《Oxygen》：Cardiovascular, Cerebral, and Performance Responses to Q-Collar? Use in a 5 km Cycling Time Trial: A Randomized Crossover Trial
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背景/目的：Q-Collar?是一种通过轻度压迫颈静脉以增加颅内液体体积的装置，已被研究用于潜在防护运动接触性事件中与脑震荡性和亚脑震荡性冲击相关的脑改变。然而，使用该装置时的生理反应以及身体和认知表现结果仍不清楚。因此，本研究旨在探讨使用与不使用Q-Coll
背景/目的：Q-Collar?是一种通过轻度压迫颈静脉以增加颅内液体体积的装置，已被研究用于潜在防护运动接触性事件中与脑震荡性和亚脑震荡性冲击相关的脑改变。然而，使用该装置时的生理反应以及身体和认知表现结果仍不清楚。因此，本研究旨在探讨使用与不使用Q-Collar?时的血流动力学、代谢、前额叶皮层氧合（PFC-O2Hb）、通过Stroop测试评估的选择反应时间（CRT）以及完成时间等结果。方法：11名男性参与者在通过递增负荷自行车心肺运动试验（CPET）获得入选资格后，进入重复测量随机交叉研究。入选后，参与者两次前往实验室，分别在使用和不使用Q-Collar?的情况下完成5 km自行车计时赛。每次访视间隔至少72 h。结果：与对照条件相比，使用Q-Collar?在血流动力学、血乳酸（BLa?）、PFC-O2Hb或完成时间结果方面均未发现统计学显著差异。然而，与静息CRT基线相比，计时赛期间、紧随其后及赛后10 min的CRT均有改善。结论：在这项探索性研究中，5 km自行车计时赛期间Q-Collar?与对照条件之间在各项测量结果上未检测到统计学显著的急性差异。较小效应不能排除，且由于运动期间未验证颈静脉压迫，这些发现反映的是佩戴制造商适配的Q-Collar?的效果，而非经验证的颈静脉压迫效果。两种条件下CRT在运动期间和运动后均短于静息，尽管重复测试效应不能排除。
研究背景方面，运动相关创伤性脑损伤（sTBI）已成为重要的公共卫生问题，反复亚脑震荡性冲击可能导致认知障碍和脑微结构改变，因此需要有效策略来减轻其影响。Q-Collar?通过轻度压迫颈静脉增加颅内液体体积，初步研究提示其可能与白质完整性神经影像标志物变化减小及短期神经认知结局改善相关，但其临床意义和保护效力仍不确定，且在高强度运动中的安全性尚未充分建立。鉴于该装置对脑静脉血流和颅内液体动力学的影响，一种假设性担忧是颈静脉压迫可能损害运动时的脑血流（CBF），从而加速疲劳发生。此前研究显示最大强度自行车运动后整体CBF降低，而维持脑灌注可能在维持运动表现中起关键作用。因此，本研究旨在评估娱乐性训练男性在5 km自行车计时赛中使用与不使用Q-Collar?时的急性知觉、生理和认知结果，采用制造商标准化适配方案，选择自行车作为受控非负重活动以排除头部冲击的混杂影响。研究人员开展了重复测量随机交叉研究，11名娱乐性训练男性作为自身对照，得出主要结论：在5 km自行车计时赛中，Q-Collar?与对照条件之间在血流动力学、代谢、PFC-O2Hb、反应时间、知觉或完成时间结果方面均未检测到统计学显著的急性差异；两种条件下CRT在运动期间和运动后均短于静息，但重复Stroop测试的练习效应可能参与其中；样本中未观察到不良事件或可检测的急性运动表现损害。该研究的重要意义在于，这是首次在动态自行车运动期间同时评估佩戴Q-Collar?时心血管、脑氧合、代谢、认知和耐力表现反应的研究，为该装置在实际使用情境下的急性生理和表现影响提供了探索性证据。
研究人员为开展研究用到的主要关键技术方法包括：采用递增负荷自行车心肺运动试验（CPET）评估有氧能力并确定入选资格；使用功能性近红外光谱（fNIRS）连续监测前额叶皮层氧合血红蛋白（PFC-O2Hb）；采用PhysioFlow?心脏阻抗法采集心输出量（CO）、心率和每搏量（SV）等血流动力学数据；通过Stroop色词干扰测试评估选择反应时间（CRT）；采集耳垂血测定血乳酸（BLa?）；使用Borg主观疲劳感觉量表（RPE）评估知觉反应；并以5 km自行车计时赛完成时间作为运动表现指标。样本来源于2024年3月至5月从北爱荷华大学招募的11名娱乐性训练男性参与者。
研究结果方面， participant characteristics部分：11名娱乐性训练男性参与者经评估、随机化并成功完成两种实验条件，分析纳入各结局数据完整的参与者（运动表现、知觉、代谢和认知结局n = 11；PFC-O2Hb n = 10；血流动力学结局n = 9），两种实验条件期间均未报告不良事件。Time-trial performance, perceptual, and blood lactate responses部分：Q-Collar?与对照条件之间在RPE、BLa?、%VO2max或完成时间方面均未检测到统计学显著差异。Hemodynamic responses部分：两种条件下SV、HR和CO均随时间增加（所有时间效应p < 0.001），但任何血流动力学变量均无条件下主效应或条件×时间交互作用（均p ≥ 0.37；n = 9）；事后分析显示两种条件下SV、HR和CO均较静息值增加，Q-Collar?使用与对照相比HR或CO进展速率无差异。Prefrontal cortex oxygenation and cognitive performance部分：两种条件下PFC-O2Hb在整个计时赛中逐步增加（时间效应F(2.21, 19.92) = 62.70，p < 0.001，ηp2 = 0.87），无条件下主效应（F(1, 9) = 0.00，p = 0.99）和条件×时间交互作用（F(2.49, 22.37) = 0.64，p = 0.57；n = 10）；事后分析显示两种条件下4–5 km处PFC-O2Hb高于1–2 km处。两种条件下CRT在所有后续时间点均短于静息（时间效应F(1.81, 18.09) = 37.58，p < 0.001，ηp2 = 0.79），准确率保持较高（≥96.5%正确）；无条件×时间交互作用（F(1.22, 12.19) = 1.08，p = 0.34），且各时间点CRT自静息的变化在条件间无差异；无论条件如何，第二次访视的静息CRT快于第一次。校正周期后未实质性改变任何条件间估计，未观察到统计学显著的顺序效应（均p ≥ 0.17），但鉴于该比较效能较低，不能排除携带效应；Stroop CRT观察到周期效应（第二次访视更快，静息CRT：0.22 s，95% CI 0.10至0.35；p = 0.003），运动全程平均HR亦观察到周期效应（第一次访视更高，6.5 bpm，95% CI 1.0至12.0；p = 0.03）。
讨论部分总结：本研究旨在评估娱乐性训练男性在5 km自行车计时赛中使用与不使用Q-Collar?时的急性知觉、生理和认知结果，据研究人员所知这是首次在动态自行车运动期间同时评估佩戴Q-Collar?时心血管、脑氧合、代谢、认知和耐力表现反应的研究。主要发现显示Q-Collar?使用与对照相比在知觉、生理、代谢或认知结局方面无统计学差异，具体在RPE、CO、SV、HR、BLa?、CRT、PFC-O2Hb或完成时间方面均无差异，提示在本研究条件下佩戴Q-Collar?与约10 min高强度自行车运动期间这些结局的无统计学可检测差异无关。重要的是，这些发现描述的是佩戴制造商适配Q-Collar?的效果，由于未测量颈静脉压迫，研究无法确定条件间差异缺失反映的是颈静脉压迫本身缺乏生理效应还是运动期间压迫不足。两种条件下CRT在计时赛期间和之后均短于静息，但第二次访视CRT也更快，提示重复Stroop给药及相关练习效应可能参与这些变化，而无非运动重复测试对照则无法区分运动与练习的独立效应。事后敏感性分析表明在80%效能下仅能检测PFC-O2Hb的大条件间效应。PFC-O2Hb在两种条件下整个5 km计时赛中逐步增加且条件间无统计学可检测差异，该反应可能反映高强度运动期间区域脑氧合变化，但fNIRS衍生的O2Hb受区域氧输送与利用平衡以及全身和颅外血流动力学反应影响，因此观察到的PFC-O2Hb增加不能完全归因于神经活动或脑血流增加。此前研究显示剧烈运动期间脑血流动力学改变可能受运动强度、配速策略及与过度通气相关的动脉CO2变化影响，但本研究未直接测量脑血流、通气或动脉CO2，因此PFC-O2Hb逐步增加的机制仍不确定；此外尽管两种条件下运动期间和之后CRT改善，但未检验PFC-O2Hb与CRT之间的直接关系，重复测试可能参与观察到的改善。从实践角度看，在本样本中佩戴Q-Collar?与CRT、心血管或代谢反应或5 km计时赛表现的无统计学可检测急性损害无关，且未报告不良事件，这些观察与DiCesare等的研究一致。然而本研究并非为评估安全性而设计，仅纳入11名健康年轻男性在实验室完成两次运动暴露，且未量化不适和肌肉骨骼效应；同样，自行车运动期间进行的Stroop测试不能复制运动特异性决策或敏捷性，也未检查头部冲击和损伤，因此这些发现不能外推至该装置在运动环境中的安全性或其对抗TBI的保护效应。研究局限性包括缺乏液体转移的直接测量、颈静脉压力的客观测量以及数据向更极端环境条件的可转移性，因此尽管装置按制造商指南应用且Q-Collar?试验前验证了适配，仍无法确认运动期间生理效应（如静脉流出限制）的幅度，条件差异缺失应谨慎解释，因为阴性发现可能反映对所测结局的真实无效应或本实验条件下生理压迫不足；此外未进行先验样本量计算，样本量由可行性决定，本研究应视为探索性；所有参与者均为年轻娱乐性训练男性，发现可能不能推广至女性运动员， neck解剖、脑血管调节和运动反应的性别差异值得对女性参与者进行专门研究，结果也可能不能推广至老年人、高度训练耐力运动员或运动相关创伤性脑损伤风险升高的个体；尽管试验间≥72 h间隔允许生理恢复，但不能消除学习效应；参与者和研究人员未对条件设盲且未使用假项圈，参与者对条件的知晓可能影响行为敏感结局如配速、RPE和CRT，生理结局可能通过配速差异间接受到影响；未正式评估佩戴Q-Collar?相关的颈部不适和肌肉骨骼劳损；次要结局和时间点数量增加I型错误可能性，次要发现应视为探索性；尽管fNIRS记录经视觉检查和低通滤波，但未采用预定义定量信号质量阈值、正式运动伪迹校正程序或短间隔测量，因此不能排除残余运动相关伪迹和浅表或全身血流动力学影响，PFC-O2Hb变化应解释为区域血红蛋白氧合的相对变化而非脑血流改变或神经激活的直接证据；由于静息fNIRS参考在Q-Collar?放置后采集，归一化PFC-O2Hb值代表相对于放置后基线的运动相关变化，因此本研究发现不能确定项圈放置本身是否改变静息脑氧合血红蛋白浓度。
研究结论部分翻译：在这项探索性交叉研究中，Q-Collar?与对照之间在血流动力学、代谢、PFC-O2Hb、反应时间、知觉或5 km自行车计时赛结局方面均未检测到统计学显著的急性差异。由于运动期间未验证颈静脉压迫，这些阴性发现反映的是压迫本身缺乏效应还是本条件下压迫不足仍不清楚。两种条件下CRT在计时赛期间和之后均短于静息；然而重复Stroop给药的练习效应可能参与该变化。在本样本中未观察到使用Q-Collar?的不良事件或可检测的急性运动表现损害。
