Summary
La capillaroscopie est un non-invasive, la méthodologie relativement peu coûteux pour visualiser directement la microcirculation. La technique de l'écoulement du sang fournit l'avant-bras acceptées mesures non invasives de la fonction endothéliale.
Abstract
Les auteurs ont utilisé des techniques capillaroscopie et l'avant-bras du flux sanguin à étudier le rôle de la dysfonction microvasculaire dans la pathogenèse des maladies cardiovasculaires. La capillaroscopie est un non-invasive, la méthodologie relativement peu coûteux pour visualiser directement la microcirculation. Recrutement pour cent capillaire est évaluée en divisant l'augmentation de la densité capillaire induit par postocclusive réactif hyperémie (postocclusive densité capillaire réactif hyperémie moins densité capillaire de base), par la densité maximale capillaire (observé au cours de l'occlusion veineuse passive). Pour cent perfusé capillaires représente la proportion de toutes les personnes présentes capillaires qui sont perfusés (fonctionnellement actif), et est calculé en divisant postocclusive réactive densité capillaire hyperémie par la densité maximale capillaire. Recrutement pour cent à la fois capillaire et perfusé pour cent capillaires refléter le nombre de capillaires fonctionnels. Le débit sanguin (FBF) technique provides accepté mesures non invasives de la fonction endothéliale: Le rapport FBF max / FBF base est calculé comme une estimation de la vasodilatation, en divisant la moyenne des quatre valeurs max FBF par la moyenne des quatre valeurs de base FBF. La résistance vasculaire avant-bras à la vasodilatation maximale (FVR max) est calculé comme la pression artérielle moyenne (PAM) divisé par la FBF max. Tant la capillaroscopie et les techniques de l'avant-bras sont facilement acceptable pour les patients et peuvent être apprises rapidement.
La fonction endothéliale microvasculaire et les mesures obtenues en utilisant les méthodes décrites dans cet article peuvent avoir une utilité dans l'avenir cliniques des patients cardiovasculaires de réduction des risques des stratégies. Comme nous l'avons publié des rapports qui démontrent que la dysfonction endothéliale microvasculaire et se trouvent dans les premiers stades de l'hypertension, y compris la pré-hypertension, les mesures de la fonction endothéliale microvasculaire et peut éventuellement aider à l'identification précoce, Le risque de la stratification et de la prévention à la phase terminale pathologie vasculaire, avec ses conséquences potentiellement fatales.
Protocol
Présentation de cas (obligatoire, le cas échéant): NA, ce qui est encore une procédure de recherche expérimentale, pas encore utilisé cliniquement.
Diagnostic, évaluation et plan d'(obligatoire, le cas échéant): NA, ce qui est encore une procédure de recherche expérimentale, pas encore utilisé cliniquement.
Procédure (obligatoire): Cette partie doit comprendre une description étape par étape des procédures pertinentes, conformes aux lignes directrices ci-dessous.
1. Microscopie capillaire (Figure 1)
- Notre technique a été adaptée à partir de la capillaroscopie Serne et ses collègues 1. Un critère d'exclusion pour cette procédure est la maladie vasculaire du collagène, depuis collagène vasculaire produit des changements connus capillaires 2.
- Après un minimum de 10 heures à jeun et 20 min de repos assis, les mesures microvasculaires sont effectuées pour une demi-heure entre 7et 11 heures, dans une pièce à température, calme contrôlée (maintenue entre 21,5 à 22,5 ° C), avec le sujet en position assise et la main gauche au niveau du cœur.
- Périunguéale capillaires de la peau dorsale de la troisième doigt sont visualisés en utilisant un stéréomicroscope (Olympus, Center Valley, PA), liée à une Insight SPOT 4 mégapixels appareil photo numérique monochrome (Numéro de modèle IN-1400: Instruments de diagnostic; Sterling Heights, MI), et un ordinateur portable (Dell Latitude D600: Dell à Austin, TX). Pour limiter le mouvement, la main gauche et avant-bras sont plus ou moins recouverte d'une couverture pliée, et repose sur une autre couverture pliée placé à la base du microscope.
- Éclairage nailbed est obtenue avec une lampe de 250 W halogène fibre optique (KL 2500LCD: Schott-FOSTEC; Elmsford, État de New York); éclairage supplémentaire à partir d'un 150W fibre supplémentaire source optique à une lampe halogène (B & B Microscopes, Ltd, Warrendale, Pennsylvanie) est utilisé chez les individus une pigmentation foncée.
- De visualiser les capillaires, le3,2 x objectif (Olympus 3.2/0.07) est utilisé avec un système de grossissement total de 38.4x.
- Grâce à un logiciel d'imagerie SPOT fourni avec l'appareil, clair / sombre contraste dans les images capillaires est améliorée en utilisant la même fonction standard du logiciel SPOT (étirement des niveaux clairs et foncés) pour maximiser la visibilité des capillaires dans toutes les matières.
- Pour quantifier la densité capillaire, microphotographies numériques sont prises toutes les secondes 5.3 pendant chacune des trois étapes, au départ de repos, pendant une hyperémie réactive postocclusive, et pendant l'occlusion veineuse. (A) Au départ de repos, microphotographies sont prises sur une période de trois minutes pour détecter les capillaires perfusés au repos. (B) Au cours hyperémie réactive postocclusive, microphotographies sont prises à quantifier fonctionnellement perfusé capillaires (de base plus réserve capillaires), comme suit. Tout d'abord, un brassard d'occlusion sur le bras gauche est gonflé à 40 mm de mercure au-dessus de la pression systolique pendant 10 min. Microphotographies sont alors prises au cours èmee première minute qui suit immédiatement la libération de l'occlusion artérielle, de visualiser tous les fonctionnellement perfusé capillaires. Basse densité capillaire après une hyperémie réactive indique une déficience fonctionnelle recrutement capillaire, et la raréfaction donc fonctionnel. (C) Au cours de l'occlusion veineuse microphotographies sont prises afin de quantifier la densité capillaire maximale, ce qui inclut à la fois perfusé (avec des globules rouges actifs (RBC) de mouvement) et non perfusés (rempli de stagnation, non mobiles RBC) capillaires 3 comme suit. Après dix minutes de repos après l'intervention postocclusive hyperémie réactive, le brassard est gonflé à 60 mm Hg pendant 60 sec, passivement forçant le sang dans tous présents brevet capillaires et microphotographies ont été prises pendant ce temps. Depuis maximale densité capillaire comprend tous structurellement capillaires présents, une réduction de la densité capillaire maximale indique la raréfaction structurelle.
- Densité capillaire est défini comme le nombre de capillaires par carré millimeter de la peau périunguéale, et est calculé comme la moyenne des quatre mesures obtenues à partir des quatre images plus clairement ciblés, moins déformés par le mouvement. Dans nos études, les valeurs typiques pour la numération des capillaires (capillaires / mm 2) ont été 55-80 pour base, 65-90 pour le post-ischémique et 90-105 pour l'occlusion veineuse. Les valeurs pour le recrutement capillaire pour cent se situent généralement entre 5% et 25% (moyenne ~ 10-15%) et de capillaires perfusés pour cent entre 70% et 95% (moyenne ~ 80-90%), avec des valeurs étant plus faible chez les hypertendus que les normotendus. La reproductibilité de la méthode de comptage a été vérifiée avec trois observateurs qui ont effectué des évaluations indépendantes des manuels de photographies de 10 sujets différents (figure 2). Les observateurs ont été aveuglés à la pression sanguine et l'identité de ces sujets. Après la formation, les comptages ultérieurs effectués indépendamment montré un niveau élevé de consensus. Moyenne des divergences inter-juges et intra-évaluateurs étaient d'ordeR 2-3 de capillaires / mm 2, et les coefficients de corrélation intra étaient tous supérieurs à 0,90. Variations à court terme des mesures capillaroscopie étaient du même ordre de grandeur que les écarts inter-juges et intra-évaluateur (environ 2 capillaires / mm 2), mais à plus long terme de variation observée au cours de 2-3 ans était un ordre de grandeur (environ 15 capillaires / mm 2), ce qui indique que les changements longitudinaux peuvent être facilement distingués des variations rater. Fiabilité des deux mesures de la fonction capillaire était également élevée (coefficient de corrélation intraclasse = 0,84 pour cent pour le recrutement capillaire et 0,82 pour cent pour perfusion capillaires).
Les enquêteurs ont désormais utiliser une méthode informatique permettant de quantifier la densité capillaire en utilisant Image-Pro Plus un logiciel d'imagerie (version 6.2, Media Cybernetics, Inc, Bethesda, MD: Figure 3). Les corrélations de Pearson entre la valeur initiale, post-ischémique et maladie veinocompte la congestion nous fait avec le logiciel et comptages manuels correspondants dans 10 sujets étaient de 0,78, 0,78, et 0,71 respectivement (p <0,05), ce qui indique un accord raisonnable entre les deux méthodes. Fiabilité des comptes informatiques est légèrement inférieur à celui des comptages manuels mais reste élevé (coefficient de corrélation intraclasse = 0,91 pour référence, 0,86 pour le post-ischémique, et de 0,84 pour l'occlusion veineuse). Nous avons également des données non publiées démontrant l'association de comptes automatisés présentant plusieurs facteurs de risque cardiovasculaires tels que l'hypertension, dont nous sommes en train de préparer pour la publication.
- Le tableau 1 résume les mesures de la densité capillaire et calculs. Recrutement pour cent capillaire est évaluée en divisant l'augmentation de la densité capillaire induit par une hyperémie réactive postocclusive (postocclusive réactif densité capillaire moins hyperémie densité capillaire de base), par la densité maximale capillaire (observé pendant passive veinonous occlusion). Pour cent perfusé capillaires représente la proportion de toutes les personnes présentes capillaires qui sont perfusés (fonctionnellement actif), et est calculé en divisant postocclusive réactive densité capillaire hyperémie par la densité maximale capillaire. Recrutement pour cent à la fois capillaire et perfusé pour cent capillaires refléter le nombre de capillaires fonctionnels. Des valeurs plus faibles pour ces mesures indiquent fonctionnelle raréfaction capillaire.
2. Évaluation fonction endothéliale
- La fonction endothéliale est évaluée avant et après une hyperémie réactive postocclusive, en utilisant des mesures non invasives pléthysmographie de débit sanguin selon le procédé de Sivertsson, 4, qui utilise la stimulation dépendant de l'endothélium d'une hyperémie réactive pour induire une vasodilatation.
- Avec le sujet en position assise après 10 min de repos en position couchée, une jauge de mercure dans le caoutchouc étiré souche à 10% au-delà de sa longueur au repos est bouclée around du sujet avant-bras 5 cm en dessous du pli du coude.
- La jauge de contrainte est reliée à un pléthysmographe (CE-4: DE Hokanson, Inc; Bellevue), qui à son tour est relié à un enregistreur Doppler (CW-1; DE Hokanson, Inc; Belleveue, WA).
- Un brassard d'occlusion supérieure est appliquée, et le bras est suspendu confortablement au niveau du coeur à l'aide d'un bandage élingue reliée à un pôle réglable par voie intraveineuse. Systolique et diastolique et le rythme cardiaque sont obtenus avec une manchette DINAMAP ProCare 100 automatique BP (GE Healthcare, Piscataway, NJ) placé sur le bras opposé.
- Un brassard pédiatrique autour du poignet est gonflé à 200 mm Hg pour obturer l'écoulement de la main. Le brassard est gonflé à haute 50 mm Hg, dégonflé pendant 1,5 sec, puis regonflé rapidement avant chaque mesure du débit sanguin avant-bras, obtenu grâce à l'expansion de la jauge de contrainte placée autour de l'avant-bras.
- Le flux sanguin avant-bras (FBF) est mesuré au départ reposé (FBF base) et un nouveaut postocclusive hyperémie induite par la vasodilatation maximale (FBF max). Pour les mesures de base du flux sanguin, quatre courbes consécutives FBF sont obtenus en 30 secondes (FBF base).
- La manchette d'occlusion est alors gonflé à 40 mm de mercure au-dessus de la pression systolique pendant 10 min. Suite à la publication de l'occlusion artérielle (postocclusive hyperémie réactive), quatre courbes FBF consécutifs sont obtenus dans les 30 premières secondes d'écoulement (FBF max).
- Le ratio FBF max / FBF base est calculé comme une estimation de la vasodilatation, en divisant la moyenne des quatre valeurs max FBF par la moyenne des quatre valeurs de base FBF. 5 Résistance vasculaire avant-bras à la vasodilatation maximale (FVR max) est calculé comme la la pression artérielle moyenne (PAM) divisé par la FBF max. FBF max pendant une hyperémie réactive est directement liée à la perfusion après FBF maximum intra-artérielle d'acétylcholine, un vasodilatateur endothélium-dépendant. 6 max et le rapport FBF max / FBF de base sont acceptées mesures non invasives de la fonction endothéliale. 6-8 en outre, à la fois FBF max et max FVR refléter les changements des artères de résistance structurelles (augmentation de paroi / lumen ratio) 9.
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Representative Results
Les différences dans l'apparence de la microvascularisation entre les individus normotendus et hypertendus sont facilement visibles en comparant les figures 4 et 5. La figure 4 montre le réseau typique de droite capillaires en rangées bien organisées chez un individu normotendus. En revanche, la figure 5 montre un schéma plus dérangé des capillaires rétréci, enroulés.
Les auteurs ont un intérêt continu dans le rôle de la dysfonction microvasculaire dans la pathogenèse des maladies cardiovasculaires. Dans leur premier NIH / NHLBI subvention, les auteurs réussi à assembler une cohorte de 200 personnes, y compris les sujets normotendus, préhypertension, et hypertendus, et a effectué une série d'enquêtes sur la dysfonction microvasculaire (raréfaction capillaire et mesures de la fonction endothéliale). Les individus de cette cohorte étaient âgés de 18 à 55 étaient des femmes, 60%, 46% afro-américaine, et Preh 61%ypertensive (n = 122). Nous avons publié des rapports de cette cohorte démontrant que la dysfonction microvasculaire se trouve dans les étapes initiales de l'hypertension (pré-hypertension et l'hypertension Étape 1:. Détails publiés antérieurement 10, 11 Bien que transversale, nos résultats indiquent que le processus vasculaire hypertensive pathologique est déjà en cours à des niveaux modestes d'élévation de la pression artérielle, suggérant que la dysfonction microvasculaire peut précéder le développement d'une hypertension chronique.
La densité capillaire = nombre de capillaires par millimètre carré (mm 2) de la peau périunguéale doigt
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| Recrutement pour cent capillaire = (BA) ÷ C x 100 [Postocclusive réactive densité capillaire hyperémie - densité capillaire base au repos] ÷ Maximale de la densité capillaire (pendant la congestion veineuse passive) Mesure de la fonction capillaire Pour cent perfusé capillaires = (B ÷ C) x 100 Postocclusive réactive densité capillaire hyperémie ÷ Maximale de la densité capillaire (pendant la congestion veineuse passive) Mesure de la fonction capillaire |
Mesures Tableau 1. Structure capillaire deet la fonction.
Figure 1. La capillaroscopie. Examen diagnostique des capillaires, en particulier des ongles, avec un microscope.
Figure 2. Images capillaroscopie. Comptage à la main. Zone encadrée note est dessiné en utilisant une règle d'ingénierie Staedler et une valeur de 1 millimètre carré.
Figure 3. Assistée par ordinateur capillaroscopie. Image-Pro est utilisé pour augmenter le contraste (par exemple sur la droite) dans les images numériques originales (par exemple sur la gauche), qui peuvent ensuite être comptées en utilisant le logiciel.
Figure 4. La capillaroscopie l'image: individuel normotendus.
Figure 5. La capillaroscopie l'image: individuel hypertensive.
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Discussion
La capillaroscopie (microscopie capillaire) est une mesure non-standard de la structure capillaire. Cependant, actuellement, il n'existe pas de méthodes normalisées pour l'évaluation directe de structure.Furthermore capillaire, microscopie capillaire a été largement utilisé pour l'évaluation directe de capillarydensity dans un nombre important et croissant de travaux publiés 12, 13, 10, 11, 14-18 . En outre, nous avons validé la technique de microscopie capillaire en corrélant les résultats capillaroscopie avec le flux sanguin avant-bras, une mesure bien établie de la fonction vasculaire, 10, 11 et Emirats Arabes Unis, une mesure bien établie de lésion vasculaire (travaux non publiés, manuscrit en préparation) . Bien que la méthodologie originale utilise la visualisation continue à utiliser la photographie vidéo, notre méthodologie simplifiée utilise des photographies numériques prises à plusieurs reprises en quelques minutes comme détaillé dans la section des procédures.
Bien qu'il soit théoriquement vrai que le pic co densité capillaireULD être sous-estimée ou manqué à l'aide des images fixes à compter capillaires sans une cassette vidéo en cours d'exécution pour désigner, nous utilisons les images fixes prises en succession rapide pendant 1 minute aux heures de pointe communiqué réactive suivant hyperémie de la coiffe, en particulier en comptant les quatre premières images ainsi obtenues, qui devrait fournir les maximales post-ischémiques compte capillaires. En outre, il a été rapporté que l'utilisation d'une période prolongée d'ischémie bras à la pression suprasystolic pendant plusieurs minutes, la réponse hyperémie peut durer 3 à 4 minutes chez des sujets sains au moins, par opposition à seulement 10 secondes qui suivent l'occlusion 1 minute une manchette à doigt. 19
Nous avons fait des adaptations à la technique de Serne et al pour deux raisons:. 1) Principalement pour rendre la technique plus pratique et accessible pour une utilisation à la fois dans un contexte de recherche clinique et clinique, et 2) Pour plus fidèlement la méthodologie que nous avons utilisée pour valider la technique de sociétéssonner nos résultats à ceux trouvés dans la technique plethymography avant-bras, ce qui est une méthode reconnue pour l'évaluation de la fonction vasculaire. Nous avons utilisé un brassard en place des poignets numériques, qui ne sont pas facilement disponibles aux États-Unis. De plus, comme indiqué plus haut, l'utilisation de la partie supérieure du bras par rapport à une ischémie digitale peut entraîner une réponse plus longue hyperémie, se prêtant plus facilement à la capture de la réponse hyperémie de pointe pour l'analyse. Mise en place de la coiffe ischémie à l'avant-bras au lieu des résultats de l'avant-bras flux hyperémie plus (résultant d'une vasodilatation plus artère brachiale. 6 Dans le développement de la technique, nous avons étudié la littérature pour la période la plus appropriée de l'occlusion artérielle. Nous avons trouvé des périodes allant de 3 minutes 19 à 5 minutes 4, 6, 8 à 13 minutes, 20, 21 avec l'une des études utilisant 13 minutes de rapports bonne reproductibilité des valeurs ainsi obtenues. Pourtant, une autre étude a montré augmentation du débit sanguin avec les augmentationsbeaucoup d'ampleur temps d'occlusion. 22 Par conséquent, nous avons choisi 10 minutes comme une valeur intermédiaire.
Nous avons introduit le nouveau paramètre, le recrutement pour cent capillaire, qui exprime le recrutement capillaire en pourcentage du nombre maximal visualisé lors de l'occlusion veineuse, dans une tentative pour normaliser le nombre de navires recrutés en divisant par le nombre total de capillaires présents, ce qui permet une comparaison directe du nombre total de activement perfusé (fonctionnelle) capillaires entre les individus. Nous avons également signalé les paramètres les plus couramment utilisés (recrutement capillaire et l'occlusion veineuse) dans nos publications à ce jour.
Notre technique utilise un grossissement plus faible (38,4 x) par rapport à celle des autres rapportés dans la littérature précédente. La densité capillaire rapporté par James / Shore et al 23 (98-117 mm par 2) et Antonios 12, qui utilise également un fort grossissement 196x (57 - 93 pour0,68 mm 2) sont effectivement plus élevés. Cependant, Debbabi / Levy 24 obtenu densités capillaires (60-79) presque identiques aux nôtres (55-74), en utilisant un grossissement 200x. Nos chiffres sont en fait plus élevés que ceux rapportés par Serne et al. 25, qui a utilisé un grossissement 100x (48-57). Cela peut être au moins partiellement dû au fait que le nombre absolu de navires par champ est réduite à un plus fort grossissement, ce qui rend plus difficile d'identifier un nombre réduit de navires dans la maladie. En outre, notre utilisation de grossissement 38.4x produit des images numériques à partir desquelles on peut obtenir plusieurs champs adjacents claires 4 sans besoin de traitement supplémentaire (réduction ou agrandissement) des images.
Dans nos enquêtes, nous avons choisi d'étudier les capillaires dans la circulation périphérique, qui sont facilement accessibles du bout des doigts à l'aide d'un stéréomicroscope simple, et peut facilement être étudié sans l'utilisation de l'injection de colorant intraveineux 26. 24, 27, avec pas de données sur la raréfaction capillaire chez les sujets noirs signalé au préalable auprès de nos conclusions. Utilisation des sources de lumière et deux photo d'amélioration du logiciel décrit dans les méthodes, nous sommes en mesure de visualiser et de quantifier les capillaires dans tous les sujets inscrits, y compris les Noirs pigmentation foncée.
En résumé, la capillaroscopie est un non-invasive, la méthodologie relativement peu coûteux pour visualiser directement la microcirculation. Tant la capillaroscopie et les techniques de l'avant-bras sont facilement acceptable pour les patients et peuvent être apprises rapidement. La fonction endothéliale microvasculaire et les mesures obtenues en utilisant les méthodes décrites dans cet article peuvent avoir une utilité dans l'avenir cliniques des patients cardiovasculaires de réduction des risques des stratégies. Comme nous l'avons publié des rapports qui démontrent que la dysfonction endothéliale microvasculaire et se trouvent dans les premières étapes de hypertension y compris les pré-hypertension, capillaroscopie et l'occlusion veineuse pléthysmographie peut éventuellement aider à l'identification précoce, le risque de la stratification et de la prévention à la phase terminale pathologie vasculaire, avec ses conséquences potentiellement fatales.
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Disclosures
Les auteurs n'ont pas de conflits d'intérêts financiers liés à la conduite ou la publication de ce travail de divulgation.
Acknowledgments
Ce travail a été soutenu par des numéros d'octroi de subventions et R01HL096593 K23HL72825 du National Heart, Lung, and Blood Institute. Le contenu relève de la seule responsabilité de l'Université Thomas Jefferson et ne représentent pas nécessairement les vues officielles de la National Heart, Lung, and Blood Institute ou le National Institutes of Health.
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