臨床研究における上腕動脈の内皮依存血流依存性血管拡張の超音波評価

サマリー

内皮機能不全は、多くの疾患状態に関連した、ヒトでの有害心血管イベントの予測です。血流依存性血管拡張（FMD）は、内皮機能を評価する非侵襲的な超音波法である。方法論的な選択とオペレータの経験が結果に影響を与える場合があります。ヒト試験における口蹄疫への体系的なアプローチは、ここで議論されている。

要約

血管内皮は、血管の内側を覆い、両方の構造的および機能的役割を提供する細胞の単層である。内皮細胞は、白血球の接着および凝集を防ぐだけでなく、血漿成分への浸透性を制御する、障壁として作用する。機能的には、内皮は血管の緊張に影響を与えます。

内皮機能不全は、血管緊張、thombroresistance、細胞増殖や有糸分裂を調節する化学種間の不均衡です。これは、アテローム性動脈硬化症の最初のステップであり、冠動脈疾患、末梢動脈疾患、心不全、高血圧、および高脂血症に関連している。

内皮機能障害の最初のデモでは、アセチルコリンおよび定量的冠動脈造影の直接注入を含んだ。アセチルコリンは、細胞内カルシウムの増加著の増加をもたらす、内皮細胞表面上のムスカリン性受容体に結合するトリC酸化物（NO）産生。内皮損傷を有する被験体は、逆説的な血管収縮を経験しながら、無傷の内皮を有する被験体において、血管拡張が観察された。

高解像度のBモード超音波を用いて末梢動脈における内皮機能を測定するための非侵襲性のインビボの方法が存在する。末梢動脈の内皮機能は、冠動脈機能と密接に関係している。この技術は、下肢虚血以下の反応性充血の期間中に上腕動脈の直径の割合変化を測定する。

内皮依存性、流動媒介血管拡張（FMD）として知られるこの技術は、臨床研究の設定で値を有している。しかし、生理学的および技術的な問題の数は結果の精度に影響を与えることができ、技術のための適切なガイドラインは、発表されている。ガイドラインにもかかわらず、口蹄疫が大きく依存し、オペレータのままであり、急な学習曲線を提示します。この記事では、上腕部に上腕動脈にFMDを測定するための標準化された方法を提示し、オペレータ内のばらつきを低減するための提案を提供しています。

概要

ヒト血管内皮は、体内の構造的および機能的役割を提供しています。組織学的切片では、内皮、平滑筋細胞（メディア）および結合組織（外膜）の厚さの層の層の上に座っている1から2ミクロンの厚さの細胞の薄い層を含む、小さな現れる。全体として、内皮は血液と血管平滑筋組織の間の情報交換のための広い領域を提供する。一説、700メートル²の断面積と70kgのヒトにおける1,000-1,500グラムの質量、肝臓¹質量に匹敵します。健康な内皮は、血管の恒常性を維持するために、化学的シグナル伝達に機械を可能にする。内皮機能不全は、これらのメディエーターの不均衡および血管疾患の最初のステップ、アテローム性動脈硬化症の組織学的証拠を前に存在します。ヒトの血管拡張機能を定量化するための非侵襲性、in vivo法動脈は存在しています。この方法は、内皮依存性、流動媒介血管拡張（FMD）が広く臨床試験で使用されている。

内皮は、血管系の構造成分として機能し、グリコサミノグリカンおよびフィブロネクチン²のような細胞外マトリックスの成分を製造しています。動脈への血流および急性損傷における長期間の変化は構造変化につながる可能性がある。機能的には、血管内皮細胞は、血管緊張、炎症過程、抗血栓および抗凝固の調節に関与する。血管拡張は、過分極因子^{（EDHF）3-6}由来の一酸化窒素（NO）、プロスタサイクリン、および内皮によって仲介されている間、内皮細胞は、エンドセリンを介して血管収縮に影響を与える。

内皮機能不全は、これらのメディエーターのうちのいずれかの機能障害とアテローム性動脈硬化症の最初のステップです。驚くべきことに、病気のメカニズムとして、それは臨床的に重要な数に関連付けられていないこのような冠動脈疾患、高血圧および糖尿病などの条件^7-11。重要なことは、内皮機能障害を診断、心血管疾患のない個体で観察され、将来の心血管イベント^7,12,13を予測することができます。内皮機能不全の1つの尺度は、フラミンガムスコアと組み合わせて、単独尺度¹⁴以上の追加の予後情報を提供することができる。

内皮機能障害の対策は、薬剤の直接注入を含むことができる。アセチルコリンのIntercoronary注入は、例えば、定量的血管造影と組み合わせた、無傷の内皮と被験者で血管拡張を示しています。しかし、内皮障害の経験を逆説的な血管収縮を持つ個人^。15末梢動脈では、ゲージ-ひずみ容積脈波による流量の測定と薬剤の注入は¹⁶可能です。

エージェント直接内皮に影響を及ぼし、化学信号を引き出すsは内皮依存性血管拡張剤と呼ばれる。アセチルコリンは、例えば、増大した細胞内カルシウム濃度、一酸化窒素シンターゼおよび血管拡張の活性化をもたらす、内皮細胞上のムスカリン受容体に作用する。内皮の関与なしに血管拡張に影響を与える薬剤は、内皮​​に依存しないエージェントと呼ばれます。細胞内カルシウム濃度^17を調節するタンパク質キナーゼを介して血管壁に血管拡張を媒介する5'-monophasphate（cGMPの） -ニトログリセリンは、例えば、可溶性グアニル酸シクラーゼおよび環状グアノシン-3 '、活性化する。

「フロー媒介、内皮依存性血管拡張^{」（FMD）18}と呼ばれるCelermajerと関連付けることによって導入内皮機能不全を定量化するための非侵襲性、 インビボでの方法がある。簡単に説明すると、変更が血流のオープンせん断応力に敏感なイオンちゃん動脈する内皮に​​おけるネル。信号は、第2メッセンジャーカスケードを介して形質導入および内皮一酸化窒素合成酵素（eNOSの）を活性化する、NO発生している。この種は、隣接する平滑筋細胞（SMC）への細胞膜を横切って拡散する。 SMC内では、信号は、細胞内カルシウム濃度を低下させ、血管弛緩^19に影響^を与え、形質導入されている。動脈内腔の直径は、ハーゲン - Poiseullie方程式と一致血流の増加をもたらす、増加する。 FMDの効果は、例えば、モノメチルアルギニン^{（L-NMMA）20}としてNO合成酵素阻害剤の投与を廃止することができる。

Celermajer らの革新的な仕事は、虚血に続く反応性充血時の動脈径の変化を評価するために高分解能Bモード超音波の使用を可能にした。この技術において、ヒト対象は、仰臥位に置かれ、上腕動脈の直径は、長手方向の平面内で測定される。血液pressuカフ再肢における虚血を生成するために使用される。血圧カフの放出後に動脈の直径を再度測定する。せん断応力の急激な変化は、NO介在性血管拡張のための刺激である。簡単な式は、ベースラインの直径（ 式1）に、直径の相対変化を説明しています。この式、充血、ベースライン直径のパラメータの完全な議論は、 議定書に見られるとセクション結果することができます。

複数の研究では、パーセントFMDが確立心血管疾患^21-24を有する患者における心血管イベントを予測することが見出されている。上腕動脈パーセントのFMDと冠状動脈との間に相関関係がAnderson らによって設立されたFMD。、悪魔を周辺の測定値と、心臓^25、より臨床的に関連する虚血性変化との間のリンクをtrating。 FMDは、血管の最大血管拡張を示さない。これを評価するために、口蹄疫は、同じ血管の内皮依存性、ニトログリセリン媒介血管拡張を続けることができます。

パーセントFMDの測定に影響を与える技術的な問題があります。技術の導入以来、いくつかの研究は、高被験者内の程度およびオペレータ間変動^26を示した。このような喫煙、血圧降下薬、時刻、および絶食状態などの生理的要因はパーセントFMDに影響を与えることが示されている。同様に、このような閉塞の測定と持続時間の部位に対するカフの位置のような技術的選択肢は、測定^27,28に影響を及ぼすこと^が示されている。ガイドラインは、現在のコンセンサスを記述し、技術の標準化との間にできるよう、その公開されている研究室^19,29。

技術上の進化の合意にもかかわらず、血流依存性血管拡張は重く、長い学習曲線を持つ依存オペレータのままです。 Correttiは、例えば、音波検査者は、独立して操作する前に、経験豊富な研究者の監督の下で100のスキャンを完了をお勧めします。十分な専門知識のレベルを維持するためには、毎年、技術者、完全な100のスキャンをお勧めします。小さなサンプル集団とリソースが限られている研究者のために、学習曲線は参入障壁を提示します。この記事では、上アームの上腕動脈の流れ媒介血管拡張のための方法を実証し、オペレータ内のばらつきを低減するための技術的なアドバイスを提供します。

プロトコル

研究者主導の研究の一環として開発された以下の手順は、見直され、カリフォルニア大学によって承認され、ヒューマン研究サンフランシスコ校（UCSF）委員会（CHR）とすべての参加者がインフォームドコンセントを得た。

1。装置

1. 口蹄疫を記録し、分析するためにEKGゲート制御画像キャプチャシステムを使用してください。デスクトップPCにフィリップスHD11超音波を接続します。
2. PC上で特別なフレームグラバーカードを搭載した超音波からのビデオ信号を接続します。
3. 信号を増幅するEKGゲーティングモジュールへの超音波からの音声信号を中継する。心周期における一貫性の点で画像を識別し、記録するための画像キャプチャソフトウェアを可能にするために、PCに増幅された信号を運ぶ。 EKGのR波の鋭いたわみからの信号を生成します。
4. 上腕動脈の深さ分解能を最適化するために5-12 MHzのリニアアレイトランスデューサを使用してください。

2。件名の準備

1. 参加者は、高速での試験の前に8時間の練習を避けるだけでなく、少なくとも4つの四つんばいのためにカフェインやニコチンを避けていることを確認してください。参加者は4半減期のための血管緊張や心拍出量に影響を与える薬を避けることを確認してください。
   注：ダイエット、薬、そして一日の時間が結果に影響する場合があります。
2. 21℃での静かな、暗い部屋での試験を実施する。長期的な研究を行う場合、日の同じ時間に繰り返し試験を開催しています。

3ベースライン測定

1. 試験テーブルの上に仰向けに位置するように件名を確認して下さい。標準位置に3 - 鉛EKGを取り付けます。被写体が快適になることを確認し、試験中に運動を控えるようあらゆる整形外科の問題に対処する。
2. 被験者は、試験の開始前に10分間休ませます。 5分間の休息後、オシロメトリック、非侵襲性血圧モニタによって、被験者の血圧を測定する。
   1. に5センチの適用近位または遠位位置のいずれかにおけるurniquetカフが上腕技術を実証する。
   2. 横方向に被験者の腕を伸ばして、心のレベルで維持する。
   3. オペレータの好みに依存して、被験者の腕を拘束するためにテーブルと枕を使用しています。
   4. 疲労に抵抗し、手首のサポートを提供する立場にオペレータの腕を置きます。手首の延長を最小限にし、解剖学的中立位置に前腕に保つようにしてください。
3. 力こぶの挿入から始まり、近位に進み、上腕動脈の断面スキャンを実施する。上腕動脈を確認し、ランドマークとして機能することができる副血管を見つけるためにカラーフローイメージングを使用してください。
4. 適切な位置が見つかると、近位端は、超音波画面の左側に表示されるように、プローブと90度回転。かなりの練習と繊細なタッチを使用して動脈上の位置を維持します。 VERIFyの遠位端付近の組織を押して向き。プローブの遠位端部に沿って被験者の皮膚をマークします。
5. 画像の横方向の解像度を向上させるために上腕動脈の深いまたは「遠い」壁とプローブの焦点設定を合わせます。軸方向の解像度を向上させる、より高い周波数で軸方向分解能上のプローブの設定を変更します。
6. 近くと遠くの壁の両方のコントラスト分解能を最適化するために、プローブの角度を調整します。角に小さな変化が改善されたコントラストをもたらすことができる。シリアル試験が被験者に対して実施している場合は、簡単な分度器で角度を推定します。
7. 品質測定を確保するために、容器は横と縦軸と一致することを確認してください。圧力の小さな変更を行い、動脈の位置合わせを支援する（プローブの一端をヒーリング）。全体的に、オペレータの疲労を防ぐために、圧力、光を保つ。
8. 最適化されたとき、私は「Pignoliの二重線」は見ることができていることを確認nは両方の壁は、内膜メディアの厚さに対応する。血管内腔にエコーを低減するために、ゲイン調整を使用してください。両側の内膜 - 媒介厚さ（IMT）の少なくとも2cm、正確な直径の測定を可能にする。

4。ベースライン測定

1. 2Dドップラーモードを使用して、ベースラインの速度を記録しておきます。内腔の中央にサンプルゲートを置き、60度の超音波照射角度を維持します。データの60秒を収集します。

5。オクルージョンフェーズ

1. 被験者の収縮期血圧は50 mmHgまでカフ空気を入れます。 5cmの止血カフを使用すると、収縮期圧を過大評価します。閉塞を確認するために、2Dドップラーモードを使用します。
2. 多くの血圧カフをゆっくりと5分間かけて圧力を失うことになるように閉塞の継続時間を追跡するためにタイマーを使用します。完全閉塞を確認するために、2Dドップラーモードを使用します。
3. 閉塞の午前4時30分の後、縦にやや表面的な2D-ドップラーゲートを配置動脈の軸。ベースラインより2〜3倍高い速度を考慮して、垂直方向のスケールを調整します。
4. 記録の3時10分のために画像キャプチャソフトの設定を調整します。
5. カフ放出、データ解析中に直径がピークに達する時間を測定する重要なパラメータの時間をキャプチャするためにカフのリリース前に10秒の記録を開始する。

6。充血

1. カフを離します。動脈がカフリリース後に表面的にシフトすることができるように、シフトを補う支援する音の増幅のために聞いている間、プローブの位置に小さな変更を加えます。動脈シフトした場合のドップラーサンプルゲートと超音波照射角の位置を変更。
2. 速記録の30秒後に、Bモードに超音波を切り替えます。
3. プローブは、試験中に近位側にスライドプローブの位置を確認するために被験者の皮膚に血管ランドマークまたはマークを使用することが一般的であるからである。試験のこのフェーズでは、正確な取得のために重要である結果。
4. 小さな変化が、実質的にイメージを向上させることができ、両方の壁にIMTを最適化するために、プローブの位置や角度を調整します。 3分間の直径を記録します。
5. 繰り返し測定が計画されている場合は、肘前窩からレコード距離に被験者の皮膚上のマーキングを使用しています。自分の腕を90度曲げて折り目をマークする対象を確認して下さい。以前作ら行に次の行から測定します。

結果

血流依存性血管拡張の重要な変数は、 表1に示す。

変数	説明
平均速度（センチ/秒）	血流に比例し、断面積に反比例するドップラースペクトル波形から推定一心周期中の内腔の中央50％内の血液の平均動脈速度（ 図1参照）。
直径（mm）	血管の軸に沿った長手方向の図から測定した内膜、内膜間距離（ 図2参照）。これは、ベースライン時および反応性充血の間に測定されている。
流量（ml /分）	循環中の流体のバルク流れは、平均速度および直径（ 式2参照 ）から数学的に導出。
剪断応力（ダイン/ c...

ディスカッション

内皮機能不全は、血管トーンとアテローム性動脈硬化症の開発の初期段階に影響する化学伝達物質の不均衡である。動脈の反応性を測定することは、これらの化学経路の状態を評価する方法です。反応性を評価する直接的および間接的な方法の両方は、冠循環中の内皮アゴニストの直接注入から人差し指³⁸で非侵襲的、パルス波形分析に至るまで、異なる血管床のために存在する。

上腕動脈FMDは、間接的に、高周波超音波により血管内皮機能を評価するための確立された技術である。臨床試験で口蹄疫を使用する利点があります。第一に、技術は非侵襲的、採用への障壁を緩和している、理解しやすいです。さらに、このような無症候性患者における冠動脈造影などの侵襲的技術の使用は、倫理的な問題を提起する。次に、FMDは、被験者の最小量を必要とpreparationは侵襲性の技術と比較して全体の試験は短時間で完了することができる。だから、長い閉塞期間が適切にスクリーニングガイドラインと被験者内に保たれるように、FMDは、安全のためにほとんど関心を示している。 FMD研究の相対的な容易さは、縦の研究でシリアル試験が可能になり...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
フィリップスHD11XE超音波	フィリップスヘルスケア
5-12MHzリニアアレイトランスデューサ	フィリップスヘルスケア	L12-5
超音波ゲル	パーカー研究所
研究ツールv.5.0	メディカルイメージングアプリケーション、LLC
MIAゲーティングモジュール	メディカルイメージングアプリケーション、LLC
Windows XP	マイクロソフト社
ハンドヘルドアネロイド圧力計	Welch Allyn	DS66

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