Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Doppler-Ultraschall-basierte Beurteilung des Beinblutflusses bei einbeinigen Kniestreckübungen in einer unkontrollierten Umgebung

Published: December 15, 2023 doi: 10.3791/65746

Summary

In dieser Test-Retest-Studie wurde der Blutfluss in den Beinen untersucht, der mit der Doppler-Ultraschalltechnik während einer einbeinigen Kniestreckerübung gemessen wurde. Die Within-Day-, Between-Day- und Inter-Rater-Reliabilität der Methode wurde untersucht. Der Ansatz zeigte eine hohe Zuverlässigkeit innerhalb eines Tages und eine akzeptable Zuverlässigkeit zwischen den Tagen. Die Inter-Rater-Reliabilität war jedoch in Ruhe und bei geringer Arbeitsbelastung inakzeptabel niedrig.

Abstract

Der Doppler-Ultraschall hat die Beurteilung des Organblutflusses revolutioniert und wird häufig in der Forschung und im klinischen Umfeld eingesetzt. Während die Doppler-Ultraschall-basierte Beurteilung des Blutflusses der kontrahierenden Beinmuskeln in Studien am Menschen üblich ist, erfordert die Zuverlässigkeit dieser Methode weitere Untersuchungen. Daher zielte diese Studie darauf ab, die Reliabilität von Doppler-Ultraschall innerhalb eines Tages, eines Test-Wiederholungstests zwischen den Tagen und der Inter-Rater-Reliabilität zur Beurteilung des Beinblutflusses in Ruhe und bei abgestuften einbeinigen Kniestreckungen (0 W, 6 W, 12 W und 18 W) zu untersuchen, wobei die Ultraschallsonde zwischen den Messungen entfernt wurde. Die Studie umfasste dreißig gesunde Probanden (Alter: 33 ± 9,3 Jahre, männlich/weiblich: 14/16 Jahre), die das Labor an zwei verschiedenen Versuchstagen im Abstand von 10 Tagen aufsuchten. Die Studie kontrollierte nicht auf größere Störfaktoren wie Ernährungszustand, Tageszeit oder Hormonstatus. Über verschiedene Trainingsintensitäten hinweg zeigten die Ergebnisse eine hohe Reliabilität innerhalb des Tages mit einem Variationskoeffizienten (CV) von 4,0 % bis 4,3 %, eine akzeptable Reliabilität zwischen den Tagen mit einem CV von 10,1 % bis 20,2 % und eine Inter-Rater-Reliabilität mit einem CV von 17,9 % bis 26,8 %. Daher kann in einem realen klinischen Szenario, in dem die Kontrolle verschiedener Umweltfaktoren eine Herausforderung darstellt, Doppler-Ultraschall verwendet werden, um den Blutfluss in den Beinen während einer submaximalen einbeinigen Kniestreckerübung mit hoher Zuverlässigkeit innerhalb des Tages und akzeptabler Zuverlässigkeit zwischen den Tagen zu bestimmen, wenn sie von demselben Sonographen durchgeführt wird.

Introduction

Der in den 1980er Jahren eingeführte Doppler-Ultraschall wurde in großem Umfang eingesetzt, um den kontrahierenden Muskelblutfluss zu bestimmen, insbesondere im einbeinigen Kniestreckermodell, das die Messung des Blutflusses in der Arteria femoralis communis (CFA) während der Aktivierung kleiner Muskelmasse ermöglicht 1,2,3,4,5,6 . Die Doppler-Ultraschall-basierte Blutflusstechnologie hat wertvolle Einblicke in die Gefäßregulation in verschiedenen Bevölkerungsgruppen geliefert, darunter gesunde Erwachsene 7,8, Personen mit Diabetes9, Bluthochdruck 10, COPD 11,12 und Herzinsuffizienz 13,14.

Ein Vorteil des Doppler-Ultraschalls ist seine Nicht-Invasivität im Vergleich zu anderen Methoden zur Bestimmung des Blutflusses wie der Thermodilution, und er kann bei Bedarf mit einer arteriellen und venösen Katheterisierung kombiniert werden 3,4,6,15. Es ermöglicht auch die Messung der Blutflussgeschwindigkeit von Schlag zu Schlag, wodurch schnelle Veränderungen erkannt werdenkönnen 16. Doppler-Ultraschall-basierte Blutmessungen haben jedoch Einschränkungen, einschließlich Schwierigkeiten bei der Erzielung stabiler Aufzeichnungen bei übermäßiger Bewegung der Gliedmaßen bei nahezu maximaler Belastungsintensität und die Anforderung einer Ultraschallzugänglichkeit zum Zielblutgefäß, mit Ausnahme von Auswertungen während des Ergometer-Radfahrens15. Daher eignet sich das einbeinige Kniestreckermodell gut für die LBF-Bewertung mittels Doppler-Ultraschall während dynamischer Belastung bei submaximalen Intensitäten17, minimiert den Einfluss von belastungsbedingten Herz- und Lungeneinschränkungen und erleichtert Vergleiche zwischen gesunden Probanden und Patienten mit kardiopulmonalen Erkrankungen11.

Obwohl es weit verbreitet ist, wurde die Reliabilität zwischen den Tagen des einbeinigen Kniestreckermodells mittels Doppler-Ultraschall in den letzten Jahrzehnten nicht in größerem Maßstab untersucht, wobei frühere Studien kleine Populationen (n = 2) umfassten3,18,19,20.

Ziel dieser Studie war es, (1) die Reliabilität innerhalb eines Tages zu untersuchen, (2) die Reliabilität zwischen den Tagen und (3) die Inter-Rater-Reliabilität von Doppler-Ultraschall für die LBF-Bewertung während einer einbeinigen Kniestreckerübung bei 0 W, 6 W, 12 W und 18 W. Die Messungen wurden in einem klinisch realistischen Szenario durchgeführt, bei dem die Sonde zwischen den Messungen entfernt wurde. Es ist wichtig zu beachten, dass mehrere intrinsische und extrinsische Umweltfaktoren, von denen bekannt ist, dass sie LBF beeinflussen, während der Messungen nicht kontrolliert wurden, was zu Variabilität führen und die Zuverlässigkeit beeinträchtigen könnte. Unter Berücksichtigung der Fortschritte in der Doppler-Ultraschalltechnologie und der Software zur Blutflussanalyse stellten wir die Hypothese auf, dass selbst in einer unkontrollierten Umgebung eine akzeptable Zuverlässigkeit von LBF-Messungen innerhalb und zwischen den Tagen bei allen Intensitäten erreicht werden kann, wenn sie vom selben Sonographen durchgeführt werden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Die Studie wurde von der regionalen Ethikkommission der Hauptstadtregion Dänemarks (Aktenzeichen H-21054272) bewertet, die feststellte, dass es sich um eine Qualitätsstudie handelte. In Übereinstimmung mit der dänischen Gesetzgebung wurde die Studie daher vor Ort vom internen Forschungs- und Qualitätsverbesserungsausschuss der Abteilung für klinische Physiologie und Nuklearmedizin, Rigshospitalet, genehmigt (Aktenzeichen. KF-509-22). Die Studie wurde nach den Richtlinien der Deklaration von Helsinki durchgeführt. Alle Probanden gaben vor der Einschreibung eine mündliche und schriftliche Einverständniserklärung ab. Männer und Frauen im Alter von ≥18 Jahren wurden in die Studie eingeschlossen. Personen mit peripherer arterieller Verschlusskrankheit, Herzinsuffizienz, neurologischen und muskuloskelettalen Erkrankungen, die die KEE-Anstrengung behindern, und Krankheitssymptomen innerhalb von 2 Wochen vor der Studie wurden ausgeschlossen.

1. Einrichtung des Teilnehmers

  1. Platzieren Sie den Teilnehmer auf dem einbeinigen Kniestreckstuhl, wobei der Rücken des Teilnehmers gegen den Stuhl lehnt (Ergänzende Abbildung 1). Ziehen Sie dem Teilnehmer Unterwäsche an, die den Zugang zur Leistenregion mit einer Ultraschallsonde ermöglicht.
  2. Platzieren Sie drei EKG-Elektroden (siehe Materialtabelle) auf dem Teilnehmer. Platzieren Sie die Elektroden auf der rechten Seite der Brustwand im dritten Zwischenrippenraum, auf der linken Seite im dritten Zwischenrippenraum und auf der linken Seite im elften Zwischenrippenraum, so dass die Elektroden gleich weit vom Herzen entfernt sind.
  3. Platzieren Sie den Teilnehmer in einem >90-Grad-Winkel zwischen Bauch und Oberschenkel.
  4. Stellen Sie den Arm, der den Einkniestreckstuhl mit dem Schwungrad verbindet, so ein, dass der Teilnehmer das Knie vollständig ausstrecken kann.
  5. Binden Sie das Bein des Teilnehmers fest an das Pedal des Stuhls, um den Einsatz von Muskeln im unteren Teil der Gliedmaße zu vermeiden.
  6. Stellen Sie einen Stuhl oder eine Bank auf, um das inaktive Bein zu stabilisieren.
    HINWEIS: Der Winkel von >90 Grad gilt als Minimum. Durch die Vergrößerung des Winkels wird der Leistenbereich geöffnet und ermöglicht einen besseren Zugang zur Oberschenkelarterie mit der Ultraschallsonde. Dieser Ansatz wird häufig verwendet, wenn Probanden eine abdominale Adipositas haben, die das Scannen beeinträchtigen kann.
    Das Hinzufügen von Widerstand zum einbeinigen Kniestreckstuhl erfolgt je nach Typ und Modell unterschiedlich und wird daher nicht im Detail beschrieben. Es kann sowohl absolute als auch relative Intensität angegeben werden. Um die relative Intensität zu ermitteln, führen Sie am Vortag einen Test bis zur Erschöpfung durch.

2. Aufbau des Ultraschallgerätes

  1. Drücken Sie die Taste Einschalten .
  2. Klicken Sie auf Patient , um eine Datei zu erstellen, in der die Untersuchung gespeichert wird. Bewegen Sie den Cursor auf "Neuer Patient" und drücken Sie die Eingabetaste. Füllen Sie die "Patienten-ID" aus, bewegen Sie den Cursor auf "Erstellen" und drücken Sie die Eingabetaste (ergänzende Abbildung 2 und ergänzende Abbildung 3).
  3. Drücken Sie auf Sonde, wählen Sie die lineare Sonde (9 MHz) und tragen Sie Ultraschallgel (siehe Materialtabelle) auf die Sonde auf.
    HINWEIS: Es ist nicht möglich, die Daten des Teilnehmers zu speichern, ohne eine "Patienten-ID" zu vergeben. Die Zuordnung weiterer Daten zu diesem Blatt ist möglich, aber für die Durchführung der Untersuchung nicht erforderlich.

3. Doppler-Ultraschalluntersuchung

  1. Bedienen Sie die lineare Sonde mit der Hand, die dem Teilnehmer am nächsten ist, und platzieren Sie sie in der Leistenregion. Finden Sie sorgfältig den besten arteriellen Abschnitt für LBF-Messungen. Diese befindet sich unterhalb des Leistenbandes und 3-4 cm oberhalb der Bifurkation der Arteria femoralis communis auf einem geraden Segment der Arterie.
  2. Halten Sie die Sonde senkrecht zum Gefäß. Drücken Sie die 2D-Taste und machen Sie ein Querschnittsbild der Arteria femoralis communis (CFA).
  3. Optimieren Sie die Verstärkung und Tiefe, die während des gesamten Experiments beibehalten werden müssen, um sicherzustellen, dass sich die Arterie in der Mitte des Bildschirms befindet und das Blut schwarz ist. Drehen Sie die Gain-Taste im Uhrzeigersinn, um die Verstärkung zu erhöhen, und gegen den Uhrzeigersinn, um die Verstärkung zu verringern. Drehen Sie die Tiefe im Uhrzeigersinn, um die Tiefe zu erhöhen, und gegen den Uhrzeigersinn, um sie zu verringern.
    HINWEIS: Siehe Ergänzende Abbildung 2 und Ergänzende Abbildung 3 für die Lokalisierung der Tasten und Ergänzende Abbildung 4 für ein Ultraschallbild, das mit Verstärkung und Tiefe optimiert ist.
  4. Drücken Sie im 2D-Modus einmal auf "Einfrieren " und scrollen Sie mit dem Trackball, um ein endsystolisches Bild zu finden. Führen Sie dies unter EKG-Kontrolle durch, indem Sie das Bild am Ende der T-Welle anhalten.
  5. Drücken Sie einmal Messen , bewegen Sie den Cursor auf die oberflächliche Intimschicht der Arterie und drücken Sie die Eingabetaste. Bewegen Sie den Cursor in die tiefe Intimaschicht der Arterie und drücken Sie dann die Eingabetaste , um den Durchmesser an der Endsystole zu erhalten. Der Durchmesser wird in der oberen linken Ecke angezeigt.
  6. Drücken Sie Freeze und drehen Sie die Sonde um 90 Grad im Uhrzeigersinn, während Sie die Arterie in der Mitte des Bildschirms halten und parallel zur Arterie halten, um eine Längsansicht zu erstellen. Drücken Sie die Pulswellentaste PW und drücken Sie dann Messen. Dadurch wird ein Dropdown-Menü auf der rechten Seite des Bildschirms erstellt. Bewegen Sie den Cursor auf CFA und drücken Sie die Eingabetaste.
  7. Bewegen Sie den Cursor auf "Auto" und drücken Sie die Eingabetaste. Bewegen Sie den Cursor auf "Durchflussvolumen" und drücken Sie die Eingabetaste. Bewegen Sie den Cursor auf "Live", und drücken Sie die Eingabetaste , um die Ablaufverfolgung abzurufen, und beenden Sie den Vorgang mit einmaligem Drücken von Messen .
  8. Ermitteln Sie die Geschwindigkeit bei einem möglichst geringen Beschallungswinkel und immer unter 60 Grad. Drehen Sie die Taste Lenkwinkel im Uhrzeigersinn, um ihn zu verringern, und gegen den Uhrzeigersinn, um ihn zu erhöhen. Drehen Sie die Schaltfläche Winkelkorrektur , um sicherzustellen, dass die Spur mit dem Cursor horizontal zur Arterie erstellt wird, wie in der ergänzenden Abbildung 4 dargestellt.
  9. Drücken Sie Sample vol ., um die Breite der Arterie anzupassen und sich von den Wänden der Arterie fernzuhalten. Um die Stichprobengröße zu verringern, drücken Sie den Pfeil nach links. Um die Stichprobengröße zu erhöhen, drücken Sie den Pfeil nach rechts.
  10. Erfassen Sie die Spur der Blutflussgeschwindigkeit mit gleichzeitiger 2D-Visualisierung der Arterie und audiovisueller Rückmeldung der Blutgeschwindigkeit. Stellen Sie sicher, dass der Ton eingeschaltet ist, indem Sie die Tontaste im Uhrzeigersinn drehen.
  11. Rufen Sie die erste Ablaufverfolgung ab, während Sie mindestens 30 Sekunden lang im Sitzen ruhen, und drücken Sie zweimal auf Image Store , um die Ablaufverfolgung zu speichern. Weisen Sie den Teilnehmer dann an, während des Tests ein Tempo von 60 Umdrehungen pro Minute (RPM) einzuhalten und nur den Quadrizepsmuskel für die Beinstreckung zu verwenden und den hinteren Oberschenkelmuskel entspannt zu halten. Halten Sie die Sonde während des gesamten Experiments fixiert.
  12. Weisen Sie den Teilnehmer an, ein Tempo von 60 Umdrehungen pro Minute (RPM) bei 0 W einzuhalten und nur den Quadrizepsmuskel zu verwenden, um die Beinstreckungen auszuführen und den hinteren Oberschenkelmuskel entspannt zu halten. Halten Sie die Sonde während des gesamten Experiments fixiert und drücken Sie zweimal auf Image Store , um die Ablaufverfolgung zu speichern.
  13. Fügen Sie Widerstand hinzu und lassen Sie den Teilnehmer mindestens 150 Sekunden Training absolvieren, bevor er die 30 Sekunden Ablaufverfolgung erhält, und drücken Sie dann zweimal auf Image Store , um die Ablaufverfolgung zu speichern.

4. Quantifizierung des Blutflusses

  1. Sobald Sie alle Bilder erhalten haben, klicken Sie auf Überprüfen.
  2. Drücken Sie Track Ball , bewegen Sie den Cursor auf das gewünschte Bild und doppelklicken Sie auf Enter.
  3. Sobald die gewünschte Spur erscheint, drücken Sie Messen und bewegen Sie den Cursor im Dropdown-Menü auf der rechten Seite des Bildschirms auf "Durchflussvolumen" und drücken Sie die Eingabetaste.
  4. Bewegen Sie den Cursor auf das 2D-Ultraschallbild, drücken Sie die Eingabetaste, ziehen Sie den Cursor, bis er den im Ruhezustand gemessenen Durchmesser erreicht, und drücken Sie erneut die Eingabetaste.
  5. Drehen Sie die Cursor-Auswahltaste zweimal im Uhrzeigersinn und wählen Sie die 30 s Leiterbahn, die zwischen zwei vertikalen Linien angezeigt wird, indem Sie den Trackball scrollen und die Eingabetaste drücken.
  6. Berechnen Sie den LBF als Produkt aus der mittleren Blutgeschwindigkeit (cm/s) und der Querschnittsfläche der Oberschenkelarterie (2 cm), die in der oberen linken Ecke angezeigt wird.
    HINWEIS: Führen Sie vor der Datenanalyse eine Qualitätskontrolle durch visuelle Inspektion der Spur durch und schließen Sie Pulswellen aus, die von Bewegungsartefakten sowie unregelmäßigen Herzschlägen beeinflusst werden. Es ist möglich, die Winkelkorrektur nach Abschluss der Untersuchung anzupassen, indem Sie die Taste Winkelkorr . im Uhrzeigersinn drehen, um sie zu verringern, und gegen den Uhrzeigersinn, um sie zu erhöhen, um sicherzustellen, dass sich der Cursor horizontal zur Arterie befindet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Teilnehmer
Von Mai 2022 bis Oktober 2022 wurden insgesamt dreißig gesunde Männer und Frauen für die Teilnahme an der Studie rekrutiert. Alle Teilnehmer hatten keine Vorgeschichte von Herz-Kreislauf-, Stoffwechsel- oder neurologischen Erkrankungen. Sie wurden nicht angewiesen, ihre üblichen Gewohnheiten zu ändern, einschließlich Koffein, Alkohol, Nikotin, intensiver Bewegung oder anderer Faktoren, die möglicherweise die Gefäßfunktion beeinträchtigen könnten.

Experimentelle Verfahren
Die Teilnehmer meldeten sich an zwei verschiedenen Versuchstagen im Abstand von 10 Tagen im Labor. Bei jedem Teilnehmer wurden die Experimente zur gleichen Tageszeit durchgeführt, aber die Tageszeit unterschied sich zwischen den Teilnehmern. Darüber hinaus wurden die Experimente im selben Raum mit begrenzter Lichtexposition, kontrollierter Temperatur, ohne Musik und mit begrenzten Gesprächen durchgeführt. An den experimentellen Tagen 1 und 2 wurden die Messungen vom gleichen Sonographen (S1) durchgeführt.

Die Teilnehmer wurden in das einbeinige Kniestreckermodell eingeteilt, das im Protokoll und in der ergänzenden Abbildung 1 beschrieben ist. Der einbeinige Kniestreckstuhl wurde von einem ehemaligen Professor unseres Forschungszentrums (Professor Bengt Saltin) konstruiert und wird auch als "Saltin-Stuhl" bezeichnet (siehe Materialtabelle).

An zwei verschiedenen Versuchstagen mit einem Abstand von 10 Tagen meldeten sich die Teilnehmer im Labor. Die Experimente wurden für jeden Teilnehmer zur gleichen Tageszeit durchgeführt, obwohl die spezifische Zeit zwischen den Teilnehmern unterschiedlich war. Die Experimente fanden in einer kontrollierten Umgebung statt, mit begrenzter Lichtexposition, kontrollierter Temperatur, ohne Musik und mit begrenzten Gesprächen. An beiden Versuchstagen (1 und 2) wurden die Messungen vom gleichen Sonographen (S1) durchgeführt. Die Teilnehmer wurden im einbeinigen Kniestreckermodell positioniert, wie im Protokoll und in der ergänzenden Abbildung 1 beschrieben. Der einbeinige Kniestreckerstuhl, auch "Saltin-Stuhl" genannt (siehe Materialtabelle), wurde von Professor Bengt Saltin an unserem Forschungszentrum entwickelt.

Zunächst wurde der Blutfluss in der Arteria femoralis communis (CFA) des dominanten Beins im sitzenden Ruhezustand gemessen, wobei das Bein am Pedal befestigt war. Anschließend begannen die Teilnehmer mit der Übung, und der Blutfluss wurde bei den folgenden Arbeitsbelastungen gemessen: 0 W, 6 W, 12 W und 18 W. Jede Übungseinheit dauerte 4 Minuten und wurde kontinuierlich durchgeführt. Bei jeder Arbeitsbelastung wurden zwei Blutflussmessungen durchgeführt, um einen stabilen Zustand zu gewährleisten. Die Messungen wurden nach 2,5 Minuten und 3,5 Minuten in jeder Arbeitsbelastung erhalten21. Um die Zuverlässigkeit innerhalb eines Tages zu beurteilen, wurde die Sonde nach der ersten Messung für 10 s kurz von der Arterie weggehoben und dann für die zweite Messung neu positioniert, wie in Abbildung 1 gezeigt. Der endsystolische Durchmesser des CFA, gemessen im Ruhezustand, wurde verwendet, um den Durchfluss während des gesamten Experiments zu berechnen.

Am dritten Versuchstag wurde die Variation zwischen den beiden Sonographen mit dem oben beschriebenen Übungsprotokoll untersucht. Sechs Teilnehmer gaben ihr Einverständnis für einen dritten Besuch. Zwei erfahrene Sonographen, die Erfahrung mit der Messung des Blutflusses in klinischen Umgebungen haben, führten Messungen innerhalb von 1 Minute bei gleicher Arbeitsbelastung durch, wie in Abbildung 1 dargestellt. Erfahrene Sonographen wurden so definiert, dass sie mindestens 20 Stunden lang Freiwillige im einbeinigen Kniestreckermodell gescannt hatten, einschließlich der Überwachung der Fehlerkorrektur. Beide Sonographen zeigten eine vergleichbare Reliabilität innerhalb des Tages. Während der Übung maßen die beiden Sonographen den Blutfluss in einer zufälligen Reihenfolge, während sie für die Messungen des jeweils anderen blind waren. Um akustische und visuelle Rückkopplungen zu vermeiden, waren die Sonographen nicht gleichzeitig im Raum anwesend. Der erste Sonograph führte die erste Messung nach 150 s bei einem bestimmten Arbeitspensum durch. Nach Beendigung der Nachverfolgung setzte der erste Sonograph das Ultraschallgerät auf die Standardeinstellungen zurück und verließ den Raum. Der Teilnehmer behielt das gleiche Tempo und die gleiche Belastung bei, und dann betrat der zweite Sonograph den Raum, um eine neue Spur zu erhalten. Beide Sonographen führten wie an den Versuchstagen 1 und 2 Blutflussmessungen für die vier Arbeitsbelastungen durch. Vor dem Scannen bei jeder Arbeitsbelastung wurde durch einen Münzwurf die zufällige Reihenfolge für die Sonographen bestimmt, um sicherzustellen, dass der "Gewinner" mit der Messung begann. Am experimentellen Tag 3 führte jeder Sonograph nur eine Blutflussmessung pro Trainingseinheit durch.

Statistik
Alle statistischen Auswertungen wurden mit Hilfe von Statistiksoftware durchgeführt. Ein Signifikanzniveau von p < 0,05 (zweiseitig) wurde als statistisch signifikant angesehen. Die Daten werden als Mittelwert (Standardabweichung, SD) oder Mittelwert [95%-Konfidenzintervall, untere Grenze (LL), obere Grenze (UL)] dargestellt. Gepaarte t-Tests wurden verwendet, um die Unterschiede zwischen den Tagen und zwischen den Tagen in der LBF zu bewerten. Die p-Werte wurden Bonferroni-korrigiert, mit einem Schwellenwert von 0,005 für die statistische Signifikanz.

Die Zuverlässigkeit misst die Menge des zufälligen Fehlers, der durch die Variabilität der Messgröße22 verursacht wird. Die absolute Reliabilität wurde mit Hilfe von Bland-Altman-Diagrammen bewertet und als Übereinstimmungsgrenzen (LOA) und kleinste reale Differenz (SRD) dargestellt, die die erwartete Differenz zwischen zwei Messungen in 95% der Fälle schätzen23,24. Die einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) wurde verwendet, um die Standardabweichung innerhalb der Teilnehmer (SDw) zu bestimmen, und die SRD wurde mit der folgenden Formelberechnet 24:

Equation 1

Um die Methode mit anderen LBF-Messtechniken zu vergleichen, wurde der Varianzkoeffizient (CV) als relatives Maß für die Reliabilität berechnet. CV drückt den Anteil der Varianz aus, der durch den Messfehler25 verursacht wird:

Equation 2

Basierend auf der Verteilung der Mittelwertschätzungen und der Restvarianz aus einem linearen gemischten Modell wurde die Verteilung der CV simuliert, um 95%-Konfidenzintervalle für CV26 zu erhalten. Es gibt keinen offiziellen Konsens über das Qualitätsniveau der CV-Werte, da sie von der Methodik und der Art der Studie abhängen. Der CV wird jedoch im Allgemeinen als niedrig angesehen, wenn er <10 % beträgt, akzeptabel, wenn er 10 % bis 20 % beträgt, und als nicht akzeptabel, wenn er über 25 % liegt25,27.

In dieser Studie waren Sonograph 1 und Sonograph 2 die einzigen Bewerter von Interesse, und es wurden mehrere Messungen durchgeführt, um das geeignete ICC-Modell zu bestimmen. Der Intraklassen-Korrelationskoeffizient (ICC) wurde unter Verwendung eines Zwei-Wege-Mixed-Effects-Modells mit der absoluten Übereinstimmung und Mehrfachmessungen ICC (3, k) berechnet. Die erste Zahl bezieht sich auf das Modell (1, 2 oder 3), und die zweite Zahl/der zweite Buchstabe bezieht sich auf den Typ und gibt an, ob es sich um einen einzelnen Bewerter/eine einzelne Messung (1) oder den Mittelwert der Bewerter/Messungen (k)28,29 handelt.

Sowohl die absolute als auch die relative Zuverlässigkeit werden üblicherweise verwendet, um die Zuverlässigkeit einer Messung zu bewerten. Die Wiederholbarkeit bezieht sich auf die Konsistenz, die gleichen Ergebnisse zu erzielen, wenn die Messung unter identischen Bedingungen wiederholt wird. Reproduzierbarkeit hingegen bezieht sich auf die Fähigkeit, konsistente Ergebnisse zu erhalten, wenn die Messung unter wechselnden oder sich ändernden Bedingungen durchgeführt wird. Diese Begriffe sind nützlich, um die Zuverlässigkeit eines Messverfahrens22 zu verstehen und zu bewerten.

Alle Teilnehmer haben die Studie erfolgreich abgeschlossen und das Versuchsdesign toleriert. Insgesamt wurden 30 gesunde Probanden (Alter: 33 ± 9,3 Jahre, männlich/weiblich: 14/16 Jahre) mit einem Durchschnittsgewicht von 74,5 kg (SD: 13) und einer mittleren Körpergröße von 174 cm (SD: 9,3) eingeschlossen.

Absolute Werte und interne Konsistenz
Es gab keine statistisch signifikanten Unterschiede in den absoluten LBF-Werten zwischen Within-Day- und Between-Day-Messungen (Tabelle 1). Der LBF stieg über die inkrementellen Workloads hinweg progressiv an (Abbildung 2) und reichte von 0,36 (SD: 0,20) l/min im Ruhezustand bis zu 2,44 (SD: 0,56) l/min während des Trainings bei 18 W, was einen linearen Anstieg mit der Workload-Progression zeigt.

Bland-Altman-Diagramme, die LBF-Messungen veranschaulichen, sind für die Reliabilität innerhalb eines Tages in Abbildung 3, die Reliabilität zwischen den Tagen in Abbildung 4 und die Inter-Rater-Reliabilität in Abbildung 5 dargestellt. Die Daten innerhalb des Tages zeigten keine Ausreißer, während einige Ausreißer in den Messungen zwischen den Tagen und mehrere Ausreißer während der Inter-Rater-Messungen beobachtet wurden.

Test-Retest-Zuverlässigkeit
Werte für die kleinste reelle Differenz (SRD), den Variationskoeffizienten (CV) und den Intraklassen-Korrelationskoeffizienten (ICC) sind für den Intra-Day in Tabelle 2, für den Between-Day in Tabelle 3 und für den Inter-Rater in Tabelle 4 angegeben.

Die SRD-Werte innerhalb eines Tages reichten von 0,28 [95 % KI: 0,22, 0,38] l/min während 0 W bis 0,39 [95 % KI: 0,32, 0,50] l/min während 18 W. Die SRD-Werte waren in den Messungen zwischen den Tagen höher und reichten von 0,66 [95 % KI: 0,41; 1,32] l/min bei 0 W bis 0,71 [95 % KI: 0,53, 1,01] l/min bei 18 W. Der SRD war in den Inter-Rater-Messungen sogar noch höher und reichte von 0,23 [95%-KI: 0,12; 0,70] l/min im Ruhezustand bis zu 1,55 [95%-KI: 1,02; 2,82] l/min während des Trainings bei 18 W.

Die CV-Werte reichten von 4,0 [95%-KI: 3,0, 5,1] % während 18 W bis zu 4,2 [95%-KI: 3,1, 5,3] % während 0 W. Die CV war auch in den Messungen zwischen den Tagen höher und reichte von 20,2 [95%-KI: 14,7, 27,2] % während der Ruhephase bis zu 10,1 [95%-KI: 7,5 bis 13,1] % während 6 W. Noch höhere Werte wurden während der Inter-Rater-Messungen mit einer CV von 26,8 [95% KI: 11, 51] % im Ruhezustand bis 17,9 [95% KI: 8,5, 29,2] % während 6 W erhalten.

Die ICC-Werte zeigten, dass die Zuverlässigkeit bei allen Workloads, sowohl innerhalb des Tages als auch zwischen den Tagen, bei >0,90 lag. Umgekehrt ergaben die Inter-Rater-Messungen ICC-Werte von nur 0,41 (0,1 bis 0,84).

Figure 1
Abbildung 1: Überblick über das Studiendesign. Insgesamt 30 gesunde Teilnehmer unterzogen sich einem einbeinigen Kniestreckerprotokoll mit inkrementellen Belastungen von 0 bis 18 W. Dieses Protokoll wurde innerhalb von 10 Tagen wiederholt. Eine Untergruppe von 6 Teilnehmern meldete sich freiwillig für die Inter-Rater-Reliabilitätsstudie an Tag 3. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 2
Abbildung 2: Reaktion der Beindurchblutung auf einbeinige Kniestreckerübungen. Die Mittelwerte für Tag 1 und Tag 2 werden durch schwarze bzw. graue Punkte dargestellt, wobei die Schnurrhaare die Standardabweichung anzeigen. Eine Messung wurde im Ruhezustand durchgeführt, und zwei Messungen wurden bei jeder Arbeitslast (0, 6, 12 und 18 W) durchgeführt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 3
Abbildung 3: Reliabilität des Beinblutflusses während der einbeinigen Kniestreckung innerhalb eines Tages, dargestellt durch Bland-Altman-Diagramme. Die Diagramme wurden aus Messungen innerhalb eines Tages an beiden Tagen (n = 60) erstellt. Für jede inkrementelle Arbeitsauslastung wird ein Diagramm angezeigt: 0 W (A), 6 W (B), 12 W (C) und 18 W (D). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 4
Abbildung 4: Test-Retest-Reliabilität des Beinblutflusses während der einbeinigen Kniestreckung zwischen den Tagen, dargestellt durch Bland-Altman-Plots. Die Diagramme wurden aus Messungen zwischen den Tagen (n = 30) erstellt. Für jede Bedingung wird ein Diagramm angezeigt: Rest (A), 0 W (B), 6 W (C), 12 W (D) und 18 W (E). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 5
Abbildung 5: Inter-Rater-Test-Retest-Reliabilität des Beinblutflusses während der einbeinigen Kniestreckung, dargestellt durch Bland-Altman-Plots. Die Diagramme wurden aus Inter-Rater-Messungen (n = 6) erstellt. Für jede Bedingung wird ein Diagramm angezeigt: Rest (A), 0 W (B), 6 W (C), 12 W (D) und 18 W (E). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

N = 30 Tag 1, 1. LBF Tag 1, 2. LBF p-Wert innerhalb eines Tages Tag 2,1. LBF Tag 2,2. LBF p-Wert innerhalb eines Tages Mittelwertdifferenz zwischen den Tagen Zwischen den Tagen Tag 1, CFA-Durchmesser (cm) Tag 2, CFA-Durchmesser (cm)
Ruhe (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

Tabelle 1: Durchblutung der Beine. Diese Tabelle zeigt die absoluten Blutflusswerte und die üblichen Messungen des Durchmessers der Oberschenkelarterien, die an Tag 1 und Tag 2 während der ersten und zweiten Blutflussmessung erhalten wurden. Die Daten werden als Mittelwert (Standardabweichung) dargestellt. Ein gepaarter t-Test wurde durchgeführt, um die Unterschiede innerhalb eines Tages und zwischen den Tagen zu bewerten. Abkürzungen: W = Watt, CFA = Arteria femoralis communis. Der p-Wert, der nach der Bonferroni-Korrektur als statistisch signifikant gilt, wurde auf p = 0,005 festgelegt.

SRD (L) Lebenslauf (%) ICC (Bruch)
0 W 0,28 (0,21 bis 0,38) 4,2 (3,1 bis 5,3) 0,98 (0,96 bis 0,99)
6 W 0,31 (0,26 bis 0,38) 4,3 (3,3 bis 5,5) 0,97 (0,95 bis 0,99)
12 W 0,31 (0,24 bis 0,50) 4,1 (3,1 bis 5,2) 0,96 (0,93 bis 0,97)
18 W 0,39 (0,32 bis 0,50) 4,0 (3 bis 5,1) 0,96 (0,94 bis 0,98)

Tabelle 2: Zuverlässigkeitsmessungen innerhalb eines Tages. Die Tabelle zeigt die Mittelwerte (mit 95%-Konfidenzintervallen, untere Grenze, obere Grenze) für innertägige Zuverlässigkeitsmessungen. W = Watt. SRD = Kleinste reelle Differenz, CV = Varianzkoeffizient, ICC = Intraklassen-Korrelationskoeffizient.

SRD (L) Lebenslauf (%) ICC (Bruch)
Ruhepause 0,21 (0,16 bis 0,32) 20,2 (14,7 bis 27,2) 0,92 (0,82 bis 0,96)
0 W 0,66 (0,41 bis 1,32) 13,7 (10,3 bis 17,6) 0,93 (0,86 bis 0,97)
6 W 0,52 (0,38 bis 0,79) 10,1 (7,5 bis 13,1) 0,91 (0,82 bis 0,96)
12 W 0,66 (0,50 bis 0,94) 11.5 (8.6-14.7) 0,82 (0,62 bis 0,91)
18 W 0,71 (0,53 bis 1,01) 10,2 (7,6 bis 13,1) 0,90 (0,79 bis 0,95)

Tabelle 3: Zuverlässigkeitsmessungen zwischen den Tagen. Die Tabelle enthält die Mittelwerte (mit 95%-Konfidenzintervallen, Untergrenze, Obergrenze) für Zuverlässigkeitsmessungen zwischen den Tagen. W = Watt. SRD = Kleinste reelle Differenz, CV = Varianzkoeffizient, ICC = Intraklassen-Korrelationskoeffizient.

SRD (L) Lebenslauf (%) ICC (Bruch)
Ruhepause 0,23 (0,12 bis 0,70) 26,8 (11 bis 51) 0,85 (0,1 bis 0,98)
0 W 0,96 (0,75 bis 1,31) 20 (9,2 bis 33,3) 0,74 (0,1 bis 0,96)
6 W 0,88 (0,59 bis 1,55) 17,9 (8,5 bis 29,2) 0,6 (0,2 bis 0,94)
12 W 1,09 (0,59 bis 1,55) 18,7 (8,8 bis 30,6) 0,5 (0,2 bis 0,93)
18 W 1,55 (1,01 bis 2,82) 18,4 (8,6 bis 30,1) 0,41 (0,1 bis 0,84)

Tabelle 4: Inter-Rater-Reliabilitätsmessungen. Die Tabelle zeigt die Mittelwerte (mit 95%-Konfidenzintervallen, untere Grenze, obere Grenze) für Interrater-Reliabilitätsmessungen. W = Watt. SRD = Kleinste reelle Differenz, CV = Varianzkoeffizient, ICC = Intraklassen-Korrelationskoeffizient.

Ergänzende Abbildung 1: Einbeiniges Kniestreckermodell. Dieses Bild zeigt einen Teilnehmer während der Studie, während er das einbeinige Kniestreckermodell verwendet. Für die Verwendung dieses Bildes wurde eine vorherige Zustimmung sowohl des Teilnehmers als auch des Sonographen eingeholt. Textfelder werden verwendet, um alle im Protokoll erwähnten Materialien hervorzuheben. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.

Ergänzende Abbildung 2: Ultraschallgerät. Dieses Bild zeigt die Tasten, die für die Durchführung einer Doppler-Ultraschalluntersuchung verwendet werden. Alle im Protokoll beschriebenen Schaltflächen sind zur einfachen Bezugnahme hervorgehoben. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.

Ergänzende Abbildung 3: Ultraschallgerät im Pulswellenmodus. Das Bild zeigt die Tasten, die für die Durchführung einer Doppler-Ultraschalluntersuchung im Pulswellenmodus verwendet werden. Alle Schaltflächen, die im Abschnitt "Protokoll" erwähnt werden, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit hervorgehoben. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.

Ergänzende Abbildung 4: Doppler-Ultraschallsignal. Dieses Bild zeigt eine Blutgeschwindigkeitsspur, die zur Berechnung des Blutflusses in den Beinen verwendet wird. Alle relevanten Metriken und Schaltflächen, die im Protokollabschnitt beschrieben sind, sind zur einfachen Identifizierung und Referenz hervorgehoben. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

In dieser Studie wurde die Zuverlässigkeit der Doppler-Ultraschallmethodik zur Beurteilung des Beinblutflusses (LBF) während einer submaximalen einbeinigen Kniestreckerübung bei gesunden Teilnehmern untersucht. Die Ergebnisse zeigten eine hohe Reliabilität innerhalb eines Tages und eine akzeptable Reliabilität zwischen den Tagen, während die Inter-Rater-Reliabilität im Ruhezustand und bei 0 W als inakzeptabel eingestuft wurde.

Obwohl das Entfernen der Sonde zwischen den Messungen nur geringe Auswirkungen zu haben schien, konnte der Unterschied in der Zuverlässigkeit zwischen den Messungen innerhalb und zwischen den Tagen auf unkontrollierte Umweltfaktoren zurückgeführt werden. Die Scanstelle, der Sonograph und der Versuchsaufbau blieben während der gesamten Studie gleich. Die Teilnehmer wurden jedoch nicht angewiesen, auf Koffein, Nikotin, Alkohol oder anstrengende körperliche Betätigung zu verzichten, von denen bekannt ist, dass sie die Durchblutung der Gliedmaßen beeinträchtigen30,31,32,33. Darüber hinaus wurden Faktoren wie Ernährung, Flüssigkeitsaufnahme und hohe Kalorienaufnahme, insbesondere fetthaltige Mahlzeiten, von denen bekannt ist, dass sie die Durchblutung der Muskeln beeinflussen, nicht kontrolliert34,35. Die Studie erfasste auch keine Informationen über den Schlaf der Teilnehmer vor der Untersuchung, was sich nachweislich auf die Gefäßfunktion auswirkt36. Darüber hinaus wurden der Medikationsstatus und der mögliche Einfluss von Medikamenten auf die Regulation des Blutflusses für37,38,39,40 nicht erfasst oder kontrolliert. Daher stellen die berichteten Zuverlässigkeitsschätzungen ein Worst-Case-Szenario dar, und es kann davon ausgegangen werden, dass die Methode genauso zuverlässig oder sogar zuverlässiger ist, wenn sie bei gesunden Personen unter Kontrolle dieser subjektbezogenen Faktoren angewendet wird. Dies steht im Einklang mit dem Zweck der Studie, da die Kontrolle potenzieller Störfaktoren in experimentellen oder klinischen Umgebungen nicht immer möglich ist. Es ist wichtig zu beachten, dass die Ergebnisse trotz dieser Einschränkungen eine hervorragende Zuverlässigkeit innerhalb und zwischen den Tagen zeigten. Darüber hinaus scheint die Sicherstellung, dass LBF von demselben Sonographen beurteilt wird, aufgrund der geringeren Interrater-Reliabilität wichtiger zu sein.

Die Ergebnisse dieser Studie stimmen mit anderen Studien überein, die die Zuverlässigkeit von Doppler-Ultraschall in verschiedenen Versuchsanordnungen untersuchten, einschließlich einbeiniger passiver Bewegung (PLM) bei Männern und Frauen. Diese Studien berichteten über die höchste Zuverlässigkeit während des maximalen LBF, was darauf hindeutet, dass die Methode während des Trainings zuverlässiger ist als in Ruhe27,41. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten eine etwas höhere Zuverlässigkeit im Vergleich zu den vorherigen Studien, was darauf zurückzuführen ist, dass die Daten während des Trainings gewonnen wurden, als der LBF höher war. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Zuverlässigkeit der Methode mit einer kürzlich durchgeführten Studie vergleichbar ist, in der die Ultraschallzuverlässigkeit in einem anderen Setup untersucht wurde, bei dem zweibeinige Schrittübungen durchgeführt wurden, um den Blutfluss zum Bein zu messen21. Die Reliabilität innerhalb eines Tages war in dieser Studie höher als in einer früheren Studie aus dem Jahr 1997, was möglicherweise auf Fortschritte in der Ultraschalltechnologie und -software zurückzuführen ist.

Die Studie zeigte, dass die Zuverlässigkeit zwischen den experimentellen Tagen in Ruhe geringer war, sich aber mit zunehmender Trainingsintensität verbesserte, was die Bedeutung detaillierter Basismessungen unterstreicht. In dieser Studie wurde der ruhende LBF in der sitzenden Position mit dem Fuß am Pedal gefesselt bewertet, und es lohnt sich zu überlegen, ob die Basismessungen in Rückenlage zuverlässiger gewesen wären. Darüber hinaus wurde kein Standardprotokoll für die Dauer der Ruhe implementiert, was die Baseline-Messung anfälliger für Umweltfaktoren macht, einschließlich des körperlichen Aktivitätsniveaus der Teilnehmer vor dem Experiment, im Vergleich zu den High-Flow-Zuständen während des Trainings.

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Studie an gesunden Teilnehmern durchgeführt wurde und die Zuverlässigkeitsmaße möglicherweise nicht auf Personen mit Krankheiten anwendbar sind. Der Doppler-Ultraschall hängt stark von den Fähigkeiten des Sonographen ab, und die gewonnenen zuverlässigen Daten können nicht auf ungeübte Sonographen extrapoliert werden. Die Bewertung beider Sonographen ist entscheidend, um mögliche Unterschiede im Qualifikationsniveau zu berücksichtigen, die zu fälschlicherweise niedrigen Reliabilitätsmessungen führen könnten. Es ist jedoch erwähnenswert, dass beide Sonographen den gleichen Grad an Variabilität innerhalb des Tages aufwiesen, was auf eine konsistente Leistung während des gesamten Untersuchungszeitraums hindeutet.

Darüber hinaus konzentrierte sich die Studie auf einbeinige Kniestreckungen, und die Ergebnisse sind möglicherweise nicht auf den Doppler-Ultraschall des Unterarms übertragbar, da die Regulation des Blutflusses zwischen den Gliedmaßen unterschiedlich sein kann42,43. Die vorhandene Literatur über Änderungen des Gefäßdurchmessers während des dynamischen Trainings enthält widersprüchliche Daten. Darüber hinaus wurde während der sitzenden Ruhe nur eine Durchmessermessung für die Arteria femoralis communis (CFA) durchgeführt, die dann zur Berechnung des Flusses gemäß der in früheren Studien beschriebenen Methodik verwendet wurde 4,44. Es sollte beachtet werden, dass einige Hinweise auf eine Zunahme des CFA-Durchmessers während inkrementeller einbeiniger Knieübungen bei jungen, gesunden Frauen hindeuten45.

Zukünftige Studien sollten untersuchen, ob die Berücksichtigung möglicher Veränderungen des CFA-Durchmessers während des Trainings die Zuverlässigkeit beeinflussen würde. Darüber hinaus ist es wichtig anzuerkennen, dass vor dem Protokoll in dieser Studie kein Erschöpfungstest durchgeführt wurde. Daher basieren die Ergebnisse auf absoluten Arbeitsbelastungen, und die niedrigen bis submaximalen Intensitäten wurden aus früheren Studien mit gesunden jungen Probanden abgeleitet 3,4,6,44. Die Annahme, dass der Steady-State nach 2,5 Minuten bei den in dieser Studie verwendeten Intensitäten erreicht wird, ist vernünftig und stimmt mit früheren Ergebnissenüberein 6. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass dies bei höheren Intensitäten möglicherweise nicht der Fall ist. Unabhängig davon sollte betont werden, dass die in der vorliegenden Studie ermittelten Reliabilitätsmaße nicht verallgemeinert oder auf Maximalbelastungssituationen extrapoliert werden können.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Doppler-Ultraschall-basierte Messungen des Beinblutflusses während submaximaler einbeiniger Kniestreckerübungen bei gesunden Menschen eine hohe Zuverlässigkeit innerhalb eines Tages und eine akzeptable Zuverlässigkeit zwischen den Tagen zeigten, wenn sie vom selben Sonographen durchgeführt wurden. Diese Zuverlässigkeit wurde auch dann beobachtet, wenn intrinsische und extrinsische Umweltfaktoren nicht kontrolliert wurden, mit Ausnahme von Ort, Zeit und Raumtemperatur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Die Autoren erklären, dass die Forschung in Abwesenheit von kommerziellen oder finanziellen Beziehungen durchgeführt wurde, die als potenzieller Interessenkonflikt ausgelegt werden könnten.

Acknowledgments

Das Centre for Physical Activity Research (CFAS) wird von TrygFonden unterstützt (Förderkennzeichen 101390 und ID 20045). JPH wurde durch Zuschüsse von Helsefonden und Rigshospitalet unterstützt. Während dieser Arbeit wurde RMGB durch ein post.doc unterstützt. Stipendium von 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Mortensen, S. P., Mørkeberg, J., Thaning, P., Hellsten, Y., Saltin, B. First published March 9. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 302, 2074-2082 (2012).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Broxterman, R. M., Wagner, P. D., Richardson, R. S. Exercise training in COPD: Muscle O2 transport plasticity. European Respiratory Journal. 58 (2), 2004146 (2021).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Mortensen, S. P., Saltin, B. Regulation of the skeletal muscle blood flow in humans. Experimental Physiology. 99 (12), 1552-1558 (2014).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Bunce, C. Correlation, Agreement, and Bland-Altman Analysis: Statistical Analysis of Method Comparison Studies. American Journal of Ophthalmology. 148 (1), 4-6 (2009).
  25. 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).
  26. Liu, S. Confidence interval estimation for coefficient of variation. Thesis. , (2012).
  27. Groot, H. J., et al. Reliability of the passive leg movement assessment of vascular function in men. Experimental Physiology. 107 (5), 541-552 (2022).
  28. 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).
  29. 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).
  30. Umemura, T., et al. Effects of acute administration of caffeine on vascular function. The American Journal of Cardiology. 98 (11), 1538-1541 (2006).
  31. Tesselaar, E., Nezirevic Dernroth, D., Farnebo, S. Acute effects of coffee on skin blood flow and microvascular function. Microvascular Research. 114, 58-64 (2017).
  32. 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).
  33. 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).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. 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).
  39. 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).
  40. 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).
  41. 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).
  42. 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).
  43. 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).
  44. 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).
  45. 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).

Tags

Medizin Heft 202
Doppler-Ultraschall-basierte Beurteilung des Beinblutflusses bei einbeinigen Kniestreckübungen in einer unkontrollierten Umgebung
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hartmann, J. P., Krabek, R., Nymand, More

Hartmann, J. P., Krabek, R., Nymand, S. B., Hartmeyer, H., Gliemann, L., Berg, R. M. G., Iepsen, U. W. Doppler Ultrasound-Based Leg Blood Flow Assessment During Single-Leg Knee-Extensor Exercise in an Uncontrolled Setting. J. Vis. Exp. (202), e65746, doi:10.3791/65746 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter