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Medicine

Ultraschall Beurteilung der Endothelial Abhängige Fluss Vasodilatation der Arteria brachialis in der klinischen Forschung

Published: October 22, 2014 doi: 10.3791/52070
Automatic Translation
1,2,3, 1,2,3, 1,2,3, 1,2,3
1Department of Surgery, University of California, San Francisco, 2Department of Surgery, Veterans Affairs Medical Center, San Francisco, 3VipeRx Lab, Veterans Affairs Medical Center, San Francisco

Summary

Endotheliale Dysfunktion ist mit zahlreichen Krankheitszuständen verbunden und prädiktiv für unerwünschte kardiovaskuläre Ereignisse bei Menschen. Flussvermittelte Vasodilatation (FMD) ein nicht-invasiven Ultraschall Verfahren zur Bewertung der endothelialen Funktion. Methodische Entscheidungen und Erfahrung des Bedieners können die Ergebnisse beeinflussen. Ein systematischer Ansatz zur Bekämpfung der MKS in Studien am Menschen wird hier diskutiert.

Abstract

Das vaskuläre Endothelium ist ein Monolayer von Zellen, die das Innere der Blutgefäße abdecken und sowohl strukturelle und funktionelle Rollen. Das Endothel wirkt als Barriere, die Verhütung Leukozytenadhäsion und Aggregation sowie Steuern Permeabilität der Plasmakomponenten. Funktionell, wirkt das Endothel Schiff Ton.

Endotheliale Dysfunktion ist ein Ungleichgewicht zwischen den chemischen Spezies, die den Gefäßtonus, thombroresistance, Zellproliferation und der Mitose regulieren. Es ist der erste Schritt bei der Atherosklerose und ist mit koronarer Herzerkrankung, peripherer Gefäßerkrankung, Herzversagen, Bluthochdruck und Hyperlipidämie verbunden.

Die erste Demonstration der endothelialen Dysfunktion beteiligt direkte Infusion von Acetylcholin und quantitative Koronarangiographie. Acetylcholin bindet an Muscarin-Rezeptoren auf der Oberfläche von Endothelzellen, die zu einer Erhöhung der intrazellulären Calcium und erhöhten NiTric-Oxid (NO)-Produktion. Bei Patienten mit einem intakten Endothel wurde Vasodilatation beobachtet, während Patienten mit endothelialer Schädigungen erfahren paradoxen Vasokonstriktion.

Es existiert eine nicht-invasive, In-vivo-Verfahren zur Messung der Endothelfunktion in peripheren Arterien unter Verwendung von hochauflösenden B-Mode-Ultraschall. Die endotheliale Funktion der peripheren Arterien ist eng mit koronarer Herzfunktion beziehen. Dieses Verfahren misst die Veränderung Prozent Durchmesser der Oberarmarterie während eines Zeitraums von reaktiven Hyperämie folgenden Extremitäten-Ischämie.

Diese Technik, die als Endothel-abhängige, flussvermittelte Vasodilatation bekannt (MKS) hat den Wert in der klinischen Forschung Einstellungen. Jedoch kann eine Reihe von physiologischen und technischen Fragen auf die Genauigkeit der Ergebnisse und entsprechende Richtlinien für die Technik sind veröffentlicht worden. Trotz der Leitlinien bleibt MKS stark abhängig vom Netzbetreiber und präsentiert eine steile Lernkurve.Dieser Artikel stellt eine standardisierte Methode zur Messung von MKS in der Arteria brachialis am Oberarm und bietet Vorschläge für den inner Betreiber Variabilität zu reduzieren.

Introduction

Das menschliche vaskuläre Endothel eine strukturelle und funktionelle Rollen innerhalb des Körpers. In histologischen Schnitten, erscheint das Endothel kleinen, mit einer dünnen Schicht von Zellen 1-2 Mikrometer dick sitzt oben auf einer Schicht aus glatten Muskelzellen (der Medien) und einer dicken Schicht von Bindegewebe (Adventitia). Insgesamt betrachtet stellt die Endothel eine große Fläche für den Informationsaustausch zwischen dem Blut und der vaskulären glatten Muskulatur. Laut einer Schätzung, einer Querschnittsfläche von 700 m 2 und einer Masse von 1000-1500 Gramm in einem 70 kg schweren Mann, ist in der Masse der Leber 1 vergleichbar. Eine gesunde Endothel ermöglicht mechanischen zur chemischen Signaltransduktion, die Homöostase des Blutgefäßes zu halten. Endotheldysfunktion ein Ungleichgewicht dieser Mediatoren und der erste Schritt in Gefäßerkrankung haben, vor der histologische Nachweis von Atherosklerose. Eine nicht-invasive, In-vivo-Verfahren zur Quantifizierung der gefäßerweiternde Funktion des menschlichenArterie vorhanden ist. Dieses Verfahren, Endothel-abhängige, flussvermittelte Vasodilatation (FMD) ist weit verbreitet in klinischen Studien verwendet.

Das Endothel dient als eine strukturelle Komponente des Gefäßsystems und stellt Komponenten der extrazellulären Matrix, wie Glykosaminoglykane und Fibronektin 2. Langfristige Veränderungen des Blutflusses und akuter Verletzung der Arterie kann zu strukturellen Veränderungen führen kann. Funktionell sind die vaskulären Endothelzellen beteiligt an der Regulation des Gefäßtonus, entzündliche Prozesse, Thrombose und Antikoagulation. Endothelzellen beeinflussen Vasokonstriktion durch Endothelin während Vasodilatation durch Stickstoffmonoxid (NO), Prostacyclin und Endothelzellen abgeleitet hyperpolarisierender Faktor (EDHF) 3-6 vermittelt.

Endothelialen Dysfunktion ist eine Beeinträchtigung der jeder dieser Mediatoren und der erste Schritt bei der Atherosklerose. Nicht überraschend, als ein Mechanismus der Krankheit, mit einer Reihe von klinisch wichtigen zugeordnet istErkrankungen wie koronarer Herzkrankheit, Bluthochdruck und Diabetes mellitus 7-11. Wichtig ist, dass die endotheliale Dysfunktion bei Patienten ohne kardiovaskuläre Erkrankungen diagnostiziert beobachtet werden und ist prädiktiv für zukünftige kardiovaskuläre Ereignisse 7,12,13. Ein Maß der endothelialen Dysfunktion, in Kombination mit dem Framingham-Score, können zusätzliche prognostische Informationen über beiden Maßnahme allein 14 liefern.

Maßnahmen der endothelialen Dysfunktion kann es sich um die direkte Infusion eines pharmakologischen Wirkstoffs. Intercoronary Infusion von Acetylcholin, beispielsweise in Verbindung mit quantitativen Angiographie zeigt Vasodilatation in Patienten mit intaktem Endothel. Jedoch Personen mit Endothelschädigungen Erfahrung paradoxen Vasokonstriktion. In 15 peripheren Arterien, ist die Infusion von einem pharmakologischen Wirkstoff mit der Messung der Durchflussmesser von Stamm-Plethysmographie möglich 16.

Agents, die sich unmittelbar auf die Endothel und entlocken ein chemisches Signal werden als Endothel-abhängige Vasodilatatoren. Acetylcholin, beispielsweise wirkt auf Muscarin-Rezeptoren auf Endothelzellen, die zu intrazellulären Calcium-Konzentration, die Aktivierung der NO-Synthase und Vasodilatation erhöht. Agenten, die Vasodilatation beeinflussen ohne Beteiligung des Endothels sind Endothel-unabhängige Agenten genannt. Nitroglycerin, zum Beispiel aktiviert die lösliche Guanylzyklase und cyclische Guanosin-3 ', - 5'-monophasphate (cGMP), die Vasodilatation durch Proteinkinasen in der Gefäßwand Regulierung der intrazellulären Calciumkonzentrationen 17.

Es ist eine nicht-invasive, In-vivo-Verfahren zur Quantifizierung von endothelialen Dysfunktion Celermajer und assoziierten eingeführt sogenannte "Flow-vermittelte, Endothel-abhängige Vasodilatation" (FMD) 18. Kurz gesagt, Änderungen an den Blutfluss offen Schubspannung empfindlich Ionen-chan arteriellenKanäle im Endothel. Das Signal wird über eine zweite Kaskade-messenger tranduced und aktiviert endotheliale NO-Synthase (eNOS), Erzeugung von NO. Diese Art diffundiert durch die Zellmembran zu benachbarten glatten Muskelzellen (SMC). Innerhalb der SMC wird das Signal transduziert, Senken intrazellulären Calciumkonzentration und beeinflussen Vasorelaxation 19. Der Durchmesser der Arterie Lumen erhöht, was zu einer Zunahme des Blutflusses im Einklang mit der Gleichung Hagen-Poiseullie. Die Wirkung von MKS kann mit der Verabreichung eines NO-Synthase-Inhibitor, wie Mono-Methyl (L-NMMA) 20 abgeschafft werden.

Celermajer et al. Die innovative Arbeit hat die Verwendung von hochauflösenden B-Mode-Ultraschall erlaubt, um die Änderung in der Arterie Durchmesser während der Ischämie, die reaktive Hyperämie folgt zu beurteilen. Bei diesem Verfahren liegt ein menschliches Subjekt Rücken und der Durchmesser der Oberarmarterie in einer Längsebene gemessen. Ein blut pressuWieder Manschette wird verwendet, um Ischämie in der Extremität zu erzeugen. Nach der Freigabe der Blutdruckmanschette der Durchmesser der Arterie wird erneut gemessen. Der rasche Wandel in Schubspannung ist der Reiz für NO-vermittelte Vasodilatation. Eine einfache Gleichung beschreibt die Änderung des Durchmessers gegenüber dem Basisdurchmesser (Gleichung 1). Eine vollständige Diskussion der Parameter dieser Gleichung, Hyperämie und Grundliniendurchmesser kann im Protokoll gefunden werden und Ergebnisse Abschnitte.

In mehreren Studien, MKS Prozent wurde festgestellt, kardiovaskuläre Ereignisse bei Patienten mit Herz-Kreislauf-Krankheit etabliert 21-24 vorherzusagen. Eine Korrelation zwischen Arteria brachialis Prozent MKS und koronare Herz MKS wurde von Anderson et al etabliert., Dämonenschaulicht die Verbindung zwischen Peripheriemessungen und den klinisch-relevanten ischämischen Veränderungen der Herz 25. FMD nicht die maximale Vasodilatation des Schiffes zu demonstrieren. Um dies zu bewerten, kann MKS durch Endothel-abhängige, Nitroglycerin-vermittelte Vasodilatation des gleichen Schiffes verfolgt werden.

Es gibt technische Fragen, die die Messung der FMD Prozent. Seit der Einführung der Technik, zeigten mehrere Studien eine hohe intraindividuelle und Inter-Operator-Variabilität 26. Es hat sich gezeigt, dass physiologische Faktoren wie Rauchen, blutdrucksenkende Medikamente, die Tageszeit und nüchternen Zustand beeinflussen Prozent MKS. Ebenso technischen Entscheidungen, wie die Position der Manschette relativ zu dem Ort der Messung und die Dauer der Okklusion wurde gezeigt, dass die Messung 27,28 beeinflussen. Leitlinien wurden veröffentlicht, die den aktuellen Konsens zu beschreiben und damit für Standardisierung der Technik zwischenLaboratorien 19,29.

Trotz der sich entwickelnden Konsens über Technik, bleibt flussvermittelte Vasodilatation stark abhängig vom Netzbetreiber mit einer langen Lernkurve. Corretti, zum Beispiel, empfiehlt die Untersucher komplette 100 Scans unter der Aufsicht eines erfahrenen Ermittler vor unabhängig arbeitet. Auf ein Niveau von ausreichend Know-how zu erhalten, ist es die Techniker komplette 100 Scans pro Jahr empfohlen. Für die Ermittler mit einer kleinen Stichprobe und der begrenzten Ressourcen, stellt die Lernkurve eine Eintrittsbarriere. Dieser Artikel wird ein Verfahren zum flussvermittelte Vasodilatation der Arteria brachialis in den Oberarm zu demonstrieren und bieten technische Vorschläge, um intra-Betreiber Variabilität zu reduzieren.

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Protocol

Die folgende Vorgehensweise, als Teil einer Forschern initiierte Studie entwickelt wurde, überprüft und von der Universität von Kalifornien zugelassen, San Francisco (UCSF) Ausschuss für Human Research (CHR) und alle Teilnehmer gaben ihr Einverständnis.

1. Ausrüstung

  1. Verwenden Sie ein EKG gated Bilderfassungssystem zu erfassen und zu analysieren, die MKS. Schließen Sie einen Philips HD11 Ultraschall zu einem Desktop-PC.
  2. Verbinden eines Videosignals von der Ultraschall mit einem besonderen Frame-Grabber-Karte auf dem PC.
  3. Relais ein Audiosignal von dem Ultraschall auf ein EKG-Gating-Modul, das das Signal verstärkt. Tragen das verstärkte Signal an den PC, damit der Bildaufnahmesoftware zu einem konsistenten Punkt im Herzzyklus zu identifizieren und speichern. Generieren Sie das Signal von der scharfen Umlenkung der R-Welle im EKG.
  4. Verwenden Sie ein 5-12 MHz-Linear Array-Schallkopf, um die Auflösung in der Tiefe von der Arteria brachialis zu optimieren.

2.Thema Vorbereitung

  1. Stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer schnell und vermeiden Übung für 8 Stunden vor der Prüfung sowie die Vermeidung von Koffein oder Nikotin für mindestens vier Vieren. Stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer zu vermeiden Medikamente beeinflussen vaskulären Tonus oder der Herzleistung für vier Halbwertszeiten.
    HINWEIS: Diät, Medikamente und Tageszeit können die Ergebnisse beeinflussen.
  2. Führen die Prüfung in einem ruhigen, abgedunkelten Raum bei 21 ° C. Bei der Durchführung von Längsschnittstudien, halten Wiederholungsprüfungen zur gleichen Tageszeit.

3. Baseline-Messungen

  1. Bitten Sie das Motiv auf einem Untersuchungstisch liegen in Rückenlage. Bringen Sie ein 3-Kanal-EKG in einer Standardposition. Wenden Sie sich bei Fragen, um sicherzustellen, orthopädische Gegenstand bequem sein wird und alles unterlassen Bewegung während der Prüfung.
  2. Dass sich das Motiv 10 min vor Beginn der Prüfung ruhen. Nach 5 min Ruhe, messen der Person Blutdruck von einer oszillometrischen, nicht-invasive Blutdruckmessgerät.
    1. Tragen Sie eine 5 cmurniquet Manschette entweder in einer proximalen oder distalen Position, um den Oberarm Technik zu demonstrieren.
    2. Erweitern Sie das Thema Arm seitlich und halten auf der Ebene des Herzens.
    3. Je nach Präferenz des Betreibers, verwenden Sie einen Tisch und Kissen zu der Person Arm beschränken.
    4. Legen Sie den Arm des Bedieners in einer Position, die Müdigkeit wider und bietet Unterstützung für das Handgelenk. Versuchen Sie, Streckung des Handgelenks minimieren und den Unterarm in der anatomischen Neutralstellung.
  3. Führen Sie eine Querschnitts Scan der Arteria brachialis, beginnend mit dem Einsetzen der Bizeps und proximal verläuft. Verwenden Sie Farbfluss-Bildgebung, die Arteria brachialis Akkreditierung und Kollateralen, die als Landmarken dienen können zu lokalisieren.
  4. Wenn eine geeignete Position gefunden ist, drehen Sie die Sonde 90 °, so dass der proximale Rand auf der linken Seite des Ultraschall-Bildschirm erscheint. Pflegen Position auf der Arterie mit erheblichen Praxis und eine feine Note. Verify die Orientierung, indem das Gewebe in der Nähe des distalen Rand. Markieren Sie die Haut des Patienten entlang der distalen Rand der Sonde.
  5. Richten Sie die Fokuseinstellung der Sonde mit dem tiefen oder "weit" Wand der Arteria brachialis zur Verbesserung der lateralen Auflösung des Bildes. Variieren Sonde Einstellungen auf der axiale Auflösung mit einer höheren Frequenz Verbesserung axiale Auflösung.
  6. Stellen Sie den Winkel der Sonde an Kontrastauflösung sowohl der in der Nähe und der Ferne Mauern zu optimieren. Kleine Änderungen an der Winkel kann in verbesserten Kontrast führen. Schätzen Sie die Winkel mit einem einfachen Winkelmesser, wenn die Serien Prüfungen werden zu dem Thema durchgeführt.
  7. Die Qualitätsmessungen zu gewährleisten, dass der Behälter horizontal und mit der Längsachse ausgerichtet ist. Machen Sie kleine Änderungen im Druck (Krängung einer Kante der Sonde) zum Ausrichten der Arterie. Insgesamt halten Druck Licht, um zu verhindern Ermüdungserscheinungen.
  8. Wenn optimiert, sicherzustellen, dass das "Double Lines of Pignoli" Kann ich sehenn beide Wände, auf die Intima-Media-Dicke entsprechend. Verwenden Verstärkungseinstellungen, um Echo in das Gefäßlumen zu reduzieren. Lassen Sie mindestens 2 cm von der Intima-schen-Dicke (IMT) auf beiden Seiten für genaue Messungen des Durchmessers.

4. Baseline-Messungen

  1. Nehmen Sie die Grundlinie Geschwindigkeit mit Hilfe von 2D-Doppler-Modus. Die Probe wird Gates in der Mitte des Lumens und eine Beschallungswinkel von 60 ° erhalten. Sammeln Sie 60 Sekunden von Daten.

5. Occlusion Phase

  1. Pumpen Sie die Manschette auf 50 mm Hg über dem systolischen Blutdruck. Mit einem 5 cm Staumanschette wird den systolischen Druck zu überschätzen. Verwenden Sie die 2D-Doppler-Modus, um die Okklusion zu überprüfen.
  2. Verwenden Sie einen Timer, um die Dauer der Okklusion verfolgen, wie viele Blutdruckmanschetten wird der Druck über 5 min langsam zu verlieren. Verwenden Sie 2D-Doppler-Modus, um die vollständige Okklusion überprüfen.
  3. Nach 04.30 Uhr der Okklusion, legen Sie die 2D-Doppler-Gate etwas oberflächlich auf die LängsAchse der Arterie. Stellen Sie die vertikale Skala für Geschwindigkeiten 2-3 x höher als Ausgangswert zu berücksichtigen.
  4. Passen Sie die Einstellungen auf das Bild-Capture-Software für 03.10 der Aufnahme.
  5. Starten Sie die Aufnahme 10 Sekunden vor Manschette Freisetzung in die Zeit der Manschette Release, ein wichtiger Parameter bei der Messung von Zeit-zu-Durchmesser bei der Datenanalyse Höhepunkt zu erfassen.

6. Hyperämie

  1. Lassen Sie die Manschette. Da die Arterie kann oberflächlich nach Manschette Release zu verschieben, machen kleine Änderungen, die Position der Sonde beim Hören zur Verstärkung des Klangs zu helfen, einen Ausgleich für die Verschiebung. Positionieren Sie den Doppler-Probe Tor und Beschallungswinkel, wenn die Arterienschichten.
  2. Nach 30 Sekunden der Geschwindigkeitsaufzeichnung, schalten Sie den Ultraschall zur B-Mode.
  3. Da ist es üblich, die Sonde nach proximal während einer Prüfung schieben, Gefäßlandmarken oder die Markierung verwenden auf der Haut der Probanden, um die Sondenposition überprüfen. Diese Phase der Prüfung entscheidend, um genau istErgebnisse.
  4. Stellen Sie die Sonde Position oder der Winkel, um den IMT an beiden Wänden zu optimieren, wie kleine Veränderungen können wesentlich das Bild zu verbessern. Notieren Sie den Durchmesser für 3 min.
  5. Wenn bei Nachmessungen sind geplant, verwenden Sie die Markierung auf die Haut des Patienten auf Rekord Abstand von der Ellenbeuge. Bitten Sie das Motiv auf dem Arm 90 ° biegen und markieren Sie die Bügelfalte. Messen Sie von dieser Linie an die Leitung früher gemacht.

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Representative Results

Die Hauptvariablen flussvermittelte Vasodilatation sind in Tabelle 1 gezeigt.

Variable Beschreibung
Mittlere Geschwindigkeit (cm / sec) Der mittlere arterielle Blutgeschwindigkeit in der Mitte 50% des Lumens während eines Herzzyklus von spektralen Doppler-Wellenformen, um den Blutstrom proportional und umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche geschätzt (siehe Abbildung 1).
Durchmesser (mm) Die wie aus einem Längsschnitt entlang der Gefäßachse gemessen Intima-Intima Abstand (siehe Abbildung 2). Dies wird an der Grundlinie und während der reaktiven Hyperämie gemessen.
Fluss (ml / min) Die Massenströmung des Fluids in dem Kreislauf abgeleitet mathematisch aus der mittleren Geschwindigkeit und der Durchmesser (siehe Gleichung 2).
Scherbeanspruchung (dyn / cm 2) Die durch zirkulierende Blut an der Intima Fläche proportional zu Geschwindigkeit und umgekehrt proportional zum Durchmesser von Durchschnittsgeschwindigkeit und des Durchmessers abgeleitet ausgeübte Reibungskraft (siehe Gleichung 3).
FMD% Die Veränderung der arteriellen Durchmesser nach der Okklusion in Abhängigkeit von Hyperämie, über die Basisliniendurchmesser (siehe Gleichung 1).

Tabelle 1. Die wichtigsten Variablen der flussvermittelte Vasodilatation.

Das MKS-Protokoll ausreichend Daten liefern, um% flussvermittelte Vasodilatation, Fluss und Schubspannung zu messen. Aufnahme 60 Sekunden der Baseline-Daten werden Konto für normale, physiologische Veränderung der Herzfrequenz und Atmung helfen. Analyse-Software wird während der Durchmesser der Grundlinie und Hyperämie Phasen zu berechnen. Einige Software-Pakete können die Durchschnittsgeschwindigkeit (m / s) während messen ein Punkt in dem Herzzyklus durch Integrieren der Fläche unter der Geschwindigkeit Spektralsignal und dividiert durch die Zeit bis zu einer Zeit gemittelte Geschwindigkeit ankommen. Durchmesser und Geschwindigkeit ermöglicht ein Ermittler die folgenden Variablen zu berechnen.

Gleichung 1 ist.
% FMD ist definiert als: Gleichung 1 .

Gleichung 2.
Mittlere Strömung in ml / min ist definiert als: Gleichung 2 .

Gleichung 3.
Scherbelastung ist definiert als: Gleichung 3 wobei T w Scherspannung in dyn / cm 2 ist, Q mittleren Volumenstrom, und μ die Viskosität von Blut, wird angenommen, dass 0.035 Poise.

ent "> Beispiel Daten aus Studien an der UCSF Gefäß Integrierte Physiologie und Experimental Therapeutics Labor (VIPERx) durchgeführt wird, in Tabelle 2 und Tabelle 3 angegeben. Kurz gesagt, ist das Beispiel Kohorte eine zufällig ausgewählte Teilmenge der Teilnehmer in der Querschnitts Arm des Omega-PAD-Studie (NCT01310270) 30. Alle Teilnehmer waren Patienten, die auf die ambulante Gefäßchirurgie Klinik des San Francisco Veterans Affairs Medical Center zur Auswertung der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (pAVK). PAD Diagnose wurde auf den aktuellen Richtlinien einer Knöchel-Arm-basierten Index <0,9. Patienten mit nicht komprimierbaren Arterien (ABI> 1.4) wurden ausgeschlossen. Aufnahme in den "No PAD"-Gruppe wurde auf der Grundlage ABI> 0,9 und die Abwesenheit von PAD, CAD und CVD. wurde Statistische Analyse von t-Test für erledigt kontinuierlichen Variablen oder Chi-Quadrat-Test für kategoriale Variablen.

Das Beispiel Kohorte ist fast ausschließlich männlich mit einem Durchschnittsalter liegt bei 68 ±9 Jahren und Kaukasier, 74%. Als Ganzes, die Teilnehmer tragen eine Reihe von kardiovaskulären Risikofaktoren wie: Bluthochdruck (84%), Hyperlipidämie (78%), Rauchen Geschichte (86%) und Adipositas (BMI ist meine 30 ± 6). Insgesamt 16% der Teilnehmer tragen eine Diagnose der koronaren Herzkrankheit (KHK) und 40% eine Diagnose von Diabetes mellitus.

Die Prävalenz der Hypertonie in der PAD-Gruppe als die nicht-PAD-Gruppe (96% vs 72%, p = 0,02) als CAD war (32% gegenüber 0%, p <0,001) und Diabetes (56% gegenüber höheren 24%, p = 0,02). Die PAD-Gruppe hatte mehr abdominale Adipositas, aber nicht auf das Niveau von Bedeutung (Taille-Hüft-Verhältnis von 1,04 vs 1,00, p = 0,065). Ebenso hatte die PAD Gruppe schlimmer Lipoproteinen geringer Dichte (LDL) als die nicht-PAD-Gruppe (68 vs 101 mg / dl, p <0,001), aber bessere Gesamtcholesterin (142 gegen 174 mg / dl, p = 0,002). Beide Gruppen wurden entsprechend mit Medikamenten verwaltet, was zeigt, weit verbreitet of Statinen und Antihypertensiva. Die PAD-Gruppe eine höhere Ebene von Aspirin (84% vs 48%, p = 0,007) und Betablocker (60% vs 28%, p = 0,023), die mit ihren Begleiterkrankungen.

Tabelle 3 zeigt beispielsweise flussvermittelte Vasodilatation Daten aus den beiden Gruppen. Die Baseline-Charakteristika sind ähnlich für jede Gruppe, die ähnliche Durchmesser, Geschwindigkeit und Durchfluss. Die PAD-Gruppe, zeigen jedoch, schlimmer flussvermittelte Vasodilatation als die nicht-PAD-Gruppe (6,8% vs 9,1%, p = 0,021). Ergebnisse der beiden Gruppen fallen im erwarteten Bereich für Menschen mit kardiovaskulären Risikofaktoren (<10%). Eine Überprüfung mehrerer Studien deuten auf eine MKS% von 6-10% bei gesunden Erwachsenen und einem FMD% von 0-5% in CAD ​​Populationen mit niedriger Okklusion Arm 31-36. Werte über 10% wurden in junge, gesunde Erwachsene mit dem Oberarm Technik 37 beobachtet. Die FMD% für jede Gruppe hat eine große Standardabweichung, presenting die Möglichkeit, weiteres Segment der Kohorte% basierend auf MKS.

Abbildungen 1-4 zeigen beispielsweise Bilder, die während der Phasen der MKS gesammelt. Abbildung 1 zeigt eine Doppler Spectral Wellenform an der Grundlinie. Die Pfeile zeigen das Ausmaß eines Herzzyklus, die die Grundlage für die Berechnung des mittleren arteriellen Geschwindigkeit bildet. Das Protokoll erfordert Mitteln der Ergebnisse von mehreren Zyklen während 60 s gesammelt. Im Beispiel Kohorte, die durchschnittliche Ausgangswert Geschwindigkeit für alle Teilnehmer war 17 ± 6 cm / sec. Kein signifikanter Unterschied zwischen der PAD und kein Pad Kohorte wurde gesehen.

Figur 2 zeigt ein Beispiel B-Modus-Bild des Basisbehälterdurchmesser. Die Pfeile zeigen die Stelle, an der Intima-Intima Distanz, die Grundlage für den Lumendurchmesser, gemessen. Im Beispiel Kohorte, die mittlere Basisliniendurchmesser für alle Teilnehmer war 4,20 ± 0,57 mm. Kein signifikanter Unterschied zwischen derPAD und PAD Keine Gruppen gesehen wurde.

Abbildung 3 zeigt ein Beispiel Doppler Spectral Wellenform sofort nach Release Manschette in der reaktiven Hyperämie Phase erhalten. Der gelbe Pfeil zeigt den Moment der Manschette Release. Wellenformen in der ersten 5 Sekunden nach dem Manschetten erhalten werden verwendet, um die reaktive Hyperämie Geschwindigkeit zu berechnen. Für alle Teilnehmer war 74 ± 26 cm / s die mittlere reaktive Hyperämie Velocity. Kein signifikanter Unterschied zwischen der PAD und kein Pad Gruppen gesehen.

Abbildung 4 zeigt beispielsweise B-Bild-Modus erhalten 60 Sekunden nach Freigabe Manschette während der reaktiven Hyperämie Phase. Wie der Baseline-Durchmesser wird der Intima-Intima Abstand verwendet werden, um reaktive Hyperämie Durchmesser berechnen. Für alle Teilnehmer war die mittlere reaktive Hyperämie Durchmesser 4,53 ± 0,59 mm. Der Unterschied zwischen PAD und kein Pad Untergruppen angesprochen wurde, aber nicht zu erfüllen, Signifikanz (p = 0,08). Der Unterschied zwischen Baseline und Reactive Hyperämie Durchmesser bildet die Grundlage für den Zähler in der FMD% variabel.

Charakteristik Alle Patienten
(N = 50) 		PAD
(N = 25) 		Kein PAD
(N = 25) 		P-Wert
Alter, Mittelwert (SD), y 68 ± 9 68 ± 6 68 ± 11 0,89
Männliche Geschlecht (%) 98 100 96 0,31
Kaukasischen (%) 74 84 64 0,37
BMI 30 ± 6 29 ± 7 30 ± 4 0,73
Taille-Hüft-Verhältnis (%) 1,02 ± 0,06 1,04 ± 0,06 1,00 ± 0,05 0,07
Der systolische Blutdruck (mm Hg) 13677; 19 139 ± 22 134 ± 15 0,33
Diastolischen Blutdruck (mm Hg) 79 ± 10 78 ± 11 80 ± 10 0,47
Index ABI 0,93 ± 0,27 0,72 ± 0,16 1,14 ± 0,16 <0,001
Komorbiditäten
Bluthochdruck (%) 84 96 72 0,02
Hyperlipidämie (%) 78 88 68 0,09
Hx CAD (%) 16 32 0 0,00
Diabetes mellitus (%) 40 56 24 0,02
Medikamente
Aspirin (%) 66 84 48 0,01
ACE-Inhibitor (%) 48 52 44 0,57
β-Blocker (%) 44 60 28 0,02
Statin (%) 66 68 64 0,77
Insulin (%) 30 14 6 0,39
PAD Risikofaktoren
Geschichte des Rauchens (%) 86 92 79 0,24
Gesamtcholesterin (mg / dl) 158 ± 38 142 ± 31 174 ± 37 0,00
LDL (mg / dl) 85 ± 32 68 ± 27 101 ± 29 <0,001
HDL (mg / dl) 44 ± 11 43 ± 11 46 ± 10 0,30
Triglyceride (mg / dl) 153 ± 119 165 ± 125 141 ± 115 0,49
HbA1c (%) 6,3 ± 1,5 6,5 ± 1,5 6,1 ± 1,6 0,38
Serum-Kreatinin (mg / dl) 1,11 ± 0,84 1,28 ± 1,15 0,95 ± 0,22 0,17
eGFR (ml / min) 80 ± 21 75 ± 21 86 ± 21 0,10
Albumin (g / dl) 4,0 ± 0,3 4,0 ± 0,3 4,1 ± 0,3 0,43

Tabelle 2. Baseline-Charakteristika einer Probe Kohorte. Die folgenden Daten sind arandomly in der Querschnitts Arm der Omega-PAD-Studie (NCT01310270) und Kohorten gewählt Teilmenge der Teilnehmer. Alle Teilnehmer waren Patienten in den ambulanten Gefäßchirurgie Klinik des San Francisco Veterans Affairs Medical Center zur Auswertung der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (pAVK) bezeichnet. PAD Diagnose wurde auf den aktuellen Richtlinien einer Knöchel-Arm-Index <0,9 basiert. Patienten mit nicht komprimierbaren Arterien (ABI> 1.4) wurden ausgeschlossen. Aufnahme in die "No PAD"-Gruppe wurde am ABI> 0,9 und der Abwesenheit von PAD, CAD, und CVD basiert.

Charakteristik Alle Patienten
(N = 50) 		PAD
(N = 25) 		Kein PAD
(N = 25) 		P-Wert
Baseline Arterie Durchmesser (SD), mm 4,20 ± 0,57 4.11 ± 0.60 4,29 ± 0,53 0,27
Baseline-Velocity(SD), cm / sec 17 ± 6 18 ± 6 16 ± 5 0,13
Baseline Flow (SD), ml / min 145 ± 68 151 ± 84 138 ± 47 0,51
Grundlinie Schubspannung (SD), dyn / cm 2 12 ± 4 13 ± 5 11 ± 3 0,07
Reaktive Hyperämie Durchmesser (SD), mm 4,53 ± 0,59 4,38 ± 0,60 4,68 ± 0,55 0,08
Reaktive Hyperämie Geschwindigkeit (SD), cm / sec 74 ± 26 70 ± 25 78 ± 27 0,32
Reaktive Hyperämie Flow (SD), ml / min 735 ± 340 658 ± 327 812 ± 342 0,11
Reaktive Hyperämie Shear Stress (SD), Dyn / cm 2 46 ± 18 46 ± 19 47 ± 18 0,79
Brachial FMD (%) 8,0 ± 3,7 6,8 ± 3,5 9,1 ± 3,6 0,02

Tabelle 3. flussvermittelte Vasodilatation Analyse. Wie in dem Protokoll beschrieben, Basisdurchmesser und Geschwindigkeit der Mittelwert der 60 sec von Daten. Reaktive Hyperämie Durchmesser wurde bei 60 s nach der Okklusion erhalten. Reaktive Hyperämie Geschwindigkeit war die Zeit gemittelte Geschwindigkeit der ersten 5 Sekunden der spektralen Doppler-Wellenformen nach Manschette-Release erhalten.

Figur 1
Abbildung 1. Basisgeschwindigkeitsmessungen. Doppler spektralen Wellenformen der Oberarmarterie durch ein Bildanalysesystem erfasst. Ein einzelner Herzzyklus Zwischen den Pfeilen gezeigt. Bildanalysesysteme können den mittleren arteriellen Geschwindigkeit zu berechnen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Figur 2
Abbildung 2. Grundliniendurchmessermessungen. Die Doppellinien Pignoli, entsprechend Intima und Media Grenzen sind sowohl auf der oberflächlichen und tiefen Rändern der Arteria brachialis (gelbe Pfeile) sichtbar. Das Bild zeigt die richtige horizontale und vertikale Ausrichtung. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

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Abbildung 3. Hyperämie Geschwindigkeitsmessungen. Doppler spektralen Wellenformen direkt nach Release Manschette sind sichtbar. Der Moment der Manschette Freisetzung kann durch den starken Anstieg in der Geschwindigkeit auf der linken Seite des Bildes (gelber Pfeil) geschätzt. Die obere Hälfte des Bildes zeigt die Positionierung der Probe vor dem Tor Manschette Release. Nach Manschette Release kann die Arterie zu einer oberflächlichen Position zu verschieben. Platzieren das Tor oberhalb der Achse der verschlossenen Arterie hilft kompensieren vertikale Verschiebung der Arterie nach Manschette Release. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Figur 4
Abbildung 4. Hyperämie Durchmessermessungen. Eine Längsansichtder Indexsegment nach Manschette Mitteilung ist sichtbar. Die Durchmesseränderung ist klein und kann durch Bildanalyse-Software quantifiziert werden. Die IMT Grenze auf der oberflächlichen Wand entlang der Indexsegment (gelber Pfeil) deutlich sichtbar. Die Breite der Schäfte eine Steigerung von 10% gegenüber dem Baseline-Durchmesser darstellt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

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Discussion

Endotheliale Dysfunktion ist ein Ungleichgewicht in den chemischen Mediatoren zu beeinflussen Schiff Ton und einen frühen Schritt in der Entwicklung von Atherosklerose. Messen der Reaktivität einer Arterie ist ein Weg, um den Zustand dieser Synthesewege zu bewerten. Direkte und indirekte Methoden zur Beurteilung der Reaktivität existieren für die verschiedenen Gefäßbetten, die von direkten Infusion einer Endothel-Agonisten in der Herz-Kreislauf, um nicht-invasive, Pulswellenformanalyse in den Zeigefinger 38.

Arteria brachialis MKS ist eine etablierte Technik für die Beurteilung der Endothelfunktion indirekt durch Hochfrequenz-Ultraschall. Es gibt Vorteile bei der Verwendung der MKS in klinischen Studien. Erstens ist die Technik, nicht-invasive und leicht zu verstehen, die Hindernisse für die Rekrutierung erleichtert. Außerdem Einsatz von invasiven Techniken, wie Koronarangiographie bei asymptomatischen Patienten wirft ethische Fragen auf. Als nächstes MKS ist eine Mindestmenge von Subjekt Präparaten im Vergleich zu invasiven Techniken und die gesamte Prüfung kann in kurzer Zeit abgeschlossen werden. So lange, wie die Okklusion Dauer innerhalb Leitlinien und Themen entsprechend abgeschirmt gehalten, präsentiert MKS wenig Sorge für die Sicherheit. Die relative Leichtigkeit eines MKS-Studie macht Serienprüfungen in Längsschnittstudien möglich ist, aber seine Verwendung in der Prüfung Behandlungseffekte ist umstritten. Ebenso nach den aktuellen klinischen Richtlinien, ist MKS nicht zur Charakterisierung eines Individuums Risiko für kardiovaskuläre Ereignisse oder klinische Entscheidungen 39 angemessen. Die Entwicklung von Analyse-Software ermöglicht eine schnelle Analyse, Verblindung, und wiederholen Analyse. Schließlich ist Technik gut etabliert und eine Reihe von Studien veröffentlicht worden unter Verwendung der Technik, die einen Vergleich der Ergebnisse 40.

Es gibt jedoch, Herausforderungen für den erfolgreichen Einsatz von MKS in einer Studie. Zuerst legt der Technik eine lange Lernkurve. Aktuelle Richtlinien empfehlen einneue Techniker komplette 100 Scans unter einem erfahrenen Bediener vor unabhängig zu arbeiten. Weiter können die Kosten der Ausrüstung prohibitiv für kleinere Labors. Gegenstand Herstellung ist wichtig, da Faktoren wie Rauchen, Medikamente postprandialen Zustand Hyperglykämie, Time-of-Tag, der Umgebungstemperatur und den letzten Übung kann die Stärke der Reaktion 19,29 beeinflussen. Dies erfordert eine sorgfältige Anweisung an die Teilnehmer und strenge Einhaltung der Protokolle zu studieren. Bei älteren Personen kann Änderungen an Gefäß Dehnbarkeit den prädiktiven Wert von MKS 19 zu verringern.

Das Protokoll, wie oben beschrieben, misst% MKS bei 60 sec nach der Okklusion. Studien haben Spitzen MKS kann außerhalb dieses Fensters 41,42 auftreten vorgeschlagen. Dieses Protokoll ermöglicht die Erfassung von Spitzen durch kontinuierliche Aufzeichnung für 3 min nach Deflation MKS. Es ist zu beachten das erfordert umfangreiche Erfahrung und führt zu längeren Analysezeit werden. Ebenso die Wahl der Oberarm-occlusion ist umstritten. In einer Studie, die unterschiedliche Positionen Okklusion mit ähnlichen Scherbeanspruchung Reize verglichen wurde größer Vasodilatation mit dem oberen Arm Technik gesehen, was auf eine gewisse Komponente der Erweiterung nicht durch NO 20 vermittelt. In einer Meta-Analyse von Studien mit MKS, Bots berichten et al. Eine breite Palette von FMD% mit der Mehrheit der Studien (81,2%) verwendet, die Oberarm-Technik 43. Bereinigt um Alter, Geschlecht, Vorhandensein von KHK und Diabetes, wurde der untere Arm-Technik gefunden, FMD% (mittlere Differenz 2,47%, CI 0,55 bis 4,39) zu verringern. Während die Lage des ischämischen Trigger (obere gegen untere Arm) wurde festgestellt, wichtig zu sein, wurde der Ort der Messung (Ellenbeuge gegen oben Ellenbeuge) nicht wesentlich im Zusammenhang mit MKS bedeuten. Der Unterschied in der Signalstärke, um die Größe des ischämischen Bett stehen. Aktuellen Richtlinien unterstützen die Verwendung von entweder in den Oberarm oder Unterarm-Technik, was darauf hindeutet Laboratories nehmen eine konsistente Methode für Studien.

Es gibt eine Reihe von kritischen Schritte im MKS. Erstens unterliegt Zubereitung vorrangig als eine Anzahl von Faktoren, wie beispielsweise Medikamente, Ernährung, Nikotin und Übung kann die Antwort des Teilnehmers zu beeinflussen. Sympathische Aktivierung reduziert MKS, so treffen die geeigneten Maßnahmen, um Ablenkung oder Beeinträchtigung für den Teilnehmer 44 zu minimieren. Als nächstes die Auswahl eines geeigneten Indexsegment der Arteria brachialis wird die Genauigkeit des Tests zu verbessern. Distinct Intima Leitungen sind für die Messung der Änderung des Durchmessers nach der Okklusion. Die Änderung im Durchmesser klein ist, typischerweise 5-10% einer 5 mm Arterie oder 50-100 um, und der Durchmesser der Arterie in Längsrichtung variiert. Bedienerermüdung ist üblich und die Ultraschallsonde während der Prüfung an einem Abschnitt des Gefäßes mit einem unterschiedlichen Durchmesser zu gleiten. Es ist wichtig, visuell deutliche Sehenswürdigkeiten wie Kollateralen oder Bereiche der medialen Verkalkung zu überprüfen ten habene Indexsegment. Verwendung eines stereotaktischen Klammer, um die Sonde zu halten oder einfach Kennzeichnung Haut der Person kann helfen, die Indexsegment zu halten. Ebenso Schritte, um das Thema aus unbeabsichtigt bewegt den Arm, wie Schulter und Unterarm Zwangs Kissen zu verhindern, werden empfohlen.

Wenn Halten der Sonde mit der Hand, sollte darauf geachtet werden, um die Ermüdung oder Verletzung durch wiederkehr verhindern. Wir schlagen vor, die Anordnung der Teilnehmer und alle Geräte, so dass Unterarm des Betreibers ist in der anatomischen Neutralstellung. Minimieren Sie das erforderlich ist, um die Sonde durch das Einwickeln in Schaumband halten oder verwenden Sie einen vertikalen Pfosten, um das Kabel zu klemmen, die Verringerung der erforderlich ist, um die Sonde in einer statischen Position für 10 Minuten halten Kraft Kraft.

Messgeschwindigkeit und Durchmesser in der Hyperämie stellt technische Herausforderungen. Dieses Protokoll nennt für die Messung 30 Sekunden von Doppler spektralen Wellenformen, die Rekordgeschwindigkeit dann die Umstellung auf B-Mode-Bildgebung für Durchmesser MeasureMents. Die Spitzengeschwindigkeit wird zwischen 5-10 Sekunden nach Manschette Release auf, und der Behälter kann Position während dieser Zeit zu verschieben. Wenn die Sonde sich von der Längsachse oder der Beschallungswinkel> 60 ° wird die Größe der Wellenformen ungenau. Positionieren des Abtastfensters etwas oberhalb der Längsachse des Schiffes wird Konto für jeden Schalt helfen. Beim Umschalten von Doppler B-Modus, ist es wichtig, eine Position über der Indexsegment erhalten. Es ist wahrscheinlich die Arterie verschoben hat und es ist nur eine kurze Zeitfenster (25 sec), um das Bild für die Hyperämie Durchmessermessung zu optimieren. Oft sind nur kleine Änderungen an Sondendruck Längsausrichtung und Winkel erforderlich, ein Qualitätsbild des Indexsegment zu erzeugen. Wenn das Schiff vollständig verloren, eine schnelle Quer scannen die Arterie Identifizierung des Indexsegment, dem echogenen Teil der Intima und der richtigen Anflugwinkel zu ermöglichen. Dann Drehen der Sonde an einer LängsAnsicht wird an eine geeignete Ansicht des Index-Segment zurück.

Einfachen Schritten kann die Qualität und Konsistenz der MKS-Studien zu verbessern. Die UCSF Gefäß Integrierte Physiologie und Experimental Therapeutics (VIPERx) Labor verwendet eine Qualitätskontrolle-Protokoll bei der Durchführung von MKS-Studien. Zunächst werden die Teilnehmer Standardanweisungen und Pre-Besuch Anrufe gegeben, um sicherzustellen, dass sie Medikamente und Verhaltensweisen, die eine Beeinträchtigung der Prüfung zu vermeiden. Anschließend werden ein Standard-Set von Strömungsblätter von Studienpersonal verwendet werden, um die Prüfung zu gewährleisten, wird auf die gleiche Art und Weise für jeden Teilnehmer und kritischen Schritte sind nicht zu übersehen durchgeführt. Schließlich wird ein post-Prüfung Sechs-Punkte-Notensystem verwendet, um jede Studie bewerten. Wichtige Faktoren, wie die Ausrichtung des Behälters relativ zu der Sonde, die Anwesenheit von anatomischen Landmarken, und das Ausmaß der Intima Leitungen enthalten sind, um sicherzustellen, dass diese kritischen Schritte erfüllt sind.

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Disclosures

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Acknowledgments

Aus dem Gefäß Integrierte Physiologie und Experimental Therapeutics (VIPERx) Labor wurde diese Arbeit durch Mittel aus der Abteilung für Chirurgie, Universität von Kalifornien, San Francisco und dem Northern California Institute für Forschung und Bildung unterstützt. Das beschriebene Projekt wurde von Auszeichnungen Anzahl KL2RR024130 vom National Center for Research Resources unterstützt. Der Inhalt ist allein in der Verantwortung der Autoren und nicht unbedingt die offizielle Meinung des National Center for Research Resources oder der National Institutes of Health.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Philips HD 11XE ultrasound Philips Healthcare
5-12 MHz linear array transducer Philips Healthcare L12-5
Ultrasound gel Parker Laboratories
Vascular Research Tools v.5.0 Medical Imaging Applications, LLC
MIA Gating module Medical Imaging Applications, LLC
Windows XP Microsoft, Inc
Hand-held aneroid manometer Welch Allyn DS66

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Medizin Heft 92 Endothelfunktion endothelialer Dysfunktion Arteria brachialis periphere arterielle Verschlusskrankheit Ultraschall Gefäß Endothel Herz-Kreislauf-Krankheit.
Ultraschall Beurteilung der Endothelial Abhängige Fluss Vasodilatation der Arteria brachialis in der klinischen Forschung
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Alley, H., Owens, C. D., Gasper, W.… More

Alley, H., Owens, C. D., Gasper, W. J., Grenon, S. M. Ultrasound Assessment of Endothelial-Dependent Flow-Mediated Vasodilation of the Brachial Artery in Clinical Research. J. Vis. Exp. (92), e52070, doi:10.3791/52070 (2014).

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