科学合理的运动训练能改善动脉弹性功能,从而降低动脉粥样硬化、冠心病、脑中风等心脑血管疾病的风险,这几乎已成为人们的共识。然而,由于运动调控动脉弹性功能的机制复杂,运动训练过程中运动方案(类型、强度和时间等)的选择仍然缺乏一套客观、定量的评估标准。研究表明,心率、血压、流速、搏动指数、动脉直径、表观杨氏模量、剪切应力、周向应力(应变)、振荡剪切指数、动态阻力、外周阻力等血流动力学参数在运动诱发动脉结构和功能的即时改变(即时效应)以及力生物学适应性重建(长期效应)中扮演了至关重要的角色,具备成为间接评估运动训练效果的客观、定量指标的潜力。但是,由于血流动力学参数与运动干预、血管结构和功能的即时效应和长期效应之间的定量关系仍不清楚,血流动力学参数能否作为评估运动训练效果的客观、定量化指标还有待于进一步的研究。颈总动脉汇集了来自上游心脏和下游脑血管床的血流动力学信息,是检测和评估心脑血管功能的重要“窗口”。因此,本论文基于颈总动脉处的直径、血压和轴心流速波形,利用经典的血流动力学理论建模,计算分析颈总动脉血流动力学参数在急性运动干预和长期运动训练后的变化,对不同强度急性运动干预影响颈总动脉血流动力学的即时效应及其短期动态变化规律、以及长期运动训练影响颈总动脉结构和功能的力生物学长期效应进行了研究。本论文主要研究内容与结果如下:(1)针对运动强度与颈总动脉血流动力学参数即时改变之间的关系问题,通过颈总动脉血流动力学检测与建模分析,明确了急性运动干预强度与颈总动脉血流动力学参数即时效应的定量关系。通过检测分析不同强度急性运动干预前后受试者颈总动脉血流动力学参数的即时改变发现,急性干预运动强度与动脉硬度指数,表观杨氏模量,血流速度,剪切应力,搏动指数和振荡剪切指数等血流动力学参数之间均存在线性定量关系。低强度干预后血流动力学参数无明显改变,运动强度在50%-60%心率储备能够有效影响颈总动脉血流动力学参数,而大于此强度部分血流动力学参数改变幅度则持续增加,这种改变可能诱发心血管事件;平均动脉直径与平均剪切应力呈高度负相关。血流速度与剪切应力呈高度正相关。最大血流速度与搏动指数呈高度正相关,与动态阻力呈高度负相关。最小血流速度与最小血流量率呈高度正相关,与搏动指数和振荡剪切指数均呈高度负相关。这些结果不仅明确了急性运动干预强度与血流动力学即时效应之间的定量关系,而且为通过直接检测动脉直径或流速的改变间接评估血流量率、搏动指数、剪切应力、振荡剪切指数和动态阻力的变化提供了依据。(2)针对急性运动影响颈总动脉血流动力学参数的时间进程问题,通过检测不同强度急性运动干预后人体颈总动脉血流动力学参数的“时间窗”效应,揭示了急性运动干预强度影响颈总动脉血流动力学参数短期动态变化的规律。通过检测分析中等强度和高等强度的急性运动干预后不同时间受试者颈总动脉血流动力学参数值,发现中等强度的急性运动干预后只有少部分血流动力学参数随时间发生显著性的短期动态变化,30分钟后这些参数基本恢复至静息水平;而高等强度的急性运动干预后大部分血流动力学参数发生显著性的动态变化,30分钟后部分参数,如心率、动脉硬度指数和振荡剪切指数仍没有恢复至静息水平,提示高强度急性运动干预后改变的血流动力学参数需要更长的时间才能恢复至静息水平。这些结果可为在急性运动干预后颈总动脉血流动力学参数的监测提供有效的检测“时间窗”。(3)针对长期运动影响颈总动脉血流动力学参数的改变问题,通过横向对比与纵向干预相结合的研究方法,阐明了长期运动训练影响颈总动脉血流动力学参数的长期效应,以及应对急性运动干预后颈总动脉血流动力学参数改变的变化情况。首先,通过横向研究运动员与普通受试者在静息状态及急性运动干预条件下颈总动脉血流动力学参数即时值的比较,发现静息状态下运动员的血管弹性功能及血流动力学参数明显优于普通受试者的血管弹性功能及血流动力学参数,运动员应对急性运动干预后,其血流动力学参数的改变值也明显低于普通受试者的改变值;其次,通过纵向研究长期中等强度运动训练对普通受试者颈总动脉血流动力学参数的影响,以及运动训练过程的不同时间节点,应对急性运动干预后血流动力学参数的改变,发现长期中等强度的运动训练可有效改善颈总动脉血流动力学参数及血管弹性功能,同时提高颈总动脉应对急性运动干预的“抵抗”能力。综上所述,本论文明确了急性运动干预强度与血流动力学即时效应之间的定量关系,揭示了急性运动干预影响颈总动脉血流动力学参数的“时间窗”效应,阐明了颈总动脉血流动力学参数受长期运动训练影响的长期效应与其应对急性运动干预的“抵抗”能力。同时,本文还揭示了影响普通受试者静息状态和急性运动干预状态下,颈总动脉血流动力学参数改变的时间进程特征。这些结果为监控颈总动脉血流动力学参数,选择科学合理的运动方案,预防和治疗心脑血管疾病提供一定的可行性。