La disfunzione endoteliale è associata a numerose patologie ed è predittivo di eventi cardiovascolari avversi negli esseri umani. Vasodilatazione flusso-mediata (FMD) è un metodo ad ultrasuoni non invasivo di valutazione della funzione endoteliale. Scelte metodologiche ed esperienza dell'operatore possono influenzare i risultati. Un approccio sistematico per l'afta epizootica negli studi sull'uomo è discusso qui.
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Articolo metodologico
Ecografia Valutazione della endoteliali-dipendente flusso-mediata vasodilatazione dell'arteria brachiale in Ricerca Clinica
In questo articolo
Sommario
Abstract
L'endotelio vascolare è un monostrato di cellule che rivestono l'interno dei vasi sanguigni e forniscono entrambi i ruoli strutturali e funzionali. L'endotelio funge da barriera, impedendo l'adesione dei leucociti e aggregazione, nonché permeabilità controllo di componenti del plasma. Funzionalmente, l'endotelio colpisce tono vasale.
La disfunzione endoteliale è uno squilibrio tra le specie chimiche che regolano il tono dei vasi, thombroresistance, la proliferazione cellulare e la mitosi. E 'il primo passo per l'aterosclerosi ed è associata con malattia coronarica, malattia delle arterie periferiche, insufficienza cardiaca, ipertensione, iperlipidemia e.
La prima dimostrazione di disfunzione endoteliale coinvolto infusione diretta di acetilcolina e di angiografia coronarica quantitativa. L'acetilcolina si lega ai recettori muscarinici sulla superficie delle cellule endoteliali, portando ad un aumento del calcio intracellulare e maggiore niossido di tric (NO) la produzione. Nei soggetti con un endotelio intatto, vasodilatazione è stato osservato mentre i soggetti con danno endoteliale sperimentato vasocostrizione paradossale.
Esiste un metodo non invasivo in vivo per misurare la funzione endoteliale in arterie periferiche utilizzando ad alta risoluzione B-mode ad ultrasuoni. La funzione endoteliale delle arterie periferiche è strettamente correlata alla funzione di arteria coronaria. Questa tecnica misura il cambiamento percentuale nel diametro dell'arteria brachiale durante un periodo di iperemia reattiva dopo ischemia.
Questa tecnica, nota come endotelio-dipendente, vasodilatazione flusso-mediata (FMD) ha un valore in ambito di ricerca clinica. Tuttavia, una serie di questioni fisiologiche e tecniche in grado di influenzare l'accuratezza dei risultati e le linee guida appropriate per la tecnica sono stati pubblicati. Nonostante le linee guida, l'afta epizootica resta fortemente operatore dipendente e presenta una curva di apprendimento ripida.Questo articolo presenta un metodo standardizzato per misurare l'afta epizootica nella arteria brachiale sulla parte superiore del braccio e offre suggerimenti per ridurre la variabilità intra-operatore.
Introduzione
L'endotelio vascolare umano fornisce ruoli strutturali e funzionali all'interno del corpo. Nelle sezioni istologiche, l'endotelio appare piccolo, composto da un sottile strato di cellule di spessore 1-2 micron seduta sopra uno strato di cellule muscolari lisce (la media) e uno spesso strato di tessuto connettivo (avventizia). Nel complesso, l'endotelio fornisce un'ampia zona per lo scambio di informazioni tra il sangue e tessuto muscolare liscio vascolare. Secondo una stima, una sezione trasversale di 700 m 2 e una massa di 1000-1500 grammi in un uomo di 70 kg, sia comparabile in massa al fegato 1. Un endotelio sano permette meccanica di trasduzione del segnale chimico per mantenere l'omeostasi del vaso sanguigno. La disfunzione endoteliale è uno squilibrio di questi mediatori e il primo passo per malattia vascolare, presente prima evidenza istologica di aterosclerosi. Un metodo non invasivo in vivo per quantificare la funzione vasodilatatoria di umanaesiste arteria. Questo metodo, endotelio-dipendente, vasodilatazione flusso-mediata (FMD) è ampiamente usato negli studi clinici.
L'endotelio agisce come un componente strutturale del sistema vascolare e produce componenti della matrice extracellulare come glicosaminoglicani e fibronectina 2. Cambiamenti a lungo termine nel flusso sanguigno e trauma acuto per l'arteria può portare a cambiamenti strutturali. Funzionalmente, le cellule endoteliali vascolari partecipano nella regolazione del tono dei vasi, i processi infiammatori, antitrombotici e anticoagulanti. Le cellule endoteliali influenzano la vasocostrizione attraverso endotelina mentre la vasodilatazione mediata dall'ossido nitrico (NO), prostaciclina, ed endoteliale derivato fattore iperpolarizzante (EDHF) 3-6.
La disfunzione endoteliale è una perdita di valore di uno qualsiasi di questi mediatori e il primo passo per l'aterosclerosi. Non sorprendentemente, come meccanismo di malattia, è associato a un numero di clinicamente importantecondizioni come la malattia coronarica, ipertensione e diabete mellito 7-11. È importante sottolineare che la disfunzione endoteliale può essere osservata in soggetti senza malattia cardiovascolare diagnosticata ed è predittivo di eventi cardiovascolari futuri 7,12,13. Una misura della disfunzione endoteliale, in combinazione con il punteggio di Framingham, può fornire informazioni prognostiche aggiuntive sopra o misura solo 14.
Misure di disfunzione endoteliale può comportare l'infusione diretta di un agente farmacologico. Infusione Intercoronary di acetilcolina, per esempio, in combinazione con angiografia quantitativa dimostra vasodilatazione nei soggetti con un endotelio intatto. Tuttavia, gli individui con esperienza danno endoteliale vasocostrizione paradossale. 15 In arterie periferiche, l'infusione di un agente farmacologico con misurazione del flusso dal calibro-strain pletismografia è possibile 16.
Agentes che influenzano direttamente l'endotelio e suscitare un segnale chimico sono definiti vasodilatatori endotelio-dipendente. Acetilcolina, per esempio, agisce sui recettori muscarinici sulle cellule endoteliali, portando ad un aumento della concentrazione di calcio intracellulare, l'attivazione di ossido nitrico sintasi e vasodilatazione. Agenti che influenzano la vasodilatazione senza il coinvolgimento dell'endotelio sono chiamati agenti endotelio-indipendente. Nitroglicerina, per esempio, si attiva ciclasi solubile guanyl e guanosina-3 ', - 5'-monophasphate (cGMP) che media vasodilatazione nella parete del vaso attraverso proteine chinasi che regola le concentrazioni intracellulari di calcio 17.
Vi è un metodo non invasivo in vivo per quantificare la disfunzione endoteliale introdotto da Celermajer e soci chiamata ", endotelio-dipendente vasodilatazione flusso-mediata" (FMD) 18. In breve, le modifiche al flusso di sangue arterioso al taglio aperto lo stress sensibile agli ioni chanNels in endotelio. Il segnale viene tranduced tramite una cascata di secondo messaggero e attiva sintasi endoteliale dell'ossido nitrico (eNOS), generando NO. Questa specie diffonde attraverso la membrana cellulare di cellule vicine muscolari lisce (SMC). All'interno della SMC, il segnale viene trasdotto, abbassando la concentrazione intracellulare di calcio e colpisce vasodilatazione 19. Il diametro del lume delle arterie aumenta, portando ad un aumento del flusso sanguigno in linea con l'equazione di Hagen-Poiseullie. L'effetto di afta epizootica può essere abolita con la somministrazione di un inibitore della sintetasi NO come mono-methylarginine (L-NMMA) 20.
Celermajer et al. Del lavoro innovativo ha permesso l'uso di alta risoluzione B-mode ad ultrasuoni per valutare la modifica del diametro dell'arteria durante l'iperemia reattiva che segue ischemia. In questa tecnica, un soggetto umano poggia supina e il diametro dell'arteria brachiale viene misurato in un piano longitudinale. Un sangue-Pressubracciale re viene utilizzato per produrre ischemia dell'arto. Dopo il rilascio della pressione sanguigna bracciale diametro dell'arteria viene misurato nuovamente. Il rapido cambiamento di shear stress è lo stimolo per la vasodilatazione NO mediata. Una semplice equazione descrive la variazione del diametro rispetto al diametro basale (Equazione 1). Una discussione completa dei parametri di questa equazione, iperemia e basale diametro, può essere trovato nel protocollo e Risultati sezioni.
In diversi studi, cento FMD è stato trovato per predire eventi cardiovascolari nei pazienti con malattia cardiovascolare 21-24. Una correlazione tra FMD brachiale per cento e coronarica afta epizootica è stata fondata da Anderson et al., Demonitrarsi un legame tra le misurazioni periferici e più clinicamente rilevanti alterazioni ischemiche del cuore 25. Afta epizootica non dimostra la vasodilatazione massima della nave. Per valutare questo, l'afta epizootica può essere seguito da endotelio-dipendente, nitroglicerina vasodilatazione mediata dello stesso vaso.
Ci sono questioni tecniche che riguardano la misurazione della percentuale di afta epizootica. Dopo l'introduzione della tecnica, diversi studi hanno dimostrato un elevato grado di intra-soggetto e inter-operatore variabilità 26. E 'stato dimostrato che i fattori fisiologici come il fumo di sigaretta, farmaci antipertensivi, l'ora del giorno, e digiuno colpiscono cento afta epizootica. Analogamente, scelte tecniche quali la posizione del bracciale relativa al sito di misura e durata di occlusione hanno dimostrato di influenzare la determinazione 27,28. Linee guida sono stati pubblicati che descrivono il consenso attuale e consentire la standardizzazione della tecnica tralaboratori di 19,29.
Nonostante il consenso in evoluzione sulla tecnica, vasodilatazione flusso-mediata rimane fortemente dipendente dall'operatore con una curva di apprendimento lungo. Corretti, per esempio, raccomanda le sonographer complete 100 scansioni sotto la supervisione di un investigatore esperto prima di funzionare in modo indipendente. Per mantenere un livello di competenza adeguato, si raccomanda il tecnico completo 100 scansioni ogni anno. Per gli investigatori con un piccolo campione di popolazione e risorse limitate, la curva di apprendimento presenta una barriera all'entrata. Questo articolo intende dimostrare un metodo per vasodilatazione flusso-mediata dell'arteria brachiale del braccio superiore e offrire suggerimenti tecnici per ridurre la variabilità intra-operatore.
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Protocollo
La seguente procedura, sviluppato come parte di uno studio investigatore-avviato, è stato esaminato e approvato dalla University of California, San Francisco (UCSF) Commissione per la ricerca dell'uomo (CHR) e tutti i partecipanti ha dato il consenso informato.
1. apparecchiature
- Utilizzare un sistema di acquisizione di immagini ECG gated per registrare e analizzare la FMD. Collegare un ecografia Philips HD11 a un PC desktop.
- Collegare un segnale video dalla ultrasuoni con una speciale carta di frame-grabber sul PC.
- Relè un segnale audio dalla ultrasuoni per un modulo gating ECG che amplifica il segnale. Portare il segnale amplificato al PC, per consentire al software di acquisizione delle immagini per identificare e registrare le immagini in un punto costante del ciclo cardiaco. Generare il segnale dal forte deflessione del onda R in ECG.
- Utilizzare un 5-12 MHz array lineare trasduttore di ottimizzare la risoluzione alla profondità dell'arteria brachiale.
2.Oggetto Preparazione
- Assicurarsi che i partecipanti veloce ed evitare di esercizio per 8 ore prima dell'esame, nonché evitare la caffeina o nicotina per almeno quattro a quattro zampe. Assicurarsi che i partecipanti evitano i farmaci che influenzano il tono vascolare e della gittata cardiaca per quattro emivita.
NOTA: dieta, i farmaci, e l'ora del giorno può influenzare i risultati. - Condurre l'esame in una zona tranquilla, stanza buia a 21 ° C. Nel condurre studi longitudinali, tenere gli esami di ripetizione alla stessa ora del giorno.
3. misurazioni di base
- Chiedere al soggetto di giacere supino su un tavolo d'esame. Collegare un ECG a 3 derivazioni in una posizione standard. Risolvere eventuali problemi ortopedici per assicurare il soggetto sarà comodo e astenersi dal movimento durante l'esame.
- Lasciare il soggetto a riposo per 10 min prima dell'inizio della prova. Dopo 5 minuti di riposo, misurare la pressione del sangue del soggetto da parte di un monitor della pressione arteriosa non invasiva oscillometrico.
- Applicare 5 cmbracciale urniquet sia in una posizione prossimale o distale per dimostrare la tecnica superiore del braccio.
- Estendere il braccio del soggetto lateralmente e mantenere al livello del cuore.
- A seconda delle preferenze dell'operatore, utilizzare una tabella e cuscino per vincolare il braccio del soggetto.
- Posizionare il braccio dell'operatore in una posizione che resiste alla fatica e fornisce il supporto per il polso. Prova a minimizzare estensione del polso e tenere l'avambraccio in posizione neutra anatomica.
- Eseguire una scansione trasversale dell'arteria brachiale, iniziando l'inserimento del bicipite e procedendo prossimalmente. Utilizzare l'imaging del flusso colore per verificare l'arteria brachiale e per individuare vasi collaterali che possono servire come punti di riferimento.
- Quando viene trovata una posizione adatta, ruotare la sonda di 90 ° in modo che il bordo prossimale appare sulla sinistra dello schermo ultrasuoni. Mantenere la posizione sulla arteria con pratica consistente e un tocco delicato. Verify l'orientamento spingendo il tessuto vicino al bordo distale. Contrassegnare pelle del soggetto lungo il bordo distale della sonda.
- Allineate la messa a fuoco della sonda con la profonda o "lontano" parete dell'arteria brachiale per migliorare la risoluzione laterale dell'immagine. Variare impostazioni della sonda sulla risoluzione assiale con una frequenza più elevata migliorando la risoluzione assiale.
- Regolare l'angolazione della sonda per ottimizzare la risoluzione di contrasto di entrambe le pareti lontane e vicino. Piccole modifiche al angolo possono provocare un maggior contrasto. Stimare l'angolo con un semplice goniometro se gli esami seriali sono condotti sull'argomento.
- Per garantire misurazioni di qualità, accertarsi che la nave sia orizzontale e allineato con l'asse longitudinale. Fare piccoli cambiamenti di pressione (uno sbandamento bordo della sonda) per allineare l'arteria. In generale, mantenere una leggera pressione per aiutare a prevenire l'affaticamento dell'operatore.
- Quando ottimizzato, in modo che il "doppio Linee di Pignoli" può essere visto in entrambe le pareti, corrispondente allo spessore intima-media. Utilizzare le regolazioni di guadagno per ridurre l'eco nel lume del vaso. Lasciare almeno 2 cm di spessore intima-mediata (IMT) su entrambi i lati per misure accurate di diametro.
4. misurazioni di base
- Registrare la velocità di base utilizzando la modalità 2D Doppler. Posizionare i cancelli campione nel mezzo del lume e mantenere un angolo di 60 ° insonazione. Raccogliere 60 sec di dati.
5. Occlusione Fase
- Gonfiare il bracciale di 50 mm Hg sopra la pressione sanguigna sistolica del soggetto. Utilizzando un 5 centimetri manicotto del laccio si sovrastimare la pressione sistolica. Utilizzare la modalità 2D Doppler per verificare l'occlusione.
- Utilizzare un timer per tenere traccia della durata di occlusione come molti polsini pressione sanguigna lentamente perderanno pressione oltre 5 min. Utilizzare la modalità 2D Doppler per verificare la completa occlusione.
- Dopo 4:30 di occlusione, posizionare il cancello 2D-Doppler leggermente superficiale longitudinaleasse dell'arteria. Regolare la scala verticale per tenere conto di velocità 2-3x superiore a quello basale.
- Regolare le impostazioni del software di acquisizione delle immagini per 3:10 di registrazione.
- Iniziare a registrare 10 secondi prima del rilascio bracciale di catturare il momento del rilascio bracciale, un parametro importante quando la misurazione del tempo di picco diametro durante l'analisi dei dati.
6. Iperemia
- Rilasciare il bracciale. Come l'arteria può spostarsi in superficie dopo il rilascio della cuffia, apportare piccole modifiche alla posizione della sonda durante l'ascolto per l'amplificazione del suono per contribuire a compensare lo spostamento. Riposizionare il cancello del campione Doppler e l'angolo insonazione se i turni delle arterie.
- Dopo 30 secondi di registrazione di velocità, passa l'ecografia B-Mode.
- Dal momento che è comune per la sonda di scivolare prossimale durante un esame, utilizzare punti di riferimento di nave o il marchio sulla pelle dei soggetti per verificare la posizione della sonda. Questa fase della prova è fondamentale per ottenere accuraterisultati.
- Regolare la posizione della sonda o l'angolo per ottimizzare l'IMT su entrambe le pareti come piccoli cambiamenti possono migliorare notevolmente l'immagine. Registrare il diametro per 3 min.
- Se sono previste misure ripetute, utilizzare la marcatura sulla pelle del soggetto a distanza record dalla fossa antecubitale. Chiedere al soggetto di piegare il braccio a 90 ° e segnare la piega. Misurare da questa linea alla linea fatta in precedenza.
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Risultati
Le variabili chiave della vasodilatazione flusso-mediata sono riportati nella tabella 1.
| Variabile | Descrizione |
| Velocità media (cm / sec) | La velocità arteriosa media del sangue nel mezzo 50% del lume durante un ciclo cardiaco stimato da forme d'onda spettrali Doppler, proporzionale al flusso sanguigno e inversamente proporzionale alla sezione trasversale (vedi... |
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Discussione
La disfunzione endoteliale è uno squilibrio nei mediatori chimici che influenzano il tono vasale e un primo passo nello sviluppo di aterosclerosi. Misurare la reattività di un'arteria è un modo per valutare lo stato di queste vie chimiche. Esistono Entrambi i metodi diretti e indiretti di valutazione reattività per i diversi letti vascolari, che vanno dalla infusione diretta di un agonista endotelio nella circolazione coronarica per non invasiva, l'analisi della forma d'onda di impulso nel dito indice 3...
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Dal vascolare Fisiologia integrata e sperimentale Therapeutics (VIPERx) Laboratorio, questo lavoro è stato sostenuto da fondi del Dipartimento di Chirurgia, Università di California, San Francisco e l'Istituto Nord della California per la ricerca e l'istruzione. Il progetto descritto è stato sostenuto dal Premio Numero KL2RR024130 dal Centro nazionale per le risorse di ricerca. Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresentano necessariamente il punto di vista ufficiale del centro nazionale per le risorse di ricerca o il National Institutes of Health.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Ecografo Philips HD 11XE | Trasduttore lineare Philips Healthcare | ||
| 5-12 MHz | Philips Healthcare | L12-5 | |
| Parker Laboratories | |||
| Strumenti di ricerca vascolare v.5.0 | Medical Imaging Applications, LLC | ||
| Modulo di gating MIA | Medical Imaging Applications, LLC | ||
| Windows XP | Microsoft, Inc | ||
| Manometro aneroide portatile | Welch Allyn | DS66 |
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