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皮肤和脂肪厚度的测量
来源:薄膜压力传感器压力分布 | 发布时间:2020/2/21 13:44:37 | 浏览次数：
体脂、衰老、糖尿病对腰围内、下垂直和切变压的影响及其对皮肤血流的影响 Jerrold S.Petrofsky博士，JDKatie McClellen博士，Michelle Prowse MS，PT，Gurinder Bains医学博士，Lee Berk博士，MPH，CLS，Scott Lee医学博士 摘要 介绍 压力对老年人和糖尿病患者足部皮肤血流量的影响一直备受关注。但很少有人注意到身体的其他部位，特别是腰部的腰带下，在与运动相关的身体运动中，那里的压力可能很高。这可能是非常重要的设备，如热包戴在腰带下的白天，因为他们的安全依赖于适当的皮肤血液流动，以驱散热量；在糖尿病人群中，烧伤已经看到。 方法 对40名有糖尿病和无糖尿病的男女受试者进行了两系列实验，以评估在不同的常规运动中系腰带时的垂直和剪切压力。利用触觉压力测图系统测量了胶带下的垂直和剪切压力、胶带张力和剪切压力。检查了11种不同的身体运动。然后，根据记录的压力，第二系列实验检测了相同压力下的皮肤血流量。 结果 实验结果表明，在10种不同的运动中，受试者的垂直压力和剪切力都很小。但对于超重的受试者，腰带下的压力高达150千帕。在这些高压力下，皮肤循环被阻塞。 结论 糖尿病患者一般超重，循环受损，应谨慎使用热包，因为在休息时血液流量低，身体运动时腰带下的循环阻塞。 关键词：压力、循环、肥胖、年龄 介绍 下背痛是美国和全世界的主要问题[1]。即使在个人身体状况良好的职业中，如消防员，也会有严重的损伤，导致背痛[2]。这在像护士这样长时间站立的人身上尤为明显。超重或年老的人由于压力和腹部力量不足而腰痛的几率更大[4]。 通常，在下背部受伤后，使用热敷[3]。例如，在泰国的一项研究中，近600名治疗师中，64%的人经常使用热敷治疗腰痛[5]。这种方式要么单独使用，要么有时与练习结合使用[6]。这些由许多不同公司生产和销售的热包装，由于可以在柜台上使用长达12小时的热包装而得到了广泛的应用。当人们在白天走动和工作时，这些被戴在腰带下以减轻腰痛。热量通过循环的增加而消散；如果没有循环的增加，这些恒定热量产生的热量包会变得非常热，并可能导致烧伤[7、8、9、10、11、12、13]。皮带引起的压力可能导致循环减少。 正常情况下，当低压作用于皮肤时，会出现反应性充血。当对皮肤施加更大的压力时，血流被阻塞[10，11，14]。这被认为是由释放神经肽的辣椒素敏感神经纤维介导的[15，16]。这种低压充血被认为可以保护皮肤免受损害[15，17，18]。此外，如果压力过高，软组织可能会发生压缩性损伤[19]。尤其是在皮肤本身脆弱的地方，就像老年人或糖尿病患者一样[19，20]。其他的风险，对于发展溃疡和皮肤崩溃，也包括皮肤的厚度，可以修改肥胖[21]。因此，肥胖是烧伤的危险因素[22]，衰老和糖尿病也是如此[23，24]。 虽然可以预测，在皮带下运动时，尤其是在热包或热包的情况下，皮肤上的压力可能很高，但尚未评估运动时皮带下的压力与皮肤血流量的关系。当一个超重的人移动并系上腰带时，可以预测，由于腰部的肥胖，腰带的张力会高于瘦人。老年人和糖尿病患者的体脂通常较多，这使得这一群体特别容易受到压力的影响[25，26]。因此，在本研究中，我们测量了皮带下的垂直和绝对压力，以及在日常生活活动中观察到的典型运动和运动中的皮带张力。研究对象包括年轻人、老年人和糖尿病患者。受试者最初被分为低体脂组和高体脂组进行数据分析，然后按年龄和糖尿病进行重新分析。这是因为对皮肤压力和皮带张力的最大影响是身体学科 研究对象为40名男性和女性。最初分为高体脂组（体脂>25%，HF）和低体脂组（体脂<25%，LF）。人口统计数据列于表1和表2。他们被选择给不同的年龄和身体脂肪提供一个研究的横截面。28名受试者没有糖尿病和循环障碍，12名受试者有糖尿病。在28名受试者中，12名年龄小于35岁（年轻受试者），16名年龄大于35岁（老年受试者）。低体脂组15例，高体脂组25例。受试者没有服用α或β激动剂或拮抗剂。糖尿病患者的平均糖化血红蛋白为7.4%，如果糖化血红蛋白在6%到8.5%之间，则被选中。所有方法和程序均经洛马琳达大学机构审查委员会批准。所有受试者都签署了知情同意书。 表1-低脂组受试者的人口统计（LF）（女性=8，男性=7） 表2-高脂肪组受试者的人口统计（女性=13，男性=12） 方法 皮肤压力测量： 垂直皮肤压力用触觉压力绘图系统测量。压力传感器为7.94×7.94毫米，间距为4.5×4.5毫米。触觉压力系统使用的传感器是电阻应变计传感器。压力范围在0-200千帕之间。传感器的厚度在7到10毫米之间。这些传感器由512个传感器组成，每个传感器每秒扫描10次。校准由工厂完成，内部由计算机系统完成。 剪切测量： 使用触觉（传感器产品，新泽西州麦迪逊）剪切传感系统测量剪切。该系统能够直接测量两个接触面的界面处的剪切力。该传感器由两个传感器元件组成：一个测量垂直压力，另一个测量剪切力的压阻式传感器。总感应面积为5.1×5.1厘米（2英寸×2英寸），剪切力范围为0-1.5牛顿。相关横向传感器的压力范围为0-50千帕。总的网格大小是4英寸乘4英寸，传感在中心。有16个离散的垂直压力传感器点加上剪切。扫描速度是10赫兹。阵列的厚度为1.5毫米（58.5毫米）。制造商规定的精确度为±10%，重复性为±2%。+/-在规定压力范围内线性度为1.5%。 皮肤和脂肪厚度的测量： 皮肤和脂肪厚度的测量是在Sonasite公司（华盛顿妓院）制造的二维超声系统上完成的。这台名为Sonasite 180 plus的设备提供了一个频率为1000万赫兹的超声波信号。超声信号从探头下方的组织反射出来，形成了一个二维图像来测量皮肤和皮下脂肪的厚度。由于测量探针表面附近皮肤厚度的物理问题，使用了一厘米的距离（Cone Instruments，Cleveland，Ohio）。探头与皮肤呈900度角，使用线性探头。该探头有95个独立的超声元件，可提供高分辨率图像。为了确保最大的准确性，这些测量是由一名研究人员完成的。同一位研究者用超声波接合器测量皮肤和脂肪，然后在尸体上解剖皮肤和脂肪，以确认测量的准确性。 体脂含量 用阻抗容积描记仪（RJL系统，克林顿TWP，MI）测量体脂含量。 皮带压力 皮带压力由集成在皮带中的4应变计压力传感器测量[图1]。皮带力传感器的输出由应变计放大器（DA 100C BioPac系统）调节，频率响应范围从直流到1000赫兹，增益为5000。在BioPac MP100系统（加州戈莱塔BioPac系统）上，用16位a/D转换器以每秒1000个样本的速度对输出进行数字化。 运动 使用了11种不同的练习。这些都是为了代表正常的日常活动，看看这些正常的身体运动会对皮肤和皮带张力有什么影响。完成的练习有： 受试者站着深深地吸气。 受试者们站着，深深地呼气。 受试者从站立姿势开始，弯曲臀部，直到用手触摸脚趾（或尽可能地离地）。 受试者站起来，将上躯干尽量向右旋转。 受试者站起来，然后蹲下，用把手把一个15磅重的箱子抬离地面，放在1米高的桌子上。 研究对象从站着变成坐在没有靠背支撑的椅子上。 主题由sittin开始这个话题从坐在椅子上开始，然后靠在有靠背的椅子上 受试者坐在椅子上，把后备箱完全向前弯曲。 受试者在坐姿时，尽可能向左右侧弯 受试者仰卧在按摩台上。 受试者仰卧在按摩台上做腹部仰卧起坐，膝盖弯曲，双臂交叉于胸部（标准仰卧起坐）。 血流测量 使用单点红外激光多普勒流量计（TST 140探头，LDF100模块，BioPac公司，加利福尼亚州戈莱塔）测量皮肤血流。记录皮肤血流30秒。流量计有一个活动面积为1平方厘米的头部。探头被插入一个LDF100C放大器，然后用16位模数转换器以每秒2000个样本的速度进行数字化。然后将转换后的信号保存到BioPac MP 100系统（BioPac Inc，Goleta，CA）进行最终分析。在血流探头后面放置一个称重传感器，测量通过血流探头施加在皮肤上的力。应变计电桥的输出通过BioPac应变计放大器（DA 100C BioPac系统）进行调节和放大，频率响应平坦，从直流到1000赫兹，增益为5000。在BioPac MP100系统（加州戈莱塔BioPac系统）上，用16位a/D转换器以每秒1000个样本的速度对输出进行数字化。 程序 有两个系列的实验。第一个系列涉及的对象完成身体运动所描述的方法相当于正常的日常活动。在第二个实验中，在相似的水平上施加压力并测量血流量。所有实验对象的室温在摄氏22度时都是恒定的。 系列1 压力传感器阵列测量了皮带上方、下方和下方的压力，皮带宽度为2厘米。腰带由受试者调整，使其张力舒适，与日常生活中通常在裤子上系腰带时的张力相同。实验在每个受试者身上重复两次。第一次，传感器是垂直压力传感器，第二次重复练习时，使用剪切传感器。受试者完成1分钟的练习，每次练习之间允许1分钟。使用统计随机数发生器随机选择顺序。 系列2 受试者舒适地坐在24°C的受控环境室中20分钟。在施加任何压力之前，取基线血流量。激光多普勒血流探头放置在脊柱外侧4cm的背部。将压力阵列放置在探头顶部，在记录血流的同时手动加压30秒。取下压力30秒，血流继续记录。在7.5、15、30、45和60kpa下按随机顺序施加压力。 数据分析 数据分析包括平均数和标准差、相关和无关T检验、皮尔逊积相关系数和偏相关系数的计算。差异有显著性（p<0.05）。来自压力传感器的数据平均分布在腰带下面50个单元，腰带上面50个单元，腰带下面50个单元，在下背部。剪切传感器数据来自安全带下方和上方的两个位置。 结果 系列1 皮带张力-两组受试者的结果如图2、3和4所示，低体脂（LF）组和高体脂（HF）组分别为5、6和7。图2（LF）和5（HF）显示了11次移动过程中记录在皮带上的张力。LF组运动前皮带张力为0.08±0.01牛顿。然而，对于HF组，静息张力为5.3±2.8牛顿。两组间差异有显著性（p<0.01）。一些高体脂个体的静息力高达11.4牛顿。事实上，整个实验组静息带压与体脂的相关系数为0.92，具有显著的相关性；体脂越大，静息带越紧。同样的关系也扩展到了这里研究的身体运动。 两组受试者的腰带最大的张力是在腹部紧缩时。呼气时张力最低。虽然两组受试者的反应模式相同，但高频组在每次运动中的皮带张力被夸大。例如，在仰卧起坐时，左前组的皮带压力仅为9.1±1.9牛顿，而右前组的皮带压力为88.1±18.2牛顿。两组受试者压力比较差异有显著性（p<0.01）。LF组变化不大。但在HF组中，体脂含量最高的个体的皮带张力与皮带张力之比最大，因为一个人的腹部嘎吱嘎吱达到180牛顿。
 
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