]。因此，在本研究中，我們測量了皮帶下的垂直和絕對壓力，以及在日常生活活動中觀察到的典型運動和運動中的皮帶張力。研究對象包括年輕人、老年人和糖尿病患者。受試者最初被分為低體脂組和高體脂組進行數據分析，然后按年齡和糖尿病進行重新分析。這是因為對皮膚壓力和皮帶張力的最大影響是身體學科 研究對象為40名男性和女性。最初分為高體脂組（體脂>25%，HF）和低體脂組（體脂<25%，LF）。人口統計數據列于表1和表2。他們被選擇給不同的年齡和身體脂肪提供一個研究的橫截面。28名受試者沒有糖尿病和循環障礙，12名受試者有糖尿病。在28名受試者中，12名年齡小于35歲（年輕受試者），16名年齡大于35歲（老年受試者）。低體脂組15例，高體脂組25例。受試者沒有服用α或β激動劑或拮抗劑。糖尿病患者的平均糖化血紅蛋白為7.4%，如果糖化血紅蛋白在6%到8.5%之間，則被選中。所有方法和程序均經洛馬琳達大學機構審查委員會批準。所有受試者都簽署了知情同意書。 表1-低脂組受試者的人口統計（LF）（女性=8，男性=7） 表2-高脂肪組受試者的人口統計（女性=13，男性=12） 方法 皮膚壓力測量： 垂直皮膚壓力用觸覺壓力繪圖系統測量。壓力傳感器為7.94×7.94毫米，間距為4.5×4.5毫米。觸覺壓力系統使用的傳感器是電阻應變計傳感器。壓力范圍在0-200千帕之間。傳感器的厚度在7到10毫米之間。這些傳感器由512個傳感器組成，每個傳感器每秒掃描10次。校準由工廠完成，內部由計算機系統完成。 剪切測量： 使用觸覺（傳感器產品，新澤西州麥迪遜）剪切傳感系統測量剪切。該系統能夠直接測量兩個接觸面的界面處的剪切力。該傳感器由兩個傳感器元件組成：一個測量垂直壓力，另一個測量剪切力的壓阻式傳感器。總感應面積為5.1×5.1厘米（2英寸×2英寸），剪切力范圍為0-1.5牛頓。相關橫向傳感器的壓力范圍為0-50千帕�？偟木W格大小是4英寸乘4英寸，傳感在中心。有16個離散的垂直壓力傳感器點加上剪切。掃描速度是10赫茲。陣列的厚度為1.5毫米（58.5毫米）。制造商規定的精確度為±10%，重復性為±2%。+/-在規定壓力范圍內線性度為1.5%。 皮膚和脂肪厚度的測量： 皮膚和脂肪厚度的測量是在Sonasite公司（華盛頓妓院）制造的二維超聲系統上完成的。這臺名為Sonasite 180 plus的設備提供了一個頻率為1000萬赫茲的超聲波信號。超聲信號從探頭下方的組織反射出來，形成了一個二維圖像來測量皮膚和皮下脂肪的厚度。由于測量探針表面附近皮膚厚度的物理問題，使用了一厘米的距離（Cone Instruments，Cleveland，Ohio）。探頭與皮膚呈900度角，使用線性探頭。該探頭有95個獨立的超聲元件，可提供高分辨率圖像。為了確保最大的準確性，這些測量是由一名研究人員完成的。同一位研究者用超聲波接合器測量皮膚和脂肪，然后在尸體上解剖皮膚和脂肪，以確認測量的準確性。 體脂含量 用阻抗容積描記儀（RJL系統，克林頓TWP，MI）測量體脂含量。 皮帶壓力 皮帶壓力由集成在皮帶中的4應變計壓力傳感器測量[圖1]。皮帶力傳感器的輸出由應變計放大器（DA 100C BioPac系統）調節，頻率響應范圍從直流到1000赫茲，增益為5000。在BioPac MP100系統（加州戈萊塔BioPac系統）上，用16位a/D轉換器以每秒1000個樣本的速度對輸出進行數字化。 運動 使用了11種不同的練習。這些都是為了代表正常的日�；顒�，看看這些正常的身體運動會對皮膚和皮帶張力有什么影響。完成的練習有： 受試者站著深深地吸氣。 受試者們站著，深深地呼氣。 受試者從站立姿勢開始，彎曲臀部，直到用手觸摸腳趾（或盡可能地離地）。 受試者站起來，將上軀干盡量向右旋轉。 受試者站起來，然后蹲下，用把手把一個15磅重的箱子抬離地面，放在1米高的桌子上。 研究對象從站著變成坐在沒有靠背支撐的椅子上。 主題由sittin開始這個話題從坐在椅子上開始，然后靠在有靠背的椅子上 受試者坐在椅子上，把后備箱完全向前彎曲。 受試者在坐姿時，盡可能向左右側彎 受試者仰臥在按摩臺上。 受試者仰臥在按摩臺上做腹部仰臥起坐，膝蓋彎曲，雙臂交叉于胸部（標準仰臥起坐）。 血流測量 使用單點紅外激光多普勒流量計（TST 140探頭，LDF100模塊，BioPac公司，加利福尼亞州戈萊塔）測量皮膚血流。記錄皮膚血流30秒。流量計有一個活動面積為1平方厘米的頭部。探頭被插入一個LDF100C放大器，然后用16位模數轉換器以每秒2000個樣本的速度進行數字化。然后將轉換后的信號保存到BioPac MP 100系統（BioPac Inc，Goleta，CA）進行最終分析。在血流探頭后面放置一個稱重傳感器，測量通過血流探頭施加在皮膚上的力。應變計電橋的輸出通過BioPac應變計放大器（DA 100C BioPac系統）進行調節和放大，頻率響應平坦，從直流到1000赫茲，增益為5000。在BioPac MP100系統（加州戈萊塔BioPac系統）上，用16位a/D轉換器以每秒1000個樣本的速度對輸出進行數字化。 程序 有兩個系列的實驗。第一個系列涉及的對象完成身體運動所描述的方法相當于正常的日�；顒�。在第二個實驗中，在相似的水平上施加壓力并測量血流量。所有實驗對象的室溫在攝氏22度時都是恒定的。 系列1 壓力傳感器陣列測量了皮帶上方、下方和下方的壓力，皮帶寬度為2厘米。腰帶由受試者調整，使其張力舒適，與日常生活中通常在褲子上系腰帶時的張力相同。實驗在每個受試者身上重復兩次。第一次，傳感器是垂直壓力傳感器，第二次重復練習時，使用剪切傳感器。受試者完成1分鐘的練習，每次練習之間允許1分鐘。使用統計隨機數發生器隨機選擇順序。 系列2 受試者舒適地坐在24°C的受控環境室中20分鐘。在施加任何壓力之前，取基線血流量。激光多普勒血流探頭放置在脊柱外側4cm的背部。將壓力陣列放置在探頭頂部，在記錄血流的同時手動加壓30秒。取下壓力30秒，血流繼續記錄。在7.5、15、30、45和60kpa下按隨機順序施加壓力。 數據分析 數據分析包括平均數和標準差、相關和無關T檢驗、皮爾遜積相關系數和偏相關系數的計算。差異有顯著性（p<0.05）。來自壓力傳感器的數據平均分布在腰帶下面50個單元，腰帶上面50個單元，腰帶下面50個單元，在下背部。剪切傳感器數據來自安全帶下方和上方的兩個位置。 結果 系列1 皮帶張力-兩組受試者的結果如圖2、3和4所示，低體脂（LF）組和高體脂（HF）組分別為5、6和7。圖2（LF）和5（HF）顯示了11次移動過程中記錄在皮帶上的張力。LF組運動前皮帶張力為0.08±0.01牛頓。然而，對于HF組，靜息張力為5.3±2.8牛頓。兩組間差異有顯著性（p<0.01）。一些高體脂個體的靜息力高達11.4牛頓。事實上，整個實驗組靜息帶壓與體脂的相關系數為0.92，具有顯著的相關性；體脂越大，靜息帶越緊。同樣的關系也擴展到了這里研究的身體運動。 兩組受試者的腰帶最大的張力是在腹部緊縮時。呼氣時張力最低。雖然兩組受試者的反應模式相同，但高頻組在每次運動中的皮帶張力被夸大。例如，在仰臥起坐時，左前組的皮帶壓力僅為9.1±1.9牛頓，而右前組的皮帶壓力為88.1±18.2牛頓。兩組受試者壓力比較差異有顯著性（p<0.01）。LF組變化不大。但在HF組中，體脂含量最高的個體的皮帶張力與皮帶張力之比最大，因為一個人的腹部嘎吱嘎吱達到180牛頓。
 
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