（服装设计与工程专业论文）下肢着装压迫对皮肤血流的影响与作用机制研究.pdf

苏d , i 、i 大学学位论文使用授权声明 本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定， 即：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸 质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献 信息情报中心、中国科学技术信息研究所( 含万方数据电子出版社) 、 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存和汇编学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索。 涉密论文口 本学位论文属 在年一月解密后适用本规定。 非涉密论文回 论文作者签名： 导师签名： 步生扁 日期：乡肠f 如 避日 苏州大学学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立 下肢着装压迫对皮肤血流的影响j 作用机制研究中文摘要 下肢着装压迫对皮肤血流的影响与作用机制研究 中文摘要 近年来，紧身裤袜、塑身内衣、牛仔裤等各类紧身服装被众多消费者所青睐，紧 身压迫可能对人体形态和生理系统产生正面或负面的复杂影响，着装压迫的安全性和 舒适性越来越多地受到从业人员和消费者的重视。 本课题着眼于调查下肢着装压迫对皮肤血流的影响。选择五位健康的男研究生为 受试者，以脚踝和小腿为研究对象，采用血压计对下肢交替加压( 无压和有压) 模拟 着装压迫状态，测试受压部位的皮肤血流信号。主要从压力大小、姿势的影响、部位 的差异三个方面比较了压迫引起的皮肤血流变化，同时利用小波分析方法对皮肤血流 信号进行频谱分析，并结合微循环控制理论探讨压迫引起皮肤血流变化的作用机制。 分析皮肤血流的变化，得到的主要结果如下：( 1 ) 施加压力在一定范围内，受压部位 的皮肤血流量增加，且血流增量随压力的增加而变大；( 2 ) 当压力超过某一临界值时， 皮肤血流量增量开始减小，躺姿下的该临界值小于坐姿，而脚踝处的临界值比小腿处 高；( 3 ) 如果压力进一步增加，皮肤血流又会转而下降。对血流信号进行小波分析发 现：加压时，肌原性活动峰振幅增加，其特征频率下降。 分析压迫引起皮肤血流变化的作用机制：一方面一定的机械压迫使蕴含在皮肤里 的微动脉被挤压，微动脉里的血流量减少，流向其连接的毛细血管内的血流受阻，为 了获得同样的氧浓度，毛细血管开放时间延长，从而毛细血管的开闭活动频率减小， 毛细血管开放率增加，皮肤血流增加；另一方面当外部压迫大于微动脉平均血压，部 分微动脉血管被压扁，流向其连接的毛细血管内的血流被阻断，从而皮肤血流减少。 皮肤血流的上升、增量大小以及下降是以上两方面作用平衡的结果。本研究结果将为 紧身类服装压力设计与开发提供生理学的基础，同时也为消费者的穿着与选择提供科 学指导。 关键词：着装压迫下肢皮肤血流毛细血管开闭小波分析肌原性活动 作者：卢业虎 指导教师：戴晓群 s t u d yo nt h ee f f e c ta n d m e c h a n i s mo fe x t e r n a lp r e s s u r e o ns k i nb l o o df l o wa tl o w e rl i m b a b s t r a c t n o w a d a y s ，m o r ea n dm o r ep e o p l ew e a rv a r i o u st i g h t f i tg a r m e n t s ，s u c ha sf o u n d a t i o n w e a r ，s t o c k i n g s ，t i g h tp a n t s ，j e a n sa n de t c g a r m e n tp r e s s u r ec a u s e db y t h e s eg a r m e n t sm a y h a v ep o s i t i v eo rn e g a t i v ei n f l u e n c eo nb o a yt y p ea n dp h y s i o l o g i c a ls y s t e m ，s ot h es a f e t y a n dc o m f o r tb e g i nt od r a wm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n sf r o mc o n s u m e r s ，c l o t h i n gd e s i g n e r s ， e n g i n e e r sa n dr e s e a r c h e r s t h i ss t u d yf o c u s e do nt h ee f f e c to fe x t e r n a lp r e s s u r eo ns k i nb l o o df l o w ( s b f ) f i v e m a l ep o s t - g r a d u a t es t u d e n t sw e r er e c r u i t e df o rt h i ss t u d y p r e s s u r e so fv a r i o u sm a g n i t u d e s w e r ee x e r t e do na n k l e so rc a l v e sr e s p e c t i v e l yb yu s i n gs p h y g m o m a n o m e t e r ，u n d e rw h i c h t h es b fw a so b s e r v e d a l t e r n a t i n gp r o t o c o lb e t w e e nn o n - p r e s s u r ea n dp r e s s u r ew a s e m p l o y e d t h ei n f l u e n c eo fp r e s s u r e o ns b fw a si n v e s t i g a t e di nt e r m so fp r e s s u r e m a g n i t u d e s ，p o s t u r e sa n dc o m p r e s s i o nr e g i o n s t h ew a v e l e ta n a l y s i sw a sa l s oc a r r i e do u t o ns b fs i g n a l st of i n do u tt h em e c h a n i s m t h er e s u l t sc o u l db ec o n c l u d e da sf o l l o w s ：( 1 ) s b fi n c r e a s e dw h e ne x t e r n a lp r e s s u r ew a se x e r t e do nt h el o w e rl i m b ，a n dt h ei n c r e m e n t b e c a m eh i g h e rw i t ht h ei n c r e a s i n go fp r e s s u r e ；( 2 ) a st h ep r e s s u r em a g n i t u d ee x c e e d i n ga c e r t a i nl e v e l ( a r o u n d3 5 m m h g ) ，t h ei n c r e m e n tb e g a nt od e c l i n e ，t h i sl e v e lf o rs u p i n e p o s t u r ew a sl o w e rt h a nt h a tf o rs i t t i n gp o s t u r e ，w h i l ei tw a sh i g h e rf o ra n k l et h a nt h a tf o r c a l f ；( 3 ) h o w e v e r ，i ft h ep r e s s u r ew a sf u r t h e rh i g h e r ，t h e s b ft u m e dt od e c r e a s e t h e w a v e l e ta n a l y s i so ns b fs i g n a l sr e v e a l e dt h a tt h ep e a ka m p l i t u d eo fm y o g e n i ca c t i v i t y i n c r e a s e da n di t sc o r r e s p o n d i n gf r e q u e n c yd e c r e a s e du n d e rp r e s s u r e w h e ne x t e r n a lp r e s s u r ei sl o a d e do ns k i n , t h em e t a r t e r i o l e se m b e d d e di nt h es k i na r e c o m p r e s s e d ，v a s c u l a rr e s i s t a n c ei n c r e a s e s a c c o r d i n gt o p o i s e u i l l e sl a w , b l o o df l o wi n m e t a r t e r i o l e s d e c r e a s e s c o n s e q u e n t l y , t h eo p e n i n g t i m et or e a c ht h e r e q u i r e d c o n c e n t r a t i o no fo x y g e ni nt h ec o n n e c t i n gc a p i l l a r i e si n c r e a s e s t h e r e f o r e ，o p e n - c l o s e f r e q u e n c yo fc a p i l l a r i e sd e c r e a s e da n do p e nr a t ei n c r e a s e d ，r e s u l t i n gi nt h ei n c r e a s eo f s b f 1 1 s t u d yo nt h ee f f e c ta n dm e c h a n i s mo f e x t e r n a lp r e s s u r eo ns k i nb l o o df l o wa tl o w e rl i m b a b s t r a c t w h e nt h ep r e s s u r ea c t i n go nm e t a r t e r i o l ei sh i g h e rt h a nt h ei n s i d eb l o o dp r e s s u r e ，t h e y c o u l db es q u a s h e da n dt h u st h eb l o o df l o wi nt h ec o n n e c t i n gc a p i l l a r i e si nt h es k i ni s b l o c k e d t h ei n c r e a s ea n dd e c r e a s eo fs b fu n d e rp r e s s u r ew e r et h er e s u l to ft h eb a l a n c e b e t w e e na b o v et w oe f f e c t s t h ef i n d i n g si nt h i ss t u d yc a l lp r o v i d en o to n l yp h y s i o l o g i c a l b a s i st ot h ep r e s s u r ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to ft i g h t f i t g a r m e n t s ，b u ta l s os c i e n t i f i c i n s t r u c t i o n st oc u s t o m e r s k e y w o r d s ：g a r m e n tp r e s s u r e ；s k i nb l o o df l o w ；l o w e rl i m b ；o p e n c l o s ec y c l eo f c a p a l l i a r i e s ；w a v e l e ta n a l y s i s ；m y o g e n i ca c t i v i t y i i i w r i t t e n b y ：l u y e h u s u p e r v i s e db y ：d a ix i a o - q u n 目录 第一章绪论1 1 1 着装压迫1 1 2 着装压迫对人体的影响2 1 2 1 对人体形态的影响2 1 2 2 对皮肤压感觉、出汗的影响3 1 2 3 对自律神经系统的影响5 1 2 4 对血液循环系统的影响6 1 2 5 对运动机能的影响7 1 3 本课题的目的与意义8 第二章着装压迫对皮肤微循环的影响。 2 1 皮肤微循环的结构1 0 2 1 1 皮肤血管网1 0 2 1 2 微循环的组成1 0 2 1 3 血流通路11 2 1 4 微循环的功能1 2 2 2 皮肤微循环的控制1 2 2 2 1 微循环控制机制1 2 2 2 2 皮肤微循环的变化15 2 2 3 微循环控制模型1 7 2 3 压迫对皮肤血流的影响1 8 2 3 1 末梢皮肤血流变化1 8 2 3 2 受压部位皮肤血流变化1 9 第三章研究方案。 3 1 实验设计2 l 3 1 1 实验准备 3 1 2 实验方案 3 2 皮肤血流信号的分析方法2 3 第四章皮肤血流变化结果与讨论 2 7 4 1 压迫下的反应性充血2 7 4 2 不同压力大小下的血流变化2 8 4 3 不同姿势的影响3 0 4 4 不同部位的差异3 1 4 5 压迫对皮肤血流的影响3 3 第五章血流信号分析与机制探讨3 4 5 1 信号分析结果3 4 5 2 压迫对皮肤血流的促进作用3 6 5 3 姿势变化的影响3 6 5 4 压迫引起血流变化机制探讨3 8 第六章总结4 0 6 1 主要结论4 0 6 2 展望4 0 参考文献4 l 攻读硕士学位期间公开发表的论文4 9 9 付j i ： 致谢。 5 0 下肢着装压迫对皮肤血流的影响与作用机制研究第一章绪论 第一章绪论 本章主要介绍着装压迫的产生，总结国内外关于着装压迫对人体形态和生理系统 等方面影响的研究现状，并基于以上背景，提出本课题的研究内容、目的与意义。 1 1 着装压迫 近年来，随着塑身内衣( 如胸罩、束裤、腹带等) 、医用紧身服装、泳衣、紧身 运动裤、牛仔裤等各类紧身服装被众多消费者所青睐，这些服装会对人体产生整体或 局部的紧身束缚，可能会对人体形态和生理系统产生一定的正面或负面影响，着装压 迫的安全性和舒适性越来越多地受到有关学者、从业人员和消费者的重视。 人体着装后，服装与体表持续处于动态接触状态，通常会对体表产生一定的正压 力，即为着装压力，刺激压力感受器并产生不同的舒适感觉。着装压迫舒适性与着装 压力的大小密切相关。着装压力主要由以下两个方面产生【l ，2 1 ： ( 1 ) 服装自身的重量形成的压力一重量压当人体处于着装状态( 穿着普通服 装) 时，主要的受压部位是肩部、腰侧( 腹) 部。重量压会带给身体额外的负荷，因 此各种防护服、运动服、极地用服装，以及婴儿与高龄者服装的重量设计显得尤其重 要。 ( 2 ) 服装裹紧身体而产生的压力一束缚压服装绷紧在人体表面时，面料会发 生相应的形变以适应人体体形及姿势的变化，面料变形产生的内应力主要包括拉伸、 剪切和弯曲等应力，这些力的合力在接触面的垂直方向上会对人体产生压力，即为束 缚压。着装压在大多数情况下表现为束缚压，束缚压可分为整体压和局部压两种。整 体压的特点是服装覆盖的所有部位都受到压力，如中国的裹脚、西欧的紧身胸衣、日 本的腹带以及现代的紧身衣裤和包扎绷带等。局部压主要是服装覆盖的某些局部因束 缚产生的压力，如人体姿势变化或运动引起的膝关节或肘部受到的压力。 第一章绪论 下肢着装压迫对皮肤血流的影响与作用机制研究 1 2 着装压迫对人体的影响 服装被称为人体的第二皮肤，直接与体表相接触，势必会对人体产生一定的影 响。下面将从人体形态、皮肤压感觉、出汗、自律神经系统、血液循环系统等方面介 绍着装压力对人体的影响。 1 2 1 对人体形态的影响 由于对美的无尽追求，人们总会认为自己的体型不够完美，为了塑造更加完美 的体型效果，一方面可以通过服装的造型设计在服装外形轮廓上产生改变，得到比较 理想的视觉效果，另一方面可以通过穿着塑身服装对体型进行补正，产生理想或接近 理想的体型。这类塑身服装包括紧身胸衣、塑身内衣、紧身裤袜、缠布及各种腹带等。 利用紧身服装帮助塑造优美的体型源远流长，如欧美的紧身胸衣，中国封建社会的三 寸金莲，日本的腹带等。如图1 2 ( a ) 所示，1 8 1 9 世纪的欧美女性为了达到丰乳细 腰的效果，穿着用金属制和鲸鱼骨制的紧身胸衣【3 】。这些紧身胸衣不仅使腰部变细， 还通过压迫胸的下部，使胸部变美。现代女性通过胸衣来减少双乳因重力导致的下垂 和挤压胸部组织达到丰胸的目的。穿着紧身裤袜，从而对腿部以及臀部的形态起到较 好的调整作用。使用各种腹带、腰带也能很好的收紧腰腹部，使其具有优美的曲线。 ( a ) 紧身胸衣( b ) 长期穿紧身胸衣时的胸腔变化 图1 2 紧身胸衣及长期穿着对人体的影响 然而，当着装压力超过了人体的承受能力、或在不适当的部位加压、或长期施 加一定程度的压力，就可能会导致骨骼变形、内脏器官移位、心肺功能低下等严重损 害身体健康的结果。如图1 2 ( b ) 所示，1 8 1 9 世纪的欧美女性长时间不健康的穿衣 2 下肢着装压迫对皮肤血流的影响与作用机制研究第一章绪论 习惯，形成了当时欧美宫廷的病态美人现象。中国封建社会三寸金莲的形成主要是通 过缠布对脚部施加很大的压力改变脚部形状，导致脚部骨骼变形，形成期不但痛苦， 并且在今后的生活中也行动不便【2 , 4 , 5 】。由此可见，一定程度的压迫可以补正、塑造人 体体型，产生极具美感的曲线，而高强度的压迫会导致骨骼变形，产生畸形体型。 1 2 2 对皮肤压感觉、出汗的影响 皮肤是重要的感觉器官。它覆盖全身，其构造如图1 1 所示。它主要由表皮、真皮、 皮下组织三层构成【4 1 。表皮是皮肤的表层，为角质化的复层扁平上皮，厚度约为l m m ， 没有血管，但有许多神经末梢。真皮在表皮的下面，含有大量的弹性纤维和胶原纤维、 丰富的血管、神经以及多种感受器，比如感受压觉刺激的环层小体，此外还有汗腺等 皮肤附属器。 图1 1 皮肤的构造 ( 1 ) 皮肤压感觉 皮肤压感觉是指外界刺激压感受器或感觉器官，由皮肤压感受器官所产生的感 觉。全身大约有触压觉点5 0 万个，且触压点在指尖和嘴唇处分布较多，而在四肢及后 背等处分布较少【3 1 。 如图1 2 所示，人体受压力时，因各部位的触压点分布不同，所以各部位对压迫 的敏感程度是不同的，并且所能承受的最大压力值也不一样【6 1 。人体下肢所能承受的 压力明显要高于身体其他部位，而腹部、背部和脸部对压力的承受能力相对小一些【4 ， 7 1 。另外，即使在相同的部位，不同区域对压力的承受能力也不相同的，如小腿部位， 第一章绪论下肢着装压追对皮肤皿流的影响与作用机制研究 前面区域对压力的感觉就比后面区域要敏感【8 9 】，四肢比躯干敏感，其中手指尖敏感 性最高【1 0 1 。m a k a b e1 1 1 】发现受试者对腹部压力的舒适感为：压力在0 - 1 4 7 k p a 时无感 觉或无不舒服的感觉；压力在1 4 7 - - 2 4 6 k p a 时可忽略不计或有轻微的不舒服感觉；压 力超过2 4 6 k p a 时感觉极不舒服。h o m a t a 1 2 】等发现受试者感觉舒适的压力大小为：上 部1 3 3 k p a ，踝部0 6 6 6 - 1 3 3 k p a 。也有学者对人体下肢做了研究，发现人体大腿、小 腿和脚踝部位所能承受的压力不同，其对压力的敏感程度也不同。 ( 2 ) 出汗 图1 2 不同部位皮肤承受压力的绝对阈限 图1 - 3 半侧出汗现象 人体受压，不仅会触发皮下的压觉神经末梢，同时皮下汗腺的功能也会被抑制， 4 下肢着装压迫对皮肤血流的影响j 作用机制研究第一章绪论 蒸发散热减少导致皮肤温上升。但为了维持人体的热平衡，未受压部位的出汗量增加， 出现半侧出汗现象。半侧出汗现象是指身体上半身或下半身、左半身或右半身、前侧 或后侧，其中某侧受压，另一侧出汗亢奋。上、下半身以过肚脐眼的水平线为分界 线，左、右半身以人体中线为分界线。随着压力的增大和压迫面积的增加，出汗抑制 效果更明显。如人体平躺或仰卧时，通常某半侧受到压迫，受压迫半侧因汗腺受到抑 制发汗量而明显减少，未受压迫的那半侧的出汗量明显增加。如图l - 3 所示为用红外 照射的人体受压后的体表温度分布图。由于出汗量的不同，皮肤温也会发生变化，这 是因为汗液的蒸发量产生了左右差，未受压侧的汗液蒸发散热量多，因而未受压侧的 皮肤温比受压迫一侧的皮肤温度低【1 3 1 4 1 。 1 2 3 对自律神经系统的影响 自律神经系统又分为交感神经系统和副交感神经系统两类。白天主要由交感 神经活动发挥调控作用，呼吸和心脏机能都非常活跃，体温和血压较高；到了晚 上，则由副交感神经发挥作用，心脏的跳动和呼吸频率都减少了，体温和血压也 稍下降。 着装压力刺激会对交感神经和副交感神经产生复杂的影响。有研究表明，人体受 压时可能会影响体内多种有助于提高人体免疫力和活力的激素和荷尔蒙的分泌，从而 使免疫系统受到影响【l5 1 。在白天穿着有一定压力的服装，晚上睡觉时脱掉它能使人容 易进入深层睡眠，这是因为白天穿着有压力的服装，会提高人体的生理机能，使人处 于较兴奋的工作状态，而晚上穿着宽松的服装，人体彻底放松，有助于进入深层睡眠， 且提高人体免疫力的激素主要在夜间人熟睡时分泌，所以合理利用压力服装并选择正 确的穿着时间，对于提高免疫系统的功能有很大的帮助。 着装压迫引起了交感神经活动支配皮肤血管的变化，使人体的核心温度增加【l6 1 。 此外，着装压迫会引起白天肾上腺激素、去甲肾上腺素和皮质醇的尿排泄量增多，夜 间褪黑激素的分泌量增多，这是由于着装压力引起了昼夜交感神经系统的活动1 7 ，1 引。 当人体长期受到着装压力时，唾液分泌的速度与浓度都会明显降低，从而影响消化系 统的工作效率，食物积压在体内不容易消化，严重时会导致便秘【1 9 】。着装压迫能使夜 间唾液分泌减少，这是因为抑制了交感中枢神经系统支配唾液腺。 第一章绪论下肢着装压迫对皮肤血流的影响与作用机制研究 1 2 4 对血液循环系统的影响 ( 1 ) 心血管活动 血液循环系统的功能在于推动血液流动，向器官、组织提供充足的血量以供应氧 和各种营养物质并带走代谢终产物，使细胞维持正常的代谢和功能。表征血液循环系 统的指标主要有心率、心输出量、血压等。 目前，已有研究表明压迫对心血管活动产生一定的影响。y o k o i 2 0 1 等研究了着装 压力对心血管机能的影响，发现受试者穿上紧身胸衣会导致心脏收缩时的血压升高， 同时心跳也会减慢。刘莉【2 l 】等发现内衣的宽裕量和压力覆盖位置是影响心率，呼吸率 等生理指标变化的主要因素。n a k a l l a s h i 【2 2 】等发现穿上游泳衣后血压升高，心率下降。 由对紧身裤的研究吲报道可知，压迫可能导致心输出量减少，心率上升。长山芳子 2 4 1 等人发现弹力短裤产生的压迫会使收缩期血压有上升趋势，心率降低；舒张期时血压 有下降趋势，心率增加。通过测量中老年妇女穿用短裤时的生理反应，发现穿用短裤 时的心率与没有穿用时相比，有加快的趋势，脑波中的口波出现率比没有穿用时降低 了，相反波的出现率却提高了【2 5 1 。 ( 2 ) 静脉回流 图1 - 4 直立时，人体静水压 由于静脉嵌在皮肤的浅层，粗而柔软且极易变形，着装压迫会对其产生机械的、 6 下肢着装压迫对皮肤血流的影响与作用机制研究第一章绪论 神经的以及其它复杂的影响，从而影响静脉回流。有研究表明【26 。，当四肢加压超过 3 0 m m h g 时，静脉血管由于血管壁薄容易被压扁，致使静脉回流受阻。受地球引力的 作用，滞留在下肢血管的血流会产生一定的静水压，如图1 _ 4 所示。由于静水压的影 响，下肢静脉回流会受阻。穿着一定压迫程度的压力袜能够在下肢末梢施加逐渐向上 递减的压力，可以促进静脉回流【2 7 】。这是因为借助从脚踝处逐渐向上递减的梯度压力， 可以收缩小腿肌肉，从而对血管腔加压，促进静脉血液回流心脏，确保下肢静脉的良 好循环，减轻下肢静脉曲张或肿胀等症状。在临床医学上，着装压迫被广泛有效地应 用于治疗下肢静脉曲张或肿胀等症状。h i r a i 【2 8 2 9 j 等研究得出弹性压力袜可以预防因 静脉疾病引起的肿胀等症状。r a m e l e t 3 0 】在阅读大量的文献的基础上总结了下肢静脉 疾病的压迫治疗方法，得知采用梯度设计的压力袜、四层加压绷带等可以有效缓解下 肢静脉血栓、慢性静脉功能不全等下肢静脉疾病。 ( 3 ) 血液微循环 由于皮肤、脂肪以及肌肉等软组织极其柔软且易变形，外界机械压迫可能会挤压 蕴含在软组织内的微脉管，使其产生强制变形或压扁，因而可能会影响血液微循环。 人体烧烫伤后，受伤部位的皮肤会出现疤痕增生，严重时会导致骨骼、关节变形。压 力衣【3 1 0 3 1 是一种可以用于协助烧伤恢复的医用服装，会对疤痕处软组织施加持续的压 力，抑制该部位的血液微循环，促使皮肤内部胶原纤维有序的平行重排，从而延缓疤 痕增生，促进疤痕软化平整。王丽卓【3 4 】等报道女性在胸部开刀手术后穿着一种经过特 殊设计的文胸，可以改善血液微循环，更有效地促使刀口愈合，同时可以减轻刀口疼 痛，使病人早日康复。 1 2 5 对运动机能的影响 近年来，高科技含量的紧身运动装被广泛地用来帮助竞技体育运动员增强运动机 能，提高比赛成绩。迄今为止，已经有相当大量的有关紧身运动装压迫对运动机能和 运动疲劳的影响的研究报道，研究结果普遍认为压迫对运动机能的影响主要在于减轻 肌肉振动和促进血液循环两大方面。 一方面，适当的服装压迫可以减轻肌肉振动，既防止或减少肌肉和韧带拉伤以及 延缓或减轻肌肉酸痛3 5 3 7 】，同时也减少了因肌肉等软组织振颤引起的能量消耗，增强 7 第一章绪论下肢着装压迫对皮肤血流的影响与作用机制研究 了肌肉爆发力 3 6 , 3 8 - 4 0 】。另一方面，紧身压迫可以有效改善微循环，促进外周循环和静 脉血液回流【4 1 l ，加速的微循环可以促进氧输送进入肌肉，从而提高其机能【4 2 删。首先， 血液循环的加速有利于乳酸和其他代谢废物及肌肉损伤物质如血清肌酸激酶的清除 4 5 】：其次，加速的氧化在恢复中的促进作用更明显，运动后继续穿着紧身服，促进肌 肉损伤的修复，减轻运动延迟性肌肉疼痛m 】。以上两方面作用的结果是减轻运动者的 运动性疲劳，增强其运动耐力，提高其运动机能或竞技成绩。 例如，阿迪达斯生产的连体泳衣，采用梯度压力设计，并使用弹力莱卡作为材料。 这种梯度压力设计能改善血液微循环和减少肌肉颤动，提高划水能力和比赛成绩【4 7 1 。 举重选手们的连体举重服选用紧身短袖设计，从而压迫肌肉，增加肌肉爆发力，提高 抓举能力。专门给中距离跑的选手开发设计的齐膝高的“活力袜”采用了梯度压力设 计，踝关节处最紧，增加和改善血液循环，同时又能减少肌肉的颤动 4 7 , 4 8 】。d u f f i e l d 4 6 】 等发现穿着梯度加压的紧身运动装可以明显地减少运动后的痛感并可以提高运动机 能。t r e n e l l 4 9 】等人发现压力裤可能改变了肌肉损伤后的修复过程中的潜在指标，从 而促进细胞更快的修复。 1 3 本课题的目的与意义 皮肤是压迫的第一层，非常柔软且极易受压变形，着装压迫不仅会影响皮肤压感 觉、出汗等生理系统，还可能挤压蕴含的微循环血管，可能会对血液微循环系统产生 影响。对四肢加压，会导致四肢末梢皮肤血流量的减少，进而降低末梢部位的皮肤温 度2 6 , 5 0 - 5 2 】。受压部位的皮肤血流变化更为复杂。在一定的压力下，皮肤血流上升；当 压力超过一定范围，皮肤血流下降；且不同部位皮肤血流的变化存在一定的差异1 5 3 5 4 。 国内外专家关于压迫对人体生理的影响研究尽管取得了许多有价值的成果，但压 迫对皮肤微循环系统的影响研究主要集中在压迫对末梢皮肤血流的影响以及高强度 压迫对皮肤血流的阻碍作用，对受压部位的皮肤血流变化研究较少且压迫引起皮肤血 流变化的作用机制尚不明确。本课题主要着眼于调查压迫下的皮肤血流变化。近年来， 随着人们对美的追求，紧身裤、紧身长袜成为了女性流行穿着的服装，这些紧身裤、 紧身长袜穿着时对人体所产生的压迫是否促进或阻碍血液循环，成为消费者和研究者 关心的问题。因此，本研究对象确定为下肢，主要是调查下肢着装压迫对的皮肤血流 8 下肢着装压迫对皮肤衄流的影响! j 作用机制研究第一章绪论 的影响，主要通过压力的大小、不同姿势的影响以及部位的差异三方面分析了压迫引 起的皮肤血流变化，并通过对皮肤血流信号的频谱分析试图探讨着装压迫引起皮肤血 流变化的作用机制。 本文从服装科学、人体生理学以及电子信息技术等学科交叉的角度对服装压迫引 起皮肤血流的变化与作用机制展开了探索性、基础性研究，期望研究成果为紧身类服 装压力设计与开发提供生理学基础，同时也为紧身服装的穿着与选择提供科学的指 导，为提高我国服装的功能性设计水平和产品的附加值做些努力。 9 第二章着装压迫对皮肤微循环的影响 下肢着装压迫对皮肤血流的影响与作用机制研究 第二章着装压迫对皮肤微循环的影响 本章简单介绍皮肤微循环的结构与控制，并总结着装压迫对皮肤血流的影响。 2 1 皮肤微循环的结构 2 1 1 皮肤血管网 如图2 1 所示，嵌入在皮肤深层的动脉血管首先在皮下脂肪和真皮交界处形成真 皮下血管网。由此血管网向真皮发出分支形成真皮内血管网到皮肤附件，并经上行小 动脉延伸至乳头下，形成乳头下血管网。再发出许多小动脉终末支到乳头，构成毛细 血管丛，由此构成4 层皮肤血管网【5 5 1 。 图2 - 1 皮肤血管网 2 1 2 微循环的组成 图2 2 微循环的组成 微循环通常是指微动脉与微静脉这一段血管中的血液循环。由于各组织器官的形 态与功能不同，微循环的组成也有所不同。如图2 2 所示，典型的微循环一般由微动 脉、后微动脉、毛细血管前括约肌、真毛细血管、通血毛细血管、动一静脉吻合支( 又 称动一静脉短路) 和微静脉七个部分组成【5 6 ，5 7 1 。微动脉与微静脉之间的血管通道，组 1 0 下肢着装压迫对皮肤血流的影响与作用机制研究第一二章着装压迫对皮肤微循环的影响 成了微循环的机能单位。 微动脉小动脉的终末部分，内径为5 0 1 0 0 g n ，具有一层以上的平滑肌层 和完整的弹力膜。微动脉管腔可以收缩和舒张，控制血流阻力，主要起控制微循环血 流量“总闸门”的作用。 后微动脉微动脉的进一步分支，内径小于5 0 , w n ，只有单层平滑肌层，一 般没有弹力膜。它是发出毛细血管侧支进而形成毛细血管网的部位。 毛细血管前括约肌后微动脉发出的毛细血管侧支，其入口处周围有稀疏的 平滑肌缠绕，管径为5 l o , w n 。毛细血管前括约肌收缩时，管腔关闭，阻断了与其相 连接的毛细血管的血流；舒张时，管腔开放，毛细血管血流灌注畅通。毛细血管前括 约肌的舒缩活动是控制微循环血量的重要因素，因而被称为微循环的“分闸门 。 毛细血管内径约为5 , t u n ，一般由内皮细胞、基底膜和周皮细胞组成。按内 皮细胞的结构特征又可以分为：连续型毛细血管、有孔型毛细血管和非连续型毛细血 管，各类毛细血管有不同的作用。 微静脉一般在微循环中起容量血管的作用，是调节静脉回流量的一个因素， 在微循环中起“后闸门 的作用，是控制微循环血流和毛细血管血压的一个重要因素。 其他血管例如动静脉吻合支，其管壁与微动脉类似，多见于皮肤微循环中， 为微循环提供了快速通道，可使部分血液由动脉迅速流入静脉，返回心脏。 2 1 3 血流通路 微循环的血液从微动脉流向微静脉一般可通过三条通路【5 8 】：直捷通路、动一静脉 短路和迂回通路。 直捷通路血液从微动脉经后微动脉和通血毛细血管直接流回到微静脉，没 有经过迂回的毛细血管网，故称之为直捷通道。这条通路经常处于开放状态，血流速 度较快，很少与组织细胞进行物质交换，基本上属于非营养通道。它的主要功能是使 一部分血液能迅速通过微循环而由静脉回流入心脏，保持足够的回心血量。 动一静脉短路此通道血液从微动脉经动一静脉吻合支直接回流到微静脉。这 条通路管壁厚，有完整的平滑肌层，血流迅速，不进行物质交换，又称为“非营养通 第二章着装压迫对皮肤微循环的影响下肢着装压迫对皮肤血流的影响与作用机制研究 路 。在人体某些部分的皮肤和皮下组织，特别是手掌、足底、耳廓等部位处，这类 通路较多。它的功能是在体温调节中发挥作用。 迂回通路它又叫“营养通路”，是血液经微动脉经后微动脉、毛细血管前 括约肌、真毛细血管网后汇集到微静脉的途径。迂回通路中真毛细血管网穿插于各细 胞间隙而又互相连通成网络；流经此通道的血流速度较慢，且由于真毛细血管壁薄、 通透性大，故能充分地与组织细胞进行物质交换。 2 1 4 微循环的功能 微循环既是血液循环的重要通路，又是器官、组织、细胞物质、能量、信息传递 的场所。微循环的功能主要是物质交换和调节血量。微循环内物质交换的有效部位在 真毛细血管网，在此血液与组织液之间进行着营养物质与代谢产物、0 2 和c 0 2 的交 换。 2 2 皮肤微循环的控制 2 2 1 微循环控制机制 皮肤是人体的第一层，它会受到很多来自外界环境或内环境中生理状态变化引起 的刺激。在不同的刺激条件下，皮肤血流都会产生一定的反应来适应内外环境的变化。 皮肤微循环的调节模式主要有以下两种分类方式。 ( 1 ) 温度调节与非温度调节 皮肤微循环的调节主要有温度调节和非温度调节两种模式【5 9 1 。例如，当人体受到 冷或热的刺激时，皮肤血流会减少或增加从而控制人体热量的散失来适应环境的变 化，属于温度调节模式的范畴。服装与人体皮肤接触会产生一定的服装压力，这些压 力会对人体皮肤产生一定的力学刺激，经压力感受器传至中枢神经系统，神经中枢做 出反应，从而调节皮肤血流，属于非温度调节模式的范畴。温度和非温度调节也会同 时调节与控制皮肤微循环。当人体运动时，皮肤血流会很大程度地增加，一方面将人 体代谢产生的热量通过血液循环传送至四肢末梢散失到外环境中去减少热应力，另一 方面加速血液循环满足机体代谢供能的需要。 1 2 下肢着装压迫对皮肤m 流的影响与作用机制研究第二章着装压迫对皮肤微循环的影响 ( 2 ) 神经调节、体液调节和代谢性调节 目前关于皮肤微循环的调节，神经调节、体液调节和代谢性调节机制也被广泛接 受【删。各种各样的刺激作用于皮肤以及软组织的血管上，一定会刺激人体的神经系统， 从而调节与控制皮肤微循环。体内的神经递质和激素、血管活性物质等对微循环活动 的调节，称之为体液调节。另外，像二氧化碳、乳酸等代谢产物也会引起局部的内环 境变化，从而控制毛细血管的舒缩活动，调节局部的微循环血流，可见皮肤微循环也 会受到代谢性调节的控制。体液调节、代谢性调节控制局部的微循环，并和神经调节 一起调节和控制全身血液微循环，满足机体代谢的需求并保证机体内环境的稳态。 以上两种分类方式并不是孤立的，互有交叉。温度调节模式主要与神经调节模式 类似，而非温度调节主要指的是体液和代谢调节模式。此外，微循环的各组成机能单 元的结构成分不同，其各自的控制机制也不同，现主要介绍微动脉、微静脉、后微 动脉、毛细血管前括约肌以及毛细血管的控制机制。 微循环血管的舒缩活动受交感神经调节、体液调节和代谢性调节控制。在整个微 循环系统中除毛细血管、后微动脉和毛细血管前括约肌外都受交感肾上腺素缩血管 神经支配，并以微动脉的神经支配密度较大。当交感缩血管神经兴奋时，微血管收缩， 微动脉收缩占优势时，毛细血管前阻力增大，微循环血流减少，毛细血管血压降低； 而微静脉收缩占优势时，毛细血管后阻力增大，毛细血管血液瘀滞，毛细血管血压升 高【l o 】。且交感缩血管神经的刺激主要增加外周阻力和动脉血压，也能减少静脉血管的 容量，增加静脉回流量和心输出量【6 。在微血管床中，新陈代谢、神经束释放儿茶酚 胺、或物质经过内皮细胞的传递会引起血管平滑肌细胞的化学环境的变化。这些变化 通过影响血管平滑肌的收缩来控制血管直径或流动阻力，从而控制局部的血流【6 2 】。 后微动脉平滑肌稀疏不完整，毛细血管前括约肌也仅有少量平滑肌，它们的舒缩 活动主要受体液调节和代谢性调节控制。这些体液因素包括全身血管活性物质，如起 全身性收缩血管作用的。肾上腺素、去甲肾上腺素、血管紧张素i i 、内皮素等，可使血 管平滑肌收缩，以及起局部性舒张血管作用的局部代谢产物如c 0 2 、乳酸、组胺、缓 激肽等，可舒张微动脉、后微动脉及毛细血管前括约肌。全身性收缩血管物质和局部 性舒张血管物质浓度的变化可能是调节微循环血流的因素。在静息状况下，微循环毛 细血管前括约肌周围体液缩血管物质浓度变化不大，舒血管物质浓度则随血流速度而 第二章着装压迫对皮肤微循环的影响下肢着装压迫对皮肤血流的影响与作用机制研究 变化。 毛细血管前括约肌是一层环绕在后微动脉上的平滑肌丝，它们有节律地控制毛细 血管前括约肌的舒张与收缩活动，从而引起与它们连接的毛细血管里的血流连续地变 化。如图2 - 3 所示，毛细血管的开闭活动是受毛细血管前括约肌( p r e c a p i l l a r ys p h i n c t e r ) 的舒缩活动控制的。当毛细血管前括约肌舒张，受其控制的毛细血管网开放，血流被 灌入毛细血管；当其收缩，受其控制的毛细血管网关闭，流向毛细血管的血流被阻断。 有些研究者认为毛细血管的开闭活动是随机进行的，血液中的氧浓度和组织代谢产物 是毛细血管开闭活动的主要诱因【6 3 】。安静时，肌肉中大约只有2 0 - - 3 5 的真毛细血 管处于开放状态。真毛细血管是轮流交替开放的，这是通过局部体液因素的负反馈机 制进行的。如图2 4 所示，当一处的真毛细血管关闭一段时间后，该处将聚积较多的 组织细胞的代谢产物，局部组织中的代谢产物堆积增多，使该处的后微动脉、毛细血 管前括约肌舒张，真毛细血管就开放。由于真毛细血管开放，有血流通过，可运走局 部组织中积聚的代谢产物。当代谢产物被清除，后微动脉和毛细血管前括约肌又收缩， 使真毛细血管又关闭。如此不断交替进行，造成不同部分毛细血管网交替开放的现象。 在一般情况下，大约每分钟交替5 - 1 0 次。当组织代谢水平增高时，局部的代谢产物 增多，开放的真毛细血管数量增加，流经微循环的血液量也增多，以适应组织代谢的 需求【l o ，5 8 ，6 1 1 。 图2 - 3 微循环血流的控制 1