Summary
В этом тестово-ретестовом исследовании оценивали кровоток в ногах, измеренный с помощью ультразвуковой допплерографии во время упражнений на разгибатель коленного сустава на одной ноге. Исследована внутридневная, междневная и межоценочная надежность метода. Подход продемонстрировал высокую внутридневную и приемлемую междневную надежность. Тем не менее, надежность между оценщиками была недопустимо низкой во время отдыха и при низких рабочих нагрузках.
Abstract
Ультразвуковая допплерография произвела революцию в оценке кровотока органов и широко используется в научных исследованиях и клинических условиях. Несмотря на то, что ультразвуковая допплеровская оценка кровотока сокращающихся мышц ног широко распространена в исследованиях на людях, надежность этого метода требует дальнейшего изучения. Таким образом, это исследование было направлено на изучение внутридневного теста-ретеста, междневного теста-ретеста и межоценочной надежности ультразвуковой допплерографии для оценки кровотока в ногах во время покоя и градуированных разгибаний коленного сустава на одной ноге (0 Вт, 6 Вт, 12 Вт и 18 Вт), при этом ультразвуковой датчик удалялся между измерениями. В исследовании приняли участие 30 здоровых испытуемых (возраст: 33 ± 9,3 года, мужчина/женщина: 14/16 лет), которые посещали лабораторию в два разных экспериментальных дня с интервалом в 10 дней. В исследовании не учитывались основные искажающие факторы, такие как состояние питания, время суток или гормональный статус. При разной интенсивности упражнений результаты продемонстрировали высокую внутридневную надежность с коэффициентом вариации (CV) от 4,0% до 4,3%, приемлемую междневную надежность с CV от 10,1% до 20,2% и межочередную надежность с CV от 17,9% до 26,8%. Таким образом, в реальном клиническом сценарии, где контроль различных факторов окружающей среды является сложной задачей, ультразвуковая допплерография может быть использована для определения кровотока в ногах во время субмаксимальной нагрузки на разгибатель коленного сустава с высокой надежностью в течение дня и приемлемой надежностью между днями при выполнении одним и тем же сонографистом.
Introduction
Ультразвуковая допплерография, представленная в 1980-х годах, широко использовалась для определения сокращающегося мышечного кровотока, особенно в модели разгибателя коленного сустава на одной ноге, что позволяет измерять кровоток в общей бедренной артерии (КФА) при активации малой мышечной массы 1,2,3,4,5,6 . Технология кровотока на основе ультразвуковой допплерографии предоставила ценную информацию о регуляции сосудов в различных группах населения, включая здоровых взрослых7,8, людей с диабетом9, гипертонией 10, ХОБЛ 11,12 и сердечной недостаточностью 13,14.
Одним из преимуществ ультразвуковой допплерографии является ее неинвазивность по сравнению с другими методами определения кровотока, такими как термодилюция, и при необходимости ее можно сочетать с артериальной и венозной катетеризацией 3,4,6,15. Кроме того, он позволяет измерять скорость кровотока от удара к удару, что позволяет обнаруживать быстрые изменения16. Тем не менее, ультразвуковые допплеровские измерения крови имеют ограничения, в том числе трудности в получении стабильных записей при чрезмерных движениях конечностей при почти максимальной интенсивности упражнений и требование доступа ультразвука к целевому кровеносному сосуду, за исключением оценок во время езды на велосипеде с эргометром15. Таким образом, модель разгибателя коленного сустава на одной ноге хорошо подходит для оценки LBF с помощью ультразвуковой допплерографии во время динамических упражнений с субмаксимальной интенсивностью17, сводя к минимуму влияние связанных с физической нагрузкой ограничений сердца и легких и облегчая сравнение между здоровыми субъектами и пациентами с сердечно-легочными заболеваниями11.
Несмотря на широкое распространение, междневная надежность модели разгибателя коленного сустава с использованием ультразвуковой допплерографии не исследовалась в больших масштабах в последние десятилетия, с предыдущими исследованиями с участием небольших популяций (n = 2)3,18,19,20.
Это исследование было направлено на изучение (1) надежности теста-ретеста в течение дня, (2) надежности теста-ретеста между днями и (3) межоценочной надежности ультразвуковой допплерографии для оценки LBF во время упражнений на разгибатель коленного сустава на одной ноге при 0 Вт, 6 Вт, 12 Вт и 18 Вт. Измерения проводились в клинически реалистичном сценарии, когда зонд удалялся между измерениями. Важно отметить, что некоторые внутренние и внешние факторы окружающей среды, которые, как известно, влияют на LBF, не контролировались во время измерений, что могло внести изменчивость и повлиять на надежность. Принимая во внимание достижения в области ультразвуковой допплерографии и программного обеспечения для анализа кровотока, мы предположили, что даже в неконтролируемых условиях приемлемая надежность измерений LBF в течение и между днями может быть достигнута при любой интенсивности при выполнении одним и тем же сонографистом.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Исследование было оценено Региональным этическим комитетом столичного региона Дании (файл No H-21054272), который определил, что это качественное исследование. Таким образом, в соответствии с датским законодательством, исследование было одобрено на местном уровне внутренним Советом по исследованиям и улучшению качества при Департаменте клинической физиологии и ядерной медицины Rigshospitalet (файл No. КФ-509-22). Исследование проводилось в соответствии с рекомендациями Хельсинкской декларации. Все испытуемые предоставили устное и письменное информированное согласие до зачисления. В исследование были включены мужчины и женщины в возрасте ≥18 лет). Лица с заболеваниями периферических артерий, сердечной недостаточностью, неврологическими заболеваниями и заболеваниями опорно-двигательного аппарата, препятствующими усилиям КЭЭ, и симптомами заболевания в течение 2 недель до исследования, были исключены.
1. Настройка участника
- Посадите участника на стул с разгибателем колена на одной ноге так, чтобы спина участника упиралась в стул (дополнительный рисунок 1). Оденьте участника в нижнее белье, позволяющее получить доступ к паховой области с помощью ультразвукового датчика.
- Поместите на участника три электрода ЭКГ (см. Таблицу материалов). Расположите электроды с правой стороны грудной стенки в третьем межреберье, с левой стороны в третьем межреберье и с левой стороны в одиннадцатом межреберье так, чтобы электроды были равноудалены от сердца.
- Расположите участника под углом >90 градусов между животом и бедром.
- Отрегулируйте руку, соединяющую кресло-разгибатель одного колена с маховиком, чтобы участник мог полностью разогнуть колено.
- Плотно привяжите ногу участника к педали стула, чтобы избежать использования мышц нижней части конечности.
- Поставьте стул или скамейку, чтобы стабилизировать неактивную ногу.
ПРИМЕЧАНИЕ: Угол >90 градусов считается минимальным. Увеличение угла открывает паховую область, обеспечивая лучший доступ к бедренной артерии с помощью ультразвукового датчика. Этот подход часто используется, когда у испытуемых есть абдоминальное ожирение, которое может мешать сканированию.
Добавление сопротивления к креслу-разгибателю на одной ножке выполняется по-разному в зависимости от типа и модели и, таким образом, не описывается подробно. Можно сообщать как об абсолютной, так и об относительной интенсивности. Для того, чтобы сообщить об относительной интенсивности, проведите тест на истощение в предыдущий день.
2. Настройка аппарата УЗИ
- Нажмите кнопку Включить .
- Нажмите Пациент, чтобы создать файл, в котором будет сохранено исследование. Наведите курсор на пункт «Новый пациент» и нажмите Enter. Заполните поле «Идентификатор пациента», переместите курсор в положение «Создать» и нажмите Enter (дополнительный рисунок 2 и дополнительный рисунок 3).
- Нажмите Probe, выберите линейный датчик (9 МГц) и нанесите на датчик ультразвуковой гель (см. Таблицу материалов).
ПРИМЕЧАНИЕ: Невозможно сохранить данные участника без присвоения «Идентификатора пациента». Для проведения исследования возможно, но не обязательно присвоить этому листу дополнительные данные.
3. Ультразвуковая допплерография
- Управляйте линейным зондом рукой, ближайшей к участнику, и поместите его в паховую область. Тщательно подберите лучшее артериальное сечение для измерения LBF. Это ниже паховой связки и на 3-4 см выше бифуркации общей бедренной артерии на прямом отрезке артерии.
- Держите зонд перпендикулярно сосуду. Нажмите кнопку 2D и сделайте снимок поперечного сечения общей бедренной артерии (КФА).
- Оптимизируйте усиление и глубину, которые должны поддерживаться на протяжении всего эксперимента, чтобы убедиться, что артерия находится в середине экрана, а кровь черная. Поверните кнопку усиления по часовой стрелке, чтобы увеличить усиление, и против часовой стрелки, чтобы уменьшить усиление. Поверните глубину по часовой стрелке, чтобы увеличить глубину , и против часовой стрелки, чтобы уменьшить ее.
ПРИМЕЧАНИЕ: Пожалуйста, см. Дополнительный рисунок 2 и Дополнительный рисунок 3 для локализации кнопок и Дополнительный рисунок 4 для ультразвукового изображения, оптимизированного по усилению и глубине. - Находясь в 2D-режиме, нажмите «Заморозить » один раз и прокрутите с помощью трекбола, чтобы найти изображение конечной систолической системы. Выполняйте это под контролем ЭКГ, останавливая изображение в конце зубца Т.
- Нажмите кнопку «Измерить» один раз и переместите курсор на поверхностный интимальный слой артерии, а затем нажмите клавишу Enter. Наведите курсор на глубокий интимальный слой артерии, а затем нажмите Enter, чтобы получить диаметр в конце систолы. Диаметр будет показан в левом верхнем углу.
- Нажмите «Заморозить» и поверните датчик на 90 градусов по часовой стрелке, удерживая артерию в центре экрана и удерживая ее параллельно артерии, чтобы создать продольное изображение. Нажмите кнопку пульсовой волны PW, а затем нажмите кнопку Measure. Это создаст выпадающее меню в правой части экрана. Наведите курсор на CFA и нажмите Enter.
- Переместите курсор в положение «Авто» и нажмите Enter. Наведите курсор на «Объем потока» и нажмите Enter. Переместите курсор в положение "Live" и нажмите клавишу Enter , чтобы получить трассировку, и завершите работу, нажав кнопку "Измерить" один раз.
- Получите скорость при минимально возможном угле инзонации и всегда ниже 60 градусов. Поверните кнопку угла поворота рулевого колеса по часовой стрелке, чтобы уменьшить его, и против часовой стрелки, чтобы увеличить. Поверните кнопку Коррекция угла , чтобы убедиться, что трассировка получена с помощью курсора, расположенного горизонтально по отношению к артерии, как показано на дополнительном рисунке 4.
- Нажмите Sample vol., чтобы отрегулировать ширину артерии и держаться подальше от стенок артерии. Чтобы уменьшить размер выборки, нажмите стрелку влево. Чтобы увеличить размер выборки, нажмите стрелку вправо.
- Получение трека скорости кровотока с одновременной 2D-визуализацией артерии и аудиовизуальной обратной связью по скорости кровотока. Убедитесь, что звук включен, повернув кнопку «Звук » по часовой стрелке.
- Получите первую трассировку во время сидячего отдыха в течение не менее 30 секунд и дважды нажмите Image Store , чтобы сохранить трассировку. Затем проинструктируйте участника поддерживать темп 60 раундов в минуту (RPM) во время теста и использовать только четырехглавую мышцу для выполнения разгибаний ног и держать мышцу подколенного сухожилия расслабленной. Держите зонд неподвижным в течение всего эксперимента.
- Проинструктируйте участника поддерживать темп 60 оборотов в минуту (RPM) при мощности 0 Вт и использовать только четырехглавую мышцу для выполнения разгибаний ног и держать мышцу подколенного сухожилия расслабленной. Держите зонд неподвижным в течение всего эксперимента и дважды нажмите кнопку Image Store , чтобы сохранить трассировку.
- Добавьте сопротивление и попросите участника выполнить упражнение не менее 150 секунд, прежде чем получить 30 секунд трассировки, а затем дважды нажмите кнопку Image Store , чтобы сохранить трассировку.
4. Количественная оценка кровотока
- После того, как все изображения будут получены, нажмите кнопку Review.
- Нажмите Track Ball и наведите курсор на изображение желания, а затем дважды щелкните по Enter.
- Как только появится нужная трасса, нажмите « Измерить » и переместите курсор на «Объем потока» в выпадающем меню в правой части экрана и нажмите Enter.
- Наведите курсор на 2D-изображение УЗИ, нажмите клавишу Enter, затем перетащите курсор, пока он не достигнет диаметра, измеренного в состоянии покоя, и снова нажмите клавишу Enter.
- Дважды поверните кнопку Cursor Select по часовой стрелке и выберите 30 секунд трассы, которая будет показана между двумя вертикальными линиями, прокрутив трекбол и нажав Enter.
- Рассчитайте LBF как произведение средней скорости крови (см/с) и площади поперечного сечения бедренной артерии (см2), которое будет показано в левом верхнем углу.
ПРИМЕЧАНИЕ: Перед анализом данных выполните контроль качества путем визуального осмотра трассировки и исключите пульсовые волны, на которые влияют артефакты движения, а также нерегулярные сердцебиения. Коррекцию угла можно настроить после завершения исследования, повернув кнопку Angle Corr . по часовой стрелке, чтобы уменьшить его, и против часовой стрелки, чтобы увеличить его, чтобы убедиться, что курсор находится горизонтально по отношению к артерии.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Участников
С мая 2022 года по октябрь 2022 года для участия в исследовании было набрано в общей сложности тридцать здоровых мужчин и женщин. У всех участников в анамнезе не было сердечно-сосудистых, метаболических или неврологических заболеваний. Они не были проинструктированы о том, чтобы вносить какие-либо изменения в свои обычные привычки, включая кофеин, алкоголь, никотин, энергичные физические упражнения или любые другие факторы, которые потенциально могут повлиять на функцию сосудов.
Экспериментальные процедуры
Участники явились в лабораторию в два разных экспериментальных дня с интервалом в 10 дней. Для каждого участника эксперименты проводились в одно и то же время суток, но время суток у разных участников отличалось. Кроме того, эксперименты проводились в одной и той же комнате с ограниченным освещением, контролируемой температурой, без музыки и с ограниченным количеством разговоров. В экспериментальные сутки 1 и 2 измерения проводили один и тот же сонографист (S1).
Участники были помещены в модель разгибателя коленного сустава на одной ноге, описанную в протоколе и дополнительном рисунке 1. Стул для разгибания коленного сустава на одной ноге был сконструирован бывшим профессором нашего исследовательского центра (профессором Бенгтом Салтином) и также называется «стулом Салтина» (см. таблицу материалов).
В два разных экспериментальных дня, с 10-дневным интервалом, участники отчитывались перед лабораторией. Эксперименты проводились в одно и то же время суток для каждого участника, хотя конкретное время у разных участников отличалось. Эксперименты проводились в контролируемой среде, с ограниченным освещением, контролируемой температурой, без музыки и с ограниченным количеством разговоров. В оба экспериментальных дня (1 и 2) измерения проводили один и тот же сонографист (S1). Участники были размещены в модели разгибателя колена на одной ноге, как описано в протоколе и дополнительном рисунке 1. Стул для разгибания коленного сустава на одной ноге, также известный как «стул Салтина» (см. таблицу материалов), был разработан профессором Бенгтом Салтином в нашем исследовательском центре.
Первоначально кровоток в общей бедренной артерии (БФА) доминантной ноги измеряли в положении покоя сидя, когда нога была закреплена на педали. После этого участники приступили к упражнению, и кровоток измерялся при следующих нагрузках: 0 Вт, 6 Вт, 12 Вт и 18 Вт. Каждое упражнение длилось 4 минуты и выполнялось непрерывно. При каждой рабочей нагрузке проводилось два измерения кровотока, чтобы обеспечить стабильное состояние. Измерения проводили через 2,5 мин и 3,5 мин при каждой рабочей нагрузке21. Для оценки надежности в течение суток зонд ненадолго отодвигали от артерии в течение 10 с после первого измерения, а затем перемещали для второго измерения, как показано на рисунке 1. Конечный систолический диаметр КФА, измеренный в состоянии покоя, использовался для расчета потока на протяжении всего эксперимента.
На третий экспериментальный день различия между двумя сонографистами были исследованы с использованием того же протокола упражнений, описанного выше. Шесть участников дали информированное согласие на третий визит. Два квалифицированных сонографиста, имеющих опыт измерения кровотока в клинических условиях, проводили измерения с интервалом в 1 минуту друг от друга при одинаковой нагрузке, как показано на рисунке 1. Квалифицированные сонографисты были определены как выполнившие не менее 20 часов сканирования добровольцев на модели разгибателя коленного сустава с одной ногой, включая наблюдение за исправлением ошибок. Оба сонографиста продемонстрировали сопоставимую надежность в течение дня. Во время упражнения два сонографиста измеряли кровоток в случайном порядке, не замечая измерений друг друга. Чтобы избежать звуковой и визуальной обратной связи, сонографисты не присутствовали в комнате одновременно. Первый сонографист выполнил первое измерение через 150 с при заданной нагрузке. После завершения трассировки первый сонографист сбросил ультразвуковой аппарат до настроек по умолчанию и покинул кабинет. Испытуемый поддерживал тот же темп и нагрузку, а затем в комнату входил второй сонографист для получения нового следа. Оба сонографиста проводили измерения кровотока для четырех рабочих нагрузок, как и в экспериментальные дни 1 и 2. Перед сканированием при каждой рабочей нагрузке подбрасывание монеты определяло случайный порядок для сонографистов, гарантируя, что «победитель» начнет измерение. На 3-й день эксперимента каждый сонографист получал только одно измерение кровотока во время каждой тренировки.
Статистика
Все статистические анализы проводились с использованием статистического программного обеспечения. Уровень значимости p < 0,05 (двусторонний) считался статистически значимым. Данные представляются в виде среднего значения (стандартное отклонение, SD) или среднего значения [95% доверительный интервал, нижний предел (LL), верхний предел (UL)]. Парные t-критерии использовались для оценки внутридневных и междневных различий в LBF. p-значения были скорректированы по методу Бонферрони с пороговым значением 0,005 для статистической значимости.
Надежность измеряет величину случайной ошибки, вносимой изменчивостью измеряемой переменной22. Абсолютная достоверность оценивалась с помощью графиков Блэнда-Альтмана и представлялась в виде пределов согласия (LOA) и наименьшей реальной разности (SRD), которые оценивают ожидаемую разницу между двумя измерениями в 95% случаев23,24. Для определения стандартного отклонения внутри участников (SDw) использовали однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA), а SRD рассчитывали по следующей формуле24:
Для сравнения метода с другими методами измерения LBF коэффициент дисперсии (CV) был рассчитан как относительная мера надежности. CV выражает долю дисперсии, вызванной погрешностьюизмерения 25:
На основе распределения средних оценок и остаточной дисперсии из линейной смешанной модели было смоделировано распределение CV для получения 95% доверительных интервалов для CV26. Официального консенсуса по поводу уровней качества CV не существует, так как они зависят от методологии и типа исследования. Тем не менее, CV обычно считается низким, если <10%), приемлемым, если 10%-20%, и неприемлемым, если выше 25%25,27.
В этом исследовании сонографист 1 и сонографист 2 были единственными оценщиками, представляющими интерес, и было выполнено несколько измерений для определения подходящей модели ICC для использования. Внутриклассовый коэффициент корреляции (ВКК) рассчитывали с помощью двухфакторной модели смешанных эффектов с абсолютным согласием и множественными измерениями МКК (3, k). Первая цифра относится к модели (1, 2 или 3), а вторая цифра/буква относится к типу, указывая, является ли это одним оценщиком/измерением (1) или средним значением оценщиков/измерений (k)28,29.
Для оценки надежности измерений обычно используется как абсолютная, так и относительная надежность. Повторяемость относится к постоянству получения одних и тех же результатов при повторении измерений в одинаковых условиях. Воспроизводимость, с другой стороны, относится к способности получать стабильные результаты при выполнении измерений в изменяющихся или изменяющихся условиях. Эти термины полезны для понимания и оценки надежности метода измерений22.
Все участники успешно завершили исследование и перенесли план эксперимента. В исследование было включено 30 здоровых пациентов (возраст: 33 ± 9,3 года, мужчины/женщины: 14/16 лет), со средним весом 74,5 кг (стандартное отклонение: 13) и средним ростом 174 см (стандартное отклонение: 9,3).
Абсолютные значения и внутренняя согласованность
Статистически значимых различий в абсолютных значениях LBF между внутридневными и междневными измерениями не выявлено (табл. 1). LBF прогрессивно увеличивался по мере увеличения рабочей нагрузки (рис. 2) в диапазоне от 0,36 (SD: 0,20) л/мин в состоянии покоя до 2,44 (SD: 0,56) л/мин во время тренировки при 18 Вт, демонстрируя линейное увеличение с увеличением нагрузки.
Графики Блэнда-Альтмана, иллюстрирующие измерения LBF, представлены для внутридневной надежности на рисунке 3, междневной надежности на рисунке 4 и межоценочной надежности на рисунке 5. Внутридневные данные не показали выбросов, в то время как несколько выбросов наблюдались в междневных измерениях, а несколько выбросов наблюдались во время измерений между оценщиками.
Надежность при повторном тестировании
Значения наименьшей действительной разницы (SRD), коэффициента вариации (CV) и коэффициента внутриклассовой корреляции (ICC) приведены в таблице 2, между днями — в таблице 3, а для взаимного рейтера — в таблице 4.
Внутрисуточные значения SRD варьировали от 0,28 [95% ДИ: 0,22, 0,38] л/мин в течение 0 Вт до 0,39 [95% ДИ: 0,32, 0,50] л/мин в течение 18 Вт. Значения SRD были выше в междневных измерениях в диапазоне от 0,66 [95% ДИ: 0,41, 1,32] л/мин при 0 Вт до 0,71 [95% ДИ: 0,53, 1,01] л/мин в течение 18 Вт. SRD был еще выше в измерениях между экспертами в диапазоне от 0,23 [95% ДИ: 0,12, 0,70] л/мин в состоянии покоя до 1,55 [95% ДИ: 1,02, 2,82] л/мин во время физической нагрузки при 18 Вт.
Значения CV варьировали от 4,0 [95% ДИ: 3,0, 5,1] % в течение 18 Вт до 4,2 [95% ДИ: 3,1, 5,3] % в течение 0 Вт. ЧС также была выше в междневных измерениях в диапазоне от 20,2 [95% ДИ: 14,7, 27,2] % во время покоя до 10,1 [95% ДИ: 7,5–13,1] % в течение 6 Вт. Еще более высокие значения были получены при измерениях между оценщиками с CV в диапазоне от 26,8 [95% ДИ: 11, 51] % в покое до 17,9 [95% ДИ: 8,5, 29,2] % в течение 6 Вт.
Значения ICC показали, что надежность на всех рабочих нагрузках, как в течение дня, так и между днями, составила >0,90. И наоборот, измерения между оценщиками дали значения ICC всего 0,41 (от 0,1 до 0,84).
Рисунок 1: Обзор дизайна исследования. В общей сложности 30 здоровых участников прошли протокол разгибателей коленного сустава на одной ноге с дополнительными нагрузками в диапазоне от 0 до 18 Вт. Этот протокол был повторен в течение 10 дней. Подгруппа из 6 участников добровольно вызвалась принять участие в межрейтинговом исследовании надежности на 3-й день. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Реакция кровотока ног на упражнение разгибателя коленного сустава на одной ноге. Средние значения для дня 1 и дня 2 представлены черными и серыми точками соответственно, с усами, обозначающими стандартное отклонение. Одно измерение было получено в состоянии покоя, и два измерения были получены при каждой рабочей нагрузке (0, 6, 12 и 18 Вт). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3: Надежность кровотока в ногах при разгибании колена на одной ноге в течение дня, показанная графиками Блэнда-Альтмана. Графики были построены на основе измерений в пределах суток в оба дня (n = 60). Для каждой добавочной рабочей нагрузки отображается один график: 0 Вт (A), 6 Вт (B), 12 Вт (C) и 18 Вт (D). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 4: Междневная надежность кровотока в ногах при разгибании колена на одной ноге, изображенная графиками Блэнда-Альтмана. Графики были построены на основе междневных измерений (n = 30). Для каждого условия показан один график: отдых (A), 0 W (B), 6 W (C), 12 W (D) и 18 W (E). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 5: Межрейтинговый тест-ретест надежности кровотока в ногах при разгибании колена на одной ноге, изображенный графиками Блэнда-Альтмана. Графики были построены на основе измерений между оценщиками (n = 6). Для каждого условия показан один график: отдых (A), 0 W (B), 6 W (C), 12 W (D) и 18 W (E). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
| N = 30 | День 1, 1. ЛБФ | День 1, 2. ЛБФ | P-значение в пределах дня | День 2,1. ЛБФ | День 2,2. ЛБФ | P-значение в пределах дня | Разность средних между днями | Между днями | День 1, диаметр CFA (см) | День 2, диаметр КФА (см) |
| Отдых (л/мин) | 0.36 (0.20) | Н.А. | Н.А. | 0.37 (0.14) | Н.А. | Н.А. | 0.006 (0.11) | 0.76 | 0.94 (0.12) | 0.96 (0.14) |
| 0 Вт (л/мин) | 1.68 (0.40) | 1.69 (0.47) | 0.60 | 1.58 (0.34) | 1.63 (0.40) | 0.03 | 0.13 (0.30) | 0.37 | ||
| 6 Вт (л/мин) | 1.77 (0.45) | 1.75 (0.46) | 0.53 | 1.74 (0.40) | 1.72 (0.39) | 0.25 | 0.02 (0.26) | 0.37 | ||
| 12 Вт (л/мин) | 1.99 (0.50) | 1.99 (0.45) | 0.8 | 1.95 (0.37) | 1.97 (0.38) | 0.42 | 0.07 (0.32) | 0.4 | ||
| 18 Вт (л/мин) | 2.43 (0.55) | 2.51 (0.53) | 0.10 | 2.34 (0.44) | 2.38 (0.45) | 0.12 | 0.12 (0.33) | 0.06 |
Таблица 1: Кровоток в ногах. В этой таблице приведены абсолютные значения кровотока и общий диаметр бедренной артерии, полученные на 1-й и 2-й день во время первого и второго измерения кровотока. Данные представлены в виде среднего значения (стандартного отклонения). Для оценки внутридневных и междневных различий был проведен парный t-критерий . Сокращения: W = ватт, CFA = общая бедренная артерия. p-значение, считающееся статистически значимым после коррекции Бонферрони, было установлено на уровне p = 0,005.
| SRD (Л) | Резюме (%) | ICC (Дробь) | |
| 0 Вт | 0,28 (от 0,21 до 0,38) | 4.2 (с 3.1 по 5.3) | 0,98 (от 0,96 до 0,99) |
| 6 Вт | 0,31 (от 0,26 до 0,38) | 4,3 (от 3,3 до 5,5) | 0,97 (от 0,95 до 0,99) |
| 12 Вт | 0,31 (от 0,24 до 0,50) | 4.1 (от 3.1 до 5.2) | 0,96 (от 0,93 до 0,97) |
| 18 Вт | 0,39 (от 0,32 до 0,50) | 4,0 (от 3 до 5,1) | 0,96 (от 0,94 до 0,98) |
Таблица 2: Измерения надежности в течение дня. В таблице представлены средние значения (с 95% доверительными интервалами, нижним пределом, верхним пределом) для измерений надежности в пределах дня. W = ватт. SRD = наименьшая реальная разница, CV = коэффициент дисперсии, ICC = коэффициент внутриклассовой корреляции.
| SRD (Л) | Резюме (%) | ICC (Дробь) | |
| Отдых | 0,21 (от 0,16 до 0,32) | 20,2 (от 14,7 до 27,2) | 0,92 (от 0,82 до 0,96) |
| 0 Вт | 0,66 (от 0,41 до 1,32) | 13,7 (от 10,3 до 17,6) | 0,93 (от 0,86 до 0,97) |
| 6 Вт | 0,52 (от 0,38 до 0,79) | 10,1 (от 7,5 до 13,1) | 0,91 (от 0,82 до 0,96) |
| 12 Вт | 0,66 (от 0,50 до 0,94) | 11.5 (8.6-14.7) | 0,82 (от 0,62 до 0,91) |
| 18 Вт | 0,71 (от 0,53 до 1,01) | 10.2 (от 7.6 до 13.1) | 0,90 (от 0,79 до 0,95) |
Таблица 3: Измерения надежности между днями. В таблице приведены средние значения (с 95% доверительными интервалами, нижним пределом, верхним пределом) для измерений надежности между днями. W = ватт. SRD = наименьшая реальная разница, CV = коэффициент дисперсии, ICC = коэффициент внутриклассовой корреляции.
| SRD (Л) | Резюме (%) | ICC (Дробь) | |
| Отдых | 0,23 (от 0,12 до 0,70) | 26,8 (от 11 до 51) | 0,85 (от 0,1 до 0,98) |
| 0 Вт | 0,96 (от 0,75 до 1,31) | 20 (от 9,2 до 33,3) | 0,74 (от 0,1 до 0,96) |
| 6 Вт | 0,88 (от 0,59 до 1,55) | 17,9 (от 8,5 до 29,2) | 0,6 (от 0,2 до 0,94) |
| 12 Вт | 1,09 (от 0,59 до 1,55) | 18,7 (от 8,8 до 30,6) | 0,5 (от 0,2 до 0,93) |
| 18 Вт | 1,55 (от 1,01 до 2,82) | 18,4 (от 8,6 до 30,1) | 0,41 (от 0,1 до 0,84) |
Таблица 4: Измерения надежности между оценщиками. В таблице представлены средние значения (с 95% доверительными интервалами, нижним пределом, верхним пределом) для измерений надежности между оценщиками. W = ватт. SRD = наименьшая реальная разница, CV = коэффициент дисперсии, ICC = коэффициент внутриклассовой корреляции.
Дополнительный рисунок 1: Модель разгибателя коленного сустава на одной ноге. На этом изображении изображен участник во время испытания с использованием модели разгибателя коленного сустава на одной ноге. Было получено предварительное согласие как от участника, так и от сонографиста на использование этого изображения. Текстовые поля используются для выделения всех материалов, упомянутых в протоколе. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный рисунок 2: Ультразвуковой аппарат. На этом изображении показаны кнопки, используемые для проведения ультразвуковой допплерографии. Все кнопки, описанные в протоколе, выделены для удобства использования. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный рисунок 3: Ультразвуковой аппарат в режиме пульсовой волны. На рисунке показаны кнопки, используемые для проведения ультразвуковой допплерографии в режиме пульсовой волны. Все кнопки, упомянутые в разделе протокола, выделены для наглядности. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный рисунок 4: Ультразвуковой допплеровский сигнал. На этом изображении показана трасса скорости крови, используемая для расчета кровотока в ногах. Все соответствующие метрики и кнопки, описанные в разделе протокола, выделены для удобства идентификации и справки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
В этом исследовании оценивалась надежность ультразвуковой методологии допплерографии для оценки кровотока в ногах (LBF) во время субмаксимальных упражнений с разгибателем коленного сустава на одной ноге у здоровых участников. Результаты показали высокую внутридневную надежность и приемлемую междневную надежность, в то время как межоценочная надежность оказалась неприемлемой в состоянии покоя и при 0 Вт.
Несмотря на то, что удаление зонда между измерениями, по-видимому, оказывало незначительное влияние, разница в надежности между измерениями в пределах дня и между ними может быть связана с неконтролируемыми факторами окружающей среды. Место сканирования, сонографист и экспериментальная установка оставались неизменными на протяжении всего исследования. Тем не менее, участники не были проинструктированы воздерживаться от кофеина, никотина, алкоголя или интенсивных физических упражнений, которые, как известно, влияют на приток крови к конечностям. Кроме того, такие факторы, как диета, потребление жидкости и высокое потребление калорий, особенно жирной пищи, которые, как известно, влияют на мышечный кровоток, не контролировались в течение34,35 лет. В исследовании также не записывалась информация о сне участников перед исследованием, которое, как было показано, влияет на сосудистую функцию36. Кроме того, статус приема лекарств и потенциальное влияние лекарств на регуляцию кровотока не регистрировались и не контролировались в течение37,38,39,40 лет. Таким образом, представленные оценки надежности представляют собой наихудший сценарий, и можно ожидать, что метод будет столь же или даже более надежным при использовании на здоровых людях с учетом этих факторов, связанных с субъектом. Это согласуется с целью исследования, поскольку контроль потенциальных искажающих факторов не всегда возможен в экспериментальных или клинических условиях. Важно отметить, что, несмотря на эти ограничения, результаты продемонстрировали отличную внутридневную и междневную надежность. Более того, обеспечение того, чтобы LBF оценивался одним и тем же сонографистом, представляется более важным из-за более низкой межоценочной надежности.
Результаты этого исследования согласуются с другими исследованиями, в которых оценивалась надежность ультразвуковой допплерографии в различных экспериментальных установках, включая пассивное движение одной ноги (PLM) как у мужчин, так и у женщин. В этих исследованиях сообщалось о самом высоком показателе надежности во время пика LBF, что позволяет предположить, что метод более надежен во время упражнений по сравнению с отдыхом27,41. Результаты этого исследования продемонстрировали несколько более высокую надежность по сравнению с предыдущими исследованиями, что можно объяснить данными, полученными во время физических упражнений, когда LBF был выше. Кроме того, надежность метода была сопоставима с недавним исследованием, в котором изучалась надежность ультразвука в другой установке, где выполнялись упражнения для шага на двух ногах для измерения притока крови к ноге21. Внутридневная надежность в этом исследовании была выше, чем в более раннем исследовании 1997 года, возможно, из-за достижений в области ультразвуковых технологий и программного обеспечения.
Исследование показало, что надежность между экспериментальными днями была ниже в состоянии покоя, но улучшалась по мере увеличения интенсивности упражнений, что подчеркивает важность подробных исходных измерений. В этом исследовании LBF в состоянии покоя оценивали в сидячем положении с ногой, привязанной к педали, и стоит подумать о том, были ли бы исходные измерения в положении лежа на спине более надежными. Кроме того, не был реализован стандартный протокол продолжительности отдыха, что сделало исходное измерение более восприимчивым к факторам окружающей среды, включая уровень физической активности участников до эксперимента, по сравнению с состояниями высокого потока во время тренировки.
Важно отметить, что это исследование проводилось на здоровых участниках, и меры надежности могут быть неприменимы к лицам с заболеваниями. Ультразвуковая допплерография в значительной степени зависит от навыков сонографиста, и полученные достоверные данные не могут быть экстраполированы на неподготовленных сонографистов. Оценка обоих сонографистов имеет решающее значение для учета потенциальных различий в уровне квалификации, которые могут привести к ложно низким показателям надежности. Тем не менее, стоит отметить, что оба сонографиста продемонстрировали одинаковую степень вариабельности в течение дня, что указывает на стабильные результаты на протяжении всего периода оценки.
Кроме того, исследование было сосредоточено на разгибании коленного сустава на одной ноге, и результаты могут быть неприменимы к ультразвуковой допплерографии предплечья, так как регуляция кровотока может различаться между конечностями42,43. Существующая литература об изменении диаметра сосуда при динамической нагрузке содержит противоречивые данные. Кроме того, во время сидячего покоя было получено только одно измерение диаметра общей бедренной артерии (КФА), которое затем использовалось для расчета потока в соответствии с методикой, описанной в предыдущих исследованиях 4,44. Следует отметить, что некоторые данные свидетельствуют об увеличении диаметра КФА при постепенных упражнениях на одной ноге коленного сустава у молодых, здоровых женщин45.
В будущих исследованиях следует выяснить, повлияет ли учет потенциальных изменений диаметра CFA во время тренировки на надежность. Кроме того, важно признать, что в этом исследовании не было проведено ни одного теста на истощение до протокола. Таким образом, результаты основаны на абсолютных нагрузках, а интенсивность от низкой до субмаксимальной была получена из предыдущих исследований с участием здоровых молодых добровольцев 3,4,6,44. Предположение о том, что установившееся состояние достигается через 2,5 мин при интенсивностях, использованных в этом исследовании, является разумным и согласуется с предыдущими результатами6. Однако важно отметить, что это может быть неверно при более высоких интенсивностях. Тем не менее, следует подчеркнуть, что показатели надежности, полученные в настоящем исследовании, не могут быть обобщены или экстраполированы на ситуации с максимальными усилиями.
Таким образом, ультразвуковые допплеровские измерения кровотока ног во время субмаксимальных упражнений на разгибатель коленного сустава на одной ноге у здоровых людей продемонстрировали высокую надежность в течение дня и приемлемую надежность между днями при выполнении одним и тем же сонографистом. Эта надежность наблюдалась даже тогда, когда внутренние и внешние факторы окружающей среды не контролировались, за исключением места, времени и комнатной температуры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Acknowledgments
Центр исследований физической активности (CFAS) поддерживается TrygFonden (гранты ID 101390 и ID 20045). JPH была поддержана грантами от Helsefonden и Rigshospitalet. В ходе этой работы RMGB был поддержан пост-.doc. грант от Rigshospitalet.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| EKO GEL | EKKOMED A7S | DK-7500 Holstebro | |
| RStudio, version 1.4.1717 | R Project for Statistical Computing | ||
| Saltin Chair | This was built from an ergometer bike and a carseat owned by Professor Bengt Saltin. The steelconstruction was built from a specialist who custommade it. | ||
| Ultrasound apparatus equipped with a linear probe (9 MHz, Logic E9) | GE Healthcare | Unknown | GE Healthcare, Milwaukee, WI, USA |
| Ultrasound gel |
References
- Walløe, L., Wesche, J. Time course and magnitude of blood flow changes in the human quadriceps muscles during and following rhythmic exercise. The Journal of Physiology. 405 (1), 257-273 (1988).
- Wesche, J. The time course and magnitude of blood flow changes in the human quadriceps muscles following isometric contraction. The Journal of Physiology. 377 (1), 445-462 (1986).
- Rådegran, G. Limb and skeletal muscle blood flow measurements at rest and during exercise in human subjects. Proceedings of the Nutrition Society. 58 (4), 887-898 (1999).
- Rådegran, G. Ultrasound doppler estimates of femoral artery blood flow during dynamic knee extensor exercise in humans. Journal of Applied Physiology. 83 (4), 1383-1388 (1997).
- Rådegran, G., Saltin, B. Human femoral artery diameter in relation to knee extensor muscle mass, peak blood flow, and oxygen uptake. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 278 (1), H162-H167 (2000).
- Saltin, B., Rådegran, G., Koskolou, M. D., Roach, R. C. Skeletal muscle blood flow in humans and its regulation during exercise. Acta Physiologica Scandinavica. 162 (3), 421-436 (1998).
- Mortensen, S. P., Nyberg, M., Winding, K., Saltin, B. Lifelong physical activity preserves functional sympatholysis and purinergic signalling in the ageing human leg. Journal of Physiology. 590 (23), 6227-6236 (2012).
- Mortensen, S. P., Mørkeberg, J., Thaning, P., Hellsten, Y., Saltin, B.
- Thaning, P., Bune, L. T., Hellsten, Y., Pilegaard, H., Saltin, B., Rosenmeier, J. B. Attenuated purinergic receptor function in patients with type 2 diabetes. Diabetes. 59 (1), 182-189 (2010).
- Mortensen, S. P., Nyberg, M., Gliemann, L., Thaning, P., Saltin, B., Hellsten, Y. Exercise training modulates functional sympatholysis and α-adrenergic vasoconstrictor responsiveness in hypertensive and normotensive individuals. Journal of Physiology. 592 (14), 3063-3073 (2014).
- Hartmann, J. P., et al. Regulation of the microvasculature during small muscle mass exercise in chronic obstructive pulmonary disease vs. chronic heart failure. Frontiers in Physiology. 13, 979359 (2022).
- Broxterman, R. M., Wagner, P. D., Richardson, R. S. Exercise training in COPD: Muscle O2 transport plasticity. European Respiratory Journal. 58 (2), 2004146 (2021).
- Munch, G. W., et al. Effect of 6 wk of high-intensity one-legged cycling on functional sympatholysis and ATP signaling in patients with heart failure. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 314, 616-626 (2018).
- Esposito, F., Wagner, P. D., Richardson, R. S. Incremental large and small muscle mass exercise in patients with heart failure: Evidence of preserved peripheral haemodynamics and metabolism. Acta Physiologica. 213 (3), 688-699 (2015).
- Gliemann, L., Mortensen, S. P., Hellsten, Y. Methods for the determination of skeletal muscle blood flow: development, strengths and limitations. European Journal of Applied Physiology. 118 (6), 1081-1094 (2018).
- Rådegran, G. Ultrasound doppler estimates of femoral artery blood flow during dynamic knee extensor exercise in humans. Journal of Applied Physiology. 83 (4), 1383-1388 (1997).
- Mortensen, S. P., Saltin, B. Regulation of the skeletal muscle blood flow in humans. Experimental Physiology. 99 (12), 1552-1558 (2014).
- Shoemaker, J. K., Pozeg, Z. I., Hughson, R. L. Forearm blood flow by Doppler ultrasound during test and exercise: tests of day-to-day repeatability. Medicine and science in sports and exercise. 28 (9), 1144-1149 (1996).
- Limberg, J. K., et al. Assessment of resistance vessel function in human skeletal muscle: guidelines for experimental design, Doppler ultrasound, and pharmacology. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 318 (2), H301-H325 (2020).
- Buck, T. M., Sieck, D. C., Halliwill, J. R. Thin-beam ultrasound overestimation of blood flow: how wide is your beam. Journal of applied physiology (Bethesda, Md.: 1985). 116 (8), 1096-1104 (2014).
- Amin, S. B., Mugele, H., Dobler, F. E., Marume, K., Moore, J. P., Lawley, J. S. Intra-rater reliability of leg blood flow during dynamic exercise using Doppler ultrasound. Physiological Reports. 9 (19), e15051 (2021).
- Bartlett, J. W., Frost, C. Reliability, repeatability and reproducibility: analysis of measurement errors in continuous variables. Ultrasound in Obstetrics and Gynecology. 31 (4), 466-475 (2008).
- Vaz, S., Falkmer, T., Passmore, A. E., Parsons, R., Andreou, P. The case for using the repeatability coefficient when calculating test-retest reliability. PLOS One. 8 (9), e73990 (2014).
- Bunce, C. Correlation, Agreement, and Bland-Altman Analysis: Statistical Analysis of Method Comparison Studies. American Journal of Ophthalmology. 148 (1), 4-6 (2009).
- Jelliffe, R. W., Schumitzky, A., Bayard, D., Fu, X., Neely, M. Describing Assay Precision-Reciprocal of Variance is correct, not CV percent: its use should significantly improve laboratory performance. Therapeutic Drug Monitoring. 37 (3), 389-394 (2015).
- Liu, S. Confidence interval estimation for coefficient of variation. Thesis. , (2012).
- Groot, H. J., et al. Reliability of the passive leg movement assessment of vascular function in men. Experimental Physiology. 107 (5), 541-552 (2022).
- Lee, K. M., et al. Pitfalls and important issues in testing reliability using intraclass correlation coefficients in orthopaedic research. Clinics in Orthopedic Surgery. 4 (2), 149-155 (2012).
- Koo, T. K., Li, M. Y. A Guideline of selecting and reporting intraclass correlation coefficients for reliability research. Journal of Chiropractic Medicine. 15 (2), 155-163 (2016).
- Umemura, T., et al. Effects of acute administration of caffeine on vascular function. The American Journal of Cardiology. 98 (11), 1538-1541 (2006).
- Tesselaar, E., Nezirevic Dernroth, D., Farnebo, S. Acute effects of coffee on skin blood flow and microvascular function. Microvascular Research. 114, 58-64 (2017).
- Neunteufl, T., et al. Contribution of nicotine to acute endothelial dysfunction in long-term smokers. Journal of the American College of Cardiology. 39 (2), 251-256 (2002).
- Carter, J. R., Stream, S. F., Durocher, J. J., Larson, R. A. Influence of acute alcohol ingestion on sympathetic neural responses to orthostatic stress in humans. American Journal of Physiology. Endocrinology and metabolism. 300 (5), E771-E778 (2011).
- Padilla, J., Harris, R. A., Fly, A. D., Rink, L. D., Wallace, J. P. The effect of acute exercise on endothelial function following a high-fat meal. European Journal of Applied Physiology. 98 (3), 256-262 (2006).
- Johnson, B. D., Padilla, J., Harris, R. A., Wallace, J. P. Vascular consequences of a high-fat meal in physically active and inactive adults. Applied physiology, nutrition, and metabolism = Physiologie Appliquee, nutrition et Metabolisme. 36 (3), 368-375 (2011).
- Bain, A. R., Weil, B. R., Diehl, K. J., Greiner, J. J., Stauffer, B. L., DeSouza, C. A. Insufficient sleep is associated with impaired nitric oxide-mediated endothelium-dependent vasodilation. Atherosclerosis. 265, 41-46 (2017).
- Gheorghiade, M., Hall, V., Lakier, J. B., Goldstein, S. Comparative hemodynamic and neurohormonal effects of intravenous captopril and digoxin and their combinations in patients with severe heart failure. Journal of the American College of Cardiology. 13 (1), 134-142 (1989).
- Anderson, T. J., Elstein, E., Haber, H., Charbonneau, F. Comparative study of ACE-inhibition, angiotensin II antagonism, and calcium channel blockade on flow-mediated vasodilation in patients with coronary disease (BANFF study). Journal of the American College of Cardiology. 35 (1), 60-66 (2000).
- Hantsoo, L., Czarkowski, K. A., Child, J., Howes, C., Epperson, C. N. Selective serotonin reuptake inhibitors and endothelial function in women. Journal of Women's Health (2002). 23 (7), 613-618 (2014).
- Millgård, J., Lind, L. Divergent effects of different antihypertensive drugs on endothelium-dependent vasodilation in the human forearm. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 32 (3), 406-412 (1998).
- Lew, L. A., Liu, K. R., Pyke, K. E. Reliability of the hyperaemic response to passive leg movement in young, healthy women. Experimental Physiology. 106 (9), 2013-2023 (2021).
- Credeur, D. P., et al. Characterizing rapid-onset vasodilation to single muscle contractions in the human leg. Journal of Applied Physiology (Bethesda, Md.: 1985). 118 (4), 455-464 (2015).
- Newcomer, S. C., Leuenberger, U. A., Hogeman, C. S., Handly, B. D., Proctor, D. N. Different vasodilator responses of human arms and legs. The Journal of Physiology. 556 (Pt 3), 1001-1011 (2004).
- Lutjemeier, B. J., et al. Highlighted topic skeletal and cardiac muscle blood flow muscle contraction-blood flow interactions during upright knee extension exercise in humans. Journal of Applied Physiology. 98, 1575-1583 (2005).
- Parker, B. A., Smithmyer, S. L., Pelberg, J. A., Mishkin, A. D., Herr, M. D., Proctor, D. N. Sex differences in leg vasodilation during graded knee extensor exercise in young adults. Journal of Applied Physiology. 103 (5), 1583-1591 (2007).
