Avaliação ultra-som de endotelial-dependente do fluxo vasodilatação mediada da artéria braquial em Pesquisa Clínica

Resumo

A disfunção endotelial está associada a diversas doenças e é preditivo de eventos cardiovasculares adversos em seres humanos. Vasodilatação mediada pelo fluxo (FMD) é um método de ultra-som não invasivo de avaliação da função endotelial. As escolhas metodológicas e experiência do operador podem afetar os resultados. Uma abordagem sistemática à febre aftosa em estudos humanos é discutido aqui.

Resumo

O endotélio vascular é uma camada única de células que cobrem o interior dos vasos sanguíneos e fornecer ambas as funções estruturais e funcionais. O endotélio actua como uma barreira, impedindo a adesão de leucócitos e de agregação, bem como controlar a permeabilidade a componentes do plasma. Funcionalmente, o endotélio afecta tom navio.

A disfunção endotelial é um desequilíbrio entre as espécies químicas que regulam tom navio, thombroresistance, a proliferação celular e a mitose. Este é o primeiro passo na aterosclerose, e está associado com a doença das artérias coronárias, doença arterial periférica, insuficiência cardíaca, hipertensão e hiperlipidemia.

A primeira demonstração de disfunção endotelial envolvida infusão direta da acetilcolina e angiografia coronária quantitativa. A acetilcolina se liga aos receptores muscarínicos na superfície das células endoteliais, que conduz a um aumento de cálcio intracelular e aumentou nióxido de tric (NO). Em indivíduos com um endotélio intacto, a vasodilatação foi observada enquanto indivíduos com lesão endotelial experimentado vasoconstrição paradoxal.

Existe, um método não-invasivo in vivo para medir a função endotelial em artérias periféricas usando alta resolução de modo B ultra-som. A função endotelial de artérias periféricas está intimamente relacionada com a função da artéria coronária. Esta técnica mede a variação percentual do diâmetro da artéria braquial, durante um período de hiperemia reactiva seguinte isquemia.

Esta técnica, conhecida como, a vasodilatação fluxo-mediada endotélio-dependente (FMD) tem valor em ambiente de pesquisa clínica. No entanto, uma série de questões fisiológicas e técnicas podem afetar a precisão dos resultados e orientações adequadas para a técnica foram publicados. Apesar das orientações, a febre aftosa continua fortemente dependente do operador e apresenta uma curva de aprendizagem.Este artigo apresenta um método padronizado para medir a febre aftosa na artéria braquial no braço e oferece sugestões para reduzir a variabilidade intra-operador.

Introdução

O endotélio vascular humano fornece funções estruturais e funcionais do organismo. Em secções histológicas, o endotélio parece pequena, compreendendo uma fina camada de células de 1-2 microns de espessura o assento sobre uma camada de células de músculo liso (a) meios de comunicação e de uma camada espessa de tecido conjuntivo (adventícia). Tomado como um todo, o endotélio fornece uma ampla área para a troca de informações entre o sangue eo tecido do músculo liso vascular. De acordo com uma estimativa, uma área da secção transversal de 700 m ^2, e uma massa de 1,000-1,500 gramas de um homem de 70 kg é comparável em massa para o fígado ^1. Um endotélio saudável permite mecânico para a transdução do sinal químico para manter a homeostase dos vasos sanguíneos. A disfunção endotelial é um desequilíbrio destes mediadores e o primeiro passo na doença vascular, presente antes da evidência histológica de aterosclerose. Um, o método não-invasivo in vivo para quantificar a função vasodilatadora do humanoexiste artéria. Este método, dependente do endotélio, mediada pelo fluxo vasodilatação (FA) é amplamente utilizado em ensaios clínicos.

O endotélio actua como uma componente estrutural da vasculatura e fabricar os componentes da matriz extracelular, tais como fibronectina e glicosaminoglicanos ^2. Mudanças de longo prazo no fluxo sanguíneo e lesão aguda da artéria pode levar a mudanças estruturais. Funcionalmente, as células endoteliais vasculares participar na regulação do tônus ​​dos vasos, processos inflamatórios, antithrombosis, e anticoagulação. As células endoteliais através de endotelina afectar vasoconstrição enquanto a vasodilatação mediada por óxido nítrico (NO), prostaciclina, e factor de hiperpolarizante derivado do endotélio (EDHF) ^3-6.

A disfunção endotelial é uma disfunção de qualquer um desses mediadores e o primeiro passo na aterosclerose. Não surpreendentemente, como um mecanismo de doença, que está associada com um número de clinicamente importantecondições tais como a doença arterial coronariana, hipertensão arterial e diabetes mellitus ^7-11. É importante notar que a disfunção endotelial pode ser observado em indivíduos sem a doença cardiovascular é diagnosticada e preditivo de futuros eventos cardiovasculares ^7,12,13. Uma medida da disfunção endotelial, em combinação com o escore de Framingham, pode fornecer informação prognóstica adicional acima ou medida sozinho ^14.

As medidas de disfunção endotelial pode envolver a infusão directa de um agente farmacológico. Intercoronária infusão de acetilcolina, por exemplo, combinada com angiografia quantitativa demonstra a vasodilatação nos indivíduos com um endotélio intacto. No entanto, os indivíduos com experiência dano endotelial vasoconstrição paradoxal. ¹⁵ nas artérias periféricas, a infusão de um agente farmacológico com a medição de fluxo por pletismografia indicador de tensão é possível ^16.

Agentes que afetam diretamente o endotélio e obter um sinal químico são chamados vasodilatadores dependentes do endotélio. A acetilcolina, por exemplo, actua sobre os receptores muscarínicos em células endoteliais, que conduz a um aumento da concentração de cálcio intracelular, a activação do óxido nítrico sintase e vasodilatação. Agentes que afetam a vasodilatação, sem envolvimento do endotélio são chamados de agentes independentes do endotélio. A nitroglicerina, por exemplo, activa-ciclase solúvel guanilo e cíclico de guanosina-3 ', - 5'-monophasphate (cGMP) que medeia a vasodilatação na parede do vaso por meio de proteínas quinases regulando as concentrações intracelulares de cálcio ^17.

Não é um método não-invasivo in vivo para quantificar a disfunção endotelial introduzido por Celermajer e associados chamado "fluxo-mediada, vasodilatação endotélio-dependente" (FMD) ^18. Resumidamente, as alterações de fluxo sanguíneo arterial de corte aberta tensão sensível a iões chanNels no endotélio. O sinal é, através de uma cascata tranduced segundo mensageiro e activa óxido nítrico sintase endotelial (eNOS), a geração de NO. Esta espécie se difunde através da membrana celular para células de músculo liso (SMC) vizinhos. Dentro do SMC, o sinal é transduzida, reduzindo a concentração de cálcio intracelular, e que afectam a relaxação de vasos ^19. O diâmetro do lúmen da artéria aumenta, levando a um aumento do fluxo de sangue em conformidade com a equação de Hagen-Poiseullie. O efeito da febre aftosa pode ser suprimida com a administração de um inibidor da sintase de NO, tais como mono-metilarginina (L-NMMA) ^20.

De Celermajer et al. Trabalho inovador tem permitido o uso de alta resolução de modo B ultra-som para avaliar a mudança no diâmetro da artéria durante a hiperemia reativa que se segue isquemia. Nesta técnica, um sujeito humano repousa supina e o diâmetro da artéria braquial é medido num plano longitudinal. Um pressu-sanguemanguito re é utilizado para produzir a isquemia do membro. Após a libertação da braçadeira de pressão sanguínea do diâmetro da artéria é medido de novo. A rápida mudança na tensão de cisalhamento é o estímulo para vasodilatação mediada pelo NO. Uma equação simples descreve a mudança no diâmetro em relação ao diâmetro da linha de base (Equação 1). Uma discussão completa dos parâmetros do diâmetro equação, hiperemia e de linha de base, pode ser encontrada no Protocolo e Resultados secções.

Em vários estudos, a percentagem de febre aftosa foi encontrado na predição de eventos cardiovasculares em pacientes com doença cardiovascular estabelecida ^21-24. A correlação entre braquial por cento da artéria coronária febre aftosa e febre aftosa foi criada por Anderson et al., Demôniostrating uma ligação entre as medidas periféricas e as alterações isquêmicas mais clinicamente relevantes para o coração ^25. O DFM não demonstram a vasodilatação máxima do vaso. Para avaliar isto, a febre aftosa pode ser seguido por dependente do endotélio, a vasodilatação mediada por nitroglicerina do mesmo recipiente.

Há questões técnicas que afetam a medição da percentagem de febre aftosa. Desde a introdução da técnica, diversos estudos demonstraram um elevado grau de intra-e inter-sujeito operador Variabilidade ^26. Tem sido mostrado que os factores fisiológicos tais como o fumo do cigarro, os medicamentos anti-hipertensores, hora do dia, estado de jejum e afectar cento da febre aftosa. Do mesmo modo, as escolhas técnicas, tais como a posição da braçadeira em relação ao local de medição e duração de oclusão têm demonstrado afectar a medição de ^27,28. Orientações foram publicados que descrevem o consenso atual e permitir a padronização da técnica entrelaboratórios ^19,29.

Apesar do consenso em evolução na técnica, a vasodilatação mediada pelo fluxo continua fortemente dependente do operador com uma longa curva de aprendizado. Corretti, por exemplo, recomenda as sonographer completa 100 exames sob a supervisão de um pesquisador experiente antes de operar de forma independente. Para manter um nível de conhecimento adequado, é recomendado que os técnicos completos 100 scans por ano. Para os investigadores, com uma pequena amostra da população e recursos limitados, a curva de aprendizado representa uma barreira à entrada. Este artigo irá demonstrar um método para a vasodilatação mediada por fluxo da artéria braquial no braço e oferecer sugestões técnicas para reduzir a variabilidade intra-operador.

Protocolo

O procedimento a seguir, desenvolvido como parte de um estudo iniciado pelo investigador, foi analisado e aprovado pela Universidade da Califórnia, San Francisco (UCSF) Comissão de Pesquisa em Seres Humanos (CDH) e todos os participantes deram consentimento informado.

1 Equipamento

1. Use um sistema de captura de imagem ECG fechado para registrar e analisar a febre aftosa. Conecte um ultra-som Philips HD11 a um PC desktop.
2. Conecte um sinal de vídeo do ultra-som com um cartão especial de captura de quadros no PC.
3. Retransmitir um sinal de áudio a partir de ultra-som de um módulo de ECG de propagação, que amplifica o sinal. Leve o sinal amplificado para o PC, para permitir que o software de captura de imagem para identificar e gravar imagens em um ponto consistente no ciclo cardíaco. Gerar o sinal a partir da deflexão acentuada da onda R do ECG.
4. Usar um transdutor linear de 5-12 MHz para optimizar a resolução da profundidade da artéria braquial.

2.Preparação Assunto

1. Certifique-se de que os participantes rápido e evitar o exercício por 8 horas antes do exame, bem como evitar a cafeína ou nicotina por pelo menos quatro quatros. Certifique-se de que os participantes evitar medicamentos que afetam o tônus ​​vascular ou débito cardíaco por quatro meias-vidas.
   NOTA: dieta, medicamentos, e hora do dia podem afetar os resultados.
2. Realizar o exame em uma sala silenciosa, escureceu a 21 ° C. Quando a realização de estudos longitudinais, segure exames repetidos na mesma hora do dia.

3. medidas de base

1. Peça ao sujeito para decúbito dorsal sobre uma mesa de exame. Anexar um ECG de 3 derivações em uma posição padrão. Resolver quaisquer problemas ortopédicos para assegurar o assunto vai ser confortável e abster-se de movimento durante o exame.
2. Permitir que o sujeito a repousar durante 10 minutos antes do início do exame. Depois de 5 minutos de descanso, medir a pressão do sangue do sujeito por um monitor de pressão sanguínea oscilométrica, não-invasiva.
   1. Aplique 5 cmmanguito urniquet em qualquer uma posição proximal ou distal para demonstrar a técnica do braço.
   2. Estender o braço do sujeito lateralmente e manter o nível do coração.
   3. Dependendo da preferência do operador, e utiliza uma tabela de almofadas para restringir o braço do sujeito.
   4. Colocar o braço do operador numa posição que resiste à fadiga e fornece suporte para o pulso. Tentar minimizar a extensão do pulso e mantenha o braço na posição neutra anatómica.
3. Realizar uma varredura transversal da artéria braquial, começando na inserção do bíceps e prosseguindo proximalmente. Use o fluxo de cor de imagem para verificar a artéria braquial e localizar vasos colaterais que podem servir como pontos de referência.
4. Quando uma posição adequada, a rodar a sonda de 90 °, de modo a que a extremidade proximal aparece no lado esquerdo do ecrã de ultra-som. Manter a posição na artéria usando prática substancial e um toque delicado. Verify a orientação empurrando o tecido próximo da extremidade distal. Marcar a pele do sujeito ao longo do bordo distal da sonda.
5. Alinhe a definição do foco da sonda com a profunda ou "longe" parede da artéria braquial para melhorar a resolução lateral da imagem. Varie as configurações de sonda sobre a resolução axial com uma freqüência maior melhora a resolução axial.
6. Ajuste o ângulo da sonda para otimizar a resolução de contraste, tanto do próximo e as paredes distantes. Pequenas alterações no ângulo pode resultar em um melhor contraste. Calcule o ângulo com um transferidor simples se realização de exames seriados são realizados sobre o assunto.
7. Para garantir medições de qualidade, garantir que o navio é horizontal e alinhado com o eixo longitudinal. Fazer pequenas alterações na pressão (adornamento de uma extremidade da sonda) para ajudar a alinhar a artéria. Em geral, evitar que a luz de pressão para ajudar a prevenir a fadiga do operador.
8. Quando otimizado, garantir que o "casal Linhas de Pignoli" pode ser visto in ambas as paredes, correspondente à espessura íntima-média. Use ajustes de ganho para reduzir o eco na luz do vaso. Permitir que pelo menos 2 cm de espessura íntima-mediato (IMT), em ambos os lados para medições de diâmetro precisos.

4. medidas de base

1. Registre a velocidade da linha de base usando o modo 2D Doppler. Coloque as portas de amostragem no meio do lúmen e manter um ângulo de 60 ° insonação. Recolha de dados 60 seg.

5. Oclusão Fase

1. Inflar o manguito até 50 mmHg acima da pressão arterial sistólica do sujeito. Usando um torniquete manguito cinco centímetros vai superestimar a pressão sistólica. Use o modo 2D Doppler para verificar a oclusão.
2. Use um timer para controlar o tempo de oclusão como muitos medidores de pressão arterial vai perder lentamente a pressão mais de 5 min. Use o modo 2D Doppler para verificar a oclusão completa.
3. Depois de 4:30 da oclusão, coloque o porta-2D Doppler ligeiramente superficial ao longitudinaleixo da artéria. Ajuste a escala vertical para explicar velocidades 2-3x superiores a linha de base.
4. Ajuste as configurações do software de captura de imagem para 3:10 da gravação.
5. Começar a gravar 10 segundos antes de soltar a braçadeira para capturar o tempo de liberação do manguito, um parâmetro importante na medição do tempo para o pico de diâmetro na análise dos dados.

6. hiperemia

1. Solte a braçadeira. À medida que a artéria pode mudar superficialmente após liberação do manguito, fazer pequenas mudanças na posição da sonda enquanto escuta para a amplificação do som para ajudar a compensar a mudança. Reposicionar o porta amostra Doppler e ângulo de insonação se os turnos da artéria.
2. Após 30 segundos de gravação de velocidade, mudar o ultra-som para B-Mode.
3. Uma vez que é comum para a sonda para deslizar proximal durante um exame, usar marcos de navios ou a marcação na pele dos indivíduos para verificar a posição da sonda. Esta fase do exame é fundamental para a obtenção acuradaresultados.
4. Ajuste a posição da sonda ou ângulo para otimizar o IMT em ambas as paredes como pequenas mudanças podem melhorar substancialmente a imagem. Registre o diâmetro de 3 min.
5. Se as medições repetidas são planejadas, use a marcação na pele do sujeito a distância recorde da fossa antecubital. Peça ao sujeito para dobrar seu braço de 90 ° e marcar o vinco. Medida a partir desta linha para a linha feita anteriormente.

Resultados

As principais variáveis ​​de vasodilatação mediada pelo fluxo estão apresentados na Tabela 1.

Variável	Descrição
Velocidade média (cm / s)	A velocidade arterial média de sangue no meio de 50% da luz, durante um ciclo cardíaco estimada a partir de formas de onda do espectro de Doppler, proporcional ao fluxo sanguíneo e inversamente proporcional à área de corte...

Discussão

A disfunção endotelial é um desequilíbrio nos mediadores químicos que afectam tom recipiente e um passo inicial no desenvolvimento da aterosclerose. Medir a reatividade de uma artéria é uma forma de avaliar o estado destas vias químicas. Existem dois métodos diretos e indiretos de avaliação da reatividade para os diferentes leitos vasculares, variando de infusão direta de um agonista endotélio na circulação coronária para não-invasivo, a análise da forma de onda de pulso no dedo indicador ^38.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Ultrassom Philips HD 11XE	Philips Healthcare
5-12 MHz	Philips Healthcare	L12-5
Gel de ultrassom	Parker Laboratories
Vascular Research Tools v.5.0	Medical Imaging Applications, LLC
MIA Gating module	Medical Imaging Applications, LLC
Windows XP	Microsoft, Inc
Manômetro aneróide portátil	Welch Allyn	DS66

Transdutor de matriz linear