통제되지 않은 환경에서 단일 다리 무릎 신전근 운동 중 도플러 초음파 기반 다리 혈류 평가

요약

이 검사-재검사 연구는 단일 다리 무릎 신전근 운동 중 도플러 초음파 기술로 측정된 다리 혈류를 평가했습니다. 이 방법의 당일, 당일, 평가자 간 신뢰도를 조사했습니다. 이 접근 방식은 하루 중 높은 신뢰성과 하루 사이에 허용 가능한 신뢰성을 보여주었습니다. 그러나 평가자 간 신뢰도는 휴식 중과 낮은 작업량에서 허용할 수 없을 정도로 낮았습니다.

초록

도플러 초음파는 장기 혈류 평가에 혁명을 일으켰으며 연구 및 임상 환경에서 널리 사용됩니다. 수축하는 다리 근육 혈류에 대한 도플러 초음파 기반 평가는 인간 연구에서 일반적이지만 이 방법의 신뢰성은 추가 조사가 필요합니다. 따라서 본 연구는 휴식 중 다리 혈류량을 평가하기 위한 도플러 초음파의 일일 검사-재검사, 일일 검사-재검사 및 평가자 간 신뢰도를 조사하는 것을 목표로 했으며, 측정 사이에 초음파 프로브를 제거하고 단일 다리 무릎 확장(0W, 6W, 12W, 18W)을 등급화했습니다. 이 연구에는 30명의 건강한 피험자(연령: 33세 ± 9.3세, 남성/여성: 14/16세)가 10일로 구분된 두 번의 실험일에 실험실을 방문했습니다. 이 연구는 영양 상태, 시간 또는 호르몬 상태와 같은 주요 교란 요인을 통제하지 않았습니다. 다양한 운동 강도에 걸쳐, 그 결과는 4.0%에서 4.3% 범위의 변동 계수(CV)로 높은 하루 내 신뢰도, 10.1%에서 20.2% 범위의 CV로 허용 가능한 하루 간 신뢰도, 17.9%에서 26.8% 범위의 CV로 평가자 간 신뢰도를 보여주었습니다. 따라서 다양한 환경 요인을 제어하기 어려운 실제 임상 시나리오에서 도플러 초음파를 사용하여 동일한 초음파 검사자가 수행 할 때 높은 하루 내 신뢰성과 허용 가능한 하루 중 신뢰성으로 준최대 단일 다리 무릎 신전근 운동 중 다리 혈류를 결정할 수 있습니다.

서론

1980년대에 도입된 도플러 초음파는 특히 단일 다리 무릎 신전근 모델에서 수축하는 근육 혈류를 측정하는 데 광범위하게 사용되어 소근육 질량 활성화 중 총대퇴동맥(CFA)의 혈류를 측정할 수 있습니다 1,2,3,4,5,6 . 도플러 초음파 기반 혈류 기술은 건강한 성인^7,8, 당뇨병9, 고혈압10, COPD 11,12 및 심부전^13,14 환자를 포함한 다양한 인구의 혈관 조절에 대한 귀중한 통찰력을 제공했습니다.

도플러 초음파의 장점 중 하나는 열희석과 같은 다른 혈류 측정 방법에 비해 비침습적이며 필요한 경우 동맥 및 정맥 카테터 삽입과 결합할 수 있다는 것입니다 3,4,6,15. 또한 박동 간 혈류 속도 측정이 가능하여 급격한 변화를 감지할 수 있습니다¹⁶. 그러나 도플러 초음파 기반 혈액 측정은 거의 최대에 가까운 운동 강도에서 과도한 사지 움직임 시 안정적인 기록을 얻기 어렵고, 에르고미터 자전거 타기 중 평가를 제외하고 표적 혈관에 대한 초음파 접근성이 필요한 등 한계가 있다¹⁵. 따라서 단일 다리 무릎 신전근 모델은 준최대 강도¹⁷에서 동적 운동 중 도플러 초음파를 사용하여 LBF 평가에 매우 적합하며, 운동 관련 심장 및 폐 제한의 영향을 최소화하고 건강한 피험자와 심폐 질환 환자 간의 비교를 용이하게 합니다¹¹.

널리 사용됨에도 불구하고 도플러 초음파를 사용하는 단일 다리 무릎 신전근 모델의 하루 간 신뢰성은 최근 수십 년 동안 소규모 모집단(n=²⁾3,18,19,20을 대상으로 한 선행 연구와 함께 더 큰 규모로 조사되지 않았습니다.

본 연구는 (1) 0W, 6W, 12W, 18W에서 단발 무릎 신전근 운동 중 LBF 평가를 위한 도플러 초음파의 평가자 간 신뢰도를 조사하는 것을 목표로 했다. 측정은 측정 사이에 프로브를 제거하는 임상적으로 현실적인 시나리오에서 수행되었습니다. LBF에 영향을 미치는 것으로 알려진 몇 가지 내적 및 외적 환경 요인이 측정 중에 제어되지 않아 변동성이 발생하고 신뢰성에 영향을 미칠 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 도플러 초음파 기술과 혈류 분석 소프트웨어의 발전을 고려하여, 통제되지 않은 환경에서도 동일한 초음파 검사자가 수행할 때 모든 강도에서 LBF 측정의 허용 가능한 하루 내 및 하루 사이의 신뢰성을 달성할 수 있다는 가설을 세웠습니다.

프로토콜

이 연구는 덴마크 수도권 지역 윤리 위원회(파일 번호 H-21054272)에 의해 평가되었으며, 이 연구는 양질의 연구라고 판단했습니다. 따라서 덴마크 법률에 따라 이 연구는 Rigshospitalet의 임상 생리학 및 핵의학과의 내부 연구 및 품질 개선 위원회(파일 번호)의 현지 승인을 받았습니다. KF-509-22)를 참조하십시오. 이 연구는 헬싱키 선언의 지침에 따라 수행되었습니다. 모든 피험자는 등록 전에 구두 및 서면 정보에 입각한 동의를 제공했습니다. ≥18세의 남성과 여성이 연구에 포함되었습니다. 말초 동맥 질환, 심부전, KEE 노력을 방해하는 신경 및 근골격계 질환, 연구 전 2주 이내의 질병 증상이 있는 개인은 제외되었습니다.

1. 참가자 설정

1. 참가자의 등받이가 의자에 기대도록 참가자를 단일 다리 무릎 신전 의자에 놓습니다(보충 그림 1). 참가자에게 초음파 프로브로 서혜부 부위에 접근할 수 있는 속옷을 입힙니다.
2. 참가자에게 3개의 ECG 전극( 재료 표 참조)을 놓습니다. 전극이 심장에서 등거리에 있도록 흉벽의 오른쪽에 제3 늑간 공간, 제3 늑간 공간의 왼쪽, 제11 늑간 공간의 왼쪽에 전극을 배치합니다.
3. 참가자를 복부와 허벅지 사이에 >90도 각도로 놓습니다.
4. 단일 무릎 신전 의자를 플라이휠에 연결하는 팔을 조정하여 참가자가 무릎을 완전히 펼 수 있도록 합니다.
5. 팔다리 아래쪽 근육의 사용을 피하기 위해 참가자의 다리를 의자 페달에 단단히 묶습니다.
6. 비활성 다리를 안정시키기 위해 의자나 벤치를 놓습니다.
   알림: >90도의 각도는 최소값으로 간주됩니다. 각도를 높이면 서혜부 부위가 열려 초음파 프로브로 대퇴 동맥에 더 잘 접근할 수 있습니다. 이 접근 방식은 피험자가 스캔을 방해할 수 있는 복부 지방이 있을 때 자주 사용됩니다.
   단일 다리 무릎 신전근 의자에 저항을 추가하는 것은 유형 및 모델에 따라 다르게 수행되므로 자세히 설명되지 않습니다. 절대 강도와 상대 강도를 모두 보고할 수 있습니다. 상대 강도를 보고하려면 전날 피로에 대한 테스트를 수행하십시오.

2. 초음파 장치의 설정

1. 켜기 버튼을 누릅니다.
2. 환자를 눌러 검사를 저장할 파일을 만듭니다. 커서를 "새 환자"로 이동하고 Enter 키를 누릅니다. "환자 ID"를 입력하고 커서를 "Create"로 이동한 다음 Enter 키를 누릅니다(보충 그림 2 및 보충 그림 3).
3. 프로브를 누르고 선형 프로브(9MHz)를 선택한 다음 프로브에 초음파 젤(재료 표 참조)을 적용합니다.
   참고: "환자 ID"를 할당하지 않고는 참가자의 데이터를 저장할 수 없습니다. 이 시트에 더 많은 데이터를 할당할 수 있지만 검사를 수행하는 데 반드시 필요한 것은 아닙니다.

3. 도플러 초음파 검사

1. 참가자에게 가장 가까운 손으로 선형 프로브를 작동하고 서혜부 부위에 놓습니다. LBF 측정값을 얻기 위한 최적의 동맥 절편을 신중하게 찾으십시오. 이것은 서혜부 인대 아래, 동맥의 직선 부분에 있는 총대퇴동맥의 분기점에서 3-4cm 위에 있습니다.
2. 프로브를 용기에 수직으로 잡습니다. 2D 버튼을 눌러 총대퇴동맥(CFA)의 단면 이미지를 만듭니다.
3. 실험 내내 유지되어야 하는 게인과 깊이를 최적화하여 동맥이 화면 중앙에 있고 혈액이 검은색이 되도록 합니다. 게인 버튼을 시계 방향으로 돌리면 게인이 증가하고 시계 반대 방향으로 돌리면 게인이 감소합니다. 깊이 를 늘리려면 시계 방향으로 돌리고 깊이를 줄이려면 시계 반대 방향으로 돌립니다.
   참고: 버튼의 위치 파악에 대해서는 보충 그림 2 및 보충 그림 3을 참조하고 게인과 깊이로 최적화된 초음파 이미지에 대해서는 보충 그림 4를 참조하십시오.
4. 2D 모드에서 Freeze 를 한 번 누른 후 트랙볼로 스크롤하여 수축기 말단 영상을 찾습니다. ECG 유도에 따라 T파의 끝에서 이미지를 중지하여 이 작업을 수행합니다.
5. Measure를 한 번 누르고 커서를 동맥의 표재 내막층으로 이동한 다음 Enter 키를 누릅니다. 커서를 동맥의 깊은 내막층으로 이동한 다음 Enter 키를 눌러 수축기 끝의 직경을 구합니다. 직경은 왼쪽 상단 모서리에 표시됩니다.
6. Freeze를 누르고 동맥을 화면 중앙에 유지하고 동맥과 평행하게 유지하면서 프로브를 시계 방향으로 90도 돌려 세로를 만듭니다. 맥파 버튼 PW를 누른 다음 측정을 누릅니다. 그러면 화면 오른쪽에 드롭다운 메뉴가 생성됩니다. 커서를 CFA로 이동하고 Enter 키를 누릅니다.
7. 커서를 "자동"으로 이동하고 Enter 키를 누릅니다. 커서를 "Flow volume"으로 이동하고 Enter 키를 누릅니다. 커서를 "Live"로 이동하고 Enter 키를 눌러 추적을 가져오고 Measure 를 한 번 눌러 완료합니다.
8. 가능한 가장 낮은 공명 각도에서 항상 60도 미만의 속도를 얻습니다. 조향 각도 버튼을 시계 방향으로 돌리면 감소하고 시계 반대 방향으로 돌리면 증가합니다. 각도 보정 버튼을 돌려 보충 그림 4와 같이 커서가 동맥에 수평이 되도록 트레이스를 얻습니다.
10. 동맥의 동시 2D 시각화 및 시청각 혈속 피드백을 통해 혈류 속도 추적을 얻습니다. 소리 버튼을 시계 방향으로 돌려 소리가 켜져 있는지 확인합니다.
11. 최소 30초 동안 앉아서 휴식을 취하는 동안 첫 번째 트레이스를 얻고 Image Store 를 두 번 눌러 트레이스를 저장합니다. 그런 다음 참가자에게 테스트 중에 분당 60회전(RPM)의 페이스를 유지하고 대퇴사두근만 사용하여 다리 확장을 수행하고 햄스트링 근육을 이완되도록 지시합니다. 전체 실험 동안 프로브를 고정된 상태로 유지하십시오.
12. 참가자에게 60W에서 분당 회전수(RPM)의 속도를 0으로 유지하고 대퇴사두근만 사용하여 다리 확장을 수행하고 햄스트링 근육을 이완되도록 지시합니다. 전체 실험 동안 프로브를 고정한 상태로 유지하고 Image Store 를 두 번 눌러 트레이스를 저장합니다.
13. 저항을 추가하고 참가자가 150초의 트레이스를 얻기 전에 최소 30초의 운동을 완료하도록 한 다음 이미지 스토어 를 두 번 눌러 트레이스를 저장합니다.

4. 혈류량 정량 분석

1. 모든 이미지를 얻었으면 Review를 누릅니다.
2. Track Ball을 누르고 커서를 욕망의 이미지로 이동한 다음 Enter를 두 번 클릭합니다.
3. 원하는 트레이스가 나타나면 Measure 를 누르고 화면 오른쪽의 드롭다운 메뉴에서 커서를 "Flow volume"으로 이동한 다음 Enter 키를 누릅니다.
4. 커서를 2D 초음파 이미지로 이동하고 Enter 키를 누른 다음 휴식 중에 측정된 직경에 도달할 때까지 커서를 드래그하고 Enter 키를 다시 누릅니다.
5. 커서 선택 버튼을 시계 방향으로 두 번 돌린 후 트랙볼을 스크롤한 후 Enter 키를 눌러 두 개의 수직선 사이에 표시될 30초의 트레이스를 선택합니다.
6. LBF는 평균 혈속(cm/s)과 대퇴 동맥의 단면적(cm²)의 곱으로 계산되며 왼쪽 상단 모서리에 표시됩니다.
   알림: 트레이스의 육안 검사를 통해 데이터 분석 전에 품질 관리를 수행하고 모션 아티팩트와 불규칙한 심장 박동의 영향을 받는 맥파를 제외합니다. 검사 완료 후 각도 보정을 조정하려면 Angle Corr . 버튼을 시계 방향으로 돌리면 감소하고 시계 반대 방향으로 돌리면 커서가 동맥과 수평이 되도록 증가시킵니다.

결과

참가자
2022년 5월부터 2022년 10월까지 총 30명의 건강한 남성과 여성이 연구에 참여하도록 모집되었습니다. 모든 참가자는 심혈관, 대사 또는 신경 질환의 병력이 없었습니다. 그들은 카페인, 알코올, 니코틴, 격렬한 운동 또는 혈관 기능에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있는 다른 요인을 포함하여 평소 습관을 바꾸라는 지시를 받지 않았습니다.

실험 절차
참가자들은 10일 간격으로 두 번의 다른 실험일에 실험실에 보고했습니다. 각 참가자에 대해 실험은 하루 중 같은 시간에 수행되었지만 시간은 참가자마다 달랐습니다. 또한, 실험은 빛에 노출되지 않고, 온도가 조절되고, 음악이 없고, 대화가 제한된 같은 방에서 수행되었습니다. 실험 1일차와 2일차에, 측정은 동일한 초음파 검사자(S1)에 의해 수행되었다.

참가자들은 프로토콜과 보충 그림 1

토론

이 연구는 건강한 참가자의 준최대 단일 다리 무릎 신전근 운동 중 다리 혈류(LBF)를 평가하기 위한 도플러 초음파 방법론의 신뢰성을 평가했습니다. 그 결과, 하루 내 신뢰도와 하루 중 신뢰도가 높은 것으로 나타났으며, 평가자 간 신뢰도는 정지 상태와 0W에서 허용 불가능한 것으로 나타났습니다.

측정 사이의 프로브 제거는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 보였지만 하루 내 측정과 하루 사이 측정 간의 신뢰성 차이는 통제되지 않은 환경 요인에 기인할 수 있습니다. 스캔 부위, 초음파 검사자 및 실험 설정은 연구 전반에 걸쳐 일관되게 유지되었습니다. 그러나, 참가자들은 카페인, 니코틴, 알코올 또는 격렬한 운동을 삼가도록 지시받지 않았으며, 이들 모두는 사지로의 혈류에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다^30,31,32,33

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
EKO GEL	EKKOMED A7S	DK-7500 Holstebro
RStudio, 버전 1.4.1717	R Project for Statistical Computing
Saltin Chair			이것은 Bengt Saltin 교수가 소유 한 에르고미터 자전거와 카시트로 제작되었습니다. steelconstruction은 그것을 맞춤 제작 한 전문가에 의해 제작되었습니다.
선형 프로브가 장착된 초음파 장치(9MHz, Logic E9)	GE Healthcare	Unknown	GE Healthcare, Milwaukee, WI, USA
			초음파 젤