Name: 骨格筋血管カップリング、酸化容量、および ワンストップ ショップ「近赤外分光法を用いた微小血管機能 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-02-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: 学ぶ近赤外分光法による骨格筋酸化容量と反応性充血の非侵襲的評価法。運動不耐性と心血管疾患の病態生理学的メカニズム解明に有用な臨床・研究室両方で適用可能な測定技術です。

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このプロトコルは次のテキサス大学アーリントン校で倫理委員会のガイドラインとヘルシンキ宣言の最新バージョンによって設定された標準に準拠しています。したがって、書面によるインフォームド コンセント (されする必要があります) の調査手続の開始前に取得しました。
1. 計装
注: 以下の計装説明、近赤外線 (NIR) 分光器とデータ集録システム私たちの研究室で使用されるに基づいて (材料の表を参照してください)。したがって、指示は、これらのデバイスの最適な機能のために必要な手順を含めます。これらの手順には、付属のソフトウェアとファントム、校正を用いた近赤外プローブの校正と周囲の光を除外する暗い布のアプリケーションが含まれます。異なるデータ コレクション ハードウェアおよび/またはソフトウェアを使用すると、捜査官は特定のユーザー マニュアルを参照して、校正と周囲光に関する考慮事項ください。図 1では、実験の設定と計測すぐに以下を示しています。
<ol><li>環状線はおよそ LBNP ボックスへの開口部とも、(図 1 a)、低い体陰圧負荷 (LBNP) チャンバ内を脚で仰臥する主題を指示します。LBNP 室を構築する方法については、参照17です。を参照してください。
</li>
	<li>件名に 3 つの心電図電極を配置: 下、鎖骨の位置に 2 つ、件名に 1 つの左側内側腸骨稜に。この構成は、下肢、上肢、腕の動きのハンド グリップ運動時計装へのアクセス制限のための最良の結果を提供します。</li>
	<li>主題の支配的な手首に非観血的血圧モニター モジュールを配置します。各指に指血圧計を置き、それらをモジュール (図 1 b) に接続します。指血圧計は、デバイスに付属のマニュアルに従って正しく校正されてを確認します。</li>
	<li>少し誘拐された位置に非支配的な腕と手グリップ ダイナモ (HGD) を把握する主題を指示します。腕が快適なベッドサイド テーブルの上に配置されます。最適なグリップの強さを最小限の腕の動き (図 1) のように距離、HGD 角を調整する必要があります。</li>
	<li>ベッドサイド テーブルに HGD を保護します。</li>
	<li>参加者の最大随意収縮力 (MVC) を測定します。絞るということ、プロンプトが表示されたら、彼らする必要があります、HGD できるだけ頑張ってのみ手や前腕の筋肉を活用しながら参加者に伝えます。彼らは最大のグリップを実行するときに、上腕、胸、肩、または腹部の筋肉を採用控える必要があります件名に指示します。</li>
	<li>繰り返しステップ 1.6 3 回、少なくとも 60 s. 記録で最大の力を達成した (ベスト 3) を区切ります。この最大の力は、骨格筋の酸化能力と神経血管カップリング (下記参照) の運動強度を計算するため使用されます。</li>
	<li>急速なインフレ カフ運動手の上腕の周りに配置します。急激なインフレ コント ローラーから航空会社をカフに接続します。</li>
	<li>深指屈筋を識別します。明白な筋肉の境界を画定するのに皮膚マーカーを使用します。</li>
	<li>近赤外分析計がお使いのデバイスに付属しているユーザーズ マニュアルに従って適切に校正されていることを確認します。きれいな NIR がプローブを皮膚にアルコール準備ワイプで配置されます。</li>
	<li>(深指屈筋) 筋腹の中央に近赤外プローブを配置し、前腕部にしっかりと貼る。</li>
	<li>(図 1図 1) 周囲の光からの干渉を最小限に抑え、暗い布で前腕やプローブをラップします。</li>
	<li>研究機能の sympatholysis 部分を実行する準備ができたら、LBNP 室に件名をシールします。</li>
</ol>2. 骨格筋の酸化能力
注: 骨格筋の酸化能力を測定するための実験の手順を示す代表的なデータ トレースは、図 2 で描かれています。この実験的アプローチは、以前体内リン夫人18とその場で筋肉呼吸19、に対して検証されているし、広く受け入れられる20を得ています。
<ol><li>(計装) 上記のよう件名を計測します。</li>
	<li>まだ 2 分脱酸素化ヘモグロビン (HHb) を監視中のヘモグロビン (HbO2) 近赤外プローブを介して嘘を主題に指示します。 注: この残りの期間インストルメンテーション プロセスに関連付けられている任意の運動成果物から回復する件名ができ安定したベースライン測定を保証します。2 分後に大幅な変動が発生していない場合、件名は定常状態または安静時の基準で考慮されるかもしれない。</li>
	<li>カフ オクルー ジョンの前にカフを膨らませることはあなたの主題を通知します。5 分間 (すなわちsuprasystolic) 収縮期血圧上上腕カフ少なくとも 30 mmHg を膨らませます。まだと両方カフとカフの間にできるだけリラックスした彼らの腕を保つために主題を指示します。 注: この 5 分上腕動脈カフ オクルー ジョン プロトコルを反映血管閉塞のために現在承認された臨床標準テスト21,22,23,24,25。</li>
	<li>(前にカフのオクルー ジョン) 初期/ベースライン値および組織飽和度 (StO2) カフ咬の nadir 値を記録し、これらの 2 つの値の中間点を決定します。 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq1.jpg">
</li>
	<li>カフ閉塞症から回復し、安静時の基準値に戻す対象を許可します。件名は、少なくとも 1 完全分間安静時基準を維持している、一度は、次の手順に進みます。</li>
	<li>スクイズの対象を指示して、MVC の 50% の等尺性ハンド グリップを維持します。組織彩度 50% まで彼らの等尺性収縮を維持するために件名をお勧めします。この値を達成するために彼らの手を緩めて、これ以上の運動や運動が必要なことを知らせるに件名を教えてください。</li>
	<li>3-5 秒以内次停止を行使、次の急速なカフ オクルー ジョン シリーズを管理 (1 つのシリーズ = 1 インフレ + 1 デフレ)、前述18を確立します。 シリーズ #1 - 6:5/5 で s オフ シリーズ #7 - 10:7/10 の s オフ オフ シリーズ #11-14:10 s/15 に オフ シリーズ #15-18:10 s/20 に</li>
	<li>18thインフレ/デフレのシリーズを完了すると、初期基準値に戻ります組織彩度をできるように残りの部分に主題を指示します。これらの値は、少なくとも 2 分間一貫して残っている後、は、2.4 および 2.5 の手順を繰り返します。</li>
	<li>
骨格筋の酸化能力を計算します。
	<ol>
<li>ごとに図 2に示されている変動の回復ポイントを形成、個別 18 カフ オクルー ジョンの StO2変化の傾きを計算します。</li>
		<li>次変動曲線18,19,26 2.7 から計算されるデータに適合します。 y = 終了 - Δ e-kt x 注: 'y' は親戚筋酸素消費量 (mV̇O2) カフを膨らませる中、mV̇O2 ; 運動の停止の直後を表します 'End'デルタ ('Δ') 意味; 運動の終わりに残りの部分から mV̇O2に変更'k' は継ぎ手速度定数;'t' の時間です。タウは、1/k として計算されます。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 反応性充血
注: 反応性充血の計測実験手順を示す代表的なデータ トレースは、図 3に描かれています。
<ol><li>仰臥位、インストルメント化された横になっている主題と (計装) を上記の通りまだ可能な限り嘘をテーマに指示します。</li>
	<li>対象は一貫性のある状態を達成して、一旦ベースライン データの少なくとも 1 分を記録し、急速に suprasystolic 圧力 (血圧上 30 mmHg) に上の腕に血圧計のカフを膨らませ続けます。</li>
	<li>5 分のマークで充血している応答を記録中、カフの空気を急速に。</li>
	<li>対象の回復をキャプチャする、少なくとも 3 分間記録を続行します。</li>
	<li>
反応性充血を計算します。 注: 計算放医研パラメーターは、図 3 に描かれています。<ol>
<li>カフの動脈閉塞症の発症にベースライン平均 StO2 1 完全分前上として StO2を計算します。</li>
		<li>カフ (斜面 1 として定義) 咬合27,28中不飽和化率 (すなわち、平均傾斜角) として安静時骨格筋代謝率を決定します。</li>
		<li>反応性充血を次のように計算します。 リバウンド トレース; の直線的増加の段階でカフ リリースの瞬間からカフ リリース (すなわち、再灌流率・斜面 2 として定義されている)、a) の平均上り方向を計算 b) 最高 StO2値に達した後カフ リリース (StO2maxとして表されます)。 c) 曲線 (AUC); 下反応性充血の領域1-カフのリリース時から計算、2, 3 分投稿カフ オクルー ジョン (AUC 2 分、1 分 AUC と AUC 3 分それぞれ);そして d) 充血予約、StO2ベースラインより上の変化として計算され、パーセント (%) の変更として報告されます。この値は、ステップ 3.5.1 (上記参照) で計算された平均飽和マイナス リバウンド後閉塞中に達成した最高彩度として計算されます。 注: 基準計画のデータに大きな差が充血している予備の解釈に影響します。</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 機能 Sympatholysis
注: 機能の sympatholysis の計測実験手順を示す代表的なデータ トレースは、図 4に描かれています。
<ol><li>(計装) 上記のよう件名を計測します。</li>
	<li>LBNP チャンバーの気密シールを確認します。</li>
	<li>まだ、残りの部分を横になっている主題、ベースライン データの 3 分を収集します。</li>
	<li>3 分マークで真空をオンにします。LBNP チャンバー内の圧力が-20 と-30 mmHg の真空を調整します。被験者の応答を監視しながら 2 分間実行する真空を許可します。</li>
	<li>5 分のマークでは、真空を切り 3 分の残りの部分にテーマを許可します。</li>
	<li>8 分のマークでリズミカルなハンド グリップ運動を通じて主題を導く音声プロンプトを開始 (20 %mvc)。</li>
	<li>対象は各グリップの段階の全体を通して彼らの圧搾を維持して、各繰り返しの間に完全にリラックスしたを確認します。彼らの力の出力を監視し、20% を達成していることを確認各グリップでの MVC。11 分のマークまで運動を続けます。</li>
	<li>11 分のマークでのリズミカルな運動を継続する対象を奨励真空をオンに。11-13 分からを実行し、それをオフにする真空を許可します。</li>
	<li>さらに 2 分間自分の MVC の 20% でリズミカルなハンド グリップ運動を続行する件名を持ちます。運動停止時静かに主題の残りがあるし、じっとしてなさい。</li>
	<li>
機能 Sympatholysis を計算します。
	<ol>
<li>5 分カフ閉塞時に決定されます (TLS)、合計の不安定な信号に LBNP とヘモグロビンの変化を正常化します。 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq2.jpg"> <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq3.jpg">
</li>
		<li>各イベントの最終的な 20 分平均として各イベントを計算します。</li>
		<li>ヘモグロビン減少の運動による減衰を計算します。 <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57317/57317eq4.jpg">
</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Huang, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predictive+value+of+reactive+hyperemia+for+cardiovascular+events+in+patients+with+peripheral+arterial+disease+undergoing+vascular+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Arterioscler+Thromb+Vasc+Biol%22%5BJournal%5D)">Predictive value of reactive hyperemia for cardiovascular events in patients with peripheral arterial disease undergoing vascular surgery.</a> Arterioscler Thromb Vasc Biol. 27 (10), 2113-2119 (2007).</li>
<li>Suryapranata, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predictive+value+of+reactive+hyperemic+response+on+reperfusion+on+recovery+of+regional+myocardial+function+after+coronary+angioplasty+in+acute+myocardial+infarction%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Predictive value of reactive hyperemic response on reperfusion on recovery of regional myocardial function after coronary angioplasty in acute myocardial infarction.</a> Circulation. 89 (3), 1109-1117 (1994).</li>
<li>Richardson, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Muscle+Blood-Flow+in+Man+-+Is+Maximal+O2+Extraction+Compromised%5BTitle%5D)+AND+%22J+of+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">High Muscle Blood-Flow in Man - Is Maximal O2 Extraction Compromised.</a> J of Appl Physiol. 75 (4), 1911-1916 (1993).</li>
<li>Clifford, P. S., Hellsten, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vasodilatory+mechanisms+in+contracting+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Vasodilatory mechanisms in contracting skeletal muscle.</a> J Appl Physiol. 97 (1), 393-403 (2004).</li>
<li>Hansen, J., Thomas, G. D., Jacobsen, T. N., Victor, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle+metaboreflex+triggers+parallel+sympathetic+activation+in+exercising+and+resting+human+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Muscle metaboreflex triggers parallel sympathetic activation in exercising and resting human skeletal muscle.</a> Am J Physiol. 266 (6 Pt 2), H2508-H2514 (1994).</li>
<li>Thomas, G. D., Victor, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitric+oxide+mediates+contraction-induced+attenuation+of+sympathetic+vasoconstriction+in+rat+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Nitric oxide mediates contraction-induced attenuation of sympathetic vasoconstriction in rat skeletal muscle.</a> J Physiol. 506 (Pt 3), 817-826 (1998).</li>
<li>Hansen, J., Thomas, G. D., Harris, S. A., Parsons, W. J., Victor, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+sympathetic+neural+control+of+oxygenation+in+resting+and+exercising+human+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Invest%22%5BJournal%5D)">Differential sympathetic neural control of oxygenation in resting and exercising human skeletal muscle.</a> J Clin Invest. 98 (2), 584-596 (1996).</li>
<li>Rosenmeier, J. B., Fritzlar, S. J., Dinenno, F. A., Joyner, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exogenous+NO+administration+and+alpha-adrenergic+vasoconstriction+in+human+limbs%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Exogenous NO administration and alpha-adrenergic vasoconstriction in human limbs.</a> J Appl Physiol. 95 (6), 2370-2374 (2003).</li>
<li>Fadel, P. J., Keller, D. M., Watanabe, H., Raven, P. B., Thomas, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+assessment+of+sympathetic+vasoconstriction+in+human+and+rodent+skeletal+muscle+using+near-infrared+spectroscopy+and+Doppler+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Noninvasive assessment of sympathetic vasoconstriction in human and rodent skeletal muscle using near-infrared spectroscopy and Doppler ultrasound.</a> J Appl Physiol. 96 (4), 1323-1330 (2004).</li>
<li>Nelson, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PDE5+inhibition+alleviates+functional+muscle+ischemia+in+boys+with+Duchenne+muscular+dystrophy%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">PDE5 inhibition alleviates functional muscle ischemia in boys with Duchenne muscular dystrophy.</a> Neurology. 82 (23), 2085-2091 (2014).</li>
<li>Nelson, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sodium+nitrate+alleviates+functional+muscle+ischaemia+in+patients+with+Becker+muscular+dystrophy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Sodium nitrate alleviates functional muscle ischaemia in patients with Becker muscular dystrophy.</a> J Physiol. 593 (23), 5183-5200 (2015).</li>
<li>Remensnyder, J. P., Mitchell, J. H., Sarnoff, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+sympatholysis+during+muscular+activity.+Observations+on+influence+of+carotid+sinus+on+oxygen+uptake%5BTitle%5D)+AND+%22Circ+Res%22%5BJournal%5D)">Functional sympatholysis during muscular activity. Observations on influence of carotid sinus on oxygen uptake.</a> Circ Res. 11, 370-380 (1962).</li>
<li>Kodama, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiorespiratory+fitness+as+a+quantitative+predictor+of+all-cause+mortality+and+cardiovascular+events+in+healthy+men+and+women%3A+A+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22JAMA%22%5BJournal%5D)">Cardiorespiratory fitness as a quantitative predictor of all-cause mortality and cardiovascular events in healthy men and women: A meta-analysis.</a> JAMA. 301 (19), 2024-2035 (2009).</li>
<li>Westerblad, H., Place, N., Yamada, T. <a target="_blank" href="http://www.springer.com/us/book/9781441963659">Muscle Biophysics: From Molecules to Cells</a>. Rassier, D. E. , Springer. New York. 279-296 (2010).</li>
<li>Tyni-Lenné, R., Gordon, A., Jansson, E., Bermann, G., Sylvén, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skeletal+muscle+endurance+training+improves+peripheral+oxidative+capacity%2C+exercise+tolerance%2C+and+health-related+quality+of+life+in+women+with+chronic+congestive+heart+failure+secondary+to+either+ischemic+cardiomyopathy+or+idiopathic+dilated+cardiomyopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+of+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Skeletal muscle endurance training improves peripheral oxidative capacity, exercise tolerance, and health-related quality of life in women with chronic congestive heart failure secondary to either ischemic cardiomyopathy or idiopathic dilated cardiomyopathy.</a> Am J of Cardiol. 80 (8), 1025-1029 (1997).</li>
<li>Cabalzar, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0103-51502017000200337">Muscle function and quality of life in the Crohn's disease.</a> Fisioter Mov. 30, 337-345 (2017).</li>
<li>Esch, B. T., Scott, J. M., Warburton, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Construction+of+a+lower+body+negative+pressure+chamber%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Physiol+Educ%22%5BJournal%5D)">Construction of a lower body negative pressure chamber.</a> Adv Physiol Educ. 31 (1), 76-81 (2007).</li>
<li>Ryan, T. E., Southern, W. M., Reynolds, M. A., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+cross-validation+of+near-infrared+spectroscopy+measurements+of+skeletal+muscle+oxidative+capacity+with+phosphorus+magnetic+resonance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">A cross-validation of near-infrared spectroscopy measurements of skeletal muscle oxidative capacity with phosphorus magnetic resonance spectroscopy.</a> J Appl Physiol. 115 (12), 1757-1766 (2013).</li>
<li>Ryan, T. E., Brophy, P., Lin, C. T., Hickner, R. C., Neufer, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+in+vivo+skeletal+muscle+mitochondrial+respiratory+capacity+in+humans+by+near-infrared+spectroscopy%3A+a+comparison+with+in+situ+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Assessment of in vivo skeletal muscle mitochondrial respiratory capacity in humans by near-infrared spectroscopy: a comparison with in situ measurements.</a> J Physiol. 592 (15), 3231-3241 (2014).</li>
<li>Adami, A., Rossiter, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Principles%2C+insights+and+potential+pitfalls+of+the+non-invasive+determination+of+muscle+oxidative+capacity+by+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Principles, insights and potential pitfalls of the non-invasive determination of muscle oxidative capacity by near-infrared spectroscopy.</a> J Appl Physiol. , (2017).</li>
<li>Corretti, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guidelines+for+the+ultrasound+assessment+of+endothelial-dependent+flow-mediated+vasodilation+of+the+brachial+artery+-+A+report+of+the+International+Brachial+Artery+Reactivity+Task+Force%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Coll+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Guidelines for the ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery - A report of the International Brachial Artery Reactivity Task Force.</a> J Am Coll Cardiol. 39 (2), 257-265 (2002).</li>
<li>Thijssen, D. H., 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>Green, D. J., Jones, H., Thijssen, D., Cable, N. T., Atkinson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow-mediated+dilation+and+cardiovascular+event+prediction%3A+does+nitric+oxide+matter%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Hypertension%22%5BJournal%5D)">Flow-mediated dilation and cardiovascular event prediction: does nitric oxide matter?</a> Hypertension. 57 (3), 363-369 (2011).</li>
<li>Southern, W. M., Ryan, T. E., Reynolds, M. A., McCully, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reproducibility+of+near-infrared+spectroscopy+measurements+of+oxidative+function+and+postexercise+recovery+kinetics+in+the+medial+gastrocnemius+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Physiol+Nutr+Metab%22%5BJournal%5D)">Reproducibility of near-infrared spectroscopy measurements of oxidative function and postexercise recovery kinetics in the medial gastrocnemius muscle.</a> Appl Physiol Nutr Metab. 39 (5), 521-529 (2014).</li>
<li>Ryan, T. E., Erickson, M. L., Brizendine, J. T., Young, H. J., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+evaluation+of+skeletal+muscle+mitochondrial+capacity+with+near-infrared+spectroscopy%3A+correcting+for+blood+volume+changes%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Noninvasive evaluation of skeletal muscle mitochondrial capacity with near-infrared spectroscopy: correcting for blood volume changes.</a> J Appl Physiol. 113 (2), 175-183 (2012).</li>
<li>Ryan, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skeletal+muscle+oxidative+capacity+in+amyotrophic+lateral+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Muscle+Nerve%22%5BJournal%5D)">Skeletal muscle oxidative capacity in amyotrophic lateral sclerosis.</a> Muscle Nerve. 50 (5), 767-774 (2014).</li>
<li>Mayeur, C., Campard, S., Richard, C., Teboul, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+four+different+vascular+occlusion+tests+for+assessing+reactive+hyperemia+using+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Crit+Care+Med%22%5BJournal%5D)">Comparison of four different vascular occlusion tests for assessing reactive hyperemia using near-infrared spectroscopy.</a> Crit Care Med. 39 (4), 695-701 (2011).</li>
<li>McLay, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vascular+responsiveness+determined+by+near-infrared+spectroscopy+measures+of+oxygen+saturation%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Physiol%22%5BJournal%5D)">Vascular responsiveness determined by near-infrared spectroscopy measures of oxygen saturation.</a> Exp Physiol. 101 (1), 34-40 (2016).</li>
<li>McLay, K. M., Nederveen, J. P., Pogliaghi, S., Paterson, D. H., Murias, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repeatability+of+vascular+responsiveness+measures+derived+from+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rep%22%5BJournal%5D)">Repeatability of vascular responsiveness measures derived from near-infrared spectroscopy.</a> Physiol Rep. 4 (9), (2016).</li>
<li>Ryan, T. E., Southern, W. M., Brizendine, J. T., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activity-induced+changes+in+skeletal+muscle+metabolism+measured+with+optical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Sci+Sports+Exerc%22%5BJournal%5D)">Activity-induced changes in skeletal muscle metabolism measured with optical spectroscopy.</a> Med Sci Sports Exerc. 45 (12), 2346-2352 (2013).</li>
<li>Southern, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+skeletal+muscle+oxidative+capacity+and+impaired+training+adaptations+in+heart+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rep%22%5BJournal%5D)">Reduced skeletal muscle oxidative capacity and impaired training adaptations in heart failure.</a> Physiol Rep. 3 (4), (2015).</li>
<li>Ryan, T. E., Brizendine, J. T., McCully, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+exercise+type+and+intensity+on+the+noninvasive+assessment+of+skeletal+muscle+mitochondrial+function+using+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">A comparison of exercise type and intensity on the noninvasive assessment of skeletal muscle mitochondrial function using near-infrared spectroscopy.</a> J Appl Physiol. 114 (2), 230-237 (2013).</li>
<li>Adami, A., Cao, R., Porszasz, J., Casaburi, R., Rossiter, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reproducibility+of+NIRS+assessment+of+muscle+oxidative+capacity+in+smokers+with+and+without+COPD%5BTitle%5D)+AND+%22Respir+Physiol+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Reproducibility of NIRS assessment of muscle oxidative capacity in smokers with and without COPD.</a> Respir Physiol Neurobiol. 235, 18-26 (2017).</li>
<li>Lacroix, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reproducibility+of+near-infrared+spectroscopy+parameters+measured+during+brachial+artery+occlusion+and+reactive+hyperemia+in+healthy+men%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Reproducibility of near-infrared spectroscopy parameters measured during brachial artery occlusion and reactive hyperemia in healthy men.</a> J Biomed Opt. 17 (7), 077010(2012).</li>
<li>Bopp, C. M., Townsend, D. K., Warren, S., Barstow, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationship+between+brachial+artery+blood+flow+and+total+%5Bhemoglobin%2Bmyoglobin%5D+during+post-occlusive+reactive+hyperemia%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">Relationship between brachial artery blood flow and total [hemoglobin+myoglobin] during post-occlusive reactive hyperemia.</a> Microvasc Res. 91, 37-43 (2014).</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>Kragelj, R., Jarm, T., Erjavec, T., Presern-Strukelj, M., Miklavcic, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parameters+of+postocclusive+reactive+hyperemia+measured+by+near+infrared+spectroscopy+in+patients+with+peripheral+vascular+disease+and+in+healthy+volunteers%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Parameters of postocclusive reactive hyperemia measured by near infrared spectroscopy in patients with peripheral vascular disease and in healthy volunteers.</a> Ann Biomed Eng. 29 (4), 311-320 (2001).</li>
<li>Gurley, K., Shang, Y., Yu, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+optical+quantification+of+absolute+blood+flow%2C+blood+oxygenation%2C+and+oxygen+consumption+rate+in+exercising+skeletal+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Noninvasive optical quantification of absolute blood flow, blood oxygenation, and oxygen consumption rate in exercising skeletal muscle.</a> J Biomed Opt. 17 (7), 075010(2012).</li>
</ol>

著者は、彼らは競合する金銭的な利益があることを宣言します。

記載方法は、1 回のクリニックや研究室訪問の反応性充血、血管カップリングおよび骨格筋有酸素能の非侵襲的、臨床評価を有効にします。
重要な考慮事項
これらのデータのコレクションは、腹部の筋肉の上に直接バイオケミカルの配置は動きの人工物を避けるために場所にしっかりと固定を避けるために薄暗い部屋で黒のビニール シートで覆われて注意する必要とする放医研は比較的堅牢で使いやすいが、外部の光から近赤外干渉。さらに、質の良いデータを得ることは、テスター、件名、およびテスト チーム間の明確なコミュニケーションに大きく依存します。我々 などがあることが実行されると適切なケアと注意を払って、放医研再現性の高い単一の研究訪問内および複数の訪問10、11,24,<sup class="xref...

組織虚血の短い期間に充血している応答 (マイクロ) 血管機能の重要な非侵襲的指標として浮上しています。導管動脈の閉塞、中に虚血性の侮辱を相殺するための努力で下流の細動脈を拡張させます。咬合のリリース時に血管抵抗の低下結果充血、大きさの下流の血管を拡張する能力によって決定されます。反応性充血は心血管イベント1,2したがって臨床的に重要なエンドポイントの強力な独立した予測が、許容範囲と生活の質を行使するその機能的意義は不明瞭です。
確かに、動的な運動は代謝需要への酸素供給を一致させるために非常に調整された血管応答を要求する主要な心血管ストレスを表します。たとえば、骨格筋血流は、孤立した筋収縮3、このような血行動態反応が全身運動に外挿する場合、心臓のポンプの能力を圧倒するだろう時にほぼ 100 倍増やすことができます。したがって、重度の低血圧、交感神経 (すなわち、血管収縮薬) を避けるために神経活動増加心臓出力非アクティブと内臓の組織から、アクティブな骨格筋4の方を再配布します。交感神経は運動筋の5; 監督もただし、適切な組織酸素配信6,7,8,9,10、を確保するために収縮反応を減衰させるローカル代謝シグナル11. このプロセスをまとめて機能 sympatholysis12と呼ばれる、運動時に骨格筋血流の正常な規則ことが不可欠です。骨格筋の血流は有酸素能力の重要な決定要因-生活の質と心血管疾患の罹患率と死亡率のための13の独立した予測因子-骨格筋血流と組織酸素の制御について運動中の配信は、臨床的意義は大きいです。
酸素供給は酸素利用率の方程式の残りの半分を満たす Fick の方程式の半分だけをただし、です。中での酸素利用率の主要な規定、ミトコンドリアの酸化的リン酸化は、安静時と運動時の細胞プロセスの十分なエネルギーの供給に重要な役割を果たしています。確かに、筋有酸素能の障害は、機能的な能力と生活の質14,15,16を制限できます。様々 な対策は、侵襲的な筋肉の生検と高価で時間のかかる磁気共鳴分光学 (夫人) の技術を含む筋有酸素能のインデックスを提供するために使用されます。
ここでは、我々 単一診療所や研究室訪問で各 3 つ主要な臨床的エンドポイント (反応性充血、sympatholysis、および筋有酸素能) を評価するために近赤外分光法 (NIRS) を用いた新規、非侵襲的アプローチを提案します。このアプローチの主要な利点が 3 つあります: 最初に、この手法は、持ち運びも簡単、比較的低コスト、簡単に実行できます。反応性充血を測定するための現在のドップラー超音波方法はオペレーターに強く依存して-トレーニングと広範なスキルを必要とする-、高コスト、高度なデータ集録ハードウェアおよび後処理ソフトウェアを必要とします。さらに、これは多分クリニックおよび/またはベッドサイド監視または治療効果をテストの大規模な臨床試験に導入する。第二に、方法論のおかげでこの手法の具体的手法の全体的な特異性増加、骨格筋の微小血管に焦点を当てます。超音波ドプラを用いた代替的なアプローチは上流管容器に完全に集中し、下流の信号を抑制することができます変更を推測します。第三に、この手法は、完全に非侵襲的です。骨格筋の酸化能力は伝統的侵襲の評価し、痛みを伴う筋肉の生検と機能 sympatholysis の交感神経と sympatholytics の動脈内注入と評価があります。この方法では、これらの要件をすべて一緒に回避できます。

<table><tbody><tr><td>デュアルチャンネル OxiplexTS 近赤外分光器</td><td>Iss Medical</td><td>101</td><td></td></tr><tr><td>NIRS マッスルセンサー</td><td>Iss Medical</td><td>201.2</td><td></td></tr><tr><td>E20 ラピッドカフインフレーションシステム</td><td>Hokanson</td><td>E20</td><td></td></tr><tr><td>AG101 Air Source</td><td>Hokanson</td><td>AG101</td><td></td></tr><tr><td>Smedley Handgrip Dynometer (recording)</td><td>Stolting</td><td>56380</td><td></td></tr><tr><td>Powerlab 16/35, 16 Channel Recorder</td><td>ADInstruments</td><td>PL3516</td><td></td></tr><tr><td>Human NIBP Set</td><td>ADInstruments</td><td>ML282-SM</td><td></td></tr><tr><td>Bio Amp</td><td>ADInstruments</td><td>FE132</td><td></td></tr><tr><td>Quad Bridge Amp</td><td>ADInstruments</td><td>FE224</td><td></td></tr><tr><td>Connex Spot Monitor</td><td>Welch Allyn</td><td>71WX-B</td><td></td></tr><tr><td>Origin(Pro) グラフ作成ソフト</td><td>OrignPro</td><td>Pro</td><td></td></tr><tr><td>下半身陰圧チャンバー</td><td>生理学研究機器</td><td>標準ユニット</td><td></td></tr></tbody></table>

骨格筋血管カップリング、酸化容量、および 'ワンストップ ショップ「近赤外分光法を用いた微小血管機能

Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy

運動は代謝需要への酸素供給を一致させるために非常に調整された血管応答を要求する主要な血行力学的ストレスを表します。(組織虚血の短い期間への応答) の反応性充血心血管イベントの独立した予測因子血管健康状態および血管拡張能の重要な洞察を提供しています。骨格筋の酸化能力は、myocellular プロセスのためのエネルギー供給を決定、健康と病気も重要です。ここでは、単一のクリニックや研究室訪問の間に各主要な臨床的エンドポイント (反応性充血、血管カップリングと筋有酸素能) を評価するために近赤外分光法を用いた単純な非侵襲的なアプローチについて述べる。ドップラー超音波、磁気共鳴画像/分光法、または侵襲的なカテーテル ベースのフロー測定または筋肉の生検とは異なり我々 のアプローチは、少ないオペレーター依存、低コスト、完全に非侵襲的です。以前公表された資料から要約データと一緒に研究室から代表的なデータでは、これらのエンドポイントのそれぞれのユーティリティについて説明します。一度このテクニックをマスターすると、個体群の臨床への応用は運動不耐症、心血管障害の重要な機械論的洞察を提供します。

骨格筋の酸化能力
図 2は、放医研から派生した骨格筋の酸化能力評価中に代表的な参加者の応答を示します。パネル A ショー組織飽和度プロファイル動脈 5 分間カフ オクルー ジョン プロトコル、ハンド グリップ運動、運動からの回復の間に断続的な動脈閉塞。パネル B は、回復期間中に断続的な動脈閉塞時に予想される組織不飽和化/再 saturation プロファイルを示しています。不飽和化率、筋酸素消費量に直接比例と間欠的カフ閉塞期間の各パネル C にプロットされます。計算された筋酸素消費量の回復データが変動曲線にフィットし、回復時定数が派生しました。同じアプローチを使用して、成長の多くの研究はさまざまな筋肉グループ (表 1) 筋有酸素能の両方の健康と病気を評価しました。...

ここでは、単一のクリニックや研究室訪問の反応性充血、脳循環代謝、骨格筋の酸化能力を評価するために近赤外分光法を用いた単純な非侵襲的なアプローチについて述べる。

Exercise represents a major hemodynamic stress that demands a highly coordinated neurovascular response in order to match oxygen delivery to metabolic ...

この実験の具体的な目標は、骨格筋の酸化能力を非侵襲的に評価すること、運動骨格筋の血流調節を評価すること、および反応性充血を測定することです。これらの方法は、運動不耐症と心血管疾患の病態生理学に関連する重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、臨床または実験室のあらゆる環境で、マクロおよびミクロの血管機能と骨格の酸化能力を非侵襲的に評価できることです。一般に、この方法に不慣れな人は、近赤外分光法のオペレーター依存性のために苦労します。最適な配置からのわずかな偏差が信号品質に大きな影響を与える可能性があるため、プローブの一貫した正確な配置を実現することが重要です。まず、被験者にLBNPチャンバー内に足を入れて仰向けになるように指示し、ベルトラインがLBNPボックスの開口部とほぼ同じになるようにします。次に、3 つの心電図電極を被験者に最適に配置し、2 つは鎖骨中央部に、1 つは腸骨稜の内側にある被験者の左側に配置します。続行するには、非侵襲的血圧モニターモジュールを被験者の利き手の手首に配置します。適切に調整された指の血圧カフを使用してください。それらを各指に置きます。次に、被験者に、利き手でない手を少し外転させた位置でHGDをつかむように指示します。被験者に腕をベッドサイドテーブルに快適に配置してもらい、HGDの距離と角度を調整して、腕の動きを最小限に抑えて最適な握力を得ます。次に、HGDをベッドサイドテーブルに固定します。次に、被験者の最大随意収縮を測定します。HGDをできるだけ強く握るように促されたら、手と前腕の筋肉だけを使って、参加者に伝えます。被験者は、上腕、胸、肩、または腹筋を動員することを控えなければなりません。60秒間隔で3つの測定を行い、加えられた最大の力を記録します。次に、運動する手の上腕の周りに急速膨張カフを配置します。急速インフレーションコントローラーからカフにエアラインを接続します。次に、屈筋指深部を触診し、その境界をマークします。次に、アルコール調製ワイプで筋肉の上の皮膚をきれいにし、NIRプローブを筋肉の腹の中央に置きます。近赤外線プローブを正しく配置するには、指深部屈筋の適切な識別が重要です。これを行うには、前腕の前方内側を触診しながら、ダイナモメーターを軽く握るように被験者に指示します。プローブを前腕にしっかりと固定し、暗い布で包んで、周囲光からの干渉を最小限に抑えます。器具の使用が完了したら、被験者に 2 分間じっと横たわるように指示し、カフ閉塞前の組織飽和度の初期ベースライン値を記録します。次に、上腕のカフを収縮期より少なくとも30ミリメートル水銀まで5分間膨らませます。モーションアーティファクトを最小限に抑えるために、すべてのカフの膨張と収縮の間、被験者が静止してリラックスしていることが非常に重要です。次に、

skeletal-muscle-neurovascular-coupling-oxidative-capacity

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JoVE Journal

Medicine

医学

微小循環の観察のための新たな汎用性の高い方法が提示される。それは長期的な観察のため、およびpharmacophysiologicalまたは分子生物学的介入との組み合わせに適して考えられている。...

イントラ不可欠な顕微鏡による骨格筋のin vivo微小循環測定における

直立運動課題中の脳活動を監視することは、運動障害の神経源を調査する際に大きな価値があります。ここでは、機能的な近赤外分光法と、4種類の運動課題における筋肉および運動学的活動の継続的なモニタリングを組み合わせたプロトコルを実演します。...

運動課題中に同時キネマとEMGの監視と感覚運動の脳領域の機能的近赤外分光法

この研究は、ヒトの骨格筋におけるミトコンドリア酸化的リン酸化的リン酸化）能力（OXPHOS）能力を定量化するin vivo phosphorus-31磁気共鳴分光法（31PMRS）技術の実現可能性を示しています。...

リン-31磁気共鳴分光法：測定するためのツールインビボミトコンドリア酸化的リン酸化能力

近赤外拡散光学系に基づくマルチモーダルデバイスを使用して、非侵襲的かつ継続的に微小血管の絶対血流指数と血中酸素飽和度を測定するプロトコルについて説明します。次に、血管閉塞試験を使用して、酸素消費量と反応性充血の代謝率を評価します。...

救命救急のためのハイブリッド近赤外拡散光学分光法を用いた微小血管酸素化および反応性充血の非侵襲的モニタリング

ここでは、近赤外分光法を使用して下肢の反応性充血を評価するための非侵襲的アプローチについて説明します。このプロトコルは、血管機能障害の存在と治療介入の有効性を判断するために使用できる、血管および微小血管の応答性の標準化された評価を提供します。...

下肢血管機能評価のための反応性充血中の近赤外分光法 

このプロトコルは、近赤外分光法(NIRS)技術を統合して、心肺運動試験中に前頭前野、呼吸器(m.肋間)、および自発運動(m.Vastus...

近赤外分光ウェアラブルデバイスを使用して、運動中の中心と末梢の制限を特定する

単離骨格筋のミオ - 機械的分析

私たちは、犬の後肢の筋肉の強さと繰り返しエキセントリック収縮に対する筋肉の反応を測定するために低侵襲かつ無痛の方法を説明します。...

ビボ犬筋肉の機能アッセイに

分離して骨格筋に発現し、最も豊富なタンパク質の同一性を決定するための方法の直接的なセット。約800スポットが10...

プロテオミクスから骨格筋の性別二型

Capillaroscopyは直接微小循環を可視化するための非侵襲的、比較的安価な方法論です。前腕血流技術は、内皮機能の受け入れ、非侵襲的な対策を提供します。...

微小血管と内皮機能の非侵襲的評価

学ぶ近赤外分光法による骨格筋酸化容量と反応性充血の非侵襲的評価法。運動不耐性と心血管疾患の病態生理学的メカニズム解明に有用な臨床・研究室両方で適用可能な測定技術です。

骨格筋血管カップリング、酸化容量、および 'ワンストップショップ「近赤外分光法を用いた微小血管機能

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