Name: Spektroskopia bliskiej podczerwieni podczas przekrwienia reaktywnego w celu oceny funkcji naczyniowej kończyn dolnych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-03-22T14:20:00.000+00:00
Duration: 4 min 44 s
Description: Poznaj nieinwazyjną metodę spektroskopii bliskiej podczerwieni (NIRS) do oceny funkcji mikronaczyniowej w kończynach dolnych podczas przekrwienia reaktywnego. Ta technika pozwala wykryć dysfunkcję naczyniową i wspiera rozwój terapii kardiologicznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy chcieliby podziękować dr A. Menesesowi, którego poprzednia praca przyczyniła się do udoskonalenia opisanego tutaj protokołu. Ponadto autorzy chcieliby podziękować wszystkim uczestnikom badania, którzy poświęcili swój czas, aby umożliwić opracowanie takich protokołów w celu pogłębienia wiedzy klinicznej i naukowej.

Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez komisję etyki badań z udziałem ludzi Uniwersytetu Sunshine Coast. Ponadto wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę na udział w pomiarach opisanych w niniejszym protokole. Należy pamiętać, że testy okluzji naczyniowej w kończynie dolnej są przeciwwskazane u osób, które przeszły wcześniej zabieg rewaskularyzacji z wykorzystaniem przeszczepu naczyniowego lub stentowania tętnic udowej lub podkolanowej. Po przygotowaniu sprzętu uczestnik zostaje poproszony o odpoczynek w pozycji łóżkowej przez 10 min. W tym momencie rozpoczyna się zbieranie danych NIRS, z początkowym 2-minutowym okresem pozwalającym na stabilizację sygnałów NIRS. Następnie przez 1 min zbierane są dane podstawowe, po czym mankiet znajdujący się na udzie zostaje szybko napompowany w celu uzyskania okluzji tętniczej. Okluzję utrzymuje się przez 5 min, po czym mankiet zostaje szybko spuszczony. Zbieranie danych trwa przez cały okres hiperemii reaktywnej, aż do momentu powrotu sygnałów do wartości podstawowych. Rycina 1 przedstawia przegląd protokołu reaktywnej hiperemii, a szczegółowe kroki opisano poniżej. Sprzęt wykorzystany w badaniu wymieniono w Tabela materiałów.
<img alt="Oś czasu eksperymentu NIRS; odpoczynek w pozycji leżącej, okluzja mankietem, hiperemia reaktywna; schemat analizy." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Schemat przedstawiający protokół pomiarowy i ramy czasowe pomiaru hiperemii reaktywnej metodą NIRS. NIRS: spektroskopia bliskiej podczerwieni. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.</a>
1. Przygotowanie sprzętu
UWAGA: Do uzyskania reprezentatywnych wyników przedstawionych poniżej można wykorzystać różne systemy NIRS, mankiety do pompowania/okluzji oraz systemy zbierania danych. Istotne jest, aby badacze zapoznali się z odpowiednimi instrukcjami obsługi i wzięli pod uwagę specyfikę oprogramowania, kalibracji, światła otoczenia oraz uwarunkowania dotyczące uczestników lub kohort.
<ol>
	<li>Upewnij się, że wszystkie pomiary są wykonywane w cichym pomieszczeniu o kontrolowanej temperaturze (21-23 °C).</li>
	<li>Potwierdź dostępność całego sprzętu i materiałów (patrz: Tabela materiałów).</li>
	<li>Upewnij się, że urządzenie CW-NIRS oraz komputer, do którego urządzenie przesyła dane, są w pełni naładowane i włączone.</li>
	<li>Sprawdź, czy urządzenie NIRS jest sparowane poprzez Bluetooth z komputerem wyświetlającym dane NIRS oraz czy parametry pomiarowe jednostki NIRS zostały zdefiniowane zgodnie z miejscem eksperymentu i planem badania (przykład: zdefiniuj współczynnik różnicowej długości drogi (DPF) światła bliskiej podczerwieni). 
	UWAGA: Większość kroków protokołu NIRS i ustawień systemu opiera się na kombinacji zaleceń producenta, doświadczenia badaczy oraz opinii ekspertów/konsensusu. Należy pamiętać, że wartości generowane podczas pomiaru zależą od konkretnego urządzenia i zastosowanych sond, a także od ustawień wybranych w oprogramowaniu urządzenia. Istnieje również możliwość wystąpienia wysokiego stopnia zmienności międzyosobniczej w zbieranych sygnałach. Ponadto, aby umożliwić lepsze porównanie między badaniami, podczas publikowania wyników tych pomiarów ważne jest raportowanie szczegółów instrumentacji NIRS (np. projektu sondy, odległości między źródłem a detektorem i użytych długości fal), ustawień systemu, pozycji/orientacji sondy w stosunku do geometrii mięśnia oraz parametrów analizy/obróbki danych.</li>
	<li>Wprowadź dane uczestnika zgodnie ze specyfikacją oprogramowania urządzenia NIRS.</li>
	<li>Podłącz szybki pompowacz mankietu do źródeł powietrza i zasilania.</li>
</ol>
2. Przygotowanie uczestnika
<ol>
	<li>Upewnij się, że uczestnik przeczytał informację dla uczestnika oraz formularz zgody i wyraził zgodę na udział w pomiarach przed ich rozpoczęciem.</li>
	<li>Wyjaśnij uczestnikowi przebieg pomiaru, podczas gdy ten zdejmuje buty i skarpetki oraz stoi nieruchomo w celu wykonania odpowiednich pomiarów antropometrycznych.</li>
	<li>Wykonaj pomiar fałdu skórnego (w trzech powtórzeniach) w planowanym miejscu pomiaru NIRS (np. na powierzchni przyśrodkowej w punkcie maksymalnego obwodu łydki). 
	UWAGA: Pozwala to na potwierdzenie głębokości skóry i tkanki tłuszczowej (rutynowo określanej jako grubość tkanki tłuszczowej – ATT) w odniesieniu do głębokości penetracji sygnału NIRS. Alternatywnie do wyznaczenia grubości tkanki tłuszczowej można użyć badania ultrasonograficznego. Należy zawsze pamiętać, że głębokość sygnału/pomiaru NIRS wynosi około połowy odległości między nadajnikiem a odbiornikiem9.</li>
	<li>Aby zmaksymalizować jakość sygnału, sprawdź planowane miejsce umieszczenia sondy nadajnik/odbiornik NIRS pod kątem obecności owłosienia, które może pochłaniać światło, i w razie potrzeby usuń włosy poprzez golenie. 
	UWAGA: Jeśli skóra jest uszkodzona, na przykład wskutek zapalenia tkanki podskórnej, lub występuje obrzęk, należy rozważyć zasadność pomiaru, ponieważ problemy te mogą prowadzić do potencjalnego obniżenia jakości sygnału, zmiany głębokości penetracji sygnału/tkanki, z której pobierany jest pomiar, a także wpływać na sterylność rany uczestnika.</li>
	<li>Wykonaj pomiary i/lub zaznacz pozycję planowanego umieszczenia sondy NIRS w odniesieniu do odpowiednich punktów anatomicznych (np. powierzchni górnej kłykcia przyśrodkowego), aby umożliwić dokładne rozmieszczenie sondy NIRS u różnych uczestników oraz u jednego uczestnika (zależnie od projektu badania oraz konstrukcji/kształtu sondy), ponieważ odpowiedzi utlenowania mogą wykazywać dużą heterogeniczność między różnymi mięśniami, a nawet w obrębie obszarów tego samego mięśnia.</li>
	<li>Poproś uczestnika o położenie się w pozycji tyłem na kozetce badawczej lub łóżku. Następnie uczestnik odpoczywa przez 10 min.</li>
	<li>Załóż mankiet wokół uda, proksymalnie w stosunku do kolana, upewniając się, że rurki nie stykają się z łydką ani urządzeniem NIRS (Rysunek 2).</li>
	<li>Unieś nogę (~10 cm), opierając stopę i kostkę na wsporniku piankowym, pozostawiając dolną część nogi stabilną i dostępną do pomiarów (Rysunek 3). 
	UWAGA: Jeśli test musi zostać przeprowadzony na obu nogach w wielu sesjach, kolejność testów jest randomizowana (przed pierwszym badaniem), a ta sama kolejność jest zachowana podczas kolejnych oceny dla każdego uczestnika.</li>
	<li>Włącz moduł szybkiego pompowania mankietu. 
	UWAGA: Upewnij się, że tryb i ustawienia ciśnienia szybkopompującego mankietu są zgodne z instrukcjami producenta i specyfikacją protokołu okluzji naczyniowej.</li>
	<li>Włącz źródło powietrza pompy mankietu, sprawdź, czy powietrze przepływa przez wąż i podłącz wąż do mankietu udowego.</li>
	<li>Upewnij się, że wąż pompy mankietu nadal nie styka się z łydką.</li>
	<li>Mocno przymocuj sondę nadajnik/odbiornik NIRS do skóry nad miejscem/miejscami pomiaru (rutynowo na powierzchni przyśrodkowej mięśnia brzuchatego łydki; jednak, w zależności od specyfiki badania i uczestnika, wykorzystuje się również inne miejsca, takie jak grzbiet stopy i mięsień piszczelowy przedni). 
	UWAGA: Niektóre systemy NIRS umożliwiają jednoczesny pomiar w wielu miejscach.</li>
	<li>Zakryj sondę czarną taśmą kinezjologiczną lub podobnym materiałem, uważając, aby szczelnie zamknąć krawędzie i zapobiec wpływowi światła otoczenia na jakość/wartości sygnału NIRS (Rysunek 3). 
	UWAGA: Podczas mocowania sondy i nakładania przylepnego zakrycia należy wyeliminować ruch sondy, unikając jednocześnie uciskania skóry/tkanki tłuszczowej/mięśnia.</li>
</ol>
<img alt="Terapia kompresyjna z użyciem mankietu pneumatycznego na ramieniu, sprzęt do restrykcji przepływu krwi." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Przykład rozmieszczenia mankietu okluzyjnego na udzie. (A) Widok z góry. (B) Widok z boku. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig02large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Schemat rozmieszczenia czujników mięśniowych, elektrody przyklejone taśmą do przedramienia w celu rejestracji sygnału EMG." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig03v3.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3: Przykład pozycji sondy do spektroskopii bliskiej podczerwieni. (A) Sonda przymocowana do ogolonej skóry w obszarze przyśrodkowej części mięśnia brzuchatego łydki. (B) Rozmieszczenie sondy przy kostce znajdującej się w wsporniku z pianki, aby umożliwić dostęp i zapewnić stabilność. (C) Zastosowane osłony przed światłem zewnętrznym. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
3. Gromadzenie danych bazowych
<ol>
	<li>Poproś uczestnika, aby pozostał zrelaksowany, nie mówił i nie poruszał nogą (nogami) przez cały czas trwania gromadzenia danych.</li>
	<li>Uruchom rejestrację w urządzeniu NIRS poprzez interfejs komputerowy. 
	UWAGA: Jeśli preferowany jest i włączony tryb gromadzenia danych offline, uruchom urządzenie NIRS bezpośrednio.</li>
	<li>Przed rozpoczęciem pomiaru należy pozwolić na zarejestrowanie danych przez co najmniej 2 min. Zapewni to uzyskanie sygnałów w stanie stacjonarnym przed właściwym gromadzeniem danych.</li>
	<li>Monitoruj ekran komputera, aby upewnić się co do integralności sygnału danych oraz uzyskania fizjologicznie prawdopodobnych wartości. Na przykład wartości akwizycji danych (DAQ) dostarczają informacji o jakości sygnału i ilości światła otoczenia wykrytego przez urządzenie NIRS. Powinny one pozostawać w dopuszczalnym zakresie przez cały czas trwania pomiaru.</li>
	<li>Jeśli po 2 min nie odnotowano wahań sygnału NIRS (np. z powodu artefaktów ruchowych), ustaw linię bazową danych NIRS, naciskając odpowiedni przycisk na komputerze/urządzeniu/jednostce synchronizującej. Linia bazowa ta stanowi porównawczy punkt startowy pomiaru. Zmiany w poziomie hemoglobiny utlenowanej i odtlenowanej będą interpretowane w odniesieniu do tej linii bazowej. 
	UWAGA: Podczas gromadzenia danych należy wprowadzić programowe znaczniki zdarzeń dla konkretnych etapów, mianowicie początku i końca linii bazowej, początku i końca okluzji mankietem itp., aby ułatwić analizę danych.</li>
	<li>Zebierz co najmniej 1 min danych bazowych, ponownie upewniając się, że w tym czasie nie występują żadne wahania ani artefakty ruchowe. 
	UWAGA: Wahania w danych bazowych wpłyną na interpretację niektórych potencjalnych zmiennych, takich jak rezerwa hiperemiczna (patrz sekcja wyników reprezentatywnych).</li>
</ol>
4. Zator naczyniowy
<ol>
	<li>Przed przełączeniem na tryb mankietu (lub odpowiednie ustawienie w innych systemach), ustaw ciśnienie w mankiecie na 200 mmHg za pomocą szybkiego pompowania mankietu. 
	UWAGA: Choć niektórzy autorzy zalecają pompowanie do 250 mmHg na udzie9,19, w naszym doświadczeniu nie jest to dobrze tolerowane przez niektórych uczestników, co prowadzi do przerwania pomiaru. Pompowanie do 200 mmHg jest w większości grup uczestników wystarczające, aby zamknąć dopływ tętniczy w spoczynku, będąc jednocześnie tolerowalne i nie powodując siniaków na skórze. Aby upewnić się, że przy 200 mmHg osiągnięto skuteczną okluzję, nasza grupa rutynowo stosuje plejtmografię tensometryczną jednocześnie z NIRS, aby potwierdzić brak przepływu krwi w dół strumienia podczas okresu pompowania mankietu.</li>
	<li>Poinformuj uczestnika, czego spodziewać się (dyskomfortu, uczucia mrowienia itp.) podczas procesu pompowania mankietu do 200 mmHg przez okres 5 min, a następnie całkowitego spuszczenia powietrza z mankietu. Przypomnij uczestnikowi, aby pozostał zrelaksowany, nie rozmawiał i nie poruszał nogą (nogami) przez cały czas zbierania danych. 
	UWAGA: Z naszego doświadczenia wynika, że pierwsze 30-60 s okresu okluzji jest najmniej komfortowe dla uczestników. Gdy uczestnicy całkowicie rozluźnią nogi, okluzja staje się zazwyczaj bardziej tolerowalna.</li>
	<li>W momencie gotowości do rozpoczęcia pompowania mankietu, zaznacz koniec okresu bazowego w oprogramowaniu NIRS.</li>
	<li>Napompuj mankiet udowy do ciśnienia suprasystolicznego 200 mmHg lub alternatywnie do 220 mmHg w rzadkich przypadkach, gdy 200 mmHg okazało się nieskuteczne.</li>
	<li>Monitoruj komputer lub ekran, aby zapewnić integralność danych podczas okresu okluzji.</li>
	<li>Zbliżając się do końca 5 min okluzji mankietowej, przygotuj uczestnika, przypominając mu, aby trzymał nogę w bezruchu i nie rozmawiał przez około 3 min po spuszczeniu powietrza z mankietu (podczas zbierania danych dotyczących reakcji naczyniowych na hiperemię reaktywną). 
	UWAGA: To przypomnienie o zachowaniu bezruchu jest ważne, ponieważ uczestnicy mogą odczuwać pokusę poruszenia kończyną, aby złagodzić dyskomfort w momencie przywracania krążenia.</li>
</ol>
5. Hiperemia reaktywna
<ol>
	<li>Po upływie 5 min okluzji szybko i całkowicie spuść powietrze z mankietu na udzie (do 0 mmHg). Jednocześnie zaznacz koniec okresu okluzji w oprogramowaniu NIRS. Odpowiedź hiperemii reaktywnej, wynikająca z przywrócenia przepływu krwi i czynników powiązanych, będzie widoczna na wyświetlaczu oprogramowania NIRS (Rysunek 4).</li>
	<li>Po upływie minimum 3 min od okluzji lub alternatywnie, gdy dane NIRS powrócą do wartości bazowej, zaznacz koniec okresu regeneracji w oprogramowaniu NIRS i zakończ pomiar. 
	UWAGA: Czas regeneracji zależy częściowo od badanego pytania badawczego lub klinicznego, a tym samym od wybranych do analizy parametrów NIRS, a także od możliwości przeprowadzenia pomiarów towarzyszących (takich jak FMD), które mogą wymagać dłuższego czasu regeneracji.</li>
	<li>Rozpocznij zapisywanie i eksport wyników NIRS w celu przetwarzania i analizy danych.</li>
</ol>
6. Procedury kontrolne
<ol>
	<li>Zdejmij urządzenie(a) NIRS oraz mankiet z uczestnika.</li>
	<li>W razie potrzeby wyczyść urządzenie NIRS (oraz mankiet okluzyjny) zgodnie z instrukcjami producenta i odpowiednimi standardami higieny.</li>
	<li>Przejrzyj urządzenie NIRS, aby upewnić się co do sprawności nadajnika/odbiornika oraz wydajności baterii przed kolejnymi pomiarami.</li>
</ol>

Optimizing NIRS for Assessing Lower Limb Vascular Function

<ol><li>Hasani, W. S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+global+estimate+of+premature+cardiovascular+mortality%3A+A+systematic+review+and+meta-analysis+of+age-standardized+mortality+rate%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Public+Health%22%5BJournal%5D)">The global estimate of premature cardiovascular mortality: A systematic review and meta-analysis of age-standardized mortality rate.</a> BMC Public Health. 23 (1), 1561(2023).</li>
<li>Horvath, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidemiology+of+peripheral+artery+disease%3A+Narrative+review%5BTitle%5D)+AND+%22Life+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Epidemiology of peripheral artery disease: Narrative review.</a> Life (Basel). 12 (7), 1041(2022).</li>
<li>Jodheea-Jutton, A., Hindocha, S., Bhaw-Luximon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Health+economics+of+diabetic+foot+ulcer+and+recent+trends+to+accelerate+treatment%29%5BTitle%5D)+AND+%22Foot+%28Edinb%29%22%5BJournal%5D)">Health economics of diabetic foot ulcer and recent trends to accelerate treatment).</a> Foot (Edinb). 52, 101909(2022).</li>
<li>Rodrigues, B. T., Vangaveti, V. N., Urkude, R., Biros, E., Malabu, U. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prevalence+and+risk+factors+of+lower+limb+amputations+in+patients+with+diabetic+foot+ulcers%3A+A+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes+Metab+Syndr-Clinin+Res+Rev%22%5BJournal%5D)">Prevalence and risk factors of lower limb amputations in patients with diabetic foot ulcers: A systematic review and meta-analysis.</a> Diabetes Metab Syndr-Clinin Res Rev. 16 (2), 102397(2022).</li>
<li>Jung, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microcirculation+in+hypertensive+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Biorheology%22%5BJournal%5D)">Microcirculation in hypertensive patients.</a> Biorheology. 50 (5-6), 241-255 (2013).</li>
<li>Bethel, M., Annex, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peripheral+arterial+disease%3A+A+small+and+large+vessel+problem%5BTitle%5D)+AND+%22AmHeart+J+Plus%3A+Cardio+Res+Prac%22%5BJournal%5D)">Peripheral arterial disease: A small and large vessel problem.</a> AmHeart J Plus: Cardio Res Prac. 28, 133291(2023).</li>
<li>Thijssen, D. H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expert+consensus+and+evidence-based+recommendations+for+the+assessment+of+flow-mediated+dilation+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Heart+J%22%5BJournal%5D)">Expert consensus and evidence-based recommendations for the assessment of flow-mediated dilation in humans.</a> Eur Heart J. 40 (30), 2534-2547 (2019).</li>
<li>Sanada, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vascular+function+in+patients+with+lower+extremity+peripheral+arterial+disease%3A+A+comparison+of+functions+in+upper+and+lower+extremities%5BTitle%5D)+AND+%22Atherosclerosis%22%5BJournal%5D)">Vascular function in patients with lower extremity peripheral arterial disease: A comparison of functions in upper and lower extremities.</a> Atherosclerosis. 178 (1), 179-185 (2005).</li>
<li>Barstow, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+near-infrared+spectroscopy+and+its+application+to+skeletal+muscle+research%5BTitle%5D)+AND+%22J+App+Phys%22%5BJournal%5D)">Understanding near-infrared spectroscopy and its application to skeletal muscle research.</a> J App Phys. 126 (5), 1360-1376 (2019).</li>
<li>Rogers, E. M., Banks, N. F., Jenkins, N. D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metabolic+and+microvascular+function+assessed+using+near-infrared+spectroscopy+with+vascular+occlusion+in+women%3A+Age+differences+and+reliability%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Physiol%22%5BJournal%5D)">Metabolic and microvascular function assessed using near-infrared spectroscopy with vascular occlusion in women: Age differences and reliability.</a> Exp Physiol. 108 (1), 123-134 (2023).</li>
<li>Manfredini, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+toe+flexion+nirs+assisted+test+for+rapid+assessment+of+foot+perfusion+in+peripheral+arterial+disease%3A+Feasibility%2C+validity%2C+and+diagnostic+accuracy%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Vasc+Endovasc+Surg%22%5BJournal%5D)">A toe flexion nirs assisted test for rapid assessment of foot perfusion in peripheral arterial disease: Feasibility, validity, and diagnostic accuracy.</a> Eur J Vasc Endovasc Surg. 54 (2), 187-194 (2017).</li>
<li>Boezeman, R. P., Moll, F. L., Unlu, C., De Vries, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+review+of+clinical+applications+of+monitoring+muscle+tissue+oxygenation+with+near-infrared+spectroscopy+in+vascular+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">Systematic review of clinical applications of monitoring muscle tissue oxygenation with near-infrared spectroscopy in vascular disease.</a> Microvasc Res. 104, 11-22 (2016).</li>
<li>Baltrunas, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+revascularization+effect+using+near-infrared+spectroscopy+in+below+the+knee+arteries%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Cardiovasc+Med%22%5BJournal%5D)">Measurement of revascularization effect using near-infrared spectroscopy in below the knee arteries.</a> Rev Cardiovasc Med. 23 (9), 299(2022).</li>
<li>Tuesta, M., Yanez-Sepulveda, R., Verdugo-Marchese, H., Mateluna, C., Alvear-Ordenes, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+spectroscopy+used+to+assess+physiological+muscle+adaptations+in+exercise+clinical+trials%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Biology+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Near-infrared spectroscopy used to assess physiological muscle adaptations in exercise clinical trials: A systematic review.</a> Biology (Basel). 11 (7), 1073(2022).</li>
<li>Cornelis, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+near-infrared+spectroscopy+to+evaluate+the+effect+of+exercise+on+peripheral+muscle+oxygenation+in+patients+with+lower+extremity+artery+disease%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Vasc+Endovasc+Surg%22%5BJournal%5D)">The use of near-infrared spectroscopy to evaluate the effect of exercise on peripheral muscle oxygenation in patients with lower extremity artery disease: A systematic review.</a> Eur J Vasc Endovasc Surg. 61 (5), 837-847 (2021).</li>
<li>Whyte, E., Thomas, S., Marzolini, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscle+oxygenation+of+the+paretic+and+nonparetic+legs+during+and+after+exercise+in+chronic+stroke%3A+Implications+for+mobility%5BTitle%5D)+AND+%22PM+R%22%5BJournal%5D)">Muscle oxygenation of the paretic and nonparetic legs during and after exercise in chronic stroke: Implications for mobility.</a> PM R. 15 (10), 1239-1248 (2023).</li>
<li>Soares, R. N., George, M. A., Proctor, D. N., Murias, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differences+in+vascular+function+between+trained+and+untrained+limbs+assessed+by+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">Differences in vascular function between trained and untrained limbs assessed by near-infrared spectroscopy.</a> Eur J Appl Physiol. 118 (10), 2241-2248 (2018).</li>
<li>Joseph, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near+infrared+spectroscopy+in+peripheral+artery+disease+and+the+diabetic+foot%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Diabetes+Metab+Res+Rev%22%5BJournal%5D)">Near infrared spectroscopy in peripheral artery disease and the diabetic foot: A systematic review.</a> Diabetes Metab Res Rev. 38 (7), 3571(2022).</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>Jones, S., Chiesa, S. T., Chaturvedi, N., Hughes, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+developments+in+near-infrared+spectroscopy+%28nirs%29+for+the+assessment+of+local+skeletal+muscle+microvascular+function+and+capacity+to+utilise+oxygen%5BTitle%5D)+AND+%22Artery+Res%22%5BJournal%5D)">Recent developments in near-infrared spectroscopy (nirs) for the assessment of local skeletal muscle microvascular function and capacity to utilise oxygen.</a> Artery Res. 16, 25-33 (2016).</li>
<li>Soares, R. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+a+rehabilitation+program+on+microvascular+function+of+CHD+patients+assessed+by+near-infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rep%22%5BJournal%5D)">Effects of a rehabilitation program on microvascular function of CHD patients assessed by near-infrared spectroscopy.</a> Physiol Rep. 7 (11), e14145(2019).</li>
<li>Baltrunas, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+near-infrared+spectroscopy+in+the+diagnosis+of+peripheral+artery+disease%3A+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Vascular%22%5BJournal%5D)">The use of near-infrared spectroscopy in the diagnosis of peripheral artery disease: A systematic review.</a> Vascular. 30 (4), 715-727 (2022).</li>
<li>Young, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+cuff-occlusion+duration+on+contrast-enhanced+ultrasound+assessments+of+calf+muscle+microvascular+blood+flow+responsiveness+in+older+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Physiol%22%5BJournal%5D)">Influence of cuff-occlusion duration on contrast-enhanced ultrasound assessments of calf muscle microvascular blood flow responsiveness in older adults.</a> Exp Physiol. 105 (12), 2238-2245 (2020).</li>
<li>Young, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+association+between+contrast-enhanced+ultrasound+and+near-infrared+spectroscopy-derived+measures+of+calf+muscle+microvascular+responsiveness+in+older+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Heart+Lung+Circ%22%5BJournal%5D)">The association between contrast-enhanced ultrasound and near-infrared spectroscopy-derived measures of calf muscle microvascular responsiveness in older adults.</a> Heart Lung Circ. 30 (11), 1726-1733 (2021).</li>
<li>Rosenberry, R., Nelson, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactive+hyperemia%3A+A+review+of+methods%2C+mechanisms%2C+and+considerations%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Regul+Integr+Comp+Physiol%22%5BJournal%5D)">Reactive hyperemia: A review of methods, mechanisms, and considerations.</a> Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 318 (3), R605-R618 (2020).</li>
<li>Iannetta, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+microvascular+responsiveness+measures+derived+from+near-infrared+spectroscopy+across+a+variety+of+ischemic+periods+in+young+and+older+individuals%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">Reliability of microvascular responsiveness measures derived from near-infrared spectroscopy across a variety of ischemic periods in young and older individuals.</a> Microvasc Res. 122, 117-124 (2019).</li>
<li>Celermajer, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+detection+of+endothelial+dysfunction+in+children+and+adults+at+risk+of+atherosclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis.</a> Lancet. 340 (8828), 1111-1115 (1992).</li>
<li>Thijssen, D. H. J., 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>Inaba, Y., Chen, J. A., Bergmann, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prediction+of+future+cardiovascular+outcomes+by+flow-mediated+vasodilatation+of+brachial+artery%3A+A+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Cardiovasc+Imaging%22%5BJournal%5D)">Prediction of future cardiovascular outcomes by flow-mediated vasodilatation of brachial artery: A meta-analysis.</a> Int J Cardiovasc Imaging. 26 (6), 631-640 (2010).</li>
<li>Soares, R. N., De Oliveira, G. V., Alvares, T. S., Murias, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+the+analysis+strategy+on+the+correlation+between+the+NIRS+reperfusion+measures+and+the+FMD+response%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">The effects of the analysis strategy on the correlation between the NIRS reperfusion measures and the FMD response.</a> Microvasc Res. 127, 103922(2020).</li>
<li>Tucker, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+into+the+determinants+of+skeletal+muscle+oxygen+consumption%3A+Novel+insight+from+near-infrared+diffuse+correlation+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol-London%22%5BJournal%5D)">Studies into the determinants of skeletal muscle oxygen consumption: Novel insight from near-infrared diffuse correlation spectroscopy.</a> J Physiol-London. 597 (11), 2887-2901 (2019).</li>
<li>Tucker, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+diffuse+correlation+spectroscopy+tracks+changes+in+oxygen+delivery+and+utilization+during+exercise+with+and+without+isolated+arterial+compression%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Regul+Integr+Comp+Physiol%22%5BJournal%5D)">Near-infrared diffuse correlation spectroscopy tracks changes in oxygen delivery and utilization during exercise with and without isolated arterial compression.</a> Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 318 (1), R81-R88 (2020).</li>
<li>Wassenaar, E. B., Van Den Brand, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+near-infrared+spectroscopy+in+people+with+dark+skin+pigmentation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clinic+Monit+Comput%22%5BJournal%5D)">Reliability of near-infrared spectroscopy in people with dark skin pigmentation.</a> J Clinic Monit Comput. 19 (3), 195-199 (2005).</li>
<li>Soares, R. N., Murias, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+spectroscopy+assessment+of+microvasculature+detects+difference+in+lower+limb+vascular+responsiveness+in+obese+compared+to+lean+individuals%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc+Res%22%5BJournal%5D)">Near-infrared spectroscopy assessment of microvasculature detects difference in lower limb vascular responsiveness in obese compared to lean individuals.</a> Microvasc Res. 118, 31-35 (2018).</li>
<li>Boezeman, R. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+of+foot+oxygenation+with+near-infrared+spectroscopy+in+patients+with+critical+limb+ischemia+undergoing+percutaneous+transluminal+angioplasty%3A+A+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Vasc+Endovasc+Surg%22%5BJournal%5D)">Monitoring of foot oxygenation with near-infrared spectroscopy in patients with critical limb ischemia undergoing percutaneous transluminal angioplasty: A pilot study.</a> Eur J Vasc Endovasc Surg. 52 (5), 650-656 (2016).</li>
<li>Lin, B. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+wireless+near-infrared+spectroscopy+to+predict+wound+prognosis+in+diabetic+foot+ulcers%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Skin+Wound+Care%22%5BJournal%5D)">Using wireless near-infrared spectroscopy to predict wound prognosis in diabetic foot ulcers.</a> Adv Skin Wound Care. 33 (1), 1-12 (2020).</li>
<li>Weingarten, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffuse+near-infrared+spectroscopy+prediction+of+healing+in+diabetic+foot+ulcers%3A+A+human+study+and+cost+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Wound+Repair%22%5BJournal%5D)">Diffuse near-infrared spectroscopy prediction of healing in diabetic foot ulcers: A human study and cost analysis.</a> Wound Repair. 20 (2), A44-A44 (2012).</li>
<li>Murrow, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+spectroscopy-guided+exercise+training+for+claudication+in+peripheral+arterial+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Prev+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Near-infrared spectroscopy-guided exercise training for claudication in peripheral arterial disease.</a> Eur J Prev Cardiol. 26 (5), 471-480 (2018).</li>
</ol>

Autorzy nie mają żadnych ujawnień ani sprzecznych interesów.

Niniejszy artykuł opisuje ustandaryzowane procedury oceny reaktywnej hiperemii kończyn dolnych z wykorzystaniem CW-NIRS TSI w celu oceny funkcji mikro naczyniowej. Protokół ten został dopracowany poprzez zbadanie wpływu czasu okluzji mankietem na wielkość odpowiedzi, niezawodności test-retest NIRS podczas reaktywnej hiperemii, a także stopnia zgodności między NIRS a innymi metodami oceny mikro naczyniowej, takimi jak ultrasonografia z kontrastem23,24. Dłuższy czas okluzji mankietem wiąże się z niższą wartością TSIMIN23, co przedstawiono na Rysunku 8 i Rysunku 9, odzwierciedlając silniejszy bodziec niedokrwienny. W porównaniu z czasem okluzji mankietem wynoszącym 1 min i 3 min, większą wielkość odpowiedzi zaobserwowano po 5 min okluzji mankietem, co wskazuje na zwiększoną odpowiedź wazodylatacyjną na silniejszy bodziec hipoksyczny. Są to istotne kwestie przy dążeniu do uzyskania konkretnego stopnia bodźca niedokrwiennego, ponieważ wykazano na przykład, że różnice w TSIMIN są funkcją wieku przy zastosowaniu stałego czasu okluzji25. Ponadto, niezawodność test-retest pomiarów reaktywnej hiperemii po okluzji uzyskanych za pomocą NIRS została ustalona dla 5 min czasu okluzji mankietem24,26.
<img alt="Wykres indeksu saturacji tkankowej w czasie; analiza optyczna; porównanie danych w odstępach 1, 3, 5 minut." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig08.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Figure 8"> 
Rycina 8: Wpływ czasu trwania okluzji na przebieg indeksu saturacji tkankowej w przyśrodkowej części mięśnia brzuchatego łydki u osób starszych podczas okluzji mankietem i hiperemii reaktywnej (n = 13). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig08large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Wykres słupkowy indeksu nasycenia tkanek w funkcji czasu okluzji; analiza zmian poziomu tlenu." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig09.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 9"> 
Rycina 9: Wpływ czasu trwania okluzji na minimalny indeks nasycenia tkanek (TSIMIN; średnie ±SD) u osób starszych (n = 13). TSIMIN w przyśrodkowej części mięśnia brzuchate łydki po 1 min, 3 min i 5 min okluzji uda mankietem. *Istotna różnica w stosunku do 1 min; #istotna różnica w stosunku do 3 min. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig09large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
Uwagi i rozwiązywanie problemów 
Mimo że systemy CW-NIRS są stosunkowo łatwe w obsłudze, należy wziąć pod uwagę pewne kwestie praktyczne, w tym fakt, że sondy CW-NIRS są podatne na zakłócenia wywołane światłem otoczenia. Dlatego niezbędne jest monitorowanie wskaźników danych odzwierciedlających integralność sygnału NIRS podczas pomiarów oraz zapewnienie odpowiedniego kontaktu ze skórą i ekranowania, aby umożliwić uzyskanie fizjologicznie dokładnych wartości. Ponadto, jeśli gromadzenie danych zależy od łączności Bluetooth, ważne jest upewnienie się, że instrukcje producenta dotyczące Bluetooth są przestrzegane, aby uniknąć awarii połączenia.
W odniesieniu do metody nadreaktywnej hiperemii, choć zdarza się to rzadko, uczestnik może zgłosić, że szybkie nadmuchiwanie mankietu wywołującego niedokrwienie powoduje niezniesiony miejscowy dyskomfort. W przypadku takich osób doświadczenia naszej grupy wskazują, że lepiej tolerowane jest nadmuchanie mankietu do 100 mmHg, a następnie stopniowe zwiększenie ciśnienia do 200 mmHg w czasie 5 s. Jeśli jednak dyskomfort utrzymuje się mimo tej zmiany, pomiar zostaje przerwany.
Metodologicznie, jak podkreślili Rosenberry i Nelson25podczas interpretacji hiperemii reaktywnej poprzez W przypadku odpowiedzi w badaniu CW-NIRS istotne może być rozróżnienie między hiperemią „reaktywną” a „responsywną”. Pomiary wykonane w czasie ≤30 s po zwolnieniu ucisku mankietu pozwalają na wgląd w fazę reaktywną reperfuzji (odpowiedź przepływu krwi wynikającą z bodźca niedokrwiennego i następczego rozszerzenia naczyń mikrokrążenia). Po tej początkowej fazie hiperemia i wynikający z niej stres ścinający przyczyniają się do rozszerzenia naczyń i zwiększenia przepływu krwi w kończynie (hiperemia responsywna). Z punktu widzenia mechanizmów, ponieważ NIRS dostarcza pomiaru metabolizmu mięśni szkieletowych, należy wziąć pod uwagę, że upośledzona zdolność oksydacyjna mięśni szkieletowych, na przykład dysfunkcja mitochondriów, może wpływać na przebieg czasowy parametrów pomiarowych. Wreszcie, jak wspomniano wcześniej, przy podejmowaniu decyzji o zakończeniu zbierania danych, a także podczas interpretacji i porównywania danych między uczestnikami, badacze mogą potrzebować uwzględnienia stopnia niedokrwienia osiągniętego w określonym czasie ucisku mankietu oraz wynikającej z tego długości/nasilenia następującej po nim hiperemii pośredniczonej fizjologicznie.25.
Powszechnie przyjmuje się, że analizowane zmienne NIRS odzwierciedlają (dys)funkcję mikro naczyniową; należy jednak pamiętać, że podczas interpretacji tych wyników odpowiedzi mikronaczyniowe są w pewnym stopniu zależne od przepływu i funkcji makronaczyniowej/tętnic doprowadzających. Ponadto dysfunkcja mikronaczyniowa może wystąpić przed lub równolegle do zmian patologicznych w makronaczyniach5, a dysfunkcja mikronaczyniowa wiąże się z szeregiem chorób kardiometabolicznych20. Zatem patologia mikro- i makronaczyniowa może wspólnie wpływać na to, dlaczego przejściowe niedokrwienie i wynikająca z niego odpowiedź hiperemiczna mogą wskazywać na zwiększone ryzyko chorób układu sercowo-naczyniowego27,28,29. Aby lepiej zrozumieć związek między funkcją makro- i mikronaczyniową, przydatne może być połączenie NIRS z pomiarami funkcji makronaczyniowej, takimi jak FMD10,30, czyli pomiarem rozszerzenia tętnic doprowadzających zależnego od ścinania i śródbłonka. Dodatkowo, interpretując znaczenie kliniczne takich pomiarów w odniesieniu do funkcji tętnic doprowadzających, należy uznać względnie niedawne zastosowanie NIRS do oceny mikronaczyniowej i rozważyć podstawowe mechanizmy fizjologiczne wpływające na zmienne pochodne z NIRS. Na przykład NIRS z testem okluzji naczyniowej jest metodą niedawno zwalidowaną31,32, w porównaniu z dobrze ugruntowaną techniką FMD. Oba pomiary obejmują porównanie stanu wyjściowego z pomiarem po 5 min okluzji mankietem; istnieją jednak istotne różnice. W przypadku FMD pomiaru dokonuje się proksymalnie względem mankietu; zatem miejsce pomiaru nie ulega niedokrwieniu, podczas gdy NIRS jest mierzony dystalnie względem mankietu, w miejscu poddanym stresowi niedokrwiennemu. Ponieważ dynamiczne odpowiedzi zarówno w fazie niedokrwiennej, jak i hiperemicznej dostarczają informacji o aktywności metabolicznej, jak i zdolności perfuzyjnej (funkcji mikronaczyniowej), niezbędna jest standaryzacja protokołu, aby umożliwić porównania w obrębie i pomiędzy uczestnikami. Mając to na uwadze, badacze powinni wiedzieć, że przyjęta strategia analizy danych NIRS (na przykład okno czasowe użyte do wyznaczenia Slope 2) może wpływać na związek między NIRS a FMD30. Na koniec, interpretując zmienne NIRS w połączeniu z pomiarami funkcji tętnic doprowadzających (makronaczyniowej) oraz poprawą zmiennych funkcjonalnych, takich jak dystans marszu, należy wziąć pod uwagę wyraźną możliwość wystąpienia „wbudowanej” redundancji odpowiedzi na wysiłek. Konkretnie, zarówno podstawowe mechanizmy mikronaczyniowe, jak i makronaczyniowe mogą potencjalnie przyczyniać się do poprawy parametrów funkcjonalnych, ale relatywny wkład każdego z nich może być trudny do oszacowania15.
Ograniczenia 
Ograniczeniem niniejszego protokołu jest fakt, że badanie okluzji naczyniowej w kończynie dolnej jest przeciwwskazane u osób, które przeszły wcześniej zabieg rewaskularyzacji z użyciem przeszczepu naczyniowego lub stentowania tętnic udowych lub podkolanowych. Podkreśla to znaczenie dostępu do odpowiednich obrazów naczyniowych oraz szczegółowego wywiadu medycznego przy podejmowaniu decyzji o przeprowadzeniu badania okluzji naczyniowej w określonych grupach uczestników. Jak wspomniano wcześniej, należy również mieć świadomość, że uczestnicy mogą nie tolerować dyskomfortu związanego z pompowaniem mankietu i/lub okluzją tętniczą trwającą 5 min; należy wyraźnie poinformować wszystkich uczestników, że pomiar może zostać przerwany w takim przypadku. Według naszego doświadczenia, choć około 10% uczestników zgłasza zauważalny dyskomfort podczas pomiaru, konieczność przedwczesnego przerwania badania z powodu tego dyskomfortu wystąpiła jedynie u niewielkiej liczby osób (1%-2%).
Ograniczeniem technologii NIRS jest fakt, że sygnały są zależne od stopnia pigmentacji skóry (melaniny). Obecnie nie istnieje powszechnie dostępna metoda korygowania osłabienia sygnałów NIRS wynikającego z zawartości melaniny w skórze, co ogranicza zastosowanie tej techniki u osób z ciemną karnacją9,33. Ponadto głębokość sygnału/pomiaru NIRS wynosi około połowy odległości między odbiornikiem a nadajnikiem (źródłem a detektorem). W związku z tym nadmierna tkanka tłuszczowa w miejscu pomiaru zmniejsza wzglකිny wkład tkanki mięśniowej znajdującej się pod nią w sygnał NIRS. Jest zatem istotne, aby głębokość penetracji światła była wystarczająca, by objąć badaniem leżące poniżej mięśnie i dostarczyć informacji specyficznych dla interakcji między przepływem krwi a metabolizmem mięśniowym9. Jest to jeden z powodów, dla których mięsień brzuchaty łydki jest standardowym miejscem pomiaru, ponieważ tkanka tłuszczowa podskórna w tej lokalizacji rzadko przekracza 1cm20. Alternatywnie można wykorzystać mięsień piszczelowy przedni jako kolejne potencjalne miejsce pomiaru34.
Istnieje wiele rodzajów urządzeń NIRS (dziedziny częstotliwości, dziedziny czasu i fali ciągłej), które działają w odmienny sposób. W porównaniach między urządzeniami zgłaszano różnice w parametrach, takich jak nachylenie krzywej reperfuzji; dlatego zaleca się ostrożność przy porównywaniu lub łączeniu wyników pochodzących z różnych typów urządzeń NIRS25.
Istnieje potencjał wykorzystania CW-NIRS podczas interwencji chirurgicznych w celu potwierdzenia skutecznej rewaskularyzacji; jednakże fluktuacje sygnałów NIRS w czasie rzeczywistym, a także znaczna zmienność międzyosobnicza podczas interwencji wewnątrzynaczyniowych, utrudniają potwierdzenie skutecznej reperfuzji mikronaczyniowej w czasie rzeczywistym w oparciu wyłącznie o krzywe NIRS. W związku z tym obecna konieczność polegania na postprocesingu danych powinna być brana pod uwagę przez badaczy planujących przyszłe protokoły eksperymentalne35.
Metody alternatywne 
Inne metody powszechnie stosowane do pomiaru funkcji naczyniowej, perfuzji i/lub hiperemii reaktywnej kończyn dolnych obejmują pletyzmografię z okluzją żylną, USG dopplerowskie oraz USG z użyciem środka kontrastowego. NIRS wykazuje jednak istotne zalety w stosunku do każdej z tych metod. Choć pletyzmografia z okluzją żylną jest prostą i powtarzalną metodą pomiaru przepływu krwi w kończynie za pomocą zmian objętości, jest to pomiar pośredni, a technika nadmuchiwania i spuszczania powietrza skutkuje bardzo niską rozdzielczością czasową. W przeciwieństwie do niej, NIRS charakteryzuje się wysoką rozdzielczością czasową i bezpośrednio ocenia zmiany w mikrokrążeniu/metabolizmie tlenu w tkankach. Pomiar przepływu krwi za pomocą USG, oparty na średnicy naczynia i sygnale prędkości Dopplera, zapewnia doskonałą rozdzielczość czasową i przestrzenną; jednak istnieje wiele podejść analitycznych do ilościowego określania wyników, a metoda ta jest w dużym stopniu zależna od operatora, wymagając szerokich umiejętności i przeszkolenia. USG jest również wrażliwe na nawet niewielkie artefakty ruchowe podczas pomiaru25. W porównaniu z tym NIRS jest stosunkowo łatwy w obsłudze i mniej podatny na artefakty ruchowe. USG z kontrastem w czasie rzeczywistym pozwala na ilościowe określenie reaktywności mikrokrążenia mięśni szkieletowych podczas hiperemii reaktywnej; jednak technika ta jest ograniczona koniecznością zapewnienia dostępu dożylnego, co wymaga nadzoru medycznego. USG z kontrastem wymaga również zaawansowanej analizy obrazu, dużych umiejętności i przeszkolenia, a także kosztownego sprzętu USG i środków kontrastowych. Wstępne dowody wskazują, że pomiary hiperemii reaktywnej po okluzji uzyskane za pomocą USG z kontrastem, w tym reaktywność przepływu krwi w mikrokrążeniu mięśni szkieletowych, korelują z pomiarami uzyskanymi metodą NIRS po 5 min okluzji mankietem24. Wreszcie, ze względu na względną łatwość obsługi i przystępność NIRS, wielu użytkowników można przeszkolić i szybko wdrożyć, co umożliwia zastosowanie NIRS w dużych badaniach wieloośrodkowych przy jednoczesnym minimalizowaniu zmienności międzyoperatorowej.
Kierunki przyszłego rozwoju i zastosowania 
Obiecujące zastosowania technologii NIRS obejmują ocenę dynamiki utlenowania regionalnego w PAD w celu lepszej stratyfikacji ryzyka kończyn oraz oceny skuteczności leczenia lub pogorszenia stanu klinicznego, szczególnie u osób z objawami maskowanymi przez neuropatię obwodową i powikłania cukrzycowe15,18,22. Nowsze systemy obejmują wiele, stosunkowo małych i lekkich sond CW-NIRS, które gromadzą dane jednocześnie, co umożliwia ocenę heterogeniczności odpowiedzi mikronaczyniowych między poszczególnymi miejscami9 podczas hiperemii reaktywnej lub testów wysiłkowych. Pomiary spektroskopii bliskiej podczerwieni wykazują również potencjał w przewidywaniu gojenia ran w schorzeniach kończyn dolnych, takich jak stopa cukrzycowa/owrzodzenia, w porównaniu ze standardowymi kryteriami gojenia, co przekłada się na poprawę opieki nad pacjentem oraz redukcję kosztów poprzez wcześniejsze zaprzestanie nieskutecznych terapii medycznych36,37. Ponadto rośnie liczba dowodów na to, że techniki NIRS pomagają w potwierdzeniu skuteczności perfuzji mikronaczyniowej u pacjentów z krytycznym niedokrwieniem kończyn po interwencjach reperfuzyjnych tętnic pomostowych13,35. Wreszcie, NIRS pozwala na celowanie w bodźce desaturacyjne mikronaczyniowe/niedokrwienne podczas klinicznej terapii wysiłkowej, a NIRS po interwencji umożliwia również ocenę zmian w funkcji naczyniowej kończyn dolnych, dostarczając mechanistycznych wglądów w zmiany sprawności funkcjonalnej i zdolności do chodzenia15,38.
Podsumowując, istnieje nadzieja, że rozpowszechnienie tego protokołu umożliwi ujednolicenie analiz oraz konsolidację danych pochodzących z poszczególnych prób i różnych grup badawczych. Takie bardziej spójne podejście pozwoli z kolei na lepsze zrozumienie dysfunkcji naczyniowych kończyn dolnych i poprawi wyniki badań translacyjnych mających na celu poprawę stanu zdrowia i jakości życia osób z chorobami naczyniowymi obwodu.

Choroby układu krążenia (CVD) są głównym czynnikiem przyczyniającym się do globalnej śmiertelności1. Podczas gdy zawał mięśnia sercowego i udar mózgu są najczęstszymi objawami CVD, choroby naczyniowe kończyn dolnych, takie jak choroba tętnic obwodowych (PAD) i choroba stopy cukrzycowej, w znacznym stopniu przyczyniają się do osobistego, społecznego i zdrowotnego obciążenia CVD2,3,4. Co ważne, te stany chorobowe charakteryzują się dysfunkcją mikro- i makronaczyniową5, które przyczyniają się do wystąpienia objawów (np. chromania przestankowego), upośledzenia funkcjonalnego, słabej mobilności, a także izolacji społecznej i obniżonej jakości życia6. Historycznie rzecz biorąc, techniki oceny naczyń krwionośnych kończyn górnych były stosowane jako miara ogólnoustrojowej funkcji naczyń krwionośnych i związanego z nią ryzyka sercowo-naczyniowego; Jednak metody te potencjalnie nie są wrażliwe na miejscowe upośledzenie funkcji naczyniowej kończyn dolnych7,8. Chociaż obecnie istnieje szereg technik stosowanych do oceny funkcji naczyń krwionośnych kończyny dolnej, takich jak poszerzenie zależne od przepływu (FMD) i ultradźwięki ze wzmocnieniem kontrastowym, każda metoda ma wady i ograniczenia, takie jak koszt sprzętu, umiejętności operatora lub potrzeba inwazyjnego dostępu żylnego. Z tych powodów istnieje zapotrzebowanie na ustandaryzowane i skuteczne techniki oceny funkcji naczyniowej (dys)funkcji kończyn dolnych, które można łatwiej wdrożyć w warunkach badawczych i klinicznych.
Spektroskopia bliskiej podczerwieni (CW-NIRS) to nieinwazyjna, tania i przenośna metoda, która określa ilościowo względne zmiany w natlenieniu hemoglobiny in vivo. Ponieważ sygnały hemoglobiny natlenionej i odtlenionej przez NIRS pochodzą z małych (<1 mm średnicy) naczyń, można ocenić lokalny metabolizm mięśni szkieletowych i funkcję mikrokrążenia9. W szczególności wskaźnik nasycenia tkanek (TSI) [TSI = hemoglobina utleniona/ (hemoglobina utleniona + hemoglobina odtleniona) x 100], zapewnia ilościową miarę natlenienia tkanek<klasa sup="xref">9. Mierzone przed, w trakcie i po okluzji i reaktywnym przekrwieniu, zmiany w TSI wskazują na reakcję naczyniową "narządu końcowego" w stosunku do wartości wyjściowej sprzed okluzji. Co ważne, metoda ta jest wrażliwa na zmiany w reaktywności mikronaczyniowej mięśni i perfuzji związane ze starzeniem się10, progresja choroby11 oraz interwencje kliniczne (np. chirurgia rewaskularyzacyjna12,13 lub rehabilitacja ruchowa14,15,16,17) u osób z dysfunkcją mikrokrążenia lub zagrożoną jej dysfunkcją krążenia.
Dostępność systemów NIRS doprowadziła do szybkiego wzrostu liczby badań naukowych opisujących funkcje mikronaczyniowe18. Jednak różnice w protokołach badania przekrwienia reaktywnego, pominięcie szczegółowych, powtarzalnych metod NIRS, a także brak jednolitości w opisie, prezentacji i analizie parametrów odpowiedzi NIRS sprawiają, że porównania między poszczególnymi badaniami są trudne. Ogranicza to sortowanie danych do metaanalizy i formułowanie zaleceń dotyczących oceny klinicznej9,15.
Dlatego w tym artykule opisujemy ustandaryzowane protokoły NIRS i testów okluzji naczyniowej naszego laboratorium do oceny reaktywnego przekrwienia kończyn dolnych. Upowszechniając te metody, chcemy przyczynić się do poprawy standaryzacji i powtarzalności procedur gromadzenia danych oraz zharmonizowanej sprawozdawczości.

<table><tbody><tr><td>Źródło powietrza inflatora mankietu</td><td>Hokanson&nbsp;</td><td>AG101 ŹRÓDŁO</td><td></td>POWIETRZA</tr><tr><td>Elastyczny bandaż kohezyjny</td><td>MaxoWrap</td><td>18228-BL</td><td>Do blokowania światła otoczenia</td></tr><tr><td>OxySoft</td><td>Artinis</td><td>3.3.341 x64</td><td></td></tr><tr><td>PortaLite (NIRS)</td><td>Artinis</td><td>0302-00019-00</td><td></td></tr><tr><td>PortaSync MKII (zdalny)</td><td>Artinis</td><td>0702-00860-00</td><td>Do oznaczania kamieni milowych podczas pomiaru</td></tr><tr><td>Szybki inflator mankietu</td><td>Hokanson&nbsp;</td><td>Mankiet udowy E20 RAPID CUFF INFLATOR</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Hokanson&nbsp;</td><td>CC17</td><td></td></tr><tr><td>Transpore Taśma chirurgiczna</td><td>3M</td><td>1527-1</td><td>Do mocowania sondy do skóry</td></tr></tbody></table>

spektroskopia bliskiej podczerwieni podczas przekrwienia reaktywnego w celu oceny funkcji naczyniowej kończyn dolnych

Near-Infrared Spectroscopy During Reactive Hyperemia for the Assessment of Lower Limb Vascular Function

Choroby naczyniowe kończyny dolnej znacząco przyczyniają się do globalnego obciążenia chorobami sercowo-naczyniowymi i chorobami współistniejącymi, takimi jak cukrzyca. Co ważne, dysfunkcja mikronaczyniowa może wystąpić przed lub obok patologii makronaczyniowej i obie potencjalnie przyczyniają się do objawów pacjenta i obciążenia chorobą. W tym miejscu opisano nieinwazyjne podejście wykorzystujące spektroskopię w bliskiej podczerwieni (NIRS) podczas reaktywnego przekrwienia, które zapewnia standaryzowaną ocenę funkcji naczyniowej (dys)funkcji kończyn dolnych oraz potencjalną metodę oceny skuteczności interwencji terapeutycznych. W przeciwieństwie do metod alternatywnych, takich jak ultrasonografia ze wzmocnieniem kontrastowym, podejście to nie wymaga dostępu żylnego ani zaawansowanej analizy obrazu, a także jest niedrogie i mniej zależne od operatora. Niniejszy opis metody NIRS zawiera reprezentatywne wyniki i standardową terminologię, a także omówienie zagadnień związanych z pomiarami, ograniczeń i metod alternatywnych. Przyszłe zastosowanie tej pracy poprawi standaryzację projektowania badań naczyniowych, procedur gromadzenia danych i zharmonizowanego raportowania, zwiększając w ten sposób wyniki badań translacyjnych w obszarach (dys)funkcji, chorób i leczenia naczyń kończyn dolnych.

Spektroskopia w bliskiej podczerwieni 
Urządzenia do spektroskopii bliskiej podczerwieni z falą ciągłą mierzą względne zmiany w utlenowanej (O2)2Hb) i hemoglobinę oduksygenowaną (HHb), które odzwierciedlają miejscowe O2 dostarczanie i wykorzystanie poprzez źródła emitujące światło oraz fotodetektory, rozmieszczone w określonych odległościach. Emitowane są fale świetlne o długościach od ok. 700 nm do 850 nm, co odpowiada szczytowi absorpcji O22Hb i HHb. Po przeniknięciu światła bliskiej podczerwieni do mięśni szkieletowych, rozproszenie i absorpcja światła są zależne od długości fali. Mięsień szkieletowy jest tkanką heterogenną, w związku z czym współczynników rozproszenia i absorpcji, a także określonej długości drogi, jaką pokonuje światło, nie można skwantyfikować. Dlatego technologia CW-NIRS wykorzystuje zmodyfikowane prawo Lamberta-Beera, które uwzględnia współczynnik różnicowej długości drogi (DPF) i umożliwia określenie względnych stężeń O2Należy obliczyć wartości Hb oraz HHb. Dodatkowo O2Hb i HHb. Miary pochodne CW-NIRS obejmują całkowitą hemoglobinę (THb = O2Hb + HHb), marker objętości krwi / całkowitej mocy sygnału oraz wskaźnik saturacji tkankowej (TSI = O2Hb/THb*100). Wskaźnik TSI jest generowany za pomocą technologii spektroskopii z rozdzielczością przestrzenną (SRS), w której fotony są mierzone w wielu odstępach od źródła, co zwiększa precyzję pomiaru9 oraz zapewniając ilościowy pomiar utlenowania tkanek. Ponadto, dzięki zastosowaniu wielu odległości między źródłem a detektorem, SRS zwiększa udział tkanek położonych głębiej, jednocześnie zmniejszając udział tkanek bardziej powierzchownych, takich jak skóra czy tkanka tłuszczowa, w sygnałach NIRS. Warto również zauważyć, że TSI określa się zamiennie jako regionalne wysycenie tlenem (rSO2), wskaźnik oksygenacji tkanek (TOI) lub wysycenie tlenem tkanki mięśniowej (StO2)2) w literaturze. Sugeruje się zatem, aby w przyszłości przyjęto jeden termin w celu ujednolicenia nomenklatury i ograniczenia niejasności.
Dalej zaleca się, aby wszystkie ślady NIRS zebrane podczas badań zostały poddane analizie i zaraportowane9. Ważne jest również zrozumienie, że spektrometry CW nie dostarczają bezwzględnych stężeń chromoforów w badanych tkankach, ponieważ rzeczywista długość drogi światła jest nieznana. Urządzenia te dostarczają zamiast tego zmian względem określonej linii bazowej. Dlatego, jak zauważyli Cornelis i wsp.15, zaleca się, aby sygnały NIRS analizować jako zmiany względem punktu czasowego będącego przedmiotem zainteresowania. Dodatkowo zaleca się, aby w raportowaniu i interpretacji skupić się na amplitudach i nachyleniu odpowiedzi, ponieważ zmienne te są mniej podatne na czynniki zakłócające, takie jak grubość tkanki tłuszczowej czy stosunek sygnału do szumu.
Sygnały NIRS podczas okluzji i hiperemii reaktywnej 
Niniejszy artykuł skupi się przede wszystkim na opisaniu odpowiedzi sygnału TSI podczas okluzji i hiperemii reaktywnej, ponieważ ta miara SRS jest mniej podatna na zmiany wkładu sygnałów skórnych oraz błędy pomiarowe w porównaniu z surowymi sygnałami O2Hb i HHb.
Zestaw zmiennych TSI NIRS ocenianych podczas okluzji i hiperemii reaktywnej przedstawiono na Rysunek 4. Wartość wyjściowa TSI reprezentuje średnią wartość TSI przed rozpoczęciem okluzji naczyniowej (nadmuchaniem mankietu), rutynowo przez 1 min. Szybkość desaturacji podczas okluzji jest reprezentowana przez Snachylenie 1. Ze względu na niedrożność tętnicy, spadki TSI wskazane przez nachylenie 1 (Slope 1) można przypisać utlenowaniu tlenu/spoczynkowemu tempo metabolizmu mięśni. TSIMIN jest najniższą wartością TSI uzyskaną podczas okluzji. TSIOBRAZ(różnica między wyjściowym TSI a TSI)MIN) reprezentuje stopień niedokrwienia wywołanego okluzją (oraz bodziec do wazodylatacji i hiperemii pookluzyjnej). Nachylenie 2 wskazuje tempo reperfuzji po zwolnieniu mankietu i reprezentuje odpowiedź w postaci hiperemii reaktywnej/reaktywności mikronaczyniowej. Alternatywnie nachylenie krzywej reperfuzji można opisać jako czas połowiczny. TSIMAX jest najwyższą wartością TSI uzyskaną po zwolnieniu mankietu. stopień reperfuzji oblicza się jako różnica między TSIMAX oraz TSIMIN, oraz czas do TSIMAX oblicza się jako różnica czasu (s) od TSIMIN do TSImaks. Reaktywna hiperemia TSI pole pod krzywą (AUC) oblicza się na podstawie powrotu do wartości bazowej po zwolnieniu mankietu po 1 minucie, 2 minutach lub 3 minutach. Na koniec, rezerwa hiperemiczna, reprezentujące zmianę TSI powyżej poziomu bazowego, można obliczyć jako różnicę między TSIMAKS oraz bazowy poziom TSI, wyrażony w procentach9,10,12,20.
<img alt="Wykres równowagi statycznej; indeks saturacji tkankowej w funkcji czasu; wyniki eksperymentu z okluzją przy ciśnieniu 200 mmHg." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig04.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 4"> 
Rycina 4Sygnał indeksu saturacji tkankowej (TSI) podczas testu okluzji naczyniowej NIRS wraz ze zmiennymi TSI istotnymi podczas hiperemii reaktywnej. Wartość wyjściowa TSI reprezentuje średnią wartość TSI przed rozpoczęciem pompowania mankietu. Nachylenie 1 reprezentuje tempo desaturacji podczas okluzji. Ten TSIMIN jest najniższą wartością TSI uzyskaną podczas okluzji. TSIOBRAZOWANIE (różnica między TSI wyjściowym a TSIMIN) reprezentuje stopień niedokrwienia wywołanego przez okluzję. Nachylenie 2 wskazuje tempo reperfuzji po zwolnieniu mankietu. TSIMAKS jest najwyższą wartością TSI uzyskaną po zwolnieniu mankietu. stopień reperfuzji oblicza się jako różnica między TSIMAX  i TSIMIN, oraz czas do TSIMAX oblicza się jako różnica czasu (s) od TSIMIN do TSIMAX. Reaktywna hiperemia TSI pole pod krzywą (AUC) oblicza się na podstawie powrotu do wartości bazowej po zwolnieniu mankietu po 1 minucie, 2 minutach lub 3 minutach. rezerwa hiperemiczna, reprezentująca zmianę TSI względem poziomu bazowego, może zostać obliczona jako różnica między TSIMAX or bazowe TSI, wyrażone w procentach. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig04large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.</a>
Oprócz zmiennych TSI, w przypadku braku zmian objętości krwi, możliwe jest również oszacowanie tkankowego poboru tlenu (mVO2) podczas okluzji mankietem tętniczym poprzez obliczenie nachyleń zmian HHb i O2Hb w początkowej liniowej fazie odpowiedzi tych parametrów na okluzję (Slope 1), w oparciu o założenie, że szybkość znikania O2Hb (i/lub szybkość pojawiania się HHb) odpowiada szybkości utylizacji tlenu przez badany mięsień.
Wykorzystanie NIRS do oceny reaktywności mikronaczyniowej w populacjach klinicznych 
Co istotne, pomiary NIRS podczas badania hiperemii reaktywnej pozwalają odróżnić reakcje mikronaczyniowe u uczestników pozornie zdrowych od osób z różnym stopniem dysfunkcji. Różnice w reaktywności między osobą pozornie zdrową a osobą z PAD przedstawiono na Rysunku 5. W szczególności u reprezentatywnego uczestnika z PAD, w porównaniu z kontrolą zdrową, obserwuje się wolniejsze tempo reperfuzji, dłuższy czas powrotu do normy, mniejsze maksymalne reakcje hiperemiczne oraz różnice w zmiennych takich jak czas do TSIMAX  oraz TSIAUC 20. Należy zauważyć, że zmienne NIRS, takie jak opisane w niniejszym artykule, są również stosowane podczas standaryzowanych klinicznych prób wysiłkowych i testów okluzyjnych w celu oceny reakcji (mikro)naczyniowych na konkretne leczenie lub bodziec w postaci aktywności fizycznej, a także do określenia efektów rutynowego treningu fizycznego u osób zdrowych17 i z CVD21. W celu zapoznania się z niedawnym podsumowaniem parametrów pomiarowych NIRS oraz wynikami badań z wykorzystaniem NIRS w chorobach obwodowych naczyń kończyn dolnych podczas hiperemii reaktywnej i wysiłku, należy zapoznać się z przeglądem systematycznym autorstwa Josepha i wsp.18.
Na koniec, projektując badania obejmujące pomiary NIRS, takie jak te przedstawione na Rysunku 4 i Rysunku 5, należy pamiętać, że w populacjach osób pozornie zdrowych oraz klinicznych wykazano dużą zmienność międzypodmiotową wartości bezwzględnych, co utrudnia na przykład zdefiniowanie wartości bezwzględnych dla diagnostyki PAD w oparciu o dane NIRS22.
<img alt="Wykres przedstawiający zmiany indeksu saturacji tkankowej w czasie w warunkach pozornego zdrowia w porównaniu z PAD." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig05.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 5"> 
Rycina 5: Sygnał indeksu saturacji tkankowej (TSI) podczas badania hiperemii reaktywnej. Sygnał indeksu saturacji tkankowej (TSI) wykazujący zdolność NIRS do rozróżnienia odpowiedzi naczyniowej u pozornie zdrowego mężczyzny oraz u mężczyzny z chorobą tętnic obwodowych (Ankle Brachial Index = 0.5) podczas badania hiperemii reaktywnej. *Początek linii bazowej NIRS; #Początek okluzji tętniczej; ^Koniec okluzji tętniczej. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig05large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
Pomiary suboptymalne 
Zgodnie z opisem w powyższej sekcji protokołu, po rozpoczęciu rejestracji sygnałów NIRS istotne jest przeprowadzenie wizualnej inspekcji przebiegów danych pod kątem artefaktów ruchowych przed ustawieniem linii bazowej NIRS dla wszystkich przebiegów. Rysunek 6 przedstawia artefakty ruchowe w przebiegach O2Hb i THb.
<img alt="Wykres zmiany stężenia hemoglobiny; Δ stężenie (μM) w funkcji czasu (s); badanie pomiaru optycznego." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig06.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 6"> 
Rysunek 6: Przykład artefaktu ruchowego w sygnale NIRS podczas okresu zbierania danych przed baseline'em. #Początek okresu przed baseline'em w NIRS. THb: całkowita hemoglobina. O2Hb: hemoglobina utleniona. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig06large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.</a>
Opisany powyżej protokół wykorzystuje ciśnienie 200 mmHg do zablokowania przepływu tętniczego w kończynie dolnej. Bardzo rzadko ciśnienie to jest niewystarczające do zatrzymania przepływu krwi, co upośledza odpowiedź hiperemiczną. Może to wystąpić na przykład u uczestnika z nadciśnieniem stopnia 3. Oprócz stosowania innych technologii, takich jak plejtyzmografia tensometryczna, w celu potwierdzenia ustania przepływu krwi, ważne jest uważne obserwowanie wszelkich odchyleń od przewidywanych odpowiedzi NIRS po zaciśnięciu mankietu (np. Rysunek 7, Panel B: wzrost sygnału O2Hb (brak spodziewanego spadku z powodu hipoksji i utylizacji tlenu tkankowego) oraz wzrost THb (brak względnej liniowości wynikającej ze stabilnej objętości krwi)). Zauważenie tych odchyleń od oczekiwanych odpowiedzi pozwala na wczesną interwencję w celu przerwania bieżącego pomiaru lub umożliwia zwiększenie ciśnienia okluzji aż do momentu, gdy w kolejnych pomiarach stanie się oczywiste, że tętnica została zablokowana.
<img alt="Wykres analizujący stężenie β-lin w funkcji czasu, grupy Tfb i Cg9, wyniki eksperymentalne." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66511/66511fig07v3.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 7"> 
Rycina 7: Przykład zapisów całkowitej hemoglobiny (THb) i hemoglobiny utlenowanej (O2Hb). (A) Skuteczna okluzja tętnicy oraz (B) nieskuteczna okluzja tętnicy. #Początek okluzji tętnicy. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66511/66511fig07large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>

Tutaj opisujemy nieinwazyjne podejście wykorzystujące spektroskopię bliskiej podczerwieni do oceny reaktywnego przekrwienia kończyny dolnej. Protokół ten zapewnia standaryzowaną ocenę reakcji naczyniowej i mikronaczyniowej, która może być wykorzystana do określenia obecności dysfunkcji naczyniowej, a także skuteczności interwencji terapeutycznych.

Spektroskopia bliskiej podczerwieni podczas przekrwienia reaktywnego w celu oceny funkcji naczyniowej kończyn dolnych

Vascular diseases of the lower limb contribute substantially to the&#160;global burden of cardiovascular disease and comorbidities such as diabetes. ...

Nasze badania koncentrują się na zrozumieniu, w jaki sposób upośledzenie funkcji naczyń krwionośnych i przepływu krwi przyczynia się do spadku sprawności fizycznej wraz z wiekiem i związanych z wiekiem schorzeń sercowo-naczyniowych. Naszym celem jest również opracowanie nowatorskich terapii i interwencji ruchowych, które ukierunkowane są na funkcje naczyń krwionośnych i poprawiają wydolność fizyczną i jakość życia u osób żyjących z chorobami układu krążenia. Różnice w protokołach testowych, misja szczegółowych, powtarzalnych metod NIRS oraz brak jednolitości w opisie, prezentacji i analizie parametrów odpowiedzi NIRS sprawiają, że porównania między poszczególnymi badaniami są trudne.Ogranicza to zestawianie danych do metaanalizy i formułowanie zaleceń dotyczących oceny klinicznej. W porównaniu z pletyzmografią, NIRS ma wysoką rozdzielczość czasową i bezpośrednio ocenia zmiany w mikrokrążeniu. W porównaniu z ultrasonografią, NIRS nie wymaga zaawansowanej analizy obrazu ani dożylnego podawania środków kontrastowych.Względna łatwość i przystępność cenowa NIRS oznacza, że użytkownicy mogą być szybko szkoleni, co umożliwia prowadzenie wieloośrodkowych badań przy minimalnej zmienności między operatorami. Koncentrujemy się na poprawie funkcji mikrokrążenia mięśni szkieletowych poprzez interwencje, takie jak kondycjonowanie niedokrwienne i trening fizyczny ograniczający przepływ krwi. Obecnie testujemy wpływ elektrycznej stymulacji nerwowo-mięśniowej jako terapii promującej funkcje naczyń krwionośnych i zwiększającej zdolność chodzenia u osób z chorobą tętnic obwodowych.Na początek poproś uczestnika, aby położył się w pozycji leżącej na cokole lub łóżku egzaminacyjnym. Umieść mankiet wokół uda proksymalnie do kolana, upewniając się, że rurki nie stykają się z łydką. Podnieś nogę ze stopą i kostką na piankowym wsporniku, pozostawiając dolną część nogi stabilną i dostępną do pomiarów.Włącz moduł szybkiego nadmuchiwania mankietów. Aktywuj źródło powietrza inflatora mankietu, sprawdź, czy powietrze przepływa przez wąż i podłącz wąż do mankietu udowego. Zamocuj spektroskopię bliskiej podczerwieni lub sondę odbiornika nadajnika NIRS na skórze nad miejscami pomiaru.Przykryj sondę czarną taśmą kinezjologiczną, aby zablokować światło otoczenia, zachowując integralność sygnału NIRS. Poinstruuj uczestnika, aby utrzymywał zrelaksowaną postawę, unikał mówienia i trzymał nogi nieruchomo przez cały okres zbierania danych. Korzystając z interfejsu komputera, uruchom urządzenie NIRS i zbieraj dane przez co najmniej dwie minuty przed rozpoczęciem pomiaru.Monitoruj ekran komputera, aby zapewnić integralność sygnałów danych i fizjologicznie wiarygodne wartości. Jeśli nie zostaną odnotowane żadne wahania sygnału NIRS, naciśnij odpowiedni przycisk w oprogramowaniu, aby ustawić linię bazową danych NIRS. Zbierz co najmniej jedną minutę danych wyjściowych, upewniając się, że podczas nagrywania nie występują wahania sygnału ani artefakty ruchu.Ustaw ciśnienie w mankiecie na 200 milimetrów słupa rtęci na szybkim inflatorze mankietu przed wybraniem trybu mankietu. Poinformuj uczestnika o potencjalnych odczuciach podczas napompowania mankietu do 200 milimetrów słupa rtęci przez pięć minut, a następnie całkowitego opróżnienia mankietu. Gdy będziesz gotowy do rozpoczęcia pompowania mankietu, zaznacz koniec okresu bazowego na nagraniu.Napompuj mankiet na udzie do ciśnienia skurczowego 200 milimetrów słupa rtęci. Monitoruj komputer lub ekran, aby zapewnić integralność danych w okresie okluzji. Tuż przed końcem pięciominutowej okluzji przypomnij uczestnikowi, aby trzymał nogi nieruchomo i powstrzymał się od mówienia przez około trzy minuty po opróżnieniu mankietu.Po pięciu minutach szybko opróżnij mankiet udowy do zera milimetrów słupa rtęci i jednocześnie zaznacz koniec okresu okluzyjnego na nagraniu. Po trzech minutach od okluzji lub po powrocie danych NIRS do linii bazowej zaznacz koniec okresu rekonwalescencji i przerwij pomiar. Na koniec wyeksportuj wyniki NIRS i zapisz obróbkę i analizę danych.NIRS rozróżnia reakcję mikronaczyniową między osobami zdrowymi a osobami z chorobą tętnic obwodowych podczas testów przekrwienia reaktywnego.

near-infrared-spectroscopy-during-reactive-hyperemia-for-assessment

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Kapilaroskopia to nieinwazyjna, stosunkowo tania metoda bezpośredniej wizualizacji mikrokrążenia. Technika przepływu krwi w przedramieniu zapewnia akceptowane nieinwazyjne pomiary funkcji śródbłonka.

Nieinwazyjna ocena funkcji mikrokrążenia i śródbłonka

Tutaj opisujemy proste, nieinwazyjne podejście wykorzystujące spektroskopię bliskiej podczerwieni do oceny reaktywnego przekrwienia, sprzężenia nerwowo-naczyniowego i zdolności oksydacyjnej mięśni szkieletowych podczas jednej wizyty klinicznej lub laboratoryjnej.

Sprzężenie nerwowo-naczyniowe mięśni szkieletowych, zdolność oksydacyjna i funkcja mikrokrążenia dzięki spektroskopii bliskiej podczerwieni "One Stop Shop"

Opisujemy protokół do nieinwazyjnego i ciągłego pomiaru bezwzględnego wskaźnika przepływu krwi w mikronaczyniach krwionośnych i nasycenia krwi tlenem za pomocą multimodalnego urządzenia opartego na optyce dyfuzyjnej bliskiej podczerwieni. Następnie oceniamy tempo metabolizmu zużycia tlenu i reaktywnego przekrwienia za pomocą testu okluzji naczyniowej.

Nieinwazyjne monitorowanie utlenowania mikrokrążenia i reaktywnego przekrwienia przy użyciu hybrydowej, rozproszonej spektroskopii optycznej w bliskiej podczerwieni do intensywnej terapii

W niniejszym opracowaniu opisujemy metodę zbierania i analizy danych dla funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni (fNIRS), nowatorskiego nieinwazyjnego systemu obrazowania mózgu stosowanego w neuronauce poznawczej, w szczególności w badaniach nad rozwojem mózgu dziecka. Metoda ta zapewnia uniwersalny standard akwizycji i analizy danych, który jest kluczowy dla interpretacji wyników oraz odkryć naukowych.

Badanie funkcji poznawczych u niemowląt, dzieci i dorosłych z wykorzystaniem spektroskopii bliskiej podczerwieni

Przedstawiamy metodę immunohistochemii całego preparatu oraz konfokalnej mikroskopii skaningowej z wielokrotnym znakowaniem w celu analizy tworzenia złożonej sieci naczyniowej w skórze kończyny zarodka myszy.

Analiza immunohistochemiczna całego preparatu dla naczyń krwionośnych skóry kończyny zarodkowej: model systemowy do badania morfogenezy rozgałęzień naczyniowych w zarodku

Demonstrujemy metodę zbierania bakterii magnetotaktycznych (MTB), które można zastosować do naturalnych wód.  MTB można wyizolować i wzbogacić z próbek osadu przy użyciu stosunkowo prostej konfiguracji, która wykorzystuje naturalny magnetyzm bakterii.  Wyizolowany MTB można następnie szczegółowo zbadać zarówno za pomocą mikroskopii świetlnej, jak i elektronowej.

Zbieranie, izolacja i wzbogacanie naturalnie występujących bakterii magnetotaktycznych ze środowiska

Tutaj opisujemy skuteczną metodę badania dynamiki apoptotycznego oczyszczania komórek in vivo. Metoda ta wykorzystuje żywe zarodki Drosophila jako potężny model do monitorowania fagocytozy komórek apoptotycznych przy użyciu specyficznego znakowania komórek apoptotycznych i fagocytów.

Obrazowanie na żywo apoptotycznego usuwania komórek podczas embriogenezy Drosophila

Tutaj opisujemy oprzyrządowanie i metody wykrywania pojedynczych fluorescencyjnie znakowanych cząsteczek białka oddziałujących z pojedynczą cząsteczką DNA zawieszoną pomiędzy dwiema optycznie uwięzionymi mikrosferami.

Połączenie manipulacji pojedynczymi cząsteczkami i obrazowania w celu badania interakcji białko-DNA

Niekoherentne światło ksenonowe było przepuszczane przez wąskopasmowe filtry interferencyjne i neutralne gęstości, aby dostarczyć światło o różnej długości fali i intensywności do hodowanych komórek. Protokół ten został wykorzystany do oceny wpływu terapii światłem czerwonym/bliskiej podczerwieni na produkcję form reaktywnych in vitro: nie zaobserwowano żadnych efektów przy użyciu badanych parametrów.

Metoda oceny wpływu zakresu długości fal i natężeń terapii światłem czerwonym/bliskiej podczerwieni na stres oksydacyjny in vitro

Dysfunkcja mitochondriów jest cechą charakterystyczną starzenia się komórek. W tym artykule zastosowano nieinwazyjne leczenie w bliskiej podczerwieni (NIr) w celu poprawy funkcji mitochondriów w starzejącym się nabłonku czuciowym przedsionkowym myszy.

Światło bliskiej podczerwieni (NIr) zwiększa ekspresję markera funkcji mitochondriów w przedsionkowym nabłonku czuciowym myszy

Poznaj nieinwazyjną metodę spektroskopii bliskiej podczerwieni (NIRS) do oceny funkcji mikronaczyniowej w kończynach dolnych podczas przekrwienia reaktywnego. Ta technika pozwala wykryć dysfunkcję naczyniową i wspiera rozwój terapii kardiologicznych.

Spektroskopia bliskiej podczerwieni podczas przekrwienia reaktywnego w celu oceny funkcji naczyniowej kończyn dolnych

Przeglądaj więcej filmów