Abstract
Hjerte- og karsykdommer er den primære årsaken til dødelighet og en viktig årsak til uførhet på verdensbasis. Dysfunksjon i det vaskulære endotel er en patologisk tilstand som kjennetegnes hovedsakelig ved en forstyrrelse i balansen mellom vasodilaterende og vasokonstriktor stoffer og er foreslått å spille en viktig rolle i utviklingen av aterosklerotisk kardiovaskulær sykdom. Derfor representerer en presis evaluering av endotelfunksjon hos mennesker et viktig verktøy som kan hjelpe bedre forstå etiologi av flere cardio-sentriske patologier.
I løpet av de siste tjuefem årene har mange metodiske tilnærminger blitt utviklet for å gi en vurdering av endotelfunksjon hos mennesker. Introdusert i 1989, inkorporerer FMD test en underarm okklusjon og påfølgende reaktiv hyperemi som fremmer nitrogenoksid produksjon og vasodilatasjon av brakialarterien. Den FMD test er nå den mest benyttet, non-invasiv, UltrAsonic vurdering av endotelial funksjon hos mennesker og har blitt assosiert med fremtidige kardiovaskulære hendelser.
Selv om FMD testen kunne ha klinisk nytte, er det en fysiologisk vurdering som har arvet flere konfunderende faktorer som må vurderes. Denne artikkelen beskriver en standardisert protokoll for å bestemme FMD inkludert den anbefalte metoden for å minimere de fysiologiske og tekniske problemer og forbedre presisjon og reproduserbarhet av vurderingen.
Introduction
Kardiovaskulær sykdom er den ledende årsak til morbiditet og dødelighet over hele verden. Dysfunksjon av det vaskulære endotelet representerer en innledende fase til utvikling av flere vaskulære relaterte sykdommer 1. Derfor, en nøyaktig vurdering av endotelial funksjon hos mennesker representerer en viktig teknikk som kan bidra til å forstå etiologien av flere kardiovaskulære patologier, med det endelige mål å forbedre effektiviteten av behandlingen og forebygging av sykdom.
endotelet
Endotelet er et monolag av celler som syntetiserer mange vasoaktive substanser, så som nitrogenoksid (NO), prostacykliner, Endotelin, endotelial cellevekstfaktor, interleukiner og plasminogen-inhibitorer 2. Slike faktorer bidrar til endotelet funksjon for å regulere blod fluiditet, vaskulær tone, blodplateaggregasjon, permeabilitet av plasmakomponenter og beholderveggen inflinflammasjon 2-4. I tillegg spiller NO en viktig anti-aterogene rolle i å fremme vasodilatasjon og opprettholde endothelial integritet. NO regulerer fartøyet tone og diameter gjennom regulere likevekten mellom levering av oksygen til vevet og deres metabolske krav 3,5. Det er flere endogen, eksogen, og mekaniske stimulatorer faktorer som induserer endotelial NO syntase (eNOS) som syntetiserer NO fra L-arginin 6,7. Det mest bemerkelsesverdige mekaniske stimulus er skjærspenningen. Wall skjærspenning bidrar til økt aktivering av eNOS, noe som resulterer i NO produksjon og påfølgende glatt muskelavslapning 4. Av den grunn reduksjonen i NO biotilgjengelighet er ofte brukt som et mål på endotelial dysfunksjon 8.
endotel dysfunksjon
Ubalansen mellom vasodilaterende og vasokonstriktor faktorer fører til en dysfunksjonell endotel 2. I tillegg release av inflammatoriske mediatorer og endrede lokale skjærkrefter kan øke syntesen av endoteliale avledet reaktive oksygenarter (ROS). Denne oppregulering i redoks-signalisering ikke bare endrer integriteten til endotelet og reduserer syntesen av NO 9, kan det frakople eNOS kan føre til direkte produksjon av ytterligere frie radikaler. Til slutt, denne forbedring i NO biotilgjengelighet fremmer vasokonstriksjon, vaskulær stivhet og redusert arteriell utvidelsesevne fire.
Graden av dysfunksjon av endotel er blitt knyttet sammen med alvorligheten av flere patologiske tilstander som hypertensjon 10, aterosklerose 11, iskemisk slag 12, diabetes 13, preeklampsi 14 eller nyresykdommer 15 blant andre. Derfor er det er stort interesse å ikke bare vurdere endringer i endotelfunksjon over tid, men også følgende terapeutiske intervensjoner. Forskjellige metoder har blitt anvendt forden kliniske vurderingen av endotelfunksjon både invasiv (hjertekateterisering og venøs okklusjon plethysmography 3,16) og ikke-invasiv (flow mediert dilatasjon, radial arterie Tonometri og puls kontur analyse 4,17,18) i krans og perifere opplag 19.
Flow-mediert dilatasjon
Strømnings mediert dilatasjon (FMD) er en ikke-invasiv ultralydevaluering av endotelial funksjon og har blitt korrelert med utviklingen av vaskulære helseproblemer. Siden starten i 1989 20, har FMD blitt mye brukt som en pålitelig, in vivo metode for å evaluere hovedsakelig NO-mediert endotelfunksjon hos mennesker 19,21,22. Faktisk har brakialarterien FMD test vært forbundet med andre invasive teknikker 23 og en rekke undersøkelser har beskrevet en sterk invers sammenheng mellom FMD og kardiovaskulær skade 24,25 slik at indisoner med mer vaskulær patologi utstillings en lavere FMD 25. Følgelig er disse dataene understreker prognostisk informasjon som denne teknikken kan gi så det gjelder fremtidig kardiovaskulær sykdom hos asymptomatiske individer 26-30.
Under FMD test, er diameteren brakialarterien kontinuerlig målt ved baseline og etter utgivelsen av en sirkulasjons arrestasjon av underarmen. Ved cuff utgivelsen, fremmer indusert-reaktive hyperemia en økning i skjærspenninger mediert NO utgivelsen og påfølgende vasodilatasjon 19,31. FMD er uttrykt som prosent økning i arterielt diameter etter utgivelsen av mansjetten sammenlignet med diameteren i utgangspunktet (FMD%).
Til tross for den økende klinisk interesse i denne teknikken, er det FMD test en fysiologisk vurdering og derfor flere variabler som må vurderes for å foreta en nøyaktig vurdering av endotelial funksjon hos mennesker. Dette errtikkel beskriver en standardisert protokoll og den anbefalte metoden for å minimere de tekniske og biologiske forhold for å bidra til å forbedre nøyaktigheten, reproduserbarhet og tolkning av FMD test.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
MERK: Følgende FMD prosedyren vanligvis utføres i løpet av vaskulære vurdering studier i laboratoriet for Integrative Vaskulær og Exercise Physiology (LIVEP). Alle prosedyrer fulgt prinsippene i Helsinkideklarasjonen, og ble godkjent av Institutional Review Board ved Georgia Regents University. Alle deltakerne ble informert om formålet og mulig fare for teknikken før skriftlig samtykke til deltakelse ble oppnådd. Figur 1 viser en skjematisk oversikt over de grunnleggende elementene som bør vurderes for ultralyd vurdering av brakialarterien FMD.
1. Med forbehold Forberedelser (før ankomst)
- Bekreft at deltakeren har avstått fra å praktisere øvelsen (≥12 timer), koffein (≥12 timer), røyking eller røyk eksponering (≥12 timer), vitamin tilskudd (> 72 timer) og eventuelle medisiner (≥4 hr halveringstider på medikamentet, ikke-steroide anti-inflammatoriske midler for en day og aspirin i 3 dager).
- Sørg for at deltakeren er i fastende tilstand eller bare har konsumert lav-fett måltider 4 før testing.
- Ved testing premenopausale kvinner, er det foreslått å gjennomføre FMD-protokollen under menstruasjon fasen av menstruasjonssyklusen for å begrense virkningen av endogene østrogener og progesterones 8,32,33.
2. Subject Forberedelse (ved ankomst)
- Før måling oppkjøpet bekrefter at faget hviler i en liggende stilling i et rolig, temperaturstyrt (22 ° C til 24 ° C) plass til ca 20 min for å oppnå en hemodynamisk stabil tilstand.
- Fest en 3-ledet EKG i standard lem føre II stilling. Ved hjelp av amerikansk standard instrumentering, plassere hvit / negativ polaritet ledelsen like under kragebenet på høyre skulder. Koble den sorte / dual polaritet bly under venstre krageben nær skulderen og koble den rød / positiv polaritet blyunder venstre brystmuskelen i side bunnen av brystet.
- Forlenge forsøkspersonens arm i sideretningen på omtrent 80 ° fra skulderen bortføring og feste den ytre underarmen i en vakuumpakket pute for å opprettholde nøyaktig posisjon av armen under målingen (figur 2).
- Plasser underarmen mansjetten umiddelbart distalt for den mediale epikondyl og sikre at ingenting berører mansjetten, inkludert tabellen nedenfor (figur 2).
3. basismålinger
- Kartlegging brakialarterien med Ultralyd:
- Ved å holde sonden med hånden, plassere den i tverrsnitt og begynne å skanne innsiden av overarmen som begynner ved innsetting av biceps og fortsetter proksimalt.
- Innenfor B-mode (grå-skala), identifisere brakialarterien og sivile fartøy og bruk modus farge flow (CF) for å hjelpe bekrefte plasseringen av arterien. Tolke fargen og pulsatilitynøye med tanke på retningen av svingeren for å sikre vurdering av arterien og venen ikke.
MERK: Med sonden indikatoren mot hodet, rød farge betyr strømme mot svingeren (arteriell flow), mens blå midler flyte bort (venøs flow).
- Identifisering av brakialarterien:
- Etter å ha funnet brakialarterien, rotere sonden 90 ° for å skanne arm lengderetningen. Skaff bildet mellom 2 til 10 cm over antecubital fossa.
- Identifisere anatomiske landemerker som årer og fascial flyene for flere vurderinger i samme fag (figur 3).
- Sikring av Probe:
- Fest sonden i stereotaktisk probeholder. Bekrefte sonden er passende festet for å unngå for store bevegelser. Med sonden festet i holderen, sikre at bildet er så god som det bildet som ble oppnådd manuelt uten holderen.
- Optimalisere Resolution av bildet:
- Optimalisere bildet ved hjelp av tids gain kontroller (TGC-tallet) med sonden sikret.
MERK: En optimal bilde oppnås når det klar B-mode bilde fra de fremre og bakre intimale grensesnitt mellom lumen og karveggen blir oppnådd. - Har teknikeren justere gain, knutepunkter, dynamisk område, og harmoniske manuelt for å få en klar og definert bilde av nær og fjern vegger av endotelet.
- Optimalisere bildet ved hjelp av tids gain kontroller (TGC-tallet) med sonden sikret.
- Duplex Doppler Mode:
- Etter oppkjøpet B-modus, går du videre til tosidig skanning i pulset Doppler-modus.
- Bruke en hæl til tå tilnærming med sonden inne i holderen ved vugging av svingeren opp på den ene ende mer enn den andre for å justere brakialarterien bilde og få en vinkel på insonation på 60 °.
- Baseline Acquisition:
- Få tak i en tilfredsstillende B-mode bilde som identifiserer endothelial lag med klare intima-intima veggene i arterien. Ensure at doppler-signalet vises skarp og klar lyd uten demper.
- Tilbake ultralyd CINE løkke ved frysing og slår av frysing av bildet. Trykk på F1 for å starte innspilling av data på bildet programvare. Record baseline data i minst 30 sek. Analyser midlere diameter og blod hastighet i 30 sekunder for å representere basislinjeverdier. Merk: Ulike ultralydundersøkelser og programvareoppsett kan kreve forskjellige sekvenser for å få den nødvendige handlingen.
4. vaskulær okklusjon Målinger
- Underarm Okklusjon:
- Raskt blåse underarmen okklusjon mansjetten, ved hjelp av trykkluft, til supra systolisk trykk (250 mm Hg) i 5 min for å indusere arteriell okklusjon.
- Etter 4 min og 30 sek av underarm okklusjon, begynner å innhente data.
MERK: okklusjon målingene vil være representert ved de siste 30 sek av okklusjon.
5. Reagerer Hyperemia (Post Cuff Release) Målinger
- Tømme mansjetten på 5 min.
- Opprettholde innspilling i to minutter etter mansjett utgivelse.
6. Analyse av resultatene: Kantdeteksjon og Wall Tracking
- På grunn av kompleksiteten av FMD analysen bruker kant-deteksjon og vegg-sporing i hele FMD testing for høyere reproduserbarhet i henhold til produsentens instruksjoner.
MERK: Dette pålogget analysen er mindre avhengige av operatør enn den manuelle vurderingen og derfor forbedrer nøyaktigheten av FMD data 4,34-36. I tillegg har denne off-line analyse-systemet tillater også at synkroniseringen med EKG for identifisering av ende-diastolisk arterieltdiametre, unngå forvrengning av pulsrelaterte endringer i diameter 4. Det bør bemerkes at, selv om bruken av EKG er påført for å minimalisere variabiliteten pulsering, er det også mulig å utføre FMD-protokollen uten EKG gaiting 37. Selv om det ikke anbefales, hvis kant dataassistert analyse er utilgjengelig, forsiktig manuell vurdering av både diameter og hastigheter bør samles 36. - For vurdering av fartøyet diametere, er det nødvendig å inspisere visuelt hver ramme for å bestemme den beste plassering av de ultrasoniske målepunkter langs bilde 38 B-modus.
MERK: Uavhengig av dataanalysemetode, er det anbefalt å samle diameter og hastighetsdata hvert 4. sekund i løpet av de første 20 sekunder av reaktiv hyperemi og hvert 5. sekund for den resterende stolpe okklusjon periode 4.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Baseline karakteristikker fra en tilsynelatende frisk kohort gruppe er presentert i tabell 1. De vanligste variabler av FMD tester utført i laboratoriet for Integrative Vaskulær og Exercise Physiology (LIVEP) er presentert i tabell 2. Følgende variabler er ansett som de viktigste FMD parametere analysere av de publiserte FMD tutorial 4 og retningslinjer 36.
Baseline og topp diameter
Etter en tilstrekkelig akklimatiserings fase, bør gjennomsnitt på minst 10 hjertesykluser med blod hastigheter i løpet av en tidsperiode på 10 til 30 sek 39 brukes til å representere referanse diameter. I tillegg topp diameter, maksimal utvidelse følgende cuff release, skal beregnes på grunnlag av det høyeste 5 sek gjennomsnitt over to minutter etter okklusjon collection periode fire.
FMD svar
Den FMD reaksjon er representert ved den maksimale endringen i brakialarterien diameter etter utgivelsen av underarmen mansjetten i forhold til grunnlinjen brakialarterien diameter målt i ro. Derfor er bestemmelsen av FMD respons beregnes i henhold til følgende ligning:
Størrelsen av FMD responsen er direkte proporsjonal med skjærspenninger og kritisk avhengig av endotelial integritet, viskositeten av blod, og blod hastighet 36,40. Det har blitt observert at den maksimale FMD oppnås i løpet av et tidsvindu mellom 45 til 90 sekunder, selv om maksimal vasodilatasjon i seg selv kan fortsette opp til 180 sek stolpe mansjetten deflasjon 41.
Skjærspenning har blitt beskrevet som den parallelle, friksjonskraften som utøves av blodet på intima flater og som den primære stimulus for FMD respons 42. Shear Stress kan beregnes som et produkt av hastighet og viskositet dividert med kardiameteren. Imidlertid er en enklere indeks på skjærspenning er skjærhastighet, som er beregnet ut fra samtidige målinger av blodhastighet og brakialarterien diameter med følgende ligning:
I tillegg kumulativ skjærhastighet (areal under kurven, AUC, sek -1) må også tas i betraktning fordi det reflekterer forsinkelsen mellom topp skjær og toppdiameter 8. Det er beregnet basert på den trapesformede regelen, hver 4 sek for første 20 sek etter mansjett utgivelse, og for restenav datainnsamlingen periode, hver 5 sek 43.
Normalisering av FMD (FMD / Shear)
Gitt avhengigheten mellom skjærspenning og FMD, og med tanke på variasjon mellom forsøks av reaktiv hyperemi svar, har det blitt foreslått å normalisere FMD respons med skjærspenning 44,45. Selv om det ikke er noen enighet om hvordan man skal normalisere FMD for skjær, dele FMD ved skjærhastighet styrer påvirkning av ulike skjær profiler i FMD respons og gir ekstra innsikt i stimulus / respons mekanisme brakialarterien vasodilatasjon 39,46. Imidlertid bør det bemerkes at det er en økende bevissthet og midlertidig aksept av denne normaliseringsfremgangsmåten, fordi det er bare gyldig under visse forhold 36. En annen foreslått måte å normal FMD og forbedre følsomheten og påliteligheten av testen er åuttrykke dataene som en dose-responskurve, hvor skjær er relatert til størrelsen av arteriell dilatasjon 47. Videre, bruk av allometriske skalering normal FMD og kontroll for virkningen at utgangs diametre kan ha på FMD responsen har blitt foreslått 48.
Time-to-peak vasodilatasjon
På grunn av de forskjellige responser i tidsforløpet av FMD beskrevet blant flere populasjoner, bestemme den tid-til-topp (TTP) vasodilatasjon ved analyse av FMD har blitt viktig 49,50. Imidlertid bør det bemerkes at TTP er delvis NO uavhengig, og kan ikke være en passende FMD parameter som skal brukes alene for å representere endotelial helse 51.
Figur 4 illustrerer diameteren og hastigheten reaksjon av et FMD test i et representativt individ. Reactive hyperemia utløser en topphastighet som etter en kort forsinkelse, etterfulgt av økning i diameter.
Figur 1:. Illustrasjon av standardisert prosedyre for å gjennomføre en brakialarterien FMD test For en nøyaktig og pålitelig FMD test, er det viktig å ha riktig ultralyd utstyr samt tilstrekkelig forberedelse av faget før du utfører teknikken. Når deltakeren er i en hviletilstand, kan oppkjøpet av baseline data utføres. Etter fem minutters okklusjon, blir mansjetten utgitt skaper en reaktiv hyperemiske respons som frembringer skjærspenning på endotelet. Til slutt, anbefales analyse av resultatene med en kant-deteksjon og vegg-sporing av programvare. Klikk her for å se en større versjon av denne figur.
Fig. 2: Representasjon av et emne fremstilt for brakialarterien FMD test personens arm er utvidet sideveis og sikret i et vakuumpakket pute. Den underarm mansjetten er plassert umiddelbart distalt for den mediale epikondyl. Ultralydsvingeren er festet i holderen og plassert over innsetting av biceps for å samle inn data fra brakialarterien.
Figur 3:. Identifisering av anatomiske landemerker for gjentatte vurderinger i samme emne 2A, 2B, 2C og 2D illustrerer grunnlinjen vurderingen av brakialarterien i samme individ på fire ulike dager. Piler identifisere anatomiske landemerke som brukes til å avbildearterie på hver enkelt dag. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Fig. 4: Individuell representasjon av en typisk hastighet og diameter respons som er observert i løpet av FMD testen Figuren illustrerer en innledende basislinje (BL) periode på 30 sek, den siste 30 sekunder av vaskulær okklusjon (OCC), og den reaktive hyperemi respons (120 sek) etter underarm mansjett utgivelse. Den heltrukne linjen representerer respons diameter og den stiplede linjen representerer blod hastighet gjennom FMD teknikk. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| variabel | |
| n | 62 |
| Mann Kvinne | 31/31 |
| Alder (år) | 32 ± 2 |
| Høyde (cm) | 167 ± 2 |
| Vekt (kg) | 66,1 ± 2,2 |
| BMI (kg / m 2) | 22,8 ± 0,7 |
| SBP (mmHg) | 115 ± 2 |
| DBP (mm Hg) | 68 ± 1 |
| FEV1 spådd (%) | 101,2 ± 1,8 |
| Glukose (mg / dl) | 88 ± 1 |
| Total kolesterol (mg / dl) | 162 ± 5 | </ Tr>
| HDL-kolesterol (mg / dl) | 57 ± 2 |
| LDL-kolesterol (mg / dl) | 93 ± 5 |
| Triglyserider (mg / dl) | 77 ± 5 |
| Hemoglobin (g / dl) | 14,7 ± 0,3 |
| Hematokritt (%) | 43,4 ± 0,7 |
Tabell 1:. Hardhet og blodkjemien av en sunn emne kohort Data er uttrykt som gjennomsnitt ± SEM. Body mass index (BMI), systolisk blodtrykk (SBP), diastolisk blodtrykk (DBP), forsert ekspiratorisk volum i ett sekund (FEV1), high-density lipoproteiner (HDL), low-density lipoproteiner (LDL).
| Variable | n = 62 |
| Baseline diameter (cm) | 0,322 ± 0,009 |
| Peak diameter (cm) | 0,343 ± 0,009 |
| FMD (%) | 6,7 ± 0,4 |
| FMD absolutte endringen (cm) | 0,021 ± 0,001 |
| Skjærhastighet (sek -1, AUC) | 46607 ± 2940 |
| FMD / Shear (% / sek -1 AUC) | 0,16 ± 0,01 |
| Time-to-peak vasodilatasjon (sek) | 44 ± 2 |
Tabell 2:. Brakialarterien FMD variabler fra en tilsynelatende friske kohort Data er uttrykt som gjennomsnitt ± SEM.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Introdusert i 1989 20, har FMD testen har blitt mye brukt i mennesker som en ikke-invasiv måling av endotelial funksjon. FMD har ikke bare vist seg å forutsi fremtiden vaskulær relaterte sykdomsrisiko 19,52,53, har lavere FMD verdier vært show å sterkt korrelert med hjerte- og nedskrivninger 24,25,54. Selv om det finnes andre teknikker for å bedømme endotelial funksjon, både invasiv (koronar angiografi) og en ikke-invasiv (venøs pletysmografi og finger pletysmografi), har FMD vært det mest brukte på grunn av dets ikke-påtrengende og rask evaluering av perifer arterie funksjon 23.
Den FMD test har en forbigående underarm okklusjon som induserer reaktiv hyperemia og påfølgende skjærspenning 2,4. Denne forbedringen av skjærspenning resulterer i en lokal økning av NO-produksjon fra endotel-avledet NO syntase 31,55, som diffunderer gjennom beholderveggen for derved å inducing glatt muskelavslapning og påfølgende, vasodilatasjon 31. Det er generelt akseptert at 5 min okklusjon perioder er hovedsakelig medieres av NO, mens økningen i blodstrømmen etter lengre perioder med okklusjon kan innebære andre enn NO 56 ischemi-indusert vasodilatorer.
Metodiske betraktninger for FMD vurderingen
Den ikke-invasivitet av brakialarterien FMD test har økt interessen for denne teknikken. Det er imidlertid verdt å merke seg at det er praktiske utfordringer og metodiske betraktninger som påvirker fysiologiske og teknisk stabilitet i denne prosedyren, som begrenser klinisk bruk 57. Spesielt gjennomfører FMD testen krever en betydelig innledende investering å kjøpe nødvendig utstyr (dvs. ultralyd, rask mansjett inflator, og analysen programvare). I tillegg er en meget dyktig og trenet person / sonographer som forstår Physiollogi av FMD testen er nødvendig for å utføre den FMD testen. Når det gjelder metodikk, er det viktig å tenke på at det er mange ulike metodiske tilnærminger av FMD test uten standardisering. Derfor er normative data forskjellig fra lab til lab gjør det vanskelig å definere "true" unormalt i endotelfunksjon. I tillegg kan mange konfunderende faktorer påvirker FMD test, og derfor en helhetlig forståelse av basal tilstanden til personen som testes er nødvendig for å utelukke falske negative verdier. Ikke desto mindre, kan i samsvar med de oppdaterte FMD test anbefalinger for en høy nøyaktighet av teknikken og redusere FMD variasjon oppnås.
ultralydteknologi
Opp til dags dato ultralyd-teknologi er avgjørende. Bruken av samtidig kjøp av B-mode diameter og puls-bølge Doppler hastighet er anbefalt for en strengere påvisning av diameter endrer fire og ennøyaktig beregning av skjærhastighet. Fraværet av dupleksmodus teknologi kan ha sammenheng med noen av de resultatene som er beskrevet tilsvarende grad av vasodilatasjon etter en fem og en 10 min okklusjon periode 8,58,59, mens mer nylig studerer ved hjelp av tosidig modus har beskrevet hvordan lengre perioder med iskemi er beslektet med større reperfusjon 33,60.
Videre, for å forbedre presisjonen av FMD test, er det viktig å oppnå en passende vinkel på insonation mellom Doppler-bjelke og justeringen av arterien. Det anbefales for å oppnå en insonation vinkel på ≤60 ° for å oppnå den balanse av en tilstrekkelig bildekvaliteten og redusere nivået av hastighetsfeilen 4,36. Det er også verdt å merke seg at i det minste en 10 MHz lineær oppstilling transduser, med bruk av et stereotaktisk klemme 61,62, anbefales det for å oppnå høy kvalitet B-mode-bilder 4.
cuff stilling
Plasseringen av mansjetten er blitt undersøkt i detalj i mange forskjellige studier 8,63,64 ettersom dens størrelse og dens posisjon kan ikke bare bidra til endringer i skjærspenning stimulus, men kan også påvirke mekanismer som bidrar til FMD RESPONSE 41, 63,65. Det anbefales å plassere okklusjon mansjetten på underarmen, distalt til ultralydsonden, for å indusere en endotel-avhengig vasodilatasjon 36.
Analyse
For å oppnå en nøyaktig FMD, en automatisk programvare analyse system med kant algoritme er sterkt anbefalt 4. Kantdeteksjon avhengig av fastsettelse av en presis baseline diameter, noe som er avgjørende, og grunnlaget for beregning av et gyldig FMD. Et gjennomsnitt på minst 10 hjertesykluser (eller 30 sek) for å representere referansediameter, mens responsen diameter toppen bør beregnes ved hjelp av en 5 sek gjennomsnitt fire.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ikke noe å avsløre.
Acknowledgments
Forfatterne ønsker å takke de mange forsøkspersoner og pasienter som har deltatt i våre studier hvor vi har evaluert endotelfunksjon hjelp av FMD test.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Doppler ultrasound | GE Medical Systems | Logiq 7 | Essential to include Duplex mode for simultaneous acquisition of B-mode and Doppler |
| Electrocardiographic (ECG) gating | Accusync Medical Research | Accusync 72 | |
| 12-MHz Linear array transducer | GE Medical Systems | 11L-D | A high-resolution linear array probe is essential |
| Forearm occlusion cuff | D.E. Hokanson | SC5 | 5 cm x 84 cm |
| Ultrasound transmission gel | Parker | 01-08 | |
| Rapid cuff inflator | D.E. Hokanson | E-20 AG101 | |
| Sterotactic-probe holder | Flexabar | 18047 | Magnetic base fine adjustor |
| Edge detection analysis software | Medical Imaging Applications | Brachial Analyzer 5 |
References
- Versari, D., Daghini, E., Virdis, A., Ghiadoni, L., Taddei, S. Endothelial dysfunction as a target for prevention of cardiovascular disease. Diabetes Care. 32, Suppl 2 314-321 (2009).
- Deanfield, J. E., Halcox, J. P., Rabelink, T. J. Endothelial function and dysfunction: testing and clinical relevance. Circulation. 115, 1285-1295 (2007).
- Marti, C. N., et al. Endothelial dysfunction, arterial stiffness, and heart failure. J Am Coll Cardiol. 60, 1455-1469 (2012).
- Harris, R. A., Nishiyama, S. K., Wray, D. W., Richardson, R. S. Ultrasound assessment of flow-mediated dilation. Hypertension. 55, 1075-1085 (2010).
- Schechter, A. N., Gladwin, M. T. Hemoglobin and the paracrine and endocrine functions of nitric oxide. N Engl J Med. 348, 1483-1485 (2003).
- Forstermann, U., Munzel, T. Endothelial nitric oxide synthase in vascular disease: from marvel to menace. Circulation. 113, 1708-1714 (2006).
- Moncada, S., Palmer, R. M., Higgs, E. A. Nitric oxide: physiology, pathophysiology, and pharmacology. Pharmacol Rev. 43, 109-142 (1991).
- Corretti, M. C., et al. Guidelines for the ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery: a report of the International Brachial Artery Reactivity Task Force. J Am Coll Cardiol. 39, 257-265 (2002).
- Vanhoutte, P. M., Shimokawa, H., Tang, E. H., Feletou, M. Endothelial dysfunction and vascular disease. Acta Physiol (Oxf). 196, 193-222 (2009).
- Kang, K. T. Endothelium-derived Relaxing Factors of Small Resistance Arteries in Hypertension. Toxicol Res. 30, 141-148 (2014).
- Chistiakov, D. A., Revin, V. V., Sobenin, I. A., Orekhov, A. N., Bobryshev, Y. V. Vascular endothelium: functioning in norm, changes in atherosclerosis and current dietary approaches to improve endothelial function. Mini Rev Med Chem. 15, 338-350 (2015).
- Poggesi, A., Pasi, M., Pescini, F., Pantoni, L., Inzitari, D. Circulating biologic markers of endothelial dysfunction in cerebral small vessel disease: a review. J Cereb Blood Flow Metab. , (2015).
- Altabas, V. Diabetes, Endothelial Dysfunction, and Vascular Repair: What Should a Diabetologist Keep His Eye on. Int J Endocrinol. 2015, 848272 (2015).
- Sanchez-Aranguren, L. C., Prada, C. E., Riano-Medina, C. E., Lopez, M. Endothelial dysfunction and preeclampsia: role of oxidative stress. Front Physiol. 5, 372 (2014).
- Basile, D. P., Yoder, M. C. Renal endothelial dysfunction in acute kidney ischemia reperfusion injury. Cardiovasc Hematol Disord Drug Targets. 14, 3-14 (2014).
- Hasdai, D., Lerman, A. The assessment of endothelial function in the cardiac catheterization laboratory in patients with risk factors for atherosclerotic coronary artery disease. Herz. 24, 544-547 (1999).
- Hayward, C. S., Kraidly, M., Webb, C. M., Collins, P. Assessment of endothelial function using peripheral waveform analysis: a clinical application. J Am Coll Cardiol. 40, 521-528 (2002).
- Naka, K. K., Tweddel, A. C., Doshi, S. N., Goodfellow, J., Henderson, A. H. Flow-mediated changes in pulse wave velocity: a new clinical measure of endothelial function. Eur Heart J. 27, 302-309 (2006).
- Green, D. J., Dawson, E. A., Groenewoud, H. M., Jones, H., Thijssen, D. H. Is flow-mediated dilation nitric oxide mediated?: A meta-analysis. Hypertension. 63, 376-382 (2014).
- Anderson, E. A., Mark, A. L. Flow-mediated and reflex changes in large peripheral artery tone in humans. Circulation. 79, 93-100 (1989).
- Celermajer, D. S., et al. Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis. Lancet. 340, 1111-1115 (1992).
- Stoner, L., et al. There's more to flow-mediated dilation than nitric oxide. J Atheroscler Thromb. 19, 589-600 (2012).
- Anderson, T. J., et al. Close relation of endothelial function in the human coronary and peripheral circulations. J Am Coll Cardiol. 26, 1235-1241 (1995).
- Juonala, M., et al. Interrelations between brachial endothelial function and carotid intima-media thickness in young adults: the cardiovascular risk in young Finns study. Circulation. 110, 2918-2923 (2004).
- Halcox, J. P., et al. Endothelial function predicts progression of carotid intima-media thickness. Circulation. 119, 1005-1012 (2009).
- Ghiadoni, L., et al. Different effect of antihypertensive drugs on conduit artery endothelial function. Hypertension. 41, 1281-1286 (2003).
- Plantinga, Y., et al. Supplementation with vitamins C and E improves arterial stiffness and endothelial function in essential hypertensive patients. Am J Hypertens. 20, 392-397 (2007).
- Charakida, M., Masi, S., Loukogeorgakis, S. P., Deanfield, J. E. The role of flow-mediated dilatation in the evaluation and development of antiatherosclerotic drugs. Curr Opin Lipidol. 20, 460-466 (2009).
- Hadi, H. A., Carr, C. S., Al Suwaidi, J. Endothelial dysfunction: cardiovascular risk factors, therapy, and outcome. Vasc Health Risk Manag. 1, 183-198 (2005).
- Brunner, H., et al. Endothelial function and dysfunction. Part II: Association with cardiovascular risk factors and diseases. A statement by the Working Group on Endothelins and Endothelial Factors of the European Society of Hypertension. J Hypertens. 23, 233-246 (2005).
- Sessa, W. C. eNOS at a glance. J Cell Sci. 117, 2427-2429 (2004).
- Hashimoto, M., et al. Modulation of endothelium-dependent flow-mediated dilatation of the brachial artery by sex and menstrual cycle. Circulation. 92, 3431-3435 (1995).
- Adkisson, E. J., et al. Central, peripheral and resistance arterial reactivity: fluctuates during the phases of the menstrual cycle. Experimental biology and medicine. 235, Maywood, N.J. 111-118 (2010).
- Woodman, R. J., et al. Improved analysis of brachial artery ultrasound using a novel edge-detection software system. J Appl Physiol. 91, (1985) 929-937 (1985).
- Mancini, G. B., Yeoh, E., Abbott, D., Chan, S. Validation of an automated method for assessing brachial artery endothelial dysfunction. The Canadian journal of cardiology. 18, 259-262 (2002).
- Thijssen, D. H., et al. Assessment of flow-mediated dilation in humans: a methodological and physiological guideline. American journal of physiology. 300, 2-12 (2011).
- Kizhakekuttu, T. J., et al. Measuring FMD in the brachial artery: how important is QRS gating. J Appl Physiol. 109, (1985) 959-965 (2010).
- Celermajer, D. S. Noninvasive detection of atherosclerosis. N Engl J Med. 339, 2014-2015 (1998).
- Pyke, K. E., Tschakovsky, M. E. Peak vs. total reactive hyperemia: which determines the magnitude of flow-mediated dilation. J Appl Physiol. 102, (1985) 1510-1519 (2007).
- Charakida, M., Masi, S., Luscher, T. F., Kastelein, J. J., Deanfield, J. E. Assessment of atherosclerosis: the role of flow-mediated dilatation. Eur Heart J. 31, 2854-2861 (2010).
- Peretz, A., et al. Flow mediated dilation of the brachial artery: an investigation of methods requiring further standardization. BMC cardiovascular disorders. 7, (2007).
- Davies, P. F., Tripathi, S. C. Mechanical stress mechanisms and the cell. An endothelial paradigm. Circulation research. 72, 239-245 (1993).
- Harris, R. A., et al. The effect of oral antioxidants on brachial artery flow-mediated dilation following 5 and 10 min of ischemia. European journal of applied physiology. 107, 445-453 (2009).
- Mitchell, G. F., et al. Local shear stress and brachial artery flow-mediated dilation: the Framingham Heart Study. Hypertension. 44, 134-139 (2004).
- Flammer, A. J., et al. The assessment of endothelial function: from research into clinical practice. Circulation. 126, 753-767 (2012).
- Padilla, J., et al. Normalization of flow-mediated dilation to shear stress area under the curve eliminates the impact of variable hyperemic stimulus. Cardiovasc Ultrasound. 6, 44 (2008).
- Stoner, L., Tarrant, M. A., Fryer, S., Faulkner, J. How should flow-mediated dilation be normalized to its stimulus. Clin Physiol Funct Imaging. 33, 75-78 (2013).
- Atkinson, G., Batterham, A. M. Allometric scaling of diameter change in the original flow-mediated dilation protocol. Atherosclerosis. 226, 425-427 (2013).
- Black, M. A., Cable, N. T., Thijssen, D. H., Green, D. J. Importance of measuring the time course of flow-mediated dilatation in humans. Hypertension. 51, 203-210 (2008).
- Padilla, J., et al. Adjusting flow-mediated dilation for shear stress stimulus allows demonstration of endothelial dysfunction in a population with moderate cardiovascular risk. J Vasc Res. 46, 592-600 (2009).
- Liuni, A., et al. Observations of time-based measures of flow-mediated dilation of forearm conduit arteries: implications for the accurate assessment of endothelial function. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 299, 939-945 (2010).
- Yeboah, J., Crouse, J. R., Hsu, F. C., Burke, G. L., Herrington, D. M. Brachial flow-mediated dilation predicts incident cardiovascular events in older adults: the Cardiovascular Health Study. Circulation. 115, 2390-2397 (2007).
- Yeboah, J., et al. Predictive value of brachial flow-mediated dilation for incident cardiovascular events in a population-based study: the multi-ethnic study of atherosclerosis. Circulation. 120, 502-509 (2009).
- Rundek, T., et al. Endothelial dysfunction is associated with carotid plaque: a cross-sectional study from the population based Northern Manhattan Study. BMC Cardiovasc Disord. 6, 35 (2006).
- Joannides, R., et al. Nitric oxide is responsible for flow-dependent dilatation of human peripheral conduit arteries in vivo. Circulation. 91, 1314-1319 (1995).
- Kooijman, M., et al. Flow-mediated dilatation in the superficial femoral artery is nitric oxide mediated in humans. J Physiol. 586, 1137-1145 (2008).
- Charakida, M., et al. Variability and reproducibility of flow-mediated dilatation in a multicentre clinical trial. Eur Heart J. 34, 3501-3507 (2013).
- Corretti, M. C., Plotnick, G. D., Vogel, R. A. Technical aspects of evaluating brachial artery vasodilatation using high-frequency ultrasound. Am J Physiol. 268, 1397-1404 (1995).
- Leeson, P., et al. Non-invasive measurement of endothelial function: effect on brachial artery dilatation of graded endothelial dependent and independent stimuli. Heart (British Cardiac Society). 78, 22-27 (1997).
- Zweier, J. L., Talukder, M. A. The role of oxidants and free radicals in reperfusion injury. Cardiovasc Res. 70, 181-190 (2006).
- Gemignani, V., et al. Ultrasound measurement of the brachial artery flow-mediated dilation without ECG gating. Ultrasound Med Biol. 34, 385-391 (2008).
- Gemignani, V., Faita, F., Ghiadoni, L., Poggianti, E., Demi, M. A system for real-time measurement of the brachial artery diameter in B-mode ultrasound images. IEEE Trans Med Imaging. 26, 393-404 (2007).
- Doshi, S. N., et al. Flow-mediated dilatation following wrist and upper arm occlusion in humans: the contribution of nitric oxide. Clin Sci (Lond). 101, 629-635 (2001).
- Betik, A. C., Luckham, V. B., Hughson, R. L. Flow-mediated dilation in human brachial artery after different circulatory occlusion conditions. American journal of physiology. 286, 442-448 (2004).
- Agewall, S., et al. Comparison of ultrasound assessment of flow-mediated dilatation in the radial and brachial artery with upper and forearm cuff positions. Clin Physiol. 21, 9-14 (2001).
