Ocena funkcji rozszerzania naczyń śródbłonka za pomocą urządzenia Endo-PAT 2000

Podsumowanie

Zaprezentowano nieinwazyjną procedurę oceny funkcji śródbłonka z wykorzystaniem urządzenia Endo-PAT 2000.

Streszczenie

Śródbłonek jest delikatną jednowarstwą komórek wyścielających wszystkie naczynia krwionośne, w tym kapilary systemowe i limfatyczne. Dzięki szerokiemu spektrum wydzielanych czynników parakrynnych śródbłonek reguluje stan skurczowy i proliferacyjny leżących pod nim mięśni gładkich naczyń, a także interakcję ściany naczyniowej z krążącymi elementami krwi. Ze względu na kluczową rolę w pośredniczeniu w napięciu i wzroście naczyń, funkcję bramy dla krążących komórek odpornościowych oraz lokalną regulację hemostazy i krzepnięcia, prawidłowo funkcjonujący śródbłonek jest kluczem do zdrowia układu sercowo-naczyniowego. I odwrotnie, najwcześniejszym zaburzeniem w większości chorób naczyniowych jest dysfunkcja śródbłonka.

W krążeniu tętniczym zdrowe śródbłonie zazwyczaj wywiera działanie rozszerzające na mięśniówkę naczyniową. Istnieje szereg metod oceny funkcji rozszerzania naczyń zależnej od śródbłonia. Endo-PAT 2000 to nowe urządzenie służące do szybkiej i nieinwazyjnej oceny funkcji rozszerzania naczyń przez śródbłonie. W przeciwieństwie do powszechnie stosowanej techniki duplexy ultrasonograficznej do oceny rozszerzenia naczyń zależnego od przepływu, metoda ta jest całkowicie niezależna od operatora, a samo urządzenie jest o rząd wielkości tańsze. Urządzenie rejestruje zależne od śródbłonia zmiany w kształcie fali tętna cyfrowego, znane jako sygnał PAT (peripheral Arterial Tone), mierzone za pomocą pary nowych zmodyfikowanych sond pletyzmograficznych umieszczonych na palcu wskazującym każdej dłoni. Zmiany w sygnale PAT zależne od śródbłonia są wywoływane poprzez wywołanie reakcji nadkrwawienia w odcinku dystalnym. Nadkrwawienie indukuje się poprzez zatamowanie przepływu krwi w tętnicy ramiennej na 5 minut przy użyciu nadmuchiwanej mankiety na jednej ręce. Reakcja na nadkrwawienie reaktywne jest obliczana automatycznie przez system. Współczynnik PAT jest tworzony na podstawie wartości z przed i po okluzji. Wartości te są normalizowane względem pomiarów z przeciwległego ramienia, które służy jako kontrola dla systemowych efektów niezależnych od śródbłonia. Co najważniejsze, normalizacja ta kontroluje wahania aktywności nerwów sympatycznych, które mogą indukować zmiany napięcia tętnic obwodowych nakładające się na reakcję nadkrwawienną.

W tym filmie demonstrujemy, jak używać urządzenia Endo-PAT 2000 do przeprowadzenia klinicznie istotnej oceny funkcji naczynioruchowej śródbłonka.

Protokół

I. Przygotowanie pacjenta do badania Endo-PAT

1. Przed badaniem należy upewnić się, że pacjent nie spożywał posiłków przez co najmniej 4 godziny oraz powstrzymał się przez co najmniej 8 godzin od kofeiny, tytoniu, witamin lub leków, które mogłyby wpłynąć na napięcie naczyniowe. Pacjent może chcieć skorzystać z toalety przed rozpoczęciem badania.
2. Badanie Endo-PAT powinno być przeprowadzane w cichym, słabo oświetlonym pomieszczeniu zabiegowym o kontrolowanej temperaturze, aby ograniczyć wahania napięcia naczyniowego.
3. Telefony komórkowe lub pagerowe powinny być wyciszone, a odzież krępująca, która mogłaby utrudnić przepływ krwi do ramion, powinna zostać zdjęta. Pacjent powinien również zdjąć zegarki, pierścionki lub inną biżuterię z dłoni lub palców.
4. Należy sprawdzić palce pacjenta pod kątem deformacji lub obrażeń, które mogłyby wpłynąć na badanie. Nie należy umieszczać sond na palcu zaciętym lub obrażonym. Paznokcie nie powinny wystawać więcej niż 5mm poza koniec tkanki palca. W razie potrzeby należy przyciąć lub opiłować paznokcie, aby uniknąć uszkodzenia wewnętrznych membran sond PAT i przesunięcia palca z obszaru pomiarowego sondy.
5. Do badania zaleca się użycie palca wskazującego; jednak jeśli palec ten jest nieodpowiedni, można użyć innego palca (z wyjątkiem kciuka), pod warunkiem, że w obu dłoniach zostanie użyty ten sam palec.
6. Pacjent powinien spoczywać w pozycji tyłem przez 15 minut w celu osiągnięcia stanu stacjonarnego układu sercowo-naczyniowego. Umieść dwa wsporniki dla ramion po obu stronach pacjenta.
7. Zmierz ciśnienie tętnicze na ramieniu kontrolnym (ramieniu, które nie jest uciskane podczas badania Endo-PAT).
8. Załóż mankiet do pomiaru ciśnienia tętniczego na ramieniu, które będzie uciskane podczas badania Endo-PAT. Zaciśnij mankiet ściśle, ale bez nadmiernego nacisku. Nie należy go w tym momencie pompować.

II. Przygotowanie systemu Endo-PAT do badania

1. Uruchom oprogramowanie Endo-PAT 2000 i kliknij ikonę „Patient Information” na pasku narzędzi, aby utworzyć nową kartę pacjenta.
2. Wypełnij okno dialogowe „Patient Information”, wpisując identyfikator pacjenta, imię i nazwisko (opcjonalnie), wiek, płeć, wzrost, wagę oraz ciśnienie skurczowe i rozkurczowe. Pola opcjonalne umożliwiają wpisanie dowolnych komentarzy tekstowych. Wybierz swoje nazwisko z predefiniowanej listy w polu „Patographer name”. Jeśli Twojego nazwiska nie ma na liście, dodaj je i zaznacz.
3. Wybierz dwie nowe sondy PAT i podłącz je do przewodów pneumatyczno-elektrycznych. Aby podłączyć sondy, włóż zaczep konektora do szczeliny w sondzie i delikatnie dociśnij konektor do sondy, aż wskoczy na miejsce.
4. Umieść podłączone sondy w gniazdach podpórek dla ramion i naciśnij przycisk „Deflate” znajdujący się na górze urządzenia Endo-PAT 2000.

III. Przeprowadzenie badania Endo-PAT

1. Wsuń palce wskazujące pacjenta całkowicie do sond, potwierdź z pacjentem, że czuje on końcówki sond, a następnie naciśnij przycisk „Inflate” na górnej części urządzenia Endo-PAT 2000.
2. Załóż piankowy pierścień mocujący u podstawy sąsiedniego palca środkowego. Upewnij się, że pierścień piankowy i czujnik PAT nie stykają się, w przeciwnym razie pierścień może mechanicznie zakłócać pracę czujnika.
3. Utwórz pętlę z przewodów pneumatyczno-elektrycznych o długości około 7-10cm. Pętla powinna wychodzić z czujnika PAT i wracać do pierścienia piankowego na sąsiednim palcu, podczas gdy pozostała część przewodów łączących się z urządzeniem EndoPAT powinna być skierowana w stronę koniuszka palca.
4. Ustaw ramiona pacjenta tak, aby przedramiona spoczywały na podpórkach, a palce swobodnie zwisały z krawędzi podpórki. Upewnij się, że sondy nie stykają się z żadnym przedmiotem, w tym z podpórką ramienia, pierścieniem piankowym, przewodami, materacem lub innym palcem.
5. Poproś pacjenta o powstrzymanie się od poruszania palcami, ponieważ spowoduje to powstanie artefaktów mechanicznych. Ważne jest, aby pacjent był zrelaksowany przez cały czas trwania badania. Wyjaśnij pacjentowi, że podczas testu napompujesz mankiet na ramieniu i że w tym czasie może odczuwać dyskomfort, drętwienie lub mrowienie.
6. Kliknij ikonę „Standby” w interfejsie komputerowym Endo-PAT. Ustaw bazę czasu na 1 minutę i dostosuj wzmocnienie sygnału na ekranie, aby zmaksymalizować jego przejrzystość. Sprawdź zapisy sygnałów PAT z obu sond, aby potwierdzić brak sygnałów artefaktowych. Jeśli występują sygnały artefaktowe, upewnij się, że sondy niczego nie dotykają, a pacjent nie porusza palcami.
7. Aby rozpocząć badanie, kliknij ikonę „Go” w interfejsie komputerowym. Uruchom stoper, klikając ikonę „Start/Stop Timer”. Rozpocznie to pięciominutowe odliczanie dla okresu rejestracji linii bazowej. Po pięciu minutach zatrzymaj stoper, klikając ikonę „Start/Stop Timer”.
8. Poinformuj pacjenta, że zamierzasz napompować mankiet dla fazy okluzji i że powinien pozostać zrelaksowany oraz nie poruszać palcami.
9. Szybko napompuj mankiet do ciśnienia nasystolicznego o 60mmHg wyższego niż ciśnienie skurczowe pacjenta lub do 200mmHg, zależnie od tego, która wartość jest wyższa, i ponownie uruchom stoper. Całkowite zaprzestanie przepływu krwi do dłoni weryfikuje się poprzez brak sygnału PAT z ramienia poddanego okluzji. Aby potwierdzić okluzję, zwiększ wzmocnienie kanału strony poddanej okluzji na ekranie do 20,000, utrzymując stałe wzmocnienie strony przeciwległej. Zmniejsz bazę czasu obu kanałów do 30 sekund. Upewnij się, że nie obserwujesz żadnych sygnałów o okresowości zgodnej z sygnałem z ramienia kontrolnego, ponieważ wskazuje to na niepełną okluzję. W takim przypadku pompuj mankiet dalej, aż sygnały znikną. Mankiet można napompować do maksymalnie 300mmHg.
10. Rozpocznie to pięciominutowe odliczanie dla okresu rejestracji okluzji tętniczej. Pod koniec okresu okluzji poinformuj pacjenta, że zamierzasz spuścić powietrze z mankietu i że powinien nadal powstrzymać się od poruszania palcami. Po dokładnie pięciu minutach gwałtownie i jak najszybciej spuść powietrze z mankietu i zatrzymaj stoper, klikając ikonę „Start/Stop Timer”.
11. Kliknij ponownie ikonę „Start/Stop Timer”, aby rozpocząć pięciominutowy okres rejestracji po okluzji. Zatrzymaj stoper po pięciu minutach i kliknij ikonę „Test Stop”, aby zakończyć badanie. Sondy zostaną automatycznie spuszczone z powietrza.
12. Zdejmij sondy, taśmy i pierścienie piankowe z palców pacjenta i odłącz sondy PAT od przewodów pneumatyczno-elektrycznych. Utylizuj zużyte sondy.

IV. Przegląd i analiza

1. Załaduj plik badania na ekran, używając ikony ładowania. Aby uruchomić automatyczną analizę, kliknij ikonę „magicznej różdżki”. Okres okluzji zostanie podświetlony na niebiesko, a w prawej kolumnie ekranu wyświetli się wynik testu, w tym wskaźnik reaktywnej hiperemii (RHI) oraz tętno (HR).
2. Aby przejrzeć dodatkowe dane, w tym parametry badania, zmienne obliczeniowe, informacje o pacjencie oraz miary jakości sygnału, kliknij ikonę „Otwórz wyniki ostatniego obliczenia”. Otworzy to arkusz kalkulacyjny z parametrami badania i wynikami wszystkich przeprowadzonych do tej pory analiz, przy czym ostatnia linia w tabeli zawiera dane z ostatniej analizy.

V. Reprezentatywne wyniki

Na rysunku 1 przedstawiono reprezentatywny wynik badania Endo-PAT wykonanego u osoby z prawidłową naczyniowo-rozszerzalną funkcją śródbłonka. Na rysunku 2 przedstawiono reprezentatywny wynik badania Endo-PAT wykonanego u osoby z dysfunkcją naczyniowo-rozszerzalną śródbłonka.

Rysunek 1: Prawidłowa funkcja wazodylatacyjna śródbłonka. Reprezentatywny zapis u osoby z prawidłową funkcją wazodylatacyjną śródbłonka, charakteryzujący się wzrostem amplitudy sygnału po zwolnieniu mankietu w stosunku do wartości bazowej.

Rycina 2: Dysfunkcja rozszerzania naczyń zależna od śródbłonka. Reprezentatywny zapis pomiaru u osoby z dysfunkcją rozszerzania naczyń zależną od śródbłonka.

Dyskusja

Główną przyczyną zachorowalności i śmiertelności na całym świecie są miażdżycowe choroby naczyń, prowadzące do udarów, zawałów mięśnia sercowego, niewydolności serca, niewydolności nerek, pęknięcia tętniaka lub zatorowości, przerywanej kulawości oraz zgorzeli ^1,2. Dysfunkcja śródbłonka jest jednym z najwcześniejszych zdarzeń w procesie patofizjologicznym prowadzącym do tych zaburzeń miażdżycowych ³. Ponadto dysfunkcja śródbłonka przyczynia się do progresji choroby poprzez wspomaganie stanu zapalnego i zakrzepicy ^4-6. Tradycyjne czynniki ryzyka sercowo-naczyniowego wiążą się z dysfunkcją naczyniorozszerzalną śródbłonka ^7-11. Dysfunkcję naczyniorozszerzalną śródbłonka można wykryć u pozornie zdrowych osób, które są narażone na rozwój chorób sercowo-naczyniowych ¹². Co więcej, stwierdzenie dysfunkcji naczyniorozszerzalnej śródbłonka pozwala przewidzieć wystąpienie poważnych niekorzystnych zdarzeń sercowo-naczyniowych, jak również śmiertelność ^13-16.

Do naczyniorozszerzaczy uwalnianych przez śródbłonek należą prostanoidy naczyniorozszerzające, takie jak prostacyklina, peptydy, takie jak adrenomedulina i atrialny peptyd natriuretyczny, oraz małe cząsteczki, takie jak śródbłonkowy czynnik hiperpolaryzujący, tlenek węgla i tlenek azotu ¹⁷. Ponadto efekt prądów hiperpolaryzujących generowanych w śródbłonku może być przekazywany do znajdujących się poniżej mięśni gładkich naczyń krwionośnych w mniejszych naczyniach, powodując ich rozkurcz ¹⁸. Pośrednią ocenę generowania tych śródbłonkowych wpływów naczyniorozszerzających można uzyskać poprzez badanie reaktywności naczyniowej. Najpowszechniejszą metodą nieinwazyjnej oceny śródbłonkowej regulacji reaktywności naczyniowej jest ultrasonografia duplex w celu wykrycia rozszerzenia naczyń zależnego od przepływu w tętnicy ramiennej ¹⁹.

Siła ścinająca przepływu płynu stymuluje śródbłonek do uwalniania wazodylatatorów, przede wszystkim tlenku azotu ²⁰. Zjawisko to można obserwować za pomocą ultrasonografii w tętnicy ramiennej podczas zwiększenia przepływu krwi w przedramieniu wywołanego hiperemią reaktywną ¹⁹. Technologia ta była szeroko wykorzystywana do dokumentowania związku dysfunkcji naczyniorozszerzającej śródbłonka z czynnikami ryzyka sercowo-naczyniowego; zależności dysfunkcji naczyniorozszerzającej śródbłonka od różnych biomarkerów, takich jak białko C-reaktywne czy asymetryczna dimetylarginina (endogenny antagonista syntazy tlenku azotu); a także poprawy funkcji naczyniorozszerzającej śródbłonka dzięki modyfikacjom żywieniowym i stylu życia, a także zastosowaniu inhibitorów konwertazy angiotensyny, blokerów receptorów angiotensyny, statyn, leków zwiększających wrażliwość na insulinę lub aspiryny ^21-23.

Ocena rozszerzenia naczyń zależnego od przepływu za pomocą badania USG tętnicy ramiennej wymaga kosztownego sprzętu, jest wysoce zależna od operatora, a odpowiedź ma bardzo niewielki zakres dynamiczny i niski stosunek sygnału do szumu. Konieczne są nowe podejścia do rozwiązywania tych problemów w ocenie naczyniowo-rozszerzającej funkcji śródbłonka ²⁴. Endo-PAT 2000 to nowa metoda oceny naczyniowo-rozszerzającej funkcji śródbłonka w sposób szybki i nieinwazyjny. Technika ta dostarcza wartości do obliczenia indeksu hiperemii reaktywnej (RHI), który wskazuje na naczyniowo-rozszerzającą funkcję śródbłonka. RHI jest stosunkiem sygnału PAT po okluzji do sygnału przed okluzją w ramieniu poddanym zabiegowi, w odniesieniu do tego samego stosunku w ramieniu kontrolnym, z korektą o bazowy tonus naczyniowy. Badania z wykorzystaniem EndoPAT wykazały, że wynik RHI odzwierciedla biodostępność NO ²⁵. RHI koreluje z pomiarem naczyniowo-rozszerzającej funkcji śródbłonka w tętnicach wieńcowych ²⁶ oraz z FMD tętnicy ramiennej ²⁷. Pacjenci z bardziej zaawansowaną chorobą układu sercowo-naczyniowego wykazują niższy wynik ²⁸, a wartości te są również niższe w innych stanach związanych z upośledzeniem funkcji śródbłonka i ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych ^29-33. Warto zauważyć, że wartości RHI wydają się być predykcyjne dla wyników sercowo-naczyniowych ³⁵. Niski RHI (wskazujący na dysfunkcję śródbłonka) może zostać odwrócony dzięki leczeniu ³⁶.

Podsumowując, zaprezentowaliśmy sposób przeprowadzenia wiarygodnego i powtarzalnego testu funkcji rozszerzania naczyń śródbłonka przy użyciu urządzenia Endo-PAT 2000. Test ten jest nieinwazyjny, łatwy w wykonaniu i stanowi przydatne narzędzie badawcze. Jego użyteczność w klinicznym monitorowaniu funkcji śródbłonka oraz w dostosowywaniu strategii leczenia chorób jest obecnie przedmiotem badań.