Muscolo scheletrico Neurovascular accoppiamento, capacità ossidativa e funzione microvascolare con 'One Stop Shop' spettroscopia nel vicino infrarosso

Gli obiettivi specifici di questo esperimento sono valutare in modo non invasivo la capacità ossidativa del muscolo scheletrico, valutare la regolazione del flusso sanguigno del muscolo scheletrico e misurare l'iperemia reattiva. Questi metodi possono aiutare a rispondere a importanti domande relative alla fisiopatologia dell'intolleranza all'esercizio e delle malattie cardiovascolari. Il vantaggio principale di questa tecnica è che possiamo valutare in modo non invasivo la funzione macro e micro vascolare e la capacità ossidativa scheletrica in qualsiasi contesto clinico o di laboratorio.

In generale, gli individui che non conoscono questo metodo avranno difficoltà a causa della natura dipendente dall'operatore della spettroscopia nel vicino infrarosso. È importante ottenere un posizionamento coerente e accurato della sonda, poiché piccole deviazioni dal posizionamento ottimale potrebbero avere un grande impatto sulla qualità del segnale. Inizia istruendo il soggetto a sdraiarsi supino con le gambe all'interno di una camera LBNP in modo che la sua linea di cintura sia approssimativamente uniforme con l'apertura della scatola LBNP.

Successivamente, posizionare in modo ottimale tre elettrodi per elettrocardiogramma sul soggetto, due in una posizione medioclavicolare inferiore e uno sul lato sinistro del soggetto mediale alla cresta iliaca. Per procedere, posizionare un modulo di monitoraggio della pressione sanguigna non invasivo sul polso dominante del soggetto. Utilizzare bracciali per la pressione sanguigna da dito correttamente calibrati.

Posizionali su ogni dito. Ora istruisci il soggetto ad afferrare un HGD con la mano non dominante in una posizione leggermente abdotta. Chiedi al soggetto di posizionare comodamente il braccio sul comodino, quindi regola la distanza e l'angolazione dell'HGD per una forza di presa ottimale con un movimento minimo del braccio.

Quindi fissare l'HGD a un comodino. Successivamente, misura la massima contrazione volontaria del soggetto. Dì al partecipante che quando ti viene chiesto di spremere l'HGD il più forte possibile, utilizzando solo i muscoli della mano e dell'avambraccio.

Il soggetto deve astenersi dal reclutare la parte superiore del braccio, il torace, la spalla o i muscoli addominali. Effettuare tre misurazioni separate da 60 secondi e registrare la forza massima esercitata. Quindi, posizionare un bracciale a gonfiaggio rapido attorno alla parte superiore del braccio della mano che si esercita.

Collegare la linea dell'aria dal controller di gonfiaggio rapido al bracciale. Quindi palpare per il flessore profondo delle dita e segnarne i bordi. Quindi pulire la pelle sul muscolo con una salvietta imbevuta di alcol e posizionare la sonda NIR al centro della pancia del muscolo.

La corretta identificazione del flessore profondo delle dita è fondamentale per il corretto posizionamento della sonda nel vicino infrarosso. Per fare ciò, istruire il soggetto a eseguire una presa leggera sul dinamometro mentre palpa l'aspetto mediale anteriore dell'avambraccio. Fissare saldamente la sonda all'avambraccio e avvolgerla con un panno scuro per ridurre al minimo l'interferenza della luce ambientale.

Dopo aver completato la strumentazione, istruire il soggetto a sdraiarsi immobile per due minuti e registrare il valore basale iniziale della saturazione tissutale prima dell'occlusione della cuffia. Quindi gonfiare la parte superiore del bracciale ad almeno 30 millimetri di mercurio sopra la sistolica per cinque minuti. È molto importante che il soggetto sia fermo e rilassato durante tutti i gonfiaggi e gli sgonfiaggi del bracciale per ridurre al minimo gli artefatti di movimento.

Ora registra il valore più basso di saturazione tissutale durante l'occlusione della cuffia. Dopo aver sgonfiato il bracciale, lasciare che il soggetto torni ai valori basali a riposo. Una volta che il soggetto ha mantenuto una linea di base a riposo per almeno un minuto intero, istruire il soggetto a stringere e mantenere una presa isometrica della mano al 50% della massima contrazione volontaria.

Incoraggia il soggetto a mantenere la contrazione isometrica fino a quando il tessuto non si desatura del 50%, quindi dì al soggetto di rilassare la mano e che non è necessario più esercizio o movimento. Entro tre-cinque secondi, somministrare una serie di occlusioni rapide della cuffia composta da 18 gonfiaggi e sgonfiaggi di durata progressivamente maggiore. Dopo la 18a serie, istruisci il soggetto a riposare e rimanere il più fermo possibile.

Una volta che la saturazione è tornata al basale per almeno due minuti, ripetere ancora una volta le 18 occlusioni del bracciale. Strumentare il soggetto come prima e sigillare il soggetto nella camera LBNP. Assicurarsi che la guarnizione sia ermetica.

Quindi, con il soggetto sdraiato fermo e a riposo, raccogli tre minuti di dati di base. Al segno dei tre minuti, accendere il vuoto per abbassare la pressione della camera di 20-30 millimetri di mercurio. Far funzionare l'aspirapolvere per due minuti monitorando la risposta del soggetto.

Al segno dei cinque minuti, spegnere l'aspirapolvere e lasciare riposare il soggetto per tre minuti. Quindi, al minuto otto, avvia un messaggio vocale guidando il soggetto attraverso un esercizio ritmico di presa della mano al 20% di contrazione volontaria massima. Osservare che il soggetto mantiene una compressione costante al 20% del massimo e si rilassa completamente tra una presa e l'altra.

Fallo fino all'11 minuto. Quindi accendi l'aspirapolvere mentre il soggetto continua l'esercizio. Dopo due minuti, spegni l'aspirapolvere e chiedi al soggetto di continuare l'esercizio per altri due minuti.

Al termine, chiedi al soggetto di riposare in silenzio e di sdraiarsi fermo. La valutazione della capacità ossidativa del muscolo scheletrico derivata da NIRS include un profilo di saturazione tissutale durante un protocollo di occlusione della cuffia arteriosa di cinque minuti, l'esercizio di presa della mano e l'occlusione arteriosa intermittente durante il recupero dall'esercizio. Il profilo di desaturazione-risaturazione tissutale atteso mostra che durante le occlusioni arteriose intermittenti durante il periodo di recupero, il tasso di desaturazione è direttamente proporzionale al tasso di consumo di ossigeno muscolare.

I dati di recupero del consumo di ossigeno muscolare calcolati devono corrispondere a una curva monoesponenziale e derivare la costante del tempo di recupero. Il profilo di iperemia reattiva derivato da NIRS fornisce preziose informazioni sulla reattività vascolare e il test è facilmente adattabile e clinicamente significativo. In un soggetto di controllo sano, quando LBNP è sovrapposto a una presa della mano lieve, la diminuzione riflessa dell'ossigenazione muscolare è attenuata di circa il 50%. La mancata attenuazione dell'attività del nervo simpatico durante l'esercizio interrompe l'equilibrio tra l'erogazione e l'utilizzo dell'ossigeno e provoca ischemia muscolare funzionale.

Dopo aver visto questo video dovresti avere una buona comprensione di come valutare in modo non invasivo la capacità ossidativa del muscolo scheletrico, l'iperemia reattiva e la simpaticolisi funzionale utilizzando la spettroscopia nel vicino infrarosso disponibile in commercio. Durante il tentativo di questa procedura, è importante consentire ai soggetti di riprendersi adeguatamente tra ogni stimolo. Una volta padroneggiata, questa raccolta di dati può essere completata in 60 minuti o meno.

Seguendo questa procedura, altri metodi, come la spettroscopia di correlazione diffusa, che valuta la perfusione microvascolare, possono essere incorporati per fornire ulteriori informazioni meccanicistiche sulla somministrazione e l'utilizzo dell'ossigeno nel muscolo scheletrico.