تقييم تدفق الدم في الساق بالموجات فوق الصوتية دوبلر أثناء تمرين باسطة الركبة بساق واحدة في بيئة غير خاضعة للرقابة
Summary
قيمت دراسة الاختبار وإعادة الاختبار هذه تدفق الدم في الساق الذي تم قياسه بواسطة تقنية الموجات فوق الصوتية دوبلر أثناء تمرين باسطة الركبة بساق واحدة. تم التحقيق في موثوقية الطريقة داخل اليوم وبين اليوم وبين المقيمين. أظهر النهج موثوقية عالية داخل اليوم ومقبولة بين اليوم. ومع ذلك ، كانت الموثوقية بين المقيمين منخفضة بشكل غير مقبول أثناء الراحة وفي أعباء العمل المنخفضة.
Abstract
أحدثت الموجات فوق الصوتية دوبلر ثورة في تقييم تدفق الدم في الأعضاء وتستخدم على نطاق واسع في الأبحاث والإعدادات السريرية. في حين أن التقييم القائم على الموجات فوق الصوتية دوبلر لتدفق الدم في عضلات الساق أمر شائع في الدراسات البشرية ، فإن موثوقية هذه الطريقة تتطلب مزيدا من التحقيق. لذلك ، تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في إعادة الاختبار خلال اليوم ، وإعادة الاختبار بين الأيام ، والموثوقية بين المقيمين لموجات دوبلر بالموجات فوق الصوتية لتقييم تدفق الدم في الساق أثناء الراحة وتمديدات الركبة أحادية الساق المتدرجة (0 واط ، 6 واط ، 12 واط ، و 18 واط) ، مع إزالة مسبار الموجات فوق الصوتية بين القياسات. شملت الدراسة ثلاثين شخصا سليما (العمر: 33 ± 9.3 ، ذكر / أنثى: 14/16) زاروا المختبر في يومين تجريبيين مختلفين يفصل بينهما 10 أيام. لم تتحكم الدراسة في العوامل المربكة الرئيسية مثل الحالة الغذائية أو الوقت من اليوم أو الحالة الهرمونية. عبر شدة التمرين المختلفة ، أظهرت النتائج موثوقية عالية خلال اليوم مع معامل اختلاف (CV) يتراوح من 4.0٪ إلى 4.3٪ ، وموثوقية مقبولة بين اليوم مع سيرة ذاتية تتراوح من 10.1٪ إلى 20.2٪ ، وموثوقية بين المقيمين مع سيرة ذاتية تتراوح من 17.9٪ إلى 26.8٪. لذلك ، في سيناريو سريري واقعي حيث يكون التحكم في العوامل البيئية المختلفة أمرا صعبا ، يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية دوبلر لتحديد تدفق الدم في الساق أثناء تمرين الركبة الباسطة بساق واحدة دون الحد الأقصى مع موثوقية عالية خلال اليوم وموثوقية مقبولة بين اليوم عند إجرائها بواسطة نفس أخصائي التصوير بالموجات فوق الصوتية.
Introduction
الموجات فوق الصوتية دوبلر ، التي أدخلت في ثمانينيات القرن العشرين ، وقد استخدمت على نطاق واسع لتحديد تدفق الدم العضلات الانقباض ، وخاصة في نموذج الركبة الباسطة ساق واحدة ، مما يسمح بقياس تدفق الدم في الشريان الفخذي المشترك (CFA) أثناء تنشيط كتلة العضلات الصغيرة1،2،3،4،5،6. قدمت تقنية تدفق الدم القائمة على الموجات فوق الصوتية دوبلر رؤى قيمة حول تنظيم الأوعية الدموية في مختلف المجموعات السكانية ، بما في ذلك البالغين الأصحاء7,8 ، والأفراد المصابين بداء السكري9 ، وارتفاع ضغط الدم 10 ، ومرض الانسداد الرئوي المزمن 11,12 ، وفشل القلب 13,14.
تتمثل إحدى مزايا الموجات فوق الصوتية دوبلر في عدم غزوها مقارنة بطرق تحديد تدفق الدم الأخرى مثل التخفيف الحراري ، ويمكن دمجها مع القسطرة الشريانية والوريدية إذا لزم الأمر3،4،6،15. كما أنه يتيح قياس سرعة تدفق الدم من نبضة إلى نبضة ، مما يسمح باكتشاف التغيرات السريعة16. ومع ذلك ، فإن قياسات الدم القائمة على الموجات فوق الصوتية دوبلر لها قيود ، بما في ذلك الصعوبات في الحصول على تسجيلات مستقرة أثناء الحركة المفرطة للأطراف بكثافة تمرين قريبة من الحد الأقصى ومتطلبات إمكانية الوصول بالموجات فوق الصوتية إلى الأوعية الدموية المستهدفة ، باستثناء التقييمات أثناء ركوب الدراجات في مقياس الجهد15. ومن ثم ، فإن نموذج باسطة الركبة أحادية الساق مناسب تماما لتقييم LBF باستخدام الموجات فوق الصوتية دوبلر أثناء التمرين الديناميكي بكثافة دون الحد الأقصى17 ، مما يقلل من تأثير قيود القلب والرئة المرتبطة بالتمرين ويسهل المقارنات بين الأشخاص الأصحاء والمرضى الذين يعانون من أمراض القلب والرئة11.
على الرغم من استخدامها على نطاق واسع ، إلا أن موثوقية نموذج باسطة الركبة أحادية الساق باستخدام الموجات فوق الصوتية دوبلر لم يتم التحقيق فيها على نطاق أوسع في العقود الأخيرة ، مع دراسات سابقة شملت مجموعات صغيرة (ن = 2) 3،18،19،20.
تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في (1) موثوقية الاختبار وإعادة الاختبار خلال اليوم ، (2) موثوقية الاختبار وإعادة الاختبار بين اليوم ، و (3) الموثوقية بين المقيمين لموجات دوبلر فوق الصوتية لتقييم LBF أثناء تمرين باسطة الركبة أحادية الساق عند 0 واط و 6 واط و 12 واط و 18 واط. أجريت القياسات في سيناريو واقعي سريريا حيث تمت إزالة المسبار بين القياسات. من المهم ملاحظة أن العديد من العوامل البيئية الجوهرية والخارجية المعروفة بتأثيرها على LBF لم يتم التحكم فيها أثناء القياسات ، مما قد يؤدي إلى التباين والتأثير على الموثوقية. بالنظر إلى التطورات في تقنية الموجات فوق الصوتية دوبلر وبرامج تحليل تدفق الدم ، افترضنا أنه حتى في بيئة غير خاضعة للرقابة ، يمكن تحقيق موثوقية مقبولة داخل وبين اليوم لقياسات LBF بجميع الشدة عند إجرائها بواسطة نفس أخصائي التصوير بالموجات فوق الصوتية.
Protocol
Representative Results
Discussion
قيمت هذه الدراسة موثوقية منهجية الموجات فوق الصوتية دوبلر لتقييم تدفق الدم في الساق (LBF) أثناء تمرين الباسطة للركبة بساق واحدة دون الحد الأقصى لدى المشاركين الأصحاء. أشارت النتائج إلى موثوقية عالية خلال اليوم وموثوقية مقبولة بين اليوم ، في حين وجد أن الموثوقية بين المقيمين غير مقبولة في ح?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يتم دعم مركز أبحاث النشاط البدني (CFAS) من قبل TrygFonden (منح ID 101390 و ID 20045. تم دعم JPH بمنح من Helsefonden و Rigshospitalet. خلال هذا العمل ، تم دعم RMGB من خلال منشور .doc. منحة من ريجسهوسبيتاليت.
Materials
| EKO GEL | EKKOMED A7S | DK-7500 Holstebro | |
| RStudio, version 1.4.1717 | R Project for Statistical Computing | ||
| Saltin Chair | This was built from an ergometer bike and a carseat owned by Professor Bengt Saltin. The steelconstruction was built from a specialist who custommade it. | ||
| Ultrasound apparatus equipped with a linear probe (9 MHz, Logic E9) | GE Healthcare | Unknown | GE Healthcare, Milwaukee, WI, USA |
| Ultrasound gel |
References
- Walløe, L., Wesche, J. Time course and magnitude of blood flow changes in the human quadriceps muscles during and following rhythmic exercise. The Journal of Physiology. 405 (1), 257-273 (1988).
- Wesche, J. The time course and magnitude of blood flow changes in the human quadriceps muscles following isometric contraction. The Journal of Physiology. 377 (1), 445-462 (1986).
- Rådegran, G. Limb and skeletal muscle blood flow measurements at rest and during exercise in human subjects. Proceedings of the Nutrition Society. 58 (4), 887-898 (1999).
- Rådegran, G. Ultrasound doppler estimates of femoral artery blood flow during dynamic knee extensor exercise in humans. Journal of Applied Physiology. 83 (4), 1383-1388 (1997).
- Rådegran, G., Saltin, B. Human femoral artery diameter in relation to knee extensor muscle mass, peak blood flow, and oxygen uptake. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 278 (1), H162-H167 (2000).
- Saltin, B., Rådegran, G., Koskolou, M. D., Roach, R. C. Skeletal muscle blood flow in humans and its regulation during exercise. Acta Physiologica Scandinavica. 162 (3), 421-436 (1998).
- Mortensen, S. P., Nyberg, M., Winding, K., Saltin, B. Lifelong physical activity preserves functional sympatholysis and purinergic signalling in the ageing human leg. Journal of Physiology. 590 (23), 6227-6236 (2012).
- Mortensen, S. P., Mørkeberg, J., Thaning, P., Hellsten, Y., Saltin, B. First published March 9. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 302, 2074-2082 (2012).
- Thaning, P., Bune, L. T., Hellsten, Y., Pilegaard, H., Saltin, B., Rosenmeier, J. B. Attenuated purinergic receptor function in patients with type 2 diabetes. Diabetes. 59 (1), 182-189 (2010).
- Mortensen, S. P., Nyberg, M., Gliemann, L., Thaning, P., Saltin, B., Hellsten, Y. Exercise training modulates functional sympatholysis and α-adrenergic vasoconstrictor responsiveness in hypertensive and normotensive individuals. Journal of Physiology. 592 (14), 3063-3073 (2014).
- Hartmann, J. P., et al. Regulation of the microvasculature during small muscle mass exercise in chronic obstructive pulmonary disease vs. chronic heart failure. Frontiers in Physiology. 13, 979359 (2022).
- Broxterman, R. M., Wagner, P. D., Richardson, R. S. Exercise training in COPD: Muscle O2 transport plasticity. European Respiratory Journal. 58 (2), 2004146 (2021).
- Munch, G. W., et al. Effect of 6 wk of high-intensity one-legged cycling on functional sympatholysis and ATP signaling in patients with heart failure. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 314, 616-626 (2018).
- Esposito, F., Wagner, P. D., Richardson, R. S. Incremental large and small muscle mass exercise in patients with heart failure: Evidence of preserved peripheral haemodynamics and metabolism. Acta Physiologica. 213 (3), 688-699 (2015).
- Gliemann, L., Mortensen, S. P., Hellsten, Y. Methods for the determination of skeletal muscle blood flow: development, strengths and limitations. European Journal of Applied Physiology. 118 (6), 1081-1094 (2018).
- Rådegran, G. Ultrasound doppler estimates of femoral artery blood flow during dynamic knee extensor exercise in humans. Journal of Applied Physiology. 83 (4), 1383-1388 (1997).
- Mortensen, S. P., Saltin, B. Regulation of the skeletal muscle blood flow in humans. Experimental Physiology. 99 (12), 1552-1558 (2014).
- Shoemaker, J. K., Pozeg, Z. I., Hughson, R. L. Forearm blood flow by Doppler ultrasound during test and exercise: tests of day-to-day repeatability. Medicine and science in sports and exercise. 28 (9), 1144-1149 (1996).
- Limberg, J. K., et al. Assessment of resistance vessel function in human skeletal muscle: guidelines for experimental design, Doppler ultrasound, and pharmacology. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 318 (2), H301-H325 (2020).
- Buck, T. M., Sieck, D. C., Halliwill, J. R. Thin-beam ultrasound overestimation of blood flow: how wide is your beam. Journal of applied physiology (Bethesda, Md.: 1985). 116 (8), 1096-1104 (2014).
- Amin, S. B., Mugele, H., Dobler, F. E., Marume, K., Moore, J. P., Lawley, J. S. Intra-rater reliability of leg blood flow during dynamic exercise using Doppler ultrasound. Physiological Reports. 9 (19), e15051 (2021).
- Bartlett, J. W., Frost, C. Reliability, repeatability and reproducibility: analysis of measurement errors in continuous variables. Ultrasound in Obstetrics and Gynecology. 31 (4), 466-475 (2008).
- Vaz, S., Falkmer, T., Passmore, A. E., Parsons, R., Andreou, P. The case for using the repeatability coefficient when calculating test-retest reliability. PLOS One. 8 (9), e73990 (2014).
- Bunce, C. Correlation, Agreement, and Bland-Altman Analysis: Statistical Analysis of Method Comparison Studies. American Journal of Ophthalmology. 148 (1), 4-6 (2009).
- Jelliffe, R. W., Schumitzky, A., Bayard, D., Fu, X., Neely, M. Describing Assay Precision-Reciprocal of Variance is correct, not CV percent: its use should significantly improve laboratory performance. Therapeutic Drug Monitoring. 37 (3), 389-394 (2015).
- Liu, S. Confidence interval estimation for coefficient of variation. Thesis. , (2012).
- Groot, H. J., et al. Reliability of the passive leg movement assessment of vascular function in men. Experimental Physiology. 107 (5), 541-552 (2022).
- Lee, K. M., et al. Pitfalls and important issues in testing reliability using intraclass correlation coefficients in orthopaedic research. Clinics in Orthopedic Surgery. 4 (2), 149-155 (2012).
- Koo, T. K., Li, M. Y. A Guideline of selecting and reporting intraclass correlation coefficients for reliability research. Journal of Chiropractic Medicine. 15 (2), 155-163 (2016).
- Umemura, T., et al. Effects of acute administration of caffeine on vascular function. The American Journal of Cardiology. 98 (11), 1538-1541 (2006).
- Tesselaar, E., Nezirevic Dernroth, D., Farnebo, S. Acute effects of coffee on skin blood flow and microvascular function. Microvascular Research. 114, 58-64 (2017).
- Neunteufl, T., et al. Contribution of nicotine to acute endothelial dysfunction in long-term smokers. Journal of the American College of Cardiology. 39 (2), 251-256 (2002).
- Carter, J. R., Stream, S. F., Durocher, J. J., Larson, R. A. Influence of acute alcohol ingestion on sympathetic neural responses to orthostatic stress in humans. American Journal of Physiology. Endocrinology and metabolism. 300 (5), E771-E778 (2011).
- Padilla, J., Harris, R. A., Fly, A. D., Rink, L. D., Wallace, J. P. The effect of acute exercise on endothelial function following a high-fat meal. European Journal of Applied Physiology. 98 (3), 256-262 (2006).
- Johnson, B. D., Padilla, J., Harris, R. A., Wallace, J. P. Vascular consequences of a high-fat meal in physically active and inactive adults. Applied physiology, nutrition, and metabolism = Physiologie Appliquee, nutrition et Metabolisme. 36 (3), 368-375 (2011).
- Bain, A. R., Weil, B. R., Diehl, K. J., Greiner, J. J., Stauffer, B. L., DeSouza, C. A. Insufficient sleep is associated with impaired nitric oxide-mediated endothelium-dependent vasodilation. Atherosclerosis. 265, 41-46 (2017).
- Gheorghiade, M., Hall, V., Lakier, J. B., Goldstein, S. Comparative hemodynamic and neurohormonal effects of intravenous captopril and digoxin and their combinations in patients with severe heart failure. Journal of the American College of Cardiology. 13 (1), 134-142 (1989).
- Anderson, T. J., Elstein, E., Haber, H., Charbonneau, F. Comparative study of ACE-inhibition, angiotensin II antagonism, and calcium channel blockade on flow-mediated vasodilation in patients with coronary disease (BANFF study). Journal of the American College of Cardiology. 35 (1), 60-66 (2000).
- Hantsoo, L., Czarkowski, K. A., Child, J., Howes, C., Epperson, C. N. Selective serotonin reuptake inhibitors and endothelial function in women. Journal of Women’s Health (2002). 23 (7), 613-618 (2014).
- Millgård, J., Lind, L. Divergent effects of different antihypertensive drugs on endothelium-dependent vasodilation in the human forearm. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 32 (3), 406-412 (1998).
- Lew, L. A., Liu, K. R., Pyke, K. E. Reliability of the hyperaemic response to passive leg movement in young, healthy women. Experimental Physiology. 106 (9), 2013-2023 (2021).
- Credeur, D. P., et al. Characterizing rapid-onset vasodilation to single muscle contractions in the human leg. Journal of Applied Physiology (Bethesda, Md.: 1985). 118 (4), 455-464 (2015).
- Newcomer, S. C., Leuenberger, U. A., Hogeman, C. S., Handly, B. D., Proctor, D. N. Different vasodilator responses of human arms and legs. The Journal of Physiology. 556 (Pt 3), 1001-1011 (2004).
- Lutjemeier, B. J., et al. Highlighted topic skeletal and cardiac muscle blood flow muscle contraction-blood flow interactions during upright knee extension exercise in humans. Journal of Applied Physiology. 98, 1575-1583 (2005).
- Parker, B. A., Smithmyer, S. L., Pelberg, J. A., Mishkin, A. D., Herr, M. D., Proctor, D. N. Sex differences in leg vasodilation during graded knee extensor exercise in young adults. Journal of Applied Physiology. 103 (5), 1583-1591 (2007).
