Summary
Denna test-omtest-studie utvärderade benblodflödet mätt med Doppler-ultraljudstekniken under enbensknästräckarträning. Metodens inom-dag-, mellandygns- och interbedömarreliabilitet undersöktes. Tillvägagångssättet visade hög tillförlitlighet inom dagen och acceptabel tillförlitlighet mellan dagarna. Interbedömarreliabiliteten var dock oacceptabelt låg under vila och vid låg arbetsbelastning.
Abstract
Dopplerultraljud har revolutionerat bedömningen av organens blodflöde och används ofta i forskning och kliniska miljöer. Även om Doppler-ultraljudsbaserad bedömning av blodflödet i benmuskler är vanligt i studier på människor, kräver tillförlitligheten hos denna metod ytterligare undersökning. Därför syftade denna studie till att undersöka inom-dag test-omtest, mellandag test-omtest och interbedömarreliabilitet för Doppler-ultraljud för bedömning av benblodflöde under vila och graderade enbensknäförlängningar (0 W, 6 W, 12 W och 18 W), med ultraljudssonden borttagen mellan mätningarna. Studien omfattade trettio friska försökspersoner (ålder: 33 ± 9,3, män/kvinnor: 14/16) som besökte laboratoriet under två olika experimentdagar med 10 dagars mellanrum. Studien kontrollerade inte för stora störfaktorer som näringstillstånd, tid på dygnet eller hormonell status. Över olika träningsintensiteter visade resultaten hög tillförlitlighet inom dagen med en variationskoefficient (CV) som sträcker sig från 4,0 % till 4,3 %, acceptabel tillförlitlighet mellan dag med en CV som sträcker sig från 10,1 % till 20,2 % och interbedömarreliabilitet med en CV som sträcker sig från 17,9 % till 26,8 %. Därför, i ett verkligt kliniskt scenario där det är utmanande att kontrollera olika miljöfaktorer, kan Doppler-ultraljud användas för att bestämma benblodflödet under submaximal enbensknästräckarträning med hög tillförlitlighet inom dagen och acceptabel tillförlitlighet mellan dagen när det utförs av samma sonograf.
Introduction
Dopplerultraljud, som introducerades på 1980-talet, har använts i stor utsträckning för att bestämma sammandragande muskelblodflöde, särskilt i enbensmodellen med knästräckare, vilket möjliggör mätning av blodflödet i den gemensamma lårbensartären (CFA) under aktivering av liten muskelmassa 1,2,3,4,5,6 . Doppler-ultraljudsbaserad blodflödesteknik har gett värdefulla insikter om vaskulär reglering i olika populationer, inklusive friska vuxna7,8, individer med diabetes9, hypertoni 10, KOL 11,12 och hjärtsvikt 13,14.
En fördel med dopplerultraljud är att det inte är invasivt jämfört med andra metoder för blodflödesbestämning som termodilution, och det kan kombineras med arteriell och venös kateterisering vid behov 3,4,6,15. Det möjliggör också mätning av blodflödeshastighet, vilket gör det möjligt att upptäcka snabba förändringar16. Dopplerultraljudsbaserade blodmätningar har dock begränsningar, inklusive svårigheter att få stabila registreringar under överdriven extremitetsrörelse vid nästan maximal träningsintensitet och kravet på ultraljudstillgänglighet till det riktade blodkärlet, exklusive utvärderingar under ergometercykling15. Därför är enbensknästräckarmodellen väl lämpad för LBF-utvärdering med hjälp av Doppler-ultraljud under dynamisk träning vid submaximala intensiteter17, vilket minimerar påverkan av träningsrelaterade hjärt- och lungbegränsningar och underlättar jämförelser mellan friska försökspersoner och patienter med hjärt-lungsjukdomar11.
Trots att den används i stor utsträckning har tillförlitligheten hos enbensknästräckarmodellen med dopplerultraljud inte undersökts i större skala under de senaste decennierna, med tidigare studier som involverar små populationer (n = 2)3,18,19,20.
Denna studie syftade till att undersöka (1) tillförlitligheten hos test-omtest inom dagen, (2) tillförlitligheten mellan dag och omtest och (3) interbedömarreliabiliteten hos Doppler-ultraljud för LBF-utvärdering under enbensknästräckarträning vid 0 W, 6 W, 12 W och 18 W. Mätningarna utfördes i ett kliniskt realistiskt scenario där proben togs bort mellan mätningarna. Det är viktigt att notera att flera inre och yttre miljöfaktorer som är kända för att påverka LBF inte kontrollerades under mätningarna, vilket kan introducera variabilitet och påverka tillförlitligheten. Med tanke på framsteg inom Doppler-ultraljudsteknik och programvara för blodflödesanalys, antog vi att, även i en okontrollerad miljö, acceptabel tillförlitlighet inom och mellan dag för LBF-mätningar skulle kunna uppnås vid alla intensiteter när de utförs av samma sonograf.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Studien utvärderades av den regionala etiska kommittén i Region Hovedstaden i Danmark (diarienummer H-21054272), som fastställde att detta var en kvalitetsstudie. I enlighet med dansk lagstiftning godkändes studien lokalt av den interna forsknings- och kvalitetsförbättringsnämnden vid Institutionen för klinisk fysiologi och nuklearmedicin, Rigshospitalet (dnr 100). KF-509-22). Undersökningen genomfördes i enlighet med riktlinjerna i Helsingforsdeklarationen. Alla försökspersoner gav muntligt och skriftligt informerat samtycke före inskrivningen. Män och kvinnor, ≥18 år, ingick i studien. Individer med perifer artärsjukdom, hjärtsvikt, neurologisk och muskuloskeletal sjukdom som hindrar KEE-ansträngning och symtom på sjukdom inom 2 veckor före studien exkluderades.
1. Inställning av deltagaren
- Placera deltagaren i enbensstolen med knästräckaren med deltagarens rygg vilande mot stolen (kompletterande figur 1). Klä deltagaren i underkläder som gör det möjligt att komma åt ljumskregionen med en ultraljudssond.
- Placera tre EKG-elektroder (se materialförteckning) på deltagaren. Placera elektroderna på höger sida av bröstväggen i det tredje interkostala utrymmet, på vänster sida i det tredje interkostala rummet och på vänster sida i det elfte interkostala rummet så att elektroderna är på samma avstånd från hjärtat.
- Placera deltagaren i en >90 graders vinkel mellan mage och lår.
- Justera armen som ansluter sträckstolen med ett knä till svänghjulet så att deltagaren kan sträcka ut knäet helt.
- Knyt fast deltagarens ben ordentligt vid stolens pedal för att undvika användning av muskler i den nedre delen av lemmen.
- Placera en stol eller en bänk för att stabilisera det inaktiva benet.
OBS: Vinkeln på >90 grader anses vara ett minimum. Om du ökar vinkeln öppnas ljumskområdet vilket ger bättre åtkomst till lårbensartären med ultraljudssonden. Detta tillvägagångssätt används ofta när försökspersoner har bukfetma som kan störa skanningen.
Att lägga till motstånd till den enbenta knästräckarstolen görs på olika sätt beroende på typ och modell och beskrivs därför inte i detalj. Både absolut och relativ intensitet kan rapporteras. För att rapportera relativ intensitet, utför ett test till utmattning en föregående dag.
2. Uppställning av ultraljudsapparaten
- Tryck på knappen Slå på .
- Tryck på Patient för att skapa en fil där undersökningen ska sparas. Flytta markören till "ny patient" och tryck på enter. Fyll i "patient-ID", flytta markören till "Skapa" och tryck på Enter (kompletterande figur 2 och kompletterande figur 3).
- Tryck på Sonden, välj den linjära sonden (9 MHz) och applicera ultraljudsgel (se Materialförteckning) på sonden.
OBS: Det är inte möjligt att spara data från deltagaren utan att tilldela ett "Patient-ID". Det är möjligt men inte nödvändigt att tilldela mer data till detta blad för att undersökningen ska kunna utföras.
3. Doppler ultraljudsundersökning
- Använd den linjära sonden med handen närmast deltagaren och placera den i ljumskregionen. Hitta den bästa artärsektionen för att noggrant få LBF-mätningar. Detta är under ljumskligamentet och 3-4 cm ovanför förgreningen av den gemensamma lårbensartären på ett rakt segment av artären.
- Håll sonden vinkelrätt mot kärlet. Tryck på 2D-knappen och gör en tvärsnittsbild av den gemensamma lårbensartären (CFA).
- Optimera förstärkning och djup, som ska bibehållas under hela experimentet, för att säkerställa att artären är i mitten av skärmen och att blodet är svart. Vrid Gain-knappen medurs för att öka förstärkningen och moturs för att minska förstärkningen. Vrid djupet medurs för att öka djupet och moturs för att minska det.
OBS: Se kompletterande figur 2 och kompletterande figur 3 för lokalisering av knapparna och kompletterande figur 4 för en ultraljudsbild optimerad med förstärkning och djup. - I 2D-läge trycker du på Freeze en gång och bläddrar med styrkulan för att hitta en slutsystolisk bild. Utför detta under EKG-vägledning genom att stoppa bilden i slutet av T-vågen.
- Tryck på Mät en gång och flytta markören till artärens ytliga intima lager och tryck på Retur. Flytta markören till det djupa intimala lagret i artären och tryck sedan på Retur för att få diametern vid slutsystolen. Diametern visas i det övre vänstra hörnet.
- Tryck på Frys och vrid sonden 90 grader medurs samtidigt som du håller artären i mitten av skärmen och håller den parallellt med artären för att skapa en longitudinell view. Tryck på pulsvågsknappen PW och tryck sedan på Mät. Detta skapar en rullgardinsmeny till höger på skärmen. Flytta markören till CFA och tryck på enter.
- Flytta markören till "Auto" och tryck på Enter. Flytta markören till "Flödesvolym" och tryck på Enter. Flytta markören till "Live" och tryck på Retur för att hämta spårningen och avsluta genom att trycka på Mät en gång.
- Erhåll hastigheten vid lägsta möjliga insonationsvinkel och alltid under 60 grader. Vrid styrvinkelknappen medurs för att minska den och moturs för att öka den. Vrid på vinkelkorrigeringsknappen för att säkerställa att spåret erhålls med markören horisontell mot artären, som visas i tilläggsfigur 4.
- Tryck på Sample vol . för att justera efter artärens bredd och hålla dig borta från artärens väggar. Om du vill minska provstorleken trycker du på vänsterpilen. För att öka provstorleken, tryck på högerpilen.
- Få blodflödeshastighetsspårningen med samtidig 2D-visualisering av artären och audiovisuell blodhastighetsåterkoppling. Se till att ljudet är på genom att vrida ljudknappen medurs.
- Ta det första spåret under sittande vila i minst 30 sekunder och tryck på Image Store två gånger för att spara spåret. Instruera sedan deltagaren att hålla ett tempo på 60 varv per minut (RPM) under testet och att endast använda quadricepsmuskeln för att utföra benförlängningarna och hålla hamstringsmuskeln avslappnad. Håll sonden fixerad under hela experimentet.
- Instruera deltagaren att hålla ett tempo på 60 varv per minut (RPM) vid 0 W och att endast använda quadricepsmuskeln för att utföra benförlängningarna och hålla hamstringsmuskeln avslappnad. Håll avsökningen fast under hela experimentet och tryck på Image Store två gånger för att spara spårningen.
- Lägg till motstånd och låt deltagaren slutföra minst 150 s övning innan han eller hon får 30 s spårning och tryck sedan på Image Store två gånger för att spara spårningen.
4. Kvantifiering av blodflödet
- När alla bilder har hämtats trycker du på Granska.
- Tryck på Track Ball och flytta markören till bilden av önskan och dubbelklicka på Enter.
- När önskat spår visas trycker du på Mät och flyttar markören till "Flödesvolym" i rullgardinsmenyn till höger på skärmen och trycker på Enter.
- Flytta markören till 2D-ultraljudsbilden, tryck på Enter, dra sedan markören tills den når diametern som uppmätts i vila och tryck på Enter igen.
- Vrid markörvalsknappen medurs två gånger och välj de 30 s spår som ska visas mellan två vertikala linjer genom att rulla styrkulan och trycka på Enter.
- Beräkna LBF som produkten av genomsnittlig blodhastighet (cm/s) och tvärsnittsarea för lårbensartären (cm2), som visas i det övre vänstra hörnet.
OBS: Utför kvalitetskontroll före dataanalys genom visuell inspektion av spåret och uteslut pulsvågor som påverkas av rörelseartefakter såväl som oregelbundna hjärtslag. Det är möjligt att justera vinkelkorrigeringen efter avslutad undersökning genom att vrida vinkelkorr. -knappen medurs för att minska den och moturs för att öka den för att säkerställa att markören är horisontell mot artären.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Deltagare
Från maj 2022 till oktober 2022 rekryterades totalt trettio friska män och kvinnor för att delta i studien. Ingen av deltagarna hade någon historia av kardiovaskulära, metabola eller neurologiska sjukdomar. De instruerades inte att göra några förändringar i sina vanliga vanor, inklusive koffein, alkohol, nikotin, kraftig träning eller andra faktorer som potentiellt kan påverka kärlfunktionen.
Experimentella metoder
Deltagarna rapporterade till laboratoriet under två olika experimentdagar med 10 dagars mellanrum. För varje deltagare utfördes experimenten vid samma tid på dygnet, men tiden på dygnet skilde sig åt mellan deltagarna. Dessutom utfördes experimenten i samma rum med begränsad ljusexponering, kontrollerad temperatur, ingen musik och begränsad konversation. På experimentdag 1 och 2 utfördes mätningarna av samma sonograf (S1).
Deltagarna placerades i enbensmodellen för knästräckare som beskrivs i protokollet och tilläggsfigur 1. Den enbenta knästräckarstolen konstruerades av en tidigare professor vid vårt forskningscentrum (professor Bengt Saltin), och kallas även för "Saltin Chair" (se Materialtabell).
Under två olika experimentdagar, med 10 dagars mellanrum, rapporterade deltagarna till laboratoriet. Experimenten utfördes vid samma tid på dagen för varje deltagare, även om den specifika tiden skilde sig åt mellan deltagarna. Experimenten ägde rum i en kontrollerad miljö, med begränsad ljusexponering, kontrollerad temperatur, ingen musik och begränsad konversation. På båda experimentdagarna (1 och 2) utfördes mätningarna av samma sonograf (S1). Deltagarna placerades i modellen med knästräckare på ett ben, enligt beskrivningen i protokollet och kompletterande figur 1. Den enbenta knästräckarstolen, även känd som "Saltin Chair" (se Materialtabell), har utvecklats av professor Bengt Saltin vid vårt forskningscenter.
Inledningsvis mättes blodflödet i den gemensamma lårbensartären (CFA) i det dominanta benet i sittande viloläge, med benet fäst vid pedalen. Därefter påbörjade deltagarna övningen och blodflödet mättes vid följande arbetsbelastningar: 0 W, 6 W, 12 W och 18 W. Varje träningspass varade i 4 min och utfördes kontinuerligt. Två blodflödesmätningar gjordes vid varje arbetsbelastning för att säkerställa ett stabilt tillstånd. Mätningarna erhölls vid 2,5 min och 3,5 min in i varje arbetsbelastning21. För att bedöma tillförlitligheten inom dagen lyftes sonden kort bort från artären i 10 sekunder efter den första mätningen och omplacerades sedan för den andra mätningen, som visas i figur 1. Den slutsystoliska diametern för CFA, mätt i vila, användes för att beräkna flödet under hela experimentet.
På den tredje experimentdagen undersöktes variationen mellan de två sonograferna med hjälp av samma träningsprotokoll som beskrivits ovan. Sex deltagare gav informerat samtycke till ett tredje besök. Två skickliga sonografer, med erfarenhet av att mäta blodflöde i kliniska miljöer, utförde mätningar inom 1 minut från varandra vid samma arbetsbelastning, som visas i figur 1. Skickliga sonografer definierades som att ha genomfört minst 20 timmars skanning av frivilliga i enbensknästräckarmodellen, inklusive övervakning för felkorrigering. Båda sonograferna visade jämförbar tillförlitlighet inom dagen. Under övningen mätte de två sonograferna blodflödet i en slumpmässig ordning, samtidigt som de var blinda för varandras mätningar. För att undvika ljud- och visuell återkoppling var sonograferna inte närvarande i rummet samtidigt. Den första sonografen genomförde den första mätningen efter 150 s vid en given arbetsbelastning. Efter att ha slutfört spårningen återställde den första sonografen ultraljudsapparaten till standardinställningarna och lämnade rummet. Deltagaren höll samma tempo och belastning, och sedan kom den andra sonografen in i rummet för att få ett nytt spår. Båda sonograferna utförde blodflödesmätningar för de fyra arbetsbelastningarna, som i experimentdag 1 och 2. Före skanningen vid varje arbetsbelastning bestämde en slantsingling den slumpmässiga ordningen för sonograferna, vilket säkerställde att "vinnaren" startade mätningen. På experimentdag 3 fick varje sonograf endast en blodflödesmätning under varje träningspass.
Statistik
Alla statistiska analyser utfördes med hjälp av statistisk programvara. En signifikansnivå på p < 0,05 (tvåsidig) ansågs vara statistiskt signifikant. Data presenteras som medelvärde (standardavvikelse, SD) eller medelvärde [95 % konfidensintervall, nedre gräns (LL), övre gräns (UL)]. Parade t-tester användes för att bedöma skillnader inom och mellan dag i LBF. P-värdena korrigerades av Bonferroni, med ett tröskelvärde på 0,005 för statistisk signifikans.
Reliabilitet mäter mängden slumpmässiga fel som introduceras av variabilitet i den uppmätta variabeln22. Absolut tillförlitlighet bedömdes med hjälp av Bland-Altman-diagram och presenterades som kongruensgränser (LOA) och minsta reella skillnad (SRD), som uppskattar den förväntade skillnaden mellan två mätningar i 95 % av fallen23,24. Envägsanalys av varians (ANOVA) användes för att bestämma standardavvikelsen inom deltagarna (SDw), och SRD beräknades med hjälp av följande formel24:
För att jämföra metoden med andra LBF-mättekniker beräknades varianskoefficienten (CV) som ett relativt mått på tillförlitlighet. CV uttrycker andelen varians som orsakas av mätfel25:
Baserat på fördelningen av medelvärden och residualvarians från en linjär blandad modell simulerades fördelningen av CV för att erhålla 95 % konfidensintervall för CV26. Det finns ingen officiell konsensus om kvalitetsnivåerna för CV-värden, eftersom de beror på metodik och studietyp. CV anses dock i allmänhet vara lågt om <10 %, acceptabelt om 10 %-20 % och oacceptabelt om det är över 25 %25,27.
I denna studie var sonograf 1 och sonograf 2 de enda bedömarna av intresse, och flera mätningar utfördes för att bestämma vilken ICC-modell som var lämplig att använda. Korrelationskoefficienten inom klassen (ICC) beräknades med hjälp av en tvåvägs mixed-effects-modell med absolut överensstämmelse och multipla mätningar ICC (3, k). Den första siffran hänvisar till modellen (1, 2 eller 3) och den andra siffran/bokstaven hänvisar till typen, vilket anger om det är en enskild bedömare/mätning (1) eller medelvärdet av bedömare/mätningar (k)28,29.
Både absolut och relativ tillförlitlighet används ofta för att bedöma tillförlitligheten hos en mätning. Repeterbarhet avser konsistensen att erhålla samma resultat när mätningen upprepas under identiska förhållanden. Reproducerbarhet, å andra sidan, avser förmågan att få konsekventa resultat när mätningen utförs under varierande eller föränderliga förhållanden. Dessa termer är användbara för att förstå och utvärdera tillförlitligheten hos en mätmetod22.
Alla deltagare slutförde framgångsrikt studien och tolererade den experimentella designen. Totalt inkluderades 30 friska försökspersoner (ålder: 33 ± 9,3, man/kvinna: 14/16) med en medelvikt på 74,5 kg (SD: 13) och en medellängd på 174 cm (SD: 9,3).
Absoluta värden och intern konsistens
Det fanns inga statistiskt signifikanta skillnader i de absoluta LBF-värdena mellan inomdygns- eller mellandagsmätningar (tabell 1). LBF ökade progressivt över de inkrementella arbetsbelastningarna (figur 2), från 0,36 (SD: 0,20) L/min i vila till 2,44 (SD: 0,56) L/min under träning vid 18 W, vilket visar en linjär ökning med arbetsbelastningsprogression.
Bland-Altman-diagram som illustrerar LBF-mätningar presenteras för inomdygnsreliabilitet i figur 3, mellandygnsreliabilitet i figur 4 och interbedömarreliabilitet i figur 5. Inomdagsdata visade inga extremvärden, medan några extremvärden observerades i mellandagsmätningarna och flera extremvärden observerades under interbedömarmätningarna.
Test-omtest tillförlitlighet
Värden för minsta reella skillnad (SRD), variationskoefficient (CV) och korrelationskoefficient inom klassen (ICC) anges för inom-dag i tabell 2, mellandag i tabell 3 och för interbedömare i tabell 4.
SRD-värdena inom dagen varierade från 0,28 [95 % KI: 0,22, 0,38] L/min under 0 W till 0,39 [95 % KI: 0,32, 0,50] L/min under 18 W. SRD-värdena var högre i mellandagsmätningarna från 0,66 [95 % KI: 0,41, 1,32] L/min vid 0 W till 0,71 [95 % KI: 0,53, 1,01] L/min under 18 W. SRD var ännu högre i interbedömarmätningarna som varierade från 0,23 [95 % KI: 0,12, 0,70] l/min i vila till 1,55 [95 % KI: 1,02, 2,82] l/min under träning vid 18 W.
CV-värdena varierade från 4,0 [95 % KI: 3,0, 5,1] % under 18 W till 4,2 [95 % KI: 3,1, 5,3] % under 0 W. CV var också högre i mellandagsmätningarna som varierade från 20,2 [95 % KI: 14,7, 27,2] % i vila till 10,1 [95 % KI: 7,5 till 13,1] % under 6 W. Ännu högre värden erhölls under interbedömarmätningarna med ett CV som varierade från 26,8 [95 % KI: 11; 51] % i vila till 17,9 [95 % KI: 8,5, 29,2] % under 6 W.
ICC-värdena visade att tillförlitligheten vid alla arbetsbelastningar, både under inomdygn och mellandygn, var >0,90. Omvänt gav interbedömarmätningarna ICC-värden så låga som 0,41 (0,1 till 0,84).
Figur 1: Översikt över studiedesign. Totalt 30 friska deltagare genomgick ett enbensprotokoll för knästräckare med inkrementella arbetsbelastningar från 0 till 18 W. Detta protokoll upprepades inom en 10-dagarsperiod. En subgrupp på 6 deltagare anmälde sig frivilligt till interbedömarreliabilitetsstudien på dag 3. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Benens blodflödessvar på enbensträning med knästräckare. Medelvärdena för dag 1 och dag 2 representeras av svarta respektive grå prickar, där morrhåren anger standardavvikelsen. En mätning erhölls i vila och två mätningar erhölls vid varje arbetsbelastning (0, 6, 12 och 18 W). Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Tillförlitlighet för benets blodflöde under knäförlängning med ett ben som avbildas av Bland-Altman-diagram. Diagrammen skapades från mätningar inom dagen båda dagarna (n = 60). Ett diagram visas för varje inkrementell arbetsbelastning: 0 W (A), 6 W (B), 12 W (C) och 18 W (D). Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Tillförlitlighet av benets blodflöde mellan dag och omtest under knäextension med ett ben avbildat av Bland-Altman-diagram. Diagrammen skapades från mellandagsmätningar (n = 30). Ett diagram visas för varje tillstånd: vila (A), 0 W (B), 6 W (C), 12 W (D) och 18 W (E). Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 5: Interbedömartest-omtest-tillförlitlighet av benblodflöde under knäextension med ett ben avbildat av Bland-Altman-diagram. Diagrammen skapades från interbedömarmätningar (n = 6). Ett diagram visas för varje tillstånd: vila (A), 0 W (B), 6 W (C), 12 W (D) och 18 W (E). Klicka här för att se en större version av denna figur.
| N = 30 | Dag 1, 1. LBF | Dag 1, 2. LBF | P-värde inom dagen | Dag 2,1. LBF | Dag 2,2. LBF | P-värde inom dagen | Skillnad i medelvärde mellan dagarna | Mellan dagarna | Dag 1, CFA-diameter (cm) | Dag 2, CFA-diameter (cm) |
| Viloläge (l/min) | 0.36 (0.20) | NA | NA | 0.37 (0.14) | NA | NA | 0.006 (0.11) | 0.76 | 0.94 (0.12) | 0.96 (0.14) |
| 0 W (L/min) | 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 W (l/min) | 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 W (L/min) | 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 W (L/min) | 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 |
Tabell 1: Blodflöde i benen. Denna tabell visar de absoluta blodflödesvärdena och mätningarna av den vanliga lårbensartärdiametern som erhölls dag 1 och dag 2 under den första och andra blodflödesmätningen. Data presenteras som medelvärde (standardavvikelse). Ett parat t-test genomfördes för att bedöma skillnader inom och mellan dagar. Förkortningar: W = watt, CFA = Vanlig lårbensartär. Det p-värde som ansågs statistiskt signifikant efter Bonferroni-korrigering sattes till p = 0,005.
| SRD (L) | CV (%) | ICC (Fraktion) | |
| 0 W | 0,28 (0,21 till 0,38) | 4,2 (3,1 till 5,3) | 0,98 (0,96 till 0,99) |
| 6 W | 0,31 (0,26 till 0,38) | 4,3 (3,3 till 5,5) | 0,97 (0,95 till 0,99) |
| 12 W | 0,31 (0,24 till 0,50) | 4,1 (3,1 till 5,2) | 0,96 (0,93 till 0,97) |
| 18 W | 0,39 (0,32 till 0,50) | 4,0 (3 till 5,1) | 0,96 (0,94 till 0,98) |
Tabell 2: Tillförlitlighetsmätningar inom dagen. Tabellen visar medelvärdena (med 95 % konfidensintervall, nedre gräns, övre gräns) för tillförlitlighetsmätningar inom dagen. W = watt. SRD = Minsta reella skillnad, CV = varianskoefficient, ICC = korrelationskoefficient inom klass.
| SRD (L) | CV (%) | ICC (Fraktion) | |
| Vila | 0,21 (0,16 till 0,32) | 20,2 (14,7 till 27,2) | 0,92 (0,82 till 0,96) |
| 0 W | 0,66 (0,41 till 1,32) | 13,7 (10,3 till 17,6) | 0,93 (0,86 till 0,97) |
| 6 W | 0,52 (0,38 till 0,79) | 10,1 (7,5 till 13,1) | 0,91 (0,82 till 0,96) |
| 12 W | 0,66 (0,50 till 0,94) | 11.5 (8.6-14.7) | 0,82 (0,62 till 0,91) |
| 18 W | 0,71 (0,53 till 1,01) | 10,2 (7,6 till 13,1) | 0,90 (0,79 till 0,95) |
Tabell 3: Tillförlitlighetsmätningar mellan dag. Tabellen innehåller medelvärden (med 95 % konfidensintervall, nedre gräns, övre gräns) för tillförlitlighetsmätningar mellan dagarna. W = watt. SRD = Minsta reella skillnad, CV = varianskoefficient, ICC = korrelationskoefficient inom klass.
| SRD (L) | CV (%) | ICC (Fraktion) | |
| Vila | 0,23 (0,12 till 0,70) | 26,8 (11 till 51) | 0,85 (0,1 till 0,98) |
| 0 W | 0,96 (0,75 till 1,31) | 20 (9,2 till 33,3) | 0,74 (0,1 till 0,96) |
| 6 W | 0,88 (0,59 till 1,55) | 17,9 (8,5 till 29,2) | 0,6 (0,2 till 0,94) |
| 12 W | 1,09 (0,59 till 1,55) | 18,7 (8,8 till 30,6) | 0,5 (0,2 till 0,93) |
| 18 W | 1,55 (1,01 till 2,82) | 18,4 (8,6 till 30,1) | 0,41 (0,1 till 0,84) |
Tabell 4: Tillförlitlighetsmätningar mellan bedömare. Tabellen visar medelvärdena (med 95 % konfidensintervall, nedre gräns, övre gräns) för interbedömarreliabilitetsmätningar. W = watt. SRD = Minsta reella skillnad, CV = varianskoefficient, ICC = korrelationskoefficient inom klass.
Kompletterande figur 1: Modell med knästräckare med ett ben. Den här bilden visar en deltagare under försöket när han använder modellen med knästräckare med ett ben. Förhandssamtycke inhämtades från både deltagaren och sonografen för användningen av denna bild. Textrutor används för att markera allt material som nämns i protokollet. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur 2: Ultraljudsapparat. Den här bilden visar knapparna som används för att genomföra en dopplerultraljudsundersökning. Alla knappar som beskrivs i protokollet är markerade för enkel referens. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur 3: Ultraljudsapparat i pulsvågsläge. Bilden visar knapparna som används för att utföra en dopplerultraljudsundersökning i pulsvågsläge. Alla knappar som nämns i protokollavsnittet är markerade för tydlighetens skull. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur 4: Dopplerultraljudssignal. Den här bilden visar ett blodhastighetsspår som används för att beräkna blodflödet i benen. Alla relevanta mätvärden och knappar som beskrivs i protokollavsnittet är markerade för enkel identifiering och referens. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denna studie bedömde tillförlitligheten hos Doppler-ultraljudsmetodik för att utvärdera benblodflöde (LBF) under submaximal knästräckarträning med ett ben hos friska deltagare. Resultaten indikerade hög inom-dag-reliabilitet och acceptabel mellandygnsreliabilitet, medan interbedömarreliabilitet visade sig vara oacceptabel i vila och vid 0 W.
Även om avlägsnande av sonder mellan mätningar verkade ha liten inverkan, kunde skillnaden i tillförlitlighet mellan mätningar inom och mellan dag tillskrivas okontrollerade miljöfaktorer. Skanningsstället, sonografen och experimentuppställningen förblev konsekventa under hela studien. Deltagarna instruerades dock inte att avstå från koffein, nikotin, alkohol eller ansträngande träning, som alla är kända för att påverka blodflödet till extremiteten30,31,32,33. Dessutom kontrollerades inte faktorer som kost, vätskeintag och högt kaloriintag, särskilt feta måltider, som är kända för att påverka muskelblodflödet, för34,35. Studien registrerade inte heller information om deltagarnas sömn före undersökningen, vilket har visat sig påverka kärlfunktionen36. Dessutom registrerades eller kontrollerades inte läkemedelsstatus och den potentiella påverkan av läkemedel på blodflödesreglering för37,38,39,40. Därför representerar de rapporterade tillförlitlighetsuppskattningarna ett värsta scenario, och metoden kan förväntas vara lika eller till och med mer tillförlitlig när den används på friska individer samtidigt som man kontrollerar för dessa ämnesrelaterade faktorer. Detta är i linje med studiens syfte, eftersom det inte alltid är möjligt att kontrollera potentiella störfaktorer i experimentella eller kliniska miljöer. Det är viktigt att notera att trots dessa begränsningar visade resultaten utmärkt tillförlitlighet inom och mellan dagar. Dessutom verkar det vara viktigare att se till att LBF bedöms av samma sonograf på grund av lägre interbedömarreliabilitet.
Resultaten av denna studie överensstämmer med andra studier som utvärderat tillförlitligheten av Doppler-ultraljud i olika experimentella uppställningar, inklusive passiv rörelse (PLM) med ett ben hos både män och kvinnor. Dessa studier rapporterade det högsta tillförlitlighetsmåttet under maximal LBF, vilket tyder på att metoden är mer tillförlitlig under träning jämfört med vila27,41. Resultaten av denna studie visade något högre tillförlitlighet jämfört med de tidigare studierna, vilket kunde tillskrivas att data erhölls under träning när LBF var högre. Vidare visade det sig att metodens tillförlitlighet var jämförbar med en nyligen genomförd studie som undersökte ultraljudets tillförlitlighet i en annan uppställning, där tvåbenta stegövningar utfördes för att mäta blodflödet till ben21. Tillförlitligheten inom dagen i denna studie var högre än en tidigare studie från 1997, möjligen på grund av framsteg inom ultraljudsteknik och programvara.
Studien visade att tillförlitligheten mellan experimentdagarna var lägre i vila men förbättrades när träningsintensiteten ökade, vilket belyser vikten av detaljerade baslinjemätningar. I denna studie bedömdes vilande LBF i sittande läge med foten bunden till pedalen, och det är värt att överväga om baslinjemätningar i ryggläge skulle ha varit mer tillförlitliga. Dessutom implementerades inget standardprotokoll för vilolängden, vilket gjorde baslinjemätningen mer mottaglig för miljöfaktorer, inklusive deltagarnas fysiska aktivitetsnivå före experimentet, jämfört med högflödestillstånden under träning.
Det är viktigt att notera att denna studie utfördes på friska deltagare, och tillförlitlighetsmåtten kanske inte är tillämpliga på individer med sjukdomar. Dopplerultraljud är starkt beroende av sonografens färdigheter, och de tillförlitliga data som erhålls kan inte extrapoleras till outbildade sonografer. Att utvärdera båda sonograferna är avgörande för att ta hänsyn till potentiella skillnader i kompetensnivå som kan leda till falskt låga tillförlitlighetsmått. Det är dock värt att nämna att båda sonograferna uppvisade samma grad av variation inom dagen, vilket tyder på konsekventa prestationer under hela bedömningsperioden.
Vidare fokuserade studien på enbensknäextensioner, och resultaten kanske inte är tillämpliga på Doppler-ultraljud av underarmen, eftersom blodflödesregleringen kan skilja sig åt mellan extremiteterna42,43. Den befintliga litteraturen om förändringar i fartygsdiameter under dynamisk övning presenterar motstridiga data. Dessutom, under sittande vila, erhölls endast en diametermätning för den gemensamma lårbensartären (CFA), som sedan användes för att beräkna flödet enligt den metodik som beskrivits i tidigare studier 4,44. Det bör noteras att vissa bevis tyder på en ökning av CFA-diametern under inkrementell enbensträning av knä hos unga, friska kvinnor45.
Framtida studier bör undersöka om det skulle påverka tillförlitligheten att ta hänsyn till potentiella förändringar i CFA-diametern under träning. Dessutom är det viktigt att erkänna att inget utmattningstest utfördes före protokollet i denna studie. Därför är resultaten baserade på absolut arbetsbelastning, och de låga till submaximala intensiteterna härleddes från tidigare studier med friska unga frivilliga 3,4,6,44. Antagandet att steady-state uppnås efter 2,5 minuter vid de intensiteter som användes i denna studie är rimligt och överensstämmer med tidigare resultat6. Det är dock viktigt att notera att detta kanske inte gäller vid högre intensiteter. Oavsett bör det understrykas att de tillförlitlighetsmått som erhållits i denna studie inte kan generaliseras eller extrapoleras till situationer med maximal ansträngning.
Sammanfattningsvis visade dopplerultraljudsbaserade mätningar av benens blodflöde under submaximal enbensträning av knästräckare hos friska människor hög tillförlitlighet inom dagen och acceptabel tillförlitlighet mellan dagarna när de utfördes av samma sonograf. Denna tillförlitlighet observerades även när inre och yttre miljöfaktorer inte kontrollerades för, förutom plats, tid och rumstemperatur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna förklarar att forskningen genomfördes i avsaknad av kommersiella eller finansiella relationer som skulle kunna tolkas som en potentiell intressekonflikt.
Acknowledgments
Centrum för forskning om fysisk aktivitet (CFAS) stöds av TrygFonden (anslag ID 101390 och ID 20045. JPH fick stöd av anslag från Helsefonden och Rigshospitalet. Under detta arbete stöddes RMGB av en post.doc. stipendium från 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).
