Name: Nahinfrarotspektroskopie bei reaktiver Hyperämie zur Beurteilung der Gefäßfunktion der unteren Extremitäten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-03-22T14:20:00.000+00:00
Duration: 4 min 44 s
Description: Erfahren Sie die nicht-invasive Nahinfrarotspektroskopie zur Beurteilung der Gefäßfunktion bei reaktiver Hyperämie. Diese Methode ermöglicht die Unterscheidung mikrovaskulärer Reaktionen bei gesunden Probanden und Patienten mit peripherer arterieller Verschlusskrankheit.

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Die Autoren danken Dr. A. Meneses, dessen frühere Arbeiten zur Verfeinerung des hier beschriebenen Protokolls beigetragen haben. Darüber hinaus danken die Autoren allen Forschungsteilnehmern, die ihre Zeit gespendet haben, um die Entwicklung solcher Protokolle zu ermöglichen und das klinische und wissenschaftliche Verständnis zu fördern.

Alle hier beschriebenen Methoden wurden von der Ethikkommission für die Humanforschung der University of the Sunshine Coast genehmigt. Darüber hinaus gaben alle Teilnehmer ihre schriftliche Einverständniserklärung zur Teilnahme an den in diesem Protokoll beschriebenen Messungen. Bitte beachten Sie, dass ein Gefäßverschlusstest in der unteren Extremität bei Personen kontraindiziert ist, die sich zuvor einem Revaskularisationsverfahren unterzogen haben, bei dem ein Gefäßtransplantat oder ein Stenting der Oberschenkel- oder Kniekehlenarterien durchgeführt wurde. Nach der Vorbereitung der Ausrüstung wird der Teilnehmer angewiesen, sich 10 Minuten lang in Rückenlage auszuruhen. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die NIRS-Datenerfassung mit einer anfänglichen Periode von 2 Minuten, so dass die Stabilität der NIRS-Signale erreicht werden kann. Die Ausgangsdaten werden dann 1 Minute lang gesammelt, woraufhin eine Manschette am Oberschenkel sofort aufgeblasen wird, um einen arteriellen Verschluss zu erreichen. Die Okklusion wird 5 Minuten lang aufrechterhalten, bevor die Manschette schnell entleert wird. Die Datenerfassung wird während der gesamten Periode der reaktiven Hyperämie fortgesetzt, bis sich die Signale auf den Ausgangswert erholt haben. Abbildung 1 zeigt einen Überblick über das Protokoll für reaktive Hyperämie, und die detaillierten Schritte sind unten aufgeführt. Die für die Studie verwendeten Geräte sind in der Materialtabelle aufgeführt.
<img alt="NIRS-Zeitleistendiagramm; Einrichtungsprozess: Rückenlage, Grundlinie, Aufblähen der Oberschenkelmanschette, reaktive Hyperämie." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig01.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 1"> Abbildung 1: Schematische Darstellung des Protokolls und der Zeitpläne für die NIRS-reaktive Hyperämie. NIRS: Nahinfrarotspektroskopie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
1. Vorbereitung der Ausrüstung
HINWEIS: Verschiedene NIRS-, Manschetteninflations-/-okklusions- und Datenerfassungssysteme können verwendet werden, um die unten beschriebenen repräsentativen Ergebnisse zu erhalten. Es ist wichtig, dass die Prüfärzte ihre eigenen spezifischen Benutzerhandbücher konsultieren und sich der einzigartigen Software, der Kalibrierung, des Umgebungslichts und der teilnehmer-/kohortenspezifischen Überlegungen bewusst sind.
<ol><li>Stellen Sie sicher, dass alle Messungen in einem ruhigen, klimatisierten Raum (21-23 °C) durchgeführt werden.</li>
	<li>Vergewissern Sie sich, dass alle Geräte und Materialien (siehe Materialtabelle) verfügbar sind.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass das CW-NIRS-Gerät und der Computer, an den das Gerät sendet, vollständig aufgeladen und eingeschaltet sind.</li>
	<li>Vergewissern Sie sich, dass das NIRS-Gerät mit dem Computer gekoppelt ist, auf dem die NIRS-Daten über Bluetooth angezeigt werden, und ob die Messparameter des NIRS-Geräts entsprechend dem Versuchsort und dem Studiendesign definiert sind (ein Beispiel: Definieren Sie den differentiellen Weglängenfaktor (DPF) des Nahinfrarotlichts). HINWEIS: Die meisten Schritte und Systemeinstellungen des NIRS-Protokolls basieren auf einer Kombination aus Herstellerempfehlungen, Erfahrungen von Forschern und Experten-/Konsensmeinungen. Beachten Sie, dass die während der Messung erzeugten Werte vom jeweiligen Gerät und den verwendeten Sonden sowie von den in der Gerätesoftware gewählten Einstellungen abhängen. Es besteht auch das Potenzial für ein hohes Maß an interindividueller Variabilität bei den gesammelten Signalen. Um einen besseren Vergleich zwischen den Studien zu ermöglichen, ist es außerdem wichtig, bei der Veröffentlichung der Ergebnisse dieser Messungen Einzelheiten zu den NIRS-Instrumenten (z. B. Sondendesign, Abstände zwischen Quelle und Detektor und verwendete Wellenlängen), Systemeinstellungen, Sondenposition/-ausrichtung in Bezug auf die Muskelgeometrie und die Analyseparameter/Datenbehandlung anzugeben.</li>
	<li>Geben Sie die Daten des Teilnehmers gemäß den Angaben in der NIRS-Gerätesoftware ein.</li>
	<li>Verbinden Sie den Schnellmanschetten-Inflator mit den Luft- und Stromquellen.</li>
</ol>2. Vorbereitung der Teilnehmer
<ol><li>Stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer die Teilnehmerinformationserklärung und die Einverständniserklärung gelesen und vor Beginn seine Zustimmung zur Teilnahme an der Messung gegeben hat.</li>
	<li>Erklären Sie dem Teilnehmer, was ihn während der Messung erwartet, während er seine Schuhe und Socken auszieht und für relevante anthropometrische Messungen stationär steht.</li>
	<li>Nehmen Sie eine Hautfaltenmessung (in dreifacher Ausfertigung) über der geplanten NIRS-Messstelle vor (z. B. an der medialen Seite an der Stelle des maximalen Wadenumfangs). HINWEIS: Auf diese Weise kann die Tiefe der Haut und des Fettgewebes (routinemäßig als Fettgewebsdicke - ATT bezeichnet) in Bezug auf die Eindringtiefe des NIRS-Signals bestätigt werden. Alternativ kann Ultraschall verwendet werden, um die Dicke des Fettgewebes zu bestimmen. Denken Sie immer daran, dass die Tiefe des NIRS-Signals/der NIRS-Messung etwa die Hälfte des Empfänger-Sender-Abstands9 beträgt.</li>
	<li>Um die Signalqualität zu maximieren, überprüfen Sie die geplante Stelle der NIRS-Sender-/Empfängersonde auf Haare, die Licht absorbieren können, und entfernen Sie die Haare bei Bedarf durch Rasieren. HINWEIS: Wenn die Haut beeinträchtigt ist, z. B. durch Cellulite oder wenn ein Ödem vorliegt, sollten Sie die Angemessenheit der Messung in Betracht ziehen, da sich diese Probleme auf eine möglicherweise verminderte Signalqualität, die Signaleindringtiefe/das Gewebe, von dem die Messung durchgeführt wird, sowie die Wundsterilität der Teilnehmer beziehen.</li>
	<li>Nehmen Sie Messungen vor und/oder markieren Sie die Position der geplanten NIRS-Sondenplatzierung in Bezug auf relevante anatomische Orientierungspunkte (z. B. die obere Oberfläche des medialen Kondylus), um eine genaue Platzierung der NIRS-Sonde zwischen und innerhalb der Teilnehmer zu ermöglichen (abhängig vom Studiendesign und dem Sondendesign/-form), da die Oxygenierungsreaktionen eine große Heterogenität zwischen verschiedenen Muskeln oder sogar innerhalb von Regionen desselben Muskels aufweisen können.</li>
	<li>Bitten Sie den Teilnehmer, sich in Rückenlage auf einen Untersuchungssockel oder ein Bett zu legen. Der Teilnehmer ruht sich dann für 10 Minuten aus.</li>
	<li>Legen Sie eine Manschette proximal zum Knie um den Oberschenkel und achten Sie darauf, dass die Schläuche nicht mit der Wade oder dem NIRS-Gerät in Berührung kommen (Abbildung 2).</li>
	<li>Heben Sie das Bein (~10 cm) mit Fuß und Knöchel auf einer Schaumstoffstütze an, so dass der Unterschenkel stabil und für Messungen zugänglich bleibt (Abbildung 3). HINWEIS: Wenn der Test in beiden Beinen mehrmals durchgeführt werden muss, wird die Testreihenfolge randomisiert (vor dem ersten Test), und die Reihenfolge der Tests wird für nachfolgende Bewertungen für jeden Teilnehmer beibehalten.</li>
	<li>Schalten Sie das Schnellmanschetten-Inflator-Modul ein. HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass die Modus- und Druckeinstellungen des Schnellmanschetten-Inflators mit den Anweisungen des Herstellers und den Spezifikationen des Gefäßverschlussprotokolls übereinstimmen.</li>
	<li>Schalten Sie die Luftquelle des Manschetten-Inflators ein, prüfen Sie, ob Luft durch den Schlauch strömen kann, und verbinden Sie den Schlauch mit der Oberschenkelmanschette.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass der Schlauch des Manschetten-Inflators immer noch nicht mit der Wade in Berührung kommt.</li>
	<li>Befestigen Sie die NIRS-Sender-/Empfängersonde sicher auf der Haut über der Messstelle(n) (routinemäßig der mediale Aspekt des Gastrocnemius; je nach Studie und Teilnehmerspezifika werden jedoch auch andere Stellen wie der Fußrücken und der Tibialis anterior verwendet). HINWEIS: Einige NIRS-Systeme ermöglichen die gleichzeitige Durchführung von Messungen vor Ort.</li>
	<li>Decken Sie die Sonde mit schwarzem Kinesiologie-Klebeband oder ähnlichem ab und achten Sie darauf, die Ränder zu versiegeln, um zu verhindern, dass das Umgebungslicht die Qualität/Werte des NIRS-Signals beeinträchtigt (Abbildung 3). HINWEIS: Achten Sie beim Befestigen der Sonde und der Klebeabdeckung darauf, dass keine Sondenbewegungen vermieden werden, aber vermeiden Sie es, Haut/Fettgewebe/Muskeln zu komprimieren.</li>
</ol><img alt="Aufbau der Therapie zur Einschränkung des Blutflusses, blaue Bandagen am Arm, therapeutische Kompressionstechnik, Rehabilitation." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig02.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 2"> Abbildung 2: Beispiel für die Platzierung der Okklusivmanschette am Oberschenkel. (A) Von oben. (B) Von der Seite. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Platzierung der Hautelektrode am Bein; Einrichtung der Biosignalüberwachung, medizinisches Analyseverfahren." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig03v3.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 3"> Abbildung 3: Beispiel für eine Sondenposition in der Nahinfrarotspektroskopie. (A) Sonde an der rasierten Haut am medialen Gastrocnemius. (B) Platzierung der Sonde mit Knöchel in Schaumstoffstütze, um den Zugang zu ermöglichen und Stabilität zu gewährleisten. (C) Umgebungslichtabschirmung an Ort und Stelle. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig03large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
3. Erhebung von Basisdaten
<ol><li>Bitten Sie den Teilnehmer, entspannt zu bleiben, nicht zu reden und für die Dauer der Datenerhebung das/die Bein(e) ruhig zu halten.</li>
	<li>Starten Sie die Aufzeichnung des NIRS-Geräts über die Computerschnittstelle. HINWEIS: Wenn die Offline-Datenerfassung aktiviert und bevorzugt ist, starten Sie das NIRS-Gerät direkt.</li>
	<li>Warten Sie, bis mindestens 2 Minuten Daten erfasst werden, bevor Sie mit dem Start der Messung beginnen. Dadurch wird sichergestellt, dass stationäre Signale vor der Datenerfassung erreicht werden.</li>
	<li>Überwachen Sie den Computerbildschirm, um die Integrität des Datensignals und physiologisch plausible Werte sicherzustellen. Die Datenerfassungswerte (Data Acquisition, Datenerfassungswerte) geben beispielsweise Auskunft über die Signalqualität und die Menge des vom NIRS-Gerät erfassten Umgebungslichts. Sie sollten während der gesamten Messung in einem akzeptablen Bereich gehalten werden.</li>
	<li>Wenn nach 2 Minuten keine Schwankungen im NIRS-Signal festgestellt werden (z. B. aufgrund von Bewegungsartefakten), stellen Sie die NIRS-Datenbasis ein, indem Sie die entsprechende Taste am Computer/Gerät/Synchronisationseinheit drücken. Diese Basislinie spiegelt den vergleichenden Ausgangspunkt der Messung wider. Die Veränderungen des sauerstoffhaltigen und desoxygenierten Hämoglobins werden relativ zu diesem Ausgangswert interpretiert. HINWEIS: Fügen Sie während der Datenerfassung softwarebasierte Ereignismarker für bestimmte Meilensteine ein, nämlich Beginn und Ende der Baseline, Beginn und Ende der Manschettenokklusion usw., um die Datenanalyse zu unterstützen.</li>
	<li>Sammeln Sie mindestens 1 Minute Basisdaten, und stellen Sie erneut sicher, dass während dieser Zeit keine Schwankungen oder Bewegungsartefakte auftreten. HINWEIS: Schwankungen in den Ausgangsdaten wirken sich auf die Interpretation einiger potenzieller Variablen aus, wie z. B. der hyperämischen Reserve (siehe Abschnitt "Repräsentative Ergebnisse").</li>
</ol>4. Gefäßverschluss
<ol><li>Stellen Sie den Manschettendruck am Schnellmanschetten-Inflator auf 200 mmHg ein, bevor Sie in den Manschettenmodus wechseln (oder die entsprechende Einstellung bei alternativen Systemen). HINWEIS: Während einige Autoren ein Aufblasen auf 250 mmHg am Oberschenkel 9,19 empfehlen, wird dies nach unserer Erfahrung von einigen Teilnehmern nicht gut vertragen, was zum Abbruch der Messung führt. Das Aufblasen auf 200 mmHg ist in den meisten Teilnehmergruppen ausreichend, um den arteriellen Zufluss in Ruhe zu verschließen, während es erträglich ist und nicht zu Blutergüssen der Haut führt. Um sicherzustellen, dass eine effektive Okklusion bei 200 mmHg erreicht wird, verwendet unsere Gruppe routinemäßig die DMS-Plethysmographie gleichzeitig mit NIRS, um das Fehlen eines nachgeschalteten Blutflusses während der Zeit des Aufblasens der Manschette zu bestätigen.</li>
	<li>Informieren Sie den Teilnehmer darüber, was ihn während des Aufblasens der Manschette auf 200 mmHg für einen Zeitraum von 5 Minuten erwartet (Unwohlsein, Kribbeln usw.), gefolgt von einer vollständigen Entleerung der Manschette. Erinnern Sie den Teilnehmer noch einmal daran, entspannt zu bleiben, nicht zu reden und die Beine(n) für die Dauer der Datenerfassung unbeweglich zu halten. HINWEIS: Wir haben die Erfahrung gemacht, dass die ersten 30-60 s der Okklusionsphase für die Teilnehmer am unbequemsten sind. Wenn die Teilnehmer ihre Beine entspannen lassen, neigen sie dazu, die Okklusion erträglicher zu finden.</li>
	<li>Wenn Sie bereit sind, das Aufblasen der Manschette zu starten, markieren Sie das Ende des Basiszeitraums in der NIRS-Software.</li>
	<li>Pumpen Sie die Oberschenkelmanschette auf einen suprasystolischen Druck von 200 mmHg auf, alternativ auf 220 mmHg in seltenen Fällen, in denen sich 200 mmHg als unwirksam erwiesen haben.</li>
	<li>Überwachen Sie den Computer oder Bildschirm, um die Datenintegrität während der Okklusionsphase sicherzustellen.</li>
	<li>Wenn sich das Ende der 5-minütigen Manschettenokklusion nähert, bereiten Sie den Teilnehmer vor, indem Sie ihn daran erinnern, sein Bein so ruhig wie möglich zu halten und etwa 3 Minuten nach der Manschettendeflation nicht zu sprechen (während die Daten aus den vaskulären Reaktionen auf reaktive Hyperämie gesammelt werden). HINWEIS: Diese Erinnerung an den Teilnehmer, still zu bleiben, ist wichtig, da die Teilnehmer versucht sein könnten, die Gliedmaßen zu bewegen, um Beschwerden zu lindern, wenn die Durchblutung wiederhergestellt wird.</li>
</ol>5. Reaktive Hyperämie
<ol><li>Nachdem 5 Minuten der Okklusion vergangen sind, entleeren Sie die Oberschenkelmanschette schnell vollständig (auf 0 mmHg). Markieren Sie gleichzeitig das Ende der Okklusionsperiode in der NIRS-Software. Die reaktive Hyperämiereaktion aufgrund der Wiederaufnahme des Blutflusses und verwandter Faktoren wird auf dem Display der NIRS-Software sichtbar sein (Abbildung 4).</li>
	<li>Nach mindestens 3 Minuten nach der Okklusion oder alternativ, nachdem die NIRS-Daten wieder zum Ausgangswert zurückgekehrt sind, markieren Sie das Ende der Erholungsphase in der NIRS-Software und stoppen Sie die Messung. HINWEIS: Die Dauer der Genesung hängt zum Teil von der untersuchten Forschungs- oder klinischen Fragestellung und damit von den spezifischen NIRS-Parametern ab, die für die Analyse ausgewählt werden, sowie von der Möglichkeit begleitender Maßnahmen (wie MKS), die eine längere Erholungsdauer erfordern können.</li>
	<li>Initiieren Sie die Datenspeicherung und den Export von NIRS-Ergebnissen für die Datenaufbereitung und -analyse.</li>
</ol>6. Follow-up-Verfahren
<ol><li>Entfernen Sie das/die NIRS-Gerät(e) und die Manschette vom Teilnehmer.</li>
	<li>Reinigen Sie das NIRS-Gerät (und die Okklusionsmanschette) bei Bedarf gemäß den Anweisungen des Herstellers und den einschlägigen Hygienestandards.</li>
	<li>Überprüfen Sie das NIRS-Gerät, um die Integrität des Senders/Empfängers und die Batterieleistung für zukünftige Messungen sicherzustellen.</li>
</ol>

Optimierung des NIRS zur Beurteilung der Gefäßfunktion der unteren Gliedmaßen

<ol><li>Hasani, W. S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+global+estimate+of+premature+cardiovascular+mortality%3A+A+systematic+review+and+meta-analysis+of+age-standardized+mortality+rate%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Public+Health%22%5BJournal%5D)">The global estimate of premature cardiovascular mortality: A systematic review and meta-analysis of age-standardized mortality rate.</a> BMC Public Health. 23 (1), 1561(2023).</li>
<li>Horvath, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidemiology+of+peripheral+artery+disease%3A+Narrative+review%5BTitle%5D)+AND+%22Life+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Epidemiology of peripheral artery disease: Narrative review.</a> Life (Basel). 12 (7), 1041(2022).</li>
<li>Jodheea-Jutton, A., Hindocha, S., Bhaw-Luximon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Health+economics+of+diabetic+foot+ulcer+and+recent+trends+to+accelerate+treatment%29%5BTitle%5D)+AND+%22Foot+%28Edinb%29%22%5BJournal%5D)">Health economics of diabetic foot ulcer and recent trends to accelerate treatment).</a> Foot (Edinb). 52, 101909(2022).</li>
<li>Rodrigues, B. T., Vangaveti, V. N., Urkude, R., Biros, E., Malabu, U. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prevalence+and+risk+factors+of+lower+limb+amputations+in+patients+with+diabetic+foot+ulcers%3A+A+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes+Metab+Syndr-Clinin+Res+Rev%22%5BJournal%5D)">Prevalence and risk factors of lower limb amputations in patients with diabetic foot ulcers: A systematic review and meta-analysis.</a> Diabetes Metab Syndr-Clinin Res Rev. 16 (2), 102397(2022).</li>
<li>Jung, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microcirculation+in+hypertensive+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Biorheology%22%5BJournal%5D)">Microcirculation in hypertensive patients.</a> Biorheology. 50 (5-6), 241-255 (2013).</li>
<li>Bethel, M., Annex, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peripheral+arterial+disease%3A+A+small+and+large+vessel+problem%5BTitle%5D)+AND+%22AmHeart+J+Plus%3A+Cardio+Res+Prac%22%5BJournal%5D)">Peripheral arterial disease: A small and large vessel problem.</a> AmHeart J Plus: Cardio Res Prac. 28, 133291(2023).</li>
<li>Thijssen, D. H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expert+consensus+and+evidence-based+recommendations+for+the+assessment+of+flow-mediated+dilation+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Heart+J%22%5BJournal%5D)">Expert consensus and evidence-based recommendations for the assessment of flow-mediated dilation in humans.</a> Eur Heart J. 40 (30), 2534-2547 (2019).</li>
<li>Sanada, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vascular+function+in+patients+with+lower+extremity+peripheral+arterial+disease%3A+A+comparison+of+functions+in+upper+and+lower+extremities%5BTitle%5D)+AND+%22Atherosclerosis%22%5BJournal%5D)">Vascular function in patients with lower extremity peripheral arterial disease: A comparison of functions in upper and lower extremities.</a> Atherosclerosis. 178 (1), 179-185 (2005).</li>
<li>Barstow, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+near-infrared+spectroscopy+and+its+application+to+skeletal+muscle+research%5BTitle%5D)+AND+%22J+App+Phys%22%5BJournal%5D)">Understanding near-infrared spectroscopy and its application to skeletal muscle research.</a> J App Phys. 126 (5), 1360-1376 (2019).</li>
<li>Rogers, E. M., Banks, N. F., Jenkins, N. D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metabolic+and+microvascular+function+assessed+using+near-infrared+spectroscopy+with+vascular+occlusion+in+women%3A+Age+differences+and+reliability%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Physiol%22%5BJournal%5D)">Metabolic and microvascular function assessed using near-infrared spectroscopy with vascular occlusion in women: Age differences and reliability.</a> Exp Physiol. 108 (1), 123-134 (2023).</li>
<li>Manfredini, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+toe+flexion+nirs+assisted+test+for+rapid+assessment+of+foot+perfusion+in+peripheral+arterial+disease%3A+Feasibility%2C+validity%2C+and+diagnostic+accuracy%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Vasc+Endovasc+Surg%22%5BJournal%5D)">A toe flexion nirs assisted test for rapid assessment of foot perfusion in peripheral arterial disease: Feasibility, validity, and diagnostic accuracy.</a> Eur J Vasc Endovasc Surg. 54 (2), 187-194 (2017).</li>
<li>Boezeman, R. P., Moll, F. L., Unlu, C., De Vries, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+review+of+clinical+applications+of+monitoring+muscle+tissue+oxygenation+with+near-infrared+spectroscopy+in+vascular+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">Systematic review of clinical applications of monitoring muscle tissue oxygenation with near-infrared spectroscopy in vascular disease.</a> Microvasc Res. 104, 11-22 (2016).</li>
<li>Baltrunas, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+revascularization+effect+using+near-infrared+spectroscopy+in+below+the+knee+arteries%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Cardiovasc+Med%22%5BJournal%5D)">Measurement of revascularization effect using near-infrared spectroscopy in below the knee arteries.</a> Rev Cardiovasc Med. 23 (9), 299(2022).</li>
<li>Tuesta, M., Yanez-Sepulveda, R., Verdugo-Marchese, H., Mateluna, C., Alvear-Ordenes, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+spectroscopy+used+to+assess+physiological+muscle+adaptations+in+exercise+clinical+trials%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Biology+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Near-infrared spectroscopy used to assess physiological muscle adaptations in exercise clinical trials: A systematic review.</a> Biology (Basel). 11 (7), 1073(2022).</li>
<li>Cornelis, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+near-infrared+spectroscopy+to+evaluate+the+effect+of+exercise+on+peripheral+muscle+oxygenation+in+patients+with+lower+extremity+artery+disease%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Vasc+Endovasc+Surg%22%5BJournal%5D)">The use of near-infrared spectroscopy to evaluate the effect of exercise on peripheral muscle oxygenation in patients with lower extremity artery disease: A systematic review.</a> Eur J Vasc Endovasc Surg. 61 (5), 837-847 (2021).</li>
<li>Whyte, E., Thomas, S., Marzolini, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle+oxygenation+of+the+paretic+and+nonparetic+legs+during+and+after+exercise+in+chronic+stroke%3A+Implications+for+mobility%5BTitle%5D)+AND+%22PM+R%22%5BJournal%5D)">Muscle oxygenation of the paretic and nonparetic legs during and after exercise in chronic stroke: Implications for mobility.</a> PM R. 15 (10), 1239-1248 (2023).</li>
<li>Soares, R. N., George, M. A., Proctor, D. N., Murias, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differences+in+vascular+function+between+trained+and+untrained+limbs+assessed+by+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Differences in vascular function between trained and untrained limbs assessed by near-infrared spectroscopy.</a> Eur J Appl Physiol. 118 (10), 2241-2248 (2018).</li>
<li>Joseph, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near+infrared+spectroscopy+in+peripheral+artery+disease+and+the+diabetic+foot%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes+Metab+Res+Rev%22%5BJournal%5D)">Near infrared spectroscopy in peripheral artery disease and the diabetic foot: A systematic review.</a> Diabetes Metab Res Rev. 38 (7), 3571(2022).</li>
<li>Willingham, T. B., Southern, W. M., Mccully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+reactive+hyperemia+in+the+lower+limb+using+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Measuring reactive hyperemia in the lower limb using near-infrared spectroscopy.</a> J Biomed Opt. 21 (9), 091302(2016).</li>
<li>Jones, S., Chiesa, S. T., Chaturvedi, N., Hughes, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+developments+in+near-infrared+spectroscopy+%28nirs%29+for+the+assessment+of+local+skeletal+muscle+microvascular+function+and+capacity+to+utilise+oxygen%5BTitle%5D)+AND+%22Artery+Res%22%5BJournal%5D)">Recent developments in near-infrared spectroscopy (nirs) for the assessment of local skeletal muscle microvascular function and capacity to utilise oxygen.</a> Artery Res. 16, 25-33 (2016).</li>
<li>Soares, R. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+a+rehabilitation+program+on+microvascular+function+of+CHD+patients+assessed+by+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rep%22%5BJournal%5D)">Effects of a rehabilitation program on microvascular function of CHD patients assessed by near-infrared spectroscopy.</a> Physiol Rep. 7 (11), e14145(2019).</li>
<li>Baltrunas, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+near-infrared+spectroscopy+in+the+diagnosis+of+peripheral+artery+disease%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Vascular%22%5BJournal%5D)">The use of near-infrared spectroscopy in the diagnosis of peripheral artery disease: A systematic review.</a> Vascular. 30 (4), 715-727 (2022).</li>
<li>Young, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+cuff-occlusion+duration+on+contrast-enhanced+ultrasound+assessments+of+calf+muscle+microvascular+blood+flow+responsiveness+in+older+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Physiol%22%5BJournal%5D)">Influence of cuff-occlusion duration on contrast-enhanced ultrasound assessments of calf muscle microvascular blood flow responsiveness in older adults.</a> Exp Physiol. 105 (12), 2238-2245 (2020).</li>
<li>Young, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+association+between+contrast-enhanced+ultrasound+and+near-infrared+spectroscopy-derived+measures+of+calf+muscle+microvascular+responsiveness+in+older+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Heart+Lung+Circ%22%5BJournal%5D)">The association between contrast-enhanced ultrasound and near-infrared spectroscopy-derived measures of calf muscle microvascular responsiveness in older adults.</a> Heart Lung Circ. 30 (11), 1726-1733 (2021).</li>
<li>Rosenberry, R., Nelson, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactive+hyperemia%3A+A+review+of+methods%2C+mechanisms%2C+and+considerations%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Regul+Integr+Comp+Physiol%22%5BJournal%5D)">Reactive hyperemia: A review of methods, mechanisms, and considerations.</a> Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 318 (3), R605-R618 (2020).</li>
<li>Iannetta, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+microvascular+responsiveness+measures+derived+from+near-infrared+spectroscopy+across+a+variety+of+ischemic+periods+in+young+and+older+individuals%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">Reliability of microvascular responsiveness measures derived from near-infrared spectroscopy across a variety of ischemic periods in young and older individuals.</a> Microvasc Res. 122, 117-124 (2019).</li>
<li>Celermajer, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+detection+of+endothelial+dysfunction+in+children+and+adults+at+risk+of+atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis.</a> Lancet. 340 (8828), 1111-1115 (1992).</li>
<li>Thijssen, D. H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+flow-mediated+dilation+in+humans%3A+A+methodological+and+physiological+guideline%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol-Heart+Circ+Physiol%22%5BJournal%5D)">Assessment of flow-mediated dilation in humans: A methodological and physiological guideline.</a> Am J Physiol-Heart Circ Physiol. 300 (1), H2-H12 (2011).</li>
<li>Inaba, Y., Chen, J. A., Bergmann, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prediction+of+future+cardiovascular+outcomes+by+flow-mediated+vasodilatation+of+brachial+artery%3A+A+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Cardiovasc+Imaging%22%5BJournal%5D)">Prediction of future cardiovascular outcomes by flow-mediated vasodilatation of brachial artery: A meta-analysis.</a> Int J Cardiovasc Imaging. 26 (6), 631-640 (2010).</li>
<li>Soares, R. N., De Oliveira, G. V., Alvares, T. S., Murias, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+the+analysis+strategy+on+the+correlation+between+the+NIRS+reperfusion+measures+and+the+FMD+response%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">The effects of the analysis strategy on the correlation between the NIRS reperfusion measures and the FMD response.</a> Microvasc Res. 127, 103922(2020).</li>
<li>Tucker, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+into+the+determinants+of+skeletal+muscle+oxygen+consumption%3A+Novel+insight+from+near-infrared+diffuse+correlation+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol-London%22%5BJournal%5D)">Studies into the determinants of skeletal muscle oxygen consumption: Novel insight from near-infrared diffuse correlation spectroscopy.</a> J Physiol-London. 597 (11), 2887-2901 (2019).</li>
<li>Tucker, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+diffuse+correlation+spectroscopy+tracks+changes+in+oxygen+delivery+and+utilization+during+exercise+with+and+without+isolated+arterial+compression%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Regul+Integr+Comp+Physiol%22%5BJournal%5D)">Near-infrared diffuse correlation spectroscopy tracks changes in oxygen delivery and utilization during exercise with and without isolated arterial compression.</a> Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 318 (1), R81-R88 (2020).</li>
<li>Wassenaar, E. B., Van Den Brand, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+near-infrared+spectroscopy+in+people+with+dark+skin+pigmentation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clinic+Monit+Comput%22%5BJournal%5D)">Reliability of near-infrared spectroscopy in people with dark skin pigmentation.</a> J Clinic Monit Comput. 19 (3), 195-199 (2005).</li>
<li>Soares, R. N., Murias, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+spectroscopy+assessment+of+microvasculature+detects+difference+in+lower+limb+vascular+responsiveness+in+obese+compared+to+lean+individuals%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">Near-infrared spectroscopy assessment of microvasculature detects difference in lower limb vascular responsiveness in obese compared to lean individuals.</a> Microvasc Res. 118, 31-35 (2018).</li>
<li>Boezeman, R. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+of+foot+oxygenation+with+near-infrared+spectroscopy+in+patients+with+critical+limb+ischemia+undergoing+percutaneous+transluminal+angioplasty%3A+A+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Vasc+Endovasc+Surg%22%5BJournal%5D)">Monitoring of foot oxygenation with near-infrared spectroscopy in patients with critical limb ischemia undergoing percutaneous transluminal angioplasty: A pilot study.</a> Eur J Vasc Endovasc Surg. 52 (5), 650-656 (2016).</li>
<li>Lin, B. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+wireless+near-infrared+spectroscopy+to+predict+wound+prognosis+in+diabetic+foot+ulcers%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Skin+Wound+Care%22%5BJournal%5D)">Using wireless near-infrared spectroscopy to predict wound prognosis in diabetic foot ulcers.</a> Adv Skin Wound Care. 33 (1), 1-12 (2020).</li>
<li>Weingarten, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffuse+near-infrared+spectroscopy+prediction+of+healing+in+diabetic+foot+ulcers%3A+A+human+study+and+cost+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Wound+Repair%22%5BJournal%5D)">Diffuse near-infrared spectroscopy prediction of healing in diabetic foot ulcers: A human study and cost analysis.</a> Wound Repair. 20 (2), A44-A44 (2012).</li>
<li>Murrow, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+spectroscopy-guided+exercise+training+for+claudication+in+peripheral+arterial+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Prev+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Near-infrared spectroscopy-guided exercise training for claudication in peripheral arterial disease.</a> Eur J Prev Cardiol. 26 (5), 471-480 (2018).</li>
</ol>

Die Autoren haben keine Offenlegungen oder konkurrierende Interessen.

In diesem Artikel werden standardisierte Verfahren zur Beurteilung der reaktiven Hyperämie der unteren Extremitäten unter Verwendung der CW-NIRS TSI zur Beurteilung der mikrovaskulären Funktion beschrieben. Dieses Protokoll wurde verfeinert durch die Untersuchung der Dauer des Verschlusses der Manschette in Bezug auf das Ausmaß des Ansprechens, der Reliabilität des NIRS-Tests bei reaktiver Hyperämie sowie des Grades der Übereinstimmung zwischen NIRS und anderen Methoden der mikrovaskulären Beurteilung, wie z. B. kontrastmittelverstärktem Ultraschall23,24. Eine längere Dauer der Verschlusszeit der Manschette korrespondiert mit einem niedrigeren TSIMIN23, wie in Abbildung 8 und Abbildung 9 zu sehen ist, was einen stärkeren ischämischen Stimulus widerspiegelt. Im Vergleich zu 1 min und 3 min Manschettenverschlussdauer wurde auch ein größeres Ausmaß der Reaktion nach 5 Minuten Manschettenverschluss gezeigt, was auf eine erhöhte gefäßerweiternde Reaktion auf einen größeren hypoxischen Stimulus hinweist. Dies sind wichtige Überlegungen, wenn es darum geht, einen bestimmten Grad an ischämischem Stimulus zu erreichen, z. B. da Unterschiede in der TSIMIN eine Funktion des Alters sind, wenn ein fester Okklusionszeitraum verwendet wird25. Darüber hinaus wurde die Test-Retest-Reliabilität von NIRS-abgeleiteten postokklusiven reaktiven Hyperämiemessungen unter Verwendung einer 5-minütigen Manschettenokklusionsdauer nachgewiesen24,26.
<img alt="Diagramm zur Änderung der Gewebesättigung, Zeit vs. Index, experimentelle Datenanalyse, biologische Forschung." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig08.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 8"> Abbildung 8: Einfluss der Okklusionsdauer auf die Spuren des Gewebesättigungsindex im medialen Gastrocnemius älterer Erwachsener während eines Manschettenverschlusses und einer reaktiven Hyperämie (n = 13). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig08large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.</a>
<img alt="Balkendiagramm für Gewebesättigung vs. Okklusionsdauer; statistische Daten; Ergebnisse der Forschungsanalyse." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig09.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 9"> Abbildung 9: Einfluss der Okklusionsdauer auf den minimalen Gewebesättigungsindex (TSIMIN; Mittelwerte ±SD) bei älteren Erwachsenen (n = 13). TSIMIN im medialen Gastrocnemius-Muskel nach 1 min, 3 min und 5 min Verschluss der Oberschenkelmanschette. *Signifikanter Unterschied ab 1 min; #signifikanter Unterschied ab 3 min. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig09large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Überlegungen/Fehlerbehebung Obwohl CW-NIRS-Systeme relativ einfach zu bedienen sind, müssen bestimmte praktische Aspekte berücksichtigt werden, einschließlich der Tatsache, dass CW-NIRS-Sonden anfällig für Verunreinigungen durch Umgebungslicht sind. Es ist daher zwingend erforderlich, dass Datenindikatoren, die die Integrität des NIRS-Signals widerspiegeln, während der Messungen überwacht werden und dass ein angemessener Hautkontakt und eine angemessene Abschirmung aufrechterhalten werden, um physiologisch genaue Werte zu erhalten. Wenn die Datenerfassung von der Bluetooth-Konnektivität abhängt, ist es außerdem wichtig sicherzustellen, dass die Anweisungen des Herstellers zu Bluetooth eingehalten werden, um Verbindungsfehler zu vermeiden.
In Bezug auf die Methode der reaktiven Hyperämie, obwohl selten, kann ein Teilnehmer berichten, dass das schnelle Aufblähen der Ischämie-induzierenden Manschette unerträgliche lokalisierte Beschwerden verursacht. Bei diesen Personen ist es die Erfahrung unserer Gruppe, dass das Aufblasen der Manschette auf 100 mmHg und das allmähliche Aufblasen auf 200 mmHg über einen Zeitraum von 5 s besser vertragen wird. Bestehen die Beschwerden trotz dieser Veränderung jedoch weiterhin, wird die Maßnahme abgebrochen.
Methodisch kann es, wie von Rosenberry und Nelson25 hervorgehoben, bei der Interpretation der reaktiven Hyperämie über CW-NIRS-Antworten wichtig sein, zwischen "reaktiver" und "reaktiver" Hyperämie zu unterscheiden. Messungen, die ≤30 s nach einem Manschettenverschluss durchgeführt wurden, geben Aufschluss über die reaktive Phase der Reperfusion (Blutflussreaktion, die sich aus dem ischämischen Reiz und der daraus resultierenden mikrovaskulären Dilatation ergibt). Über diese Anfangsphase hinaus tragen die Hyperämie und die daraus resultierende Scherspannung zur Gefäßerweiterung und einer verbesserten Durchblutung der Gliedmaßen bei (responsive Hyperämie). Aus mechanistischer Sicht könnte es notwendig sein, zu berücksichtigen, dass eine beeinträchtigte oxidative Kapazität der Skelettmuskulatur, z. B. eine mitochondriale Dysfunktion, den zeitlichen Verlauf der Messparameter beeinflussen kann, da NIRS eine Messung des Skelettmuskelstoffwechsels ermöglicht. Schließlich müssen die Forscher, wie bereits erwähnt, möglicherweise auch den Grad der ischämischen Insult berücksichtigen, der in einem festgelegten Zeitraum der Manschettenokklusion erreicht wird, und die daraus resultierende Länge/das Ausmaß der physiologisch vermittelten Hyperämie, die folgt, wenn sie entscheiden, wann die Datenerhebung beendet werden soll, sowie bei der Interpretation und dem Vergleich von Daten zwischen den Teilnehmern25.
Die NIRS-Variablen von Interesse werden allgemein akzeptiert, um die mikrovaskuläre (Dys-)Funktion widerzuspiegeln; Es ist jedoch wichtig zu berücksichtigen, dass bei der Interpretation dieser Ergebnisse die mikrovaskulären Reaktionen bis zu einem gewissen Grad vom makrovaskulären/kanalartigen Blutfluss und der Funktion der Arterie abhängen. Eine mikrovaskuläre Dysfunktion kann auch vor oder neben pathologischen Veränderungen des Makrogefäßsystems auftreten5, und eine mikrovaskuläre Dysfunktion ist mit einer Reihe von kardiometabolischen Erkrankungenverbunden 20. Diese mikro- und makrovaskuläre Pathologie kann daher beide dazu beitragen, dass eine transitorische Ischämie und die daraus resultierende hyperämische Reaktion auf ein erhöhtes Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen hinweisen können 27,28,29. Um die Beziehung zwischen makro- und mikrovaskulärer Funktion besser zu verstehen, kann es nützlich sein, NIRS mit Messungen der makrovaskulären Funktion zu kombinieren, wie z. B. FMD10,30, einem Maß für die endothelabhängige Scherstress-vermittelte Dilatation von Leitungsarterien. Darüber hinaus ist es wichtig, die relative Aktualität der Verwendung von NIRS für die mikrovaskuläre Beurteilung anzuerkennen und die zugrunde liegenden physiologischen Mechanismen zu berücksichtigen, die zu NIRS-abgeleiteten Variablen beitragen, wenn die klinische Relevanz solcher Messungen in Bezug auf die Funktion der Leitungsarterie interpretiert wird. So ist beispielsweise die NIRS mit Gefäßverschlussuntersuchung eine kürzlich validierte Methode31,32 im Vergleich zur etablierten MKS-Technik. Beide Messungen beinhalten einen Vergleich des Ausgangswerts mit dem nach 5 Minuten Manschettenverschluss; Es gibt jedoch einige wesentliche Unterschiede. Bei MKS wird die Messung proximal an der Manschette durchgeführt; So wird die Messstelle nicht ischämisch, während NIRS distal der Manschette an einer Stelle gemessen wird, die ischämischem Stress ausgesetzt ist. Da die dynamischen Reaktionen sowohl innerhalb der ischämischen als auch der hyperämischen Phase Informationen über die Stoffwechselaktivität sowie die Perfusionskapazität (mikrovaskuläre Funktion) liefern, ist es wichtig, das Protokoll zu standardisieren, um einen Vergleich innerhalb und zwischen den Teilnehmern zu ermöglichen. Vor diesem Hintergrund sollten sich die Forscher darüber im Klaren sein, dass die Analysestrategie für NIRS-Daten (z. B. das Zeitfenster, das zur Bestimmung von Slope 2 verwendet wird) die Beziehung zwischen NIRS und FMD30 beeinflussen kann. Schließlich sollte bei der Interpretation von NIRS-Variablen in Verbindung mit Messungen der (makrovaskulären) Funktion der Leitungsarterie neben Verbesserungen bei funktionellen Variablen wie der Gehstrecke die Tatsache berücksichtigt werden, dass es die eindeutige Möglichkeit einer "eingebauten" Redundanz von Trainingsreaktionen gibt. Insbesondere könnten sowohl die zugrunde liegenden mikro- als auch die makrovaskulären Mechanismen möglicherweise zu einer Verbesserung der funktionellen Parameter beitragen, aber die relativen Beiträge der einzelnen Mechanismen könnten schwer abzuschätzen sein15.
Begrenzungen Eine Einschränkung dieses Protokolls besteht darin, dass ein Gefäßverschlusstest in der unteren Extremität bei Personen kontraindiziert ist, die sich zuvor einem Revaskularisationsverfahren unterzogen haben, bei dem ein Gefäßtransplantat oder ein Stenting der Oberschenkel- oder Kniekehlarterien durchgeführt wurde. Dies unterstreicht, wie wichtig es ist, Zugang zu relevanter Gefäßbildgebung und einer detaillierten Anamnese zu haben, wenn entschieden wird, ob bei bestimmten Teilnehmerpopulationen Gefäßverschlusstests durchgeführt werden sollen. Wie bereits erwähnt, ist es auch wichtig, sich darüber im Klaren zu sein, dass die Teilnehmer die Beschwerden, die mit einer Inflation der Manschette und/oder einem arteriellen Verschluss von 5 Minuten Dauer verbunden sind, möglicherweise nicht ertragen können und allen Teilnehmern klar zu machen, dass die Messung abgebrochen werden kann, wenn dies der Fall ist. Während ca. 10% der Teilnehmer von spürbaren Beschwerden während der Messung berichten, ist nach unserer Erfahrung nur bei einer kleinen Anzahl von Teilnehmern (1%-2%) die Notwendigkeit aufgetreten, die Maßnahme aufgrund dieser Beschwerden vorzeitig zu beenden.
Eine Einschränkung der NIRS-Technologie besteht darin, dass die Signale durch den Grad der Hautpigmentierung (Melanin) beeinflusst werden. Derzeit gibt es keine allgemein verfügbare Technik, um die Verringerung der NIRS-Signale aufgrund des Melaningehalts in der Haut zu korrigieren, was die Anwendung dieser Technik bei Personen mit dunklen Hauttönen einschränkt 9,33. Darüber hinaus beträgt die Tiefe des NIRS-Signals/der NIRS-Messung etwa die Hälfte des Abstands zwischen Empfänger und Sender (Quelle-Detektor). Daher reduziert eine übermäßige Adipositas über der Untersuchungsstelle den relativen Beitrag des darunter liegenden Muskelgewebes zum NIRS-Signal. Es ist daher wichtig sicherzustellen, dass die Eindringtiefe des Lichts den/die darunterliegenden Muskel(n) ausreichend abfragt, um Informationen zu liefern, die spezifisch für die Wechselwirkungen zwischen Muskeldurchblutung und -stoffwechsel sind9. Dies ist ein Grund, warum der Musculus gastrocnemius eine Standardmessstelle ist, da das subkutane Fettgewebe an dieser Stelle selten mehr als 1 cm überschreitet20. Alternativ ist der Tibialis anterior eine weitere potentielle Stelle, die genutzt werden kann34.
Es gibt mehrere Arten von NIRS-Geräten (Frequenzbereich, Zeitbereich und Dauerstrich), die unterschiedlich funktionieren. Unterschiede bei Parametern wie der Reperfusionssteigung wurden beim Vergleich von Geräten berichtet; daher ist Vorsicht geboten, wenn Ergebnisse verschiedener Arten von NIRS-Geräten verglichen oder kombiniertwerden 25.
Es besteht das Potenzial, dass CW-NIRS bei chirurgischen Eingriffen eingesetzt werden kann, um eine erfolgreiche Revaskularisation zu bestätigen. Schwankungen der Echtzeit-NIRS-Signale sowie ein hohes Maß an interindividueller Variabilität während endovaskulärer Eingriffe erschweren jedoch die Echtzeitbestätigung einer erfolgreichen mikrovaskulären Reperfusion, die allein auf den NIRS-Kurven basiert. Daher sollte die derzeit damit verbundene Notwendigkeit, sich auf die Nachbearbeitung von Daten zu verlassen, bei der Planung künftiger Versuchsprotokolle eine Überlegung sein35.
Alternative Methoden Andere Methoden, die häufig zur Messung der Gefäßfunktion, der Perfusion und/oder der reaktiven Hyperämie der unteren Extremitäten verwendet werden, sind die venöse Verschlussplethysmographie, der Doppler-Ultraschall und der kontrastmittelverstärkte Ultraschall. NIRS hat jedoch gegenüber jeder dieser Methoden deutliche Vorteile. Während die venöse Okklusionsplethysmographie eine einfache und reproduzierbare Methode zur Messung des Blutflusses der Gliedmaßen über Volumenänderungen ist, handelt es sich um eine indirekte Messung des Blutflusses, und die Inflation-Deflations-Technik führt zu einer sehr geringen zeitlichen Auflösung. Im Gegensatz dazu hat NIRS eine hohe zeitliche Auflösung und wertet Veränderungen im Sauerstoffstoffwechsel der Mikrogefäße/des Gewebes direkt aus. Die Ultraschallmessung des Blutflusses über den Gefäßdurchmesser und das Dopplergeschwindigkeitssignal bietet eine hervorragende zeitliche und räumliche Auflösung; Es gibt jedoch mehrere analytische Ansätze zur Quantifizierung der Ergebnisse, und diese Methode ist in hohem Maße vom Bediener abhängig und erfordert umfangreiche Fähigkeiten und Schulungen. Der Ultraschall reagiert auch empfindlich auf selbst kleinere Bewegungsartefakte während der Messung25. Im Vergleich dazu ist NIRS relativ einfach zu bedienen und nicht so empfindlich gegenüber Bewegungsartefakten. Kontrastmittelverstärkter Ultraschall in Echtzeit quantifiziert die mikrovaskuläre Reaktionsfähigkeit der Skelettmuskulatur bei reaktiver Hyperämie; Diese Technik ist jedoch durch die Notwendigkeit eines intravenösen Zugangs eingeschränkt, der eine medizinische Aufsicht erfordert. Kontrastverstärkter Ultraschall erfordert zudem eine ausgefeilte Bildanalyse, umfangreiche Fähigkeiten und Schulungen sowie teure Ultraschallgeräte und Kontrastmittel. Erste Hinweise deuten darauf hin, dass kontrastmittelverstärkte Ultraschallmessungen der postokklusiven reaktiven Hyperämie, einschließlich der mikrovaskulären Durchblutungsempfindlichkeit der Skelettmuskulatur, mit NIRS-abgeleiteten Messungen nach einem 5-minütigen Manschettenverschluss korrelieren24. Aufgrund der relativen Einfachheit und Erschwinglichkeit von NIRS konnten mehrere Benutzer schnell geschult und eingesetzt werden, so dass NIRS in großen multizentrischen Untersuchungen eingesetzt werden konnte und gleichzeitig die Variabilität zwischen den Bedienern minimiert wurde.
Zukünftige Richtungen und Anwendungen Zu den vielversprechenden Anwendungen der NIRS-Technologie gehören die Bewertung der regionalen Oxygenierungsdynamik bei pAVK zur Verbesserung der Risikostratifizierung der Gliedmaßen und die Bewertung der Behandlungswirksamkeit oder der klinischen Verschlechterung, insbesondere bei Personen mit Symptomen, die durch periphere Neuropathie und diabetische Komplikationen maskiert sind 15,18,22. Neuere Systeme umfassen mehrere, relativ kleine und leichte CW-NIRS-Sonden, die gleichzeitig Daten sammeln und so die Bewertung der Heterogenität der mikrovaskulären Reaktionen zwischen den Stellen9 während der reaktiven Hyperämie oder bei Belastungstests ermöglichen. Nahinfrarotspektroskopie-Messungen haben sich im Vergleich zu den Standard-Heilungskriterien auch als vielversprechend für die Vorhersage der Wundheilung bei Erkrankungen der unteren Extremitäten wie diabetischer Fußerkrankung/Ulzeration erwiesen, mit Auswirkungen auf eine verbesserte Patientenversorgung sowie geringere Kosten durch den früheren Abbruch unwirksamer medizinischer Therapien36,37. Darüber hinaus nimmt die Evidenz von NIRS-Techniken, die bei der Bestätigung des Erfolgs der mikrovaskulären Perfusion bei Patienten mit kritischer Ischämie der Gliedmaßen nach Reperfusionsinterventionen der Leitungsarterie helfen, zu13,35. Schließlich ermöglicht NIRS die gezielte Ausrichtung von mikrovaskulären Entsättigungs-/ischämischen Stimuli während der klinischen Bewegungstherapie, und NIRS nach der Intervention ermöglicht auch die Bewertung von Veränderungen der Gefäßfunktion der unteren Extremitäten, was mechanistische Einblicke in Veränderungen der Funktionsfähigkeit und der Gehfähigkeit liefert15,38.
Zusammenfassend ist zu hoffen, dass die Verbreitung dieses Protokolls eine verbesserte einheitliche Analyse und Bündelung von Daten zwischen einzelnen Studien und unterschiedlichen Forschungsgruppen ermöglichen wird. Dieser konsistentere Ansatz wird wiederum ein besseres Verständnis der vaskulären Dysfunktion der unteren Gliedmaßen ermöglichen und die translationalen Forschungsergebnisse verbessern, die darauf abzielen, die Gesundheit und das Wohlbefinden von Menschen mit peripheren Gefäßerkrankungen zu verbessern.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) sind die Hauptursache für die weltweite Sterblichkeit1. Während Myokardinfarkt und Schlaganfall die häufigsten Manifestationen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind, tragen Gefäßerkrankungen der unteren Extremitäten, wie die periphere arterielle Verschlusskrankheit (pAVK) und die diabetische Fußerkrankung, wesentlich zur persönlichen, sozialen und gesundheitlichen Belastung durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei 2,3,4. Wichtig ist, dass diese Krankheitszustände durch mikrovaskuläre und makrovaskuläre Dysfunktionengekennzeichnet sind 5, die zu Symptomen (z. B. Claudicatio intermittens), Funktionsbeeinträchtigungen, eingeschränkter Mobilität sowie sozialer Isolation und verminderter Lebensqualitätbeitragen 6. In der Vergangenheit wurden Techniken zur Beurteilung der Gefäße der oberen Gliedmaßen als Maß für die systemische Gefäßfunktion und das damit verbundene kardiovaskuläre Risiko verwendet. Diese Methoden sind jedoch möglicherweise nicht sensitiv gegenüber lokalen Beeinträchtigungen der Gefäßfunktion der unteren Extremitäten 7,8. Obwohl es derzeit eine Reihe von Techniken gibt, die zur Beurteilung der Gefäßfunktion in der unteren Extremität verwendet werden, wie z. B. die flussvermittelte Dilatation (FMD) und der kontrastmittelverstärkte Ultraschall, hat jede Methode Nachteile und Einschränkungen, wie z. B. die Kosten für die Ausrüstung, die Fähigkeiten des Bedieners oder die Notwendigkeit eines invasiven venösen Zugangs. Aus diesen Gründen besteht ein Bedarf an standardisierten und effektiven Techniken zur Bewertung der vaskulären (Dys)funktion der unteren Extremitäten, die in Forschung und Klinik leichter implementiert werden können.
Die kontinuierliche Nahinfrarotspektroskopie (CW-NIRS) ist eine nicht-invasive, kostengünstige und tragbare Methode, die die relativen Veränderungen der Hämoglobin-Oxygenierung in vivo quantifiziert. Da die NIRS-sauerstoff- und -desoxygenierten Hämoglobinsignale von den kleinen Gefäßen (<1 mm Durchmesser) stammen, können der lokale Skelettmuskelstoffwechsel und die mikrovaskuläre Funktion ausgewertet werden9. Konkret liefert der Gewebesättigungsindex (TSI) [TSI = oxygeniertes Hämoglobin/ (oxygeniertes Hämoglobin + desoxygeniertes Hämoglobin) x 100] ein quantitatives Maß für die Oxygenierung des Gewebes9. Bei der Messung vor, während und nach Okklusion und reaktiver Hyperämie deuten die Veränderungen des TSI auf eine vaskuläre Reaktionsfähigkeit der Endorgane im Vergleich zum Ausgangswert vor der Okklusion hin. Wichtig ist, dass diese Methode empfindlich auf Veränderungen der mikrovaskulären Reaktionsfähigkeit und Durchblutung der Muskeln reagiert, die mit dem Alter10, dem Fortschreiten der Krankheit11 und klinischen Eingriffen (z. B. Revaskularisationschirurgie12,13 oder Bewegungsrehabilitation 14,15,16,17) bei Personen mit mikrovaskulärer Dysfunktion oder einem Risiko dafür verbunden sind.
Die Verfügbarkeit von NIRS-Systemen hat zu einem raschen Anstieg der Zahl der Forschungsstudien geführt, die über die mikrovaskuläre Funktion berichten18. Unterschiede in den Testprotokollen für reaktive Hyperämie, das Fehlen detaillierter, wiederholbarer NIRS-Methoden sowie ein Mangel an Einheitlichkeit bei der Beschreibung, Darstellung und Analyse der NIRS-Reaktionsparameter machen Vergleiche zwischen einzelnen Studien jedoch zu einer Herausforderung. Dies schränkt die Zusammenstellung von Daten für die Metaanalyse und die Formulierung von Empfehlungen für die klinische Bewertungein 9,15.
Aus diesem Grund beschreiben wir in diesem Artikel die standardisierten NIRS- und Gefäßverschluss-Testprotokolle unseres Labors zur Beurteilung der reaktiven Hyperämie der unteren Extremitäten. Durch die Verbreitung dieser Methoden wollen wir zu einer besseren Standardisierung und Wiederholbarkeit der Datenerhebungsverfahren und einer harmonisierten Berichterstattung beitragen.

<table><tbody><tr><td>Manschetten-Inflator Luftquelle</td><td>Hokanson&nbsp;</td><td>AG101 AIR SOURCE</td><td></td></tr><tr><td>Elastische kohäsive Bandage</td><td>MaxoWrap</td><td>18228-BL</td><td>Zum Blockieren von Umgebungslicht</td></tr><tr><td>OxySoft</td><td>Artinis</td><td>3.3.341 x64</td><td></td></tr><tr><td>PortaLite (NIRS)</td><td>Artinis</td><td>0302-00019-00</td><td></td></tr><tr><td>PortaSync MKII (Remote)</td><td>Artinis</td><td>0702-00860-00</td><td>Zum Markieren von Meilensteinen während der Messung</td></tr><tr><td>Rapid Cuff Inflator</td><td>Hokanson&nbsp;</td><td>E20 RAPID CUFF INFLATOR</td><td></td></tr><tr><td>Oberschenkelmanschette</td><td>Hokanson&nbsp;</td><td>CC17</td><td></td></tr><tr><td>Transpore OP-Klebeband</td><td>3M</td><td>1527-1</td><td>Zur Befestigung der Sonde auf der Haut</td></tr></tbody></table>

nahinfrarotspektroskopie bei reaktiver hyperämie zur beurteilung der gefäßfunktion der unteren extremitäten 

Near-Infrared Spectroscopy During Reactive Hyperemia for the Assessment of Lower Limb Vascular Function

Gefäßerkrankungen der unteren Extremität tragen wesentlich zur weltweiten Belastung durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Begleiterkrankungen wie Diabetes bei. Wichtig ist, dass mikrovaskuläre Dysfunktionen vor oder neben der makrovaskulären Pathologie auftreten können, und beide tragen möglicherweise zu Patientensymptomen und Krankheitslast bei. In dieser Arbeit beschreiben wir einen nicht-invasiven Ansatz mit Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) bei reaktiver Hyperämie, der eine standardisierte Beurteilung der vaskulären (Dys)funktion der unteren Extremitäten und eine mögliche Methode zur Bewertung der Wirksamkeit therapeutischer Interventionen bietet. Im Gegensatz zu alternativen Methoden, wie z. B. kontrastmittelverstärktem Ultraschall, erfordert dieser Ansatz keinen venösen Zugang oder eine ausgefeilte Bildanalyse, ist kostengünstig und weniger bedienerabhängig. Diese Beschreibung der NIRS-Methode enthält repräsentative Ergebnisse und Standardterminologie sowie die Erörterung von Messüberlegungen, Einschränkungen und alternativen Methoden. Die zukünftige Anwendung dieser Arbeit wird die Standardisierung des vaskulären Forschungsdesigns, der Datenerhebungsverfahren und der harmonisierten Berichterstattung verbessern und dadurch die translationalen Forschungsergebnisse in den Bereichen vaskuläre (Dys)funktion der unteren Extremitäten, Krankheit und Behandlung verbessern.

Nahinfrarot-Spektroskopie Dauerstrich-Nahinfrarotspektroskopiegeräte messen relative Änderungen des sauerstoffhaltigen (O2Hb) und desoxygenierten (HHb) Hämoglobins, die die lokale O2 -Abgabe und -Nutzung über lichtemittierende Quellen und Photodetektoren widerspiegeln, die in bestimmten Abständen voneinander angeordnet sind. Es werden Wellenlängen des Lichts zwischen ~700 nm und 850 nm emittiert, was der maximalen Absorption vonO2Hb und HHb entspricht. Sobald das Nahinfrarotlicht die Skelettmuskulatur durchdrungen hat, sind die Streuung und Absorption des Lichts von der Wellenlänge abhängig. Der Skelettmuskel ist ein heterogenes Gewebe, so dass die Streu- und Absorptionskoeffizienten sowie die gegebene Weglänge, durch die sich das Licht bewegt, nicht quantifiziert werden können. Daher verwendet die CW-NIRS-Technologie das modifizierte Lambert-Beer-Gesetz, das einen differentiellen Weglängenfaktor (DPF) enthält und die Berechnung der relativen Konzentrationen vonO2Hb und HHb ermöglicht. Zu den von CW-NIRS abgeleiteten Messungen gehören neben O2Hb und HHb auch das Gesamthämoglobin (THb = O2Hb + HHb), ein Marker für das Blutvolumen/die Gesamtsignalstärke und den Gewebesättigungsindex (TSI = O2Hb/THb*100). Der TSI wird durch die räumlich aufgelöste Spektroskopie (SRS) erzeugt, bei der Photonen in mehreren Abständen von der Quelle gemessen werden, was die Präzisionverbessert 9 und ein quantitatives Maß für die Sauerstoffversorgung des Gewebes liefert. Darüber hinaus erhöht SRS aufgrund der verschiedenen Quellen-Detektor-Entfernungen den Beitrag tieferer Gewebe, während der Beitrag von oberflächlicherem Gewebe wie Haut-/Fettgewebe zu den NIRS-Signalen reduziert wird. Es ist auch erwähnenswert, dass TSI in der Literatur abwechselnd als regionale Sauerstoffsättigung (rSO2), Gewebeoxygenierungsindex (TOI) oder Sauerstoffsättigung des Muskelgewebes (StO2) bezeichnet wird. Es wird daher vorgeschlagen, in Zukunft einen einzigen Begriff zu verwenden, um die Nomenklatur zu vereinheitlichen und Verwirrung zu vermeiden.
Es wird ferner empfohlen, alle NIRS-Spuren, die während der Forschung gesammelt wurden, zu analysieren und zu melden9. Es ist auch wichtig zu verstehen, dass CW-Spektrometer keine absoluten Konzentrationen von Chromophoren in den untersuchten Geweben liefern, da die tatsächliche Weglänge des Lichts unbekannt ist. Diese Geräte bieten stattdessen Änderungen relativ zu einer vorgegebenen Basislinie. Daher wird empfohlen, wie von Cornelis et al.15 angemerkt, NIRS-Signale als Änderungen von einem interessierenden Zeitpunkt aus zu analysieren. Es wird zusätzlich empfohlen, dass die Amplituden und Steigungen der Reaktionen im Mittelpunkt der Berichterstattung und Interpretation stehen, da diese Variablen weniger empfindlich auf Störfaktoren wie die Dicke des Fettgewebes oder das Signal-Rausch-Verhältnis reagieren.
NIRS-Signale bei Okklusion und reaktiver Hyperämie Dieser Artikel konzentriert sich hauptsächlich auf die Beschreibung der TSI-Signalantworten während der Okklusion und der reaktiven Hyperämie, da dieses SRS-Maß im Vergleich zu den rohenO2-Hb- und HHb-Signalen weniger anfällig für Veränderungen der kutanen Signalbeiträge und Messfehler ist.
Eine Auswahl der NIRS-TSI-Variablen, die während der Okklusion und der reaktiven Hyperämie ausgewertet werden, ist in Abbildung 4 dargestellt. Der Baseline-TSI stellt den durchschnittlichen TSI vor Beginn des Gefäßverschlusses (Aufblasen der Manschette) dar, routinemäßig für 1 min. Die Entsättigungsrate während der Okklusion wird durchS lope 1 dargestellt. Aufgrund des arteriellen Verschlusses kann die Verringerung des TSI, die durch Steigung 1 angezeigt wird, auf die Sauerstoffverwertung/den Stoffwechsel des Ruhemuskels zurückgeführt werden. Der TSIMIN ist der niedrigste TSI-Wert, der während der Okklusion ermittelt wird. Der TSIIMAG (Differenz zwischen Baseline-TSI und TSIMIN) stellt das Ausmaß der durch Okklusion induzierten Ischämie dar (und den Stimulus für Vasodilatation und Post-Okklusionshyperämie). Steigung 2 zeigt die Reperfusionsrate nach dem Lösen der Manschette an und stellt die reaktive Hyperämie/mikrovaskuläre Reaktivitätsreaktion dar. Alternativ kann die Reperfusionssteigung auch als Halbwertszeit bezeichnet werden. Der TSIMAX ist der höchste TSI-Wert, der nach dem Lösen der Manschette erreicht wird. Die Reperfusionsgröße wird als Differenz zwischen TSIMAX und TSIMIN berechnet, und die Zeit bis TSIMAX wird als Zeitdifferenz (s) von TSIMIN zu TSIMAX berechnet. Die TSI-reaktive Hyperämiefläche unter der Kurve (AUC) wird ab der Rückkehr zum Ausgangswert nach dem Lösen der Manschette für 1 min berechnet. 2 min, oder 3 min. Schließlich kann die hyperämische Reserve, die die Änderung der TSI gegenüber dem Ausgangswert darstellt, als Differenz zwischen der TSIMAX und der TSI des Ausgangsszenarios berechnet werden, ausgedrückt als Prozentsatz 9,10,12,20.
<img alt="Gewebesättigungsindex vs. Zeitdiagramm; 200 mmHg Okklusion; Erholungsphase; wissenschaftliche Analyse." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig04.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 4"> Abbildung 4: Signal des Gewebesättigungsindex (TSI) während eines NIRS-Gefäßverschlusstests mit TSI-Variablen, die bei reaktiver Hyperämie von Interesse sind. Der Ausgangs-TSI stellt den durchschnittlichen TSI vor Beginn der Inflation der Manschette dar. Steigung 1 stellt die Entsättigungsrate während der Okklusion dar. Der TSIMIN ist der niedrigste TSI-Wert, der während der Okklusion ermittelt wird. Die TSIIMAG (Differenz zwischen Baseline-TSI und TSIMIN) stellt das Ausmaß der durch Okklusion induzierten Ischämie dar. Steigung 2 zeigt die Reperfusionsrate nach dem Lösen der Manschette an. Der TSIMAX ist der höchste TSI-Wert, der nach dem Lösen der Manschette erreicht wird. Die Reperfusionsgröße wird als Differenz zwischen TSIMAX und TSIMIN berechnet, und die Zeit bis TSIMAX wird als Zeitdifferenz (s) von TSIMIN zu TSIMAX berechnet. Die TSI-reaktive Hyperämiefläche unter der Kurve (AUC) wird ab der Rückkehr zum Ausgangswert nach dem Lösen der Manschette für 1 min, 2 min oder 3 min berechnet. Die hyperämische Reserve, die die Änderung der TSI gegenüber dem Ausgangswert darstellt, kann als Differenz zwischen der TSIMAX und der Basis-TSI, ausgedrückt in Prozent, berechnet werden. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig04large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Zusätzlich zu den TSI-Variablen ist es auch möglich, die Sauerstoffaufnahme des Gewebes (mVO2) während des arteriellen Verschlusses der Manschette zu schätzen, da keine Veränderungen des Blutvolumens vorliegen, indem die Steigungen der Änderung von HHb und O2Hb während des anfänglichen linearen Teils der Reaktionen dieser Parameter auf den Verschluss (Slope 1) berechnet werden, basierend auf der Annahme, dass die Geschwindigkeit des Verschwindens von O2Hb (und/oder die Erscheinungsrate von HHb) entspricht der Rate der Sauerstoffverwertung durch den zu untersuchenden Muskel.
Verwendung von NIRS zur Bewertung der mikrovaskulären Reaktionsfähigkeit in klinischen Populationen Wichtig ist, dass NIRS-Messungen während des Tests auf reaktive Hyperämie die mikrovaskulären Reaktionen von scheinbar gesunden Teilnehmern von denen mit unterschiedlich ausgeprägter Dysfunktion unterscheiden können. Unterschiede in der Reaktionsfähigkeit zwischen einer scheinbar gesunden Person und einer Person mit pAVK sind in Abbildung 5 zu sehen. Insbesondere wurden bei einem repräsentativen Teilnehmer mit pAVK im Vergleich zur gesunden Kontrollgruppelangsamere Reperfusionsraten, längere Erholungszeiten, kleinere maximale hyperämische Reaktionen und Unterschiede in Variablen wie der Zeit bis zur TSIMAX und TSIAUC beobachtet. Bemerkenswert ist, dass NIRS-Variablen, wie sie in diesem Artikel beschrieben werden, auch bei standardisierten klinischen Belastungs- und Okklusionstests verwendet werden, um (mikro)vaskuläre Reaktionen auf eine bestimmte Behandlung oder einen körperlichen Aktivitätsreiz zu bewerten oder um das Ergebnis von routinemäßigem Bewegungstraining in gesunden17- und CVD-Populationenzu bestimmen 21. Eine aktuelle Zusammenfassung der NIRS-Messparameter und Ergebnisse aus Studien mit NIRS bei peripheren Gefäßerkrankungen der unteren Extremitäten während reaktiver Hyperämie und körperlicher Betätigung finden Sie in der systematischen Übersichtsarbeit von Joseph et al.18.
Zu guter Letzt sollten Sie sich bei der Konzeption von Forschungsarbeiten, die NIRS-Messungen wie die in Abbildung 4 und 5 gezeigten einbeziehen, darüber im Klaren sein, dass in scheinbar gesunden und klinischen Populationen eine große interindividuelle Variabilität der absoluten Werte gezeigt wurde, was es beispielsweise schwierig macht, absolute Werte für die pAVK-Diagnose auf der Grundlage von NIRS-Daten zu definieren22.
<img alt="Diagramm des Gewebesättigungsindexes, das gesunde und pAVK im Laufe der Zeit vergleicht; Ergebnis mit Sättigungsänderungen." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig05.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 5"> Abbildung 5: Signal des Gewebesättigungsindex (TSI) während des Tests auf reaktive Hyperämie. Das Signal des Gewebesättigungsindex (TSI), das die Fähigkeit des NIRS belegt, während eines Tests auf reaktive Hyperämie zwischen der vaskulären Reaktionsfähigkeit eines scheinbar gesunden männlichen Teilnehmers und eines männlichen Teilnehmers mit peripherer arterieller Verschlusskrankheit (Knöchel-Arm-Index = 0,5) zu unterscheiden. *Beginn der NIRS-Basislinie; #Beginn des arteriellen Verschlusses; ^Ende des arteriellen Verschlusses. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig05large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Suboptimale Messungen Wie im Protokollabschnitt oben beschrieben, ist es nach der Aufzeichnung von NIRS-Signalen wichtig, die Datenspuren visuell auf Bewegungsartefakte zu überprüfen, bevor die NIRS-Basislinie für alle Spuren festgelegt wird. Abbildung 6 zeigt Bewegungsartefakte in den Leiterbahnen O, 2, Hb und THb.
<img alt="Diagramm zur Änderung der Hämoglobinkonzentration über die Zeit; optische Analyse; THb, O2Hb-Datentrends." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig06.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 6"> Abbildung 6: Beispiel für ein Bewegungsartefakt im NIRS-Signal während des Zeitraums vor der Datenerfassung. #Beginn des NIRS-Zeitraums vor dem Ausgangswert. THb: Gesamthämoglobin. O2Hb: Sauerstoffhaltiges Hämoglobin. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig06large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Das oben beschriebene Protokoll verwendet einen Druck von 200 mmHg, um den arteriellen Fluss in der unteren Extremität zu verschließen. Sehr selten reicht dieser Druck nicht aus, um den Blutfluss zu verschließen, was die hyperämische Reaktion beeinträchtigt. Dies kann zum Beispiel bei einem Teilnehmer mit Hypertonie 3. Grades auftreten. Neben der Verwendung anderer Technologien, wie z. B. der Dehnungsmessstreifen-Plethysmographie, um die Beendigung des Blutflusses zu bestätigen, ist es wichtig, auf Abweichungen von den vorhergesagten NIRS-Reaktionen nach einem Verschluss der Manschette zu achten (z. B. Abbildung 7, Panel B:O2-Hb-Signal steigt (nimmt aufgrund von Hypoxie und Sauerstoffnutzung im Gewebe nicht wie erwartet ab) und THb steigt ebenfalls an (bleibt aufgrund des stabilen Blutvolumens nicht relativ linear). Die Feststellung dieser Abweichungen von den erwarteten Reaktionen ermöglicht ein frühzeitiges Eingreifen, um die aktuelle Messung zu stoppen / den Okklusionsdruck zu erhöhen, bis es offensichtlich ist, dass die Arterie in nachfolgenden Messungen verschlossen wurde.
<img alt="Zweiliniendiagramme, die die Proteinkonzentration im Zeitverlauf zeigen, wobei zwei Proben, Tfb und Cq9, verglichen werden." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig07v3.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 7"> Abbildung 7: Beispiel für Spuren von Gesamthämoglobin (THb) und oxygeniertem Hämoglobin (O2Hb). (A) Erfolgreicher arterieller Verschluss und (B) erfolgloser arterieller Verschluss. #Beginn des arteriellen Verschlusses. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig07large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>

Hier beschreiben wir einen nicht-invasiven Ansatz mit Nahinfrarotspektroskopie zur Beurteilung einer reaktiven Hyperämie in der unteren Extremität. Dieses Protokoll bietet eine standardisierte Beurteilung der vaskulären und mikrovaskulären Reaktionsfähigkeit, die zur Bestimmung des Vorhandenseins einer vaskulären Dysfunktion sowie der Wirksamkeit therapeutischer Interventionen verwendet werden kann.

Nahinfrarotspektroskopie bei reaktiver Hyperämie zur Beurteilung der Gefäßfunktion der unteren Extremitäten 

Vascular diseases of the lower limb contribute substantially to the&#160;global burden of cardiovascular disease and comorbidities such as diabetes. ...

Unsere Forschung konzentriert sich darauf, zu verstehen, wie Beeinträchtigungen der Gefäßfunktion und des Blutflusses zum Rückgang der körperlichen Funktion mit zunehmendem Alter und altersbedingten Herz-Kreislauf-Erkrankungen beitragen. Unser Ziel ist es auch, neuartige Therapien und Bewegungsinterventionen zu entwickeln, die auf die Gefäßfunktion abzielen und die körperliche Leistungsfähigkeit und Lebensqualität von Menschen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen verbessern. Unterschiede in den Testprotokollen, das Fehlen detaillierter, wiederholbarer NIRS-Methoden und ein Mangel an Einheitlichkeit bei der Beschreibung, Darstellung und Analyse der NIRS-Reaktionsparameter machen Vergleiche zwischen einzelnen Studien zu einer Herausforderung.Dies schränkt die Zusammenstellung von Daten für die Metaanalyse und die Formulierung von Empfehlungen für die klinische Bewertung ein. Im Vergleich zur Plethysmographie hat die NRS eine hohe zeitliche Auflösung und bewertet direkt Veränderungen des Mikrogefäßsystems. Im Vergleich zum Ultraschall erfordert NIRS keine aufwändige Bildanalyse oder intravenöse Kontrastmittel.Die relative Einfachheit und Erschwinglichkeit von NIRS bedeutet, dass Benutzer schnell geschult werden können, was multizentrische Untersuchungen mit minimaler Variabilität zwischen den Bedienern ermöglicht. Wir konzentrieren uns auf die Verbesserung der mikrovaskulären Funktion der Skelettmuskulatur durch Interventionen wie ischämische Präkonditionierung und Bewegungstraining zur Einschränkung des Blutflusses. Wir testen derzeit die Wirkung der neuromuskulären Elektrostimulation als Therapie zur Förderung der Gefäßfunktion und zur Verbesserung der Gehfähigkeit bei Menschen mit peripherer arterieller Verschlusskrankheit.

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