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心肺適能暨神經生理實驗室

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心肺適能暨神經生理實驗室(Cardiopulmonary Fitness and Neurologic Physiology Lab)
負責人員
負責老師:洪菁霞
實驗室簡介

   本實驗室於民國94年開始設立,主要探討呼吸循環系統因疾病(如糖尿病)、運動介入及臨床手術用藥等情形造成之影響與其機制,並希冀能以此提供臨床治療上之重要資訊。我們利用運動心肺功能測試、動脈超音波、血行動力學信號監測/分析、血液氣體,血液酵素免疫分析,發炎物質、肺損傷及水腫之測量等,以監測呼吸及心血管系統中各種參數及功能的變化。另有實驗動物感覺測試儀器,可藉此瞭解神經病變之病程變化。                                             

  目前的研究主題乃結合臨床研究與實驗動物模式,研究運動訓練對糖尿病的影響:
 A. 臨床研究方面:                                  
     與奇美醫學中心之復健部、心臟內科及新陳代謝科合作,探討糖尿病患者經運動訓練後之益處與呼吸循環系統改善成效。
 B. 動物實驗方面:                                  
     由於臨床研究之限制,為了進ㄧ步探討運動訓練對糖尿病體內生理方面之影響與機制,我們以糖尿 病之動物模式,進行運動訓練 對糖尿病大鼠呼吸循環系統、中樞神經系統及周邊神經系統等之相關研究,藉由大鼠動物模式可有效且深入地研究運動訓練與糖尿病之間的關係,了解運動訓練是否藉由增加體內有益的蛋白質等物質,產生對抗疾病的保護作用,減少發炎反應及損害,進而 預防糖尿病患日後可能遭遇到的併發症。                              

  由於糖尿病病患較正常人容易遭受細菌的入侵,進而可能引發敗血症,其癒後以及病程也較差。然敗血症所引起的多器官功能衰竭以呼吸循環系統衰竭最為普遍,甚至成為這類病患死亡的主要原因,由此可見其嚴重性。因此,我們欲了解運動訓練對糖尿病鼠於敗血症時是否具預防保護作用。於是,探討經過運動訓練是否在糖尿病鼠體內組織細胞產生保護性的蛋白,而拮抗敗血症所導致的血流動力失常及肺損傷等現象,乃成為我們研究的重點。                                       
  另一方面,本實驗室也與中國醫藥大學合作,進行糖尿病之神經病理性疼痛方面的研究。由於糖尿病患盛行率不斷攀升,伴隨糖尿病而生的併發症困擾著許多病患。其中一項便是因周邊小血管病變等因素造成之糖尿病周邊神經病變。病患不止會出現感覺異常的情形,部分病人甚至會長期處於疼痛的狀況。除了會影響病人的生活品質,甚至會使病人傾向有憂鬱的情況。另外許多研究也指出非外傷性的截肢最大宗的原因就是糖尿病所引起的。綜合以上可知,糖尿病周邊神經病變若能因運動改善周邊小血管血流或於體內產生其他有益物質等因素,而達到有效的預防,將使許多病患獲益。                        
  本實驗室希望藉由動物運動訓練模式,可更進ㄧ步探討運動訓練對於糖尿病在生理及病理上之影響機轉,以期對運動訓練所產生之益處能有更深一層的了解,並提供物理治療一個新的理論基礎,並成為臨床上之重要資訊。

研究設備

  1. 超音波絕對值血流計(Transonic System):可用於急性及慢性器官周圍血流量直接定量、體外及非活體之血流偵測。應用在週邊血管、體外研究或灌流研究等。並附有PS & PR 探針,可用於任何血管,主要為植入式。應用於心臟輸出,動態心血管,腎性高血壓頸動脈栓塞,中風模式,出血性休克,局部缺血,門脈高血壓及後肢研究。同時搭配壓力轉能器及電腦化學生理實驗系統MP35,進而獲得相關心血管的參數,如血壓、心跳、心輸出量、心搏量、周圍血管阻力。(圖一)

     
  2. 壓力轉能器( Pressure Transducer):適合用於各類壓力量測機器。除了動脈壓測量外、在測量較低壓力的情形下也有相當好的穩定性;因此也非常適合靜脈壓、肺契壓、心房壓及其他較低之生理壓力測量。

     
  3. 電腦化學生理實驗系統(Biopac MP35)與心率變異性分析軟體(NevrokardR HRV):Biopac MP35 基本系統含生理實驗室最被廣為研究之反應實驗, MP35單元接受輸入信號並將之轉換為數位信號已藉電腦作處理。共計有4組類比輸入頻道,其中之一得用來當作觸發輸入。另兩組分別接上壓力轉能器以及超音波絕對值血流計。可分析長時間(最高達26小時)的心血管的參數變化。

     
  4. 立體定位儀( Stereotaxic Instrument ):進行實驗動物頭部固定、腦部手術及定位的必要裝置,可用於各種生理及病理研究。(圖二)

     
  5. 小動物呼吸器(Small animal ventilator):可根據實驗動物之體重調整呼吸回數與呼吸氣量,用於大鼠麻醉後的開胸植入手術。(圖三)

     
  6. 大鼠腳底熱刺激儀(Plantar test, Hargreaves method):包含可移動式之I.R熱源裝置,可提供穩定的熱源輸出;如圖所示有三個隔間可使動物在接受行為測試前先行適應;另有一螢幕可調整I.R熱源輸出之強度與cut-off time並可顯示並記錄大鼠經多少秒數後因感覺疼痛而抬起腳掌。可藉此瞭解有神經病變之大鼠對熱覺的敏感程度。(圖四)

     
  7. 腳底觸覺敏感度測量 ( von Frey Test):主要為von Frey filament配合可供大鼠適應的隔間與網狀地板。用於測量大鼠對觸覺的敏感程度。(圖五)

     
  8. 平版式跑步機(Treadmill):可調整速度與坡度,用於實驗動物之運動訓練(圖六)

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圖一

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圖二

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圖三

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圖四

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圖五

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圖六