Summary
Denne test-retest-undersøgelse evaluerede blodgennemstrømningen i benene målt ved Doppler-ultralydsteknikken under knæekstensorøvelse med et ben. Metodens pålidelighed inden for dagen, mellem dagen og interrater blev undersøgt. Tilgangen demonstrerede høj pålidelighed inden for dagen og acceptabel mellem dagen. Interraterens pålidelighed var imidlertid uacceptabelt lav under hvile og ved lave arbejdsbelastninger.
Abstract
Doppler ultralyd har revolutioneret vurderingen af organblodgennemstrømning og er meget udbredt i forskning og kliniske indstillinger. Mens Doppler ultralydsbaseret vurdering af kontraherende blodgennemstrømning i benmusklen er almindelig i humane undersøgelser, kræver pålideligheden af denne metode yderligere undersøgelse. Derfor havde denne undersøgelse til formål at undersøge intra-dag test-retest, mellem-dag test-retest og inter-rater pålidelighed af Doppler ultralyd til vurdering af benblodgennemstrømning under hvile og graduerede enkeltbens knæforlængelser (0 W, 6 W, 12 W og 18 W), hvor ultralydssonden fjernes mellem målinger. Undersøgelsen omfattede tredive raske forsøgspersoner (alder: 33 ± 9,3, mand / kvinde: 14/16), der besøgte laboratoriet på to forskellige forsøgsdage adskilt af 10 dage. Undersøgelsen kontrollerede ikke for større confounders såsom ernæringstilstand, tidspunkt på dagen eller hormonstatus. På tværs af forskellige træningsintensiteter viste resultaterne høj pålidelighed inden for dagen med en variationskoefficient (CV) fra 4,0% til 4,3%, acceptabel pålidelighed mellem dagen med et CV fra 10,1% til 20,2% og interrater pålidelighed med et CV fra 17,9% til 26,8%. Derfor, i et virkeligt klinisk scenario, hvor kontrol af forskellige miljøfaktorer er udfordrende, kan Doppler ultralyd bruges til at bestemme benblodgennemstrømningen under submaksimal enkeltbens knæekstensorøvelse med høj pålidelighed inden for dagen og acceptabel pålidelighed mellem dagen, når den udføres af den samme sonograf.
Introduction
Doppler ultralyd, der blev introduceret i 1980'erne, er blevet flittigt brugt til at bestemme kontraherende muskelblodgennemstrømning, især i knæekstensormodellen med et ben, hvilket muliggør måling af blodgennemstrømningen i den fælles lårbensarterie (CFA) under aktivering af lille muskelmasse 1,2,3,4,5,6 . Doppler ultralydbaseret blodgennemstrømningsteknologi har givet værdifuld indsigt i vaskulær regulering i forskellige populationer, herunder raske voksne7,8, personer med diabetes9, hypertension 10, KOL 11,12 og hjertesvigt 13,14.
En fordel ved Doppler ultralyd er dens ikke-invasivitet sammenlignet med andre blodgennemstrømningsbestemmelsesmetoder som termofortynding, og det kan kombineres med arteriel og venøs kateterisering, hvis det er nødvendigt 3,4,6,15. Det muliggør også måling af blodgennemstrømningshastighed fra slag til slag, hvilket gør det muligt at detektere hurtige ændringer16. Doppler-ultralydbaserede blodmålinger har imidlertid begrænsninger, herunder vanskeligheder med at opnå stabile optagelser under overdreven bevægelse af lemmer ved næsten maksimale træningsintensiteter og kravet om ultralydtilgængelighed til det målrettede blodkar, eksklusive evalueringer under ergometercykling15. Derfor er knæekstensormodellen med et ben velegnet til LBF-evaluering ved hjælp af Doppler-ultralyd under dynamisk træning ved submaksimale intensiteter17, hvilket minimerer indflydelsen af træningsrelaterede hjerte- og lungebegrænsninger og letter sammenligninger mellem raske forsøgspersoner og patienter med hjerte-lungesygdomme11.
På trods af at den er meget udbredt, er pålideligheden mellem dagen af knæekstensormodellen med et ben ved hjælp af Doppler-ultralyd ikke blevet undersøgt i større skala i de seneste årtier, med tidligere undersøgelser, der involverer små populationer (n = 2)3,18,19,20.
Denne undersøgelse havde til formål at undersøge (1) pålideligheden inden for test-retest, (2) pålideligheden mellem dagen test-retest og (3) inter-rater-pålideligheden af Doppler-ultralyd til LBF-evaluering under knæekstensorøvelse med et ben ved 0 W, 6 W, 12 W og 18 W. Målingerne blev udført i et klinisk realistisk scenarie, hvor sonden blev fjernet mellem målingerne. Det er vigtigt at bemærke, at flere iboende og eksterne miljøfaktorer, der vides at påvirke LBF, ikke blev kontrolleret under målingerne, hvilket kunne introducere variabilitet og påvirke pålideligheden. I betragtning af fremskridt inden for Doppler-ultralydsteknologi og blodgennemstrømningsanalysesoftware antog vi, at selv i en ukontrolleret indstilling kunne acceptabel pålidelighed inden for og mellem dagen af LBF-målinger opnås ved alle intensiteter, når de udføres af den samme sonograf.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Undersøgelsen blev evalueret af Region Hovedstadens Etiske Komité (sagsnr. H-21054272), som fastslog, at der var tale om et kvalitetsstudie. I overensstemmelse med dansk lovgivning blev studiet således godkendt lokalt af det interne Forsknings- og Kvalitetsforbedringsråd på Klinisk Fysiologisk og Nuklearmedicinsk Afdeling, Rigshospitalet (journalnr. KF-509-22). Undersøgelsen blev udført i overensstemmelse med retningslinjerne i Helsingfors-erklæringen. Alle forsøgspersoner gav mundtligt og skriftligt informeret samtykke forud for tilmelding. Mænd og kvinder, ≥18 år, blev inkluderet i undersøgelsen. Personer med perifer arteriel sygdom, hjertesvigt, neurologisk og muskuloskeletal sygdom, der hæmmer KEE indsatsen, og symptomer på sygdom inden for 2 uger før studiet blev ekskluderet.
1. Opsætning af deltageren
- Placer deltageren i knæekstensorstolen med et ben med ryggen hvilende mod stolen (supplerende figur 1). Klæd deltageren i undertøj, der gør det muligt at få adgang til lyskeområdet med en ultralydssonde.
- Placer tre EKG-elektroder (se materialetabellen) på deltageren. Placer elektroderne på højre side af brystvæggen i det tredje interkostale rum, på venstre side i det tredje interkostale rum og på venstre side i det ellevte interkostale rum, så elektroderne er lige langt fra hjertet.
- Placer deltageren i en >90 graders vinkel mellem maven og låret.
- Juster armen, der forbinder enkeltknæekstensorstolen med svinghjulet, så deltageren kan forlænge knæet helt.
- Bind deltagerens ben tæt til stolens pedal for at undgå brug af muskler i den nederste del af lemmen.
- Placer en stol eller en bænk for at stabilisere det inaktive ben.
BEMÆRK: Vinklen på >90 grader betragtes som et minimum. Forøgelse af vinklen åbner inguinalområdet, hvilket giver bedre adgang til lårbensarterien med ultralydssonden. Denne tilgang bruges ofte, når emner har abdominal fedme, der kan forstyrre scanningen.
Tilføjelse af modstand til knæforlængerstolen med et ben sker forskelligt afhængigt af type og model og er derfor ikke beskrevet detaljeret. Både absolut og relativ intensitet kan rapporteres. For at rapportere relativ intensitet skal du udføre en test til udmattelse på en foregående dag.
2. Opsætning af ultralydsapparatet
- Tryk på knappen Tænd .
- Tryk på Patient for at oprette en fil, hvor undersøgelsen gemmes. Flyt markøren til "ny patient", og tryk på enter. Udfyld "patient-id", flyt markøren til "Opret", og tryk på Enter (supplerende figur 2 og supplerende figur 3).
- Tryk på Sonde, vælg lineær sonde (9 MHz), og påfør ultralydsgel (se materialetabel) på sonden.
BEMÆRK: Det er ikke muligt at gemme data fra deltageren uden at tildele et "Patient ID". Det er muligt, men ikke nødvendigt at tildele flere data til dette ark, for at undersøgelsen kan udføres.
3. Doppler ultralydsscanning
- Betjen lineærsonden med hånden tættest på deltageren, og placer den i lyskeområdet. Find den bedste arterielle sektion til opnåelse af LBF-målinger omhyggeligt. Dette er under lyskebåndet og 3-4 cm over bifurcationen af den fælles lårbensarterie på et lige segment af arterien.
- Hold sonden vinkelret på beholderen. Tryk på 2D-knappen og lav et tværsnitsbillede af den fælles lårbensarterie (CFA).
- Optimer forstærkning og dybde, som skal opretholdes under hele forsøget, for at sikre, at arterien er midt på skærmen, og at blodet er sort. Drej forstærkningsknappen med uret for at øge forstærkningen og mod uret for at mindske forstærkningen. Drej dybden med uret for at øge dybden og mod uret for at mindske den.
BEMÆRK: Se supplerende figur 2 og supplerende figur 3 for lokalisering af knapperne og supplerende figur 4 for et ultralydsbillede optimeret med forstærkning og dybde. - Mens du er i 2D-tilstand, skal du trykke på Frys én gang og rulle ved hjælp af trackballen for at finde et systolisk slutbillede. Udfør dette under EKG-vejledning ved at stoppe billedet i slutningen af T-bølgen.
- Tryk én gang på Measure , flyt markøren til det overfladiske intime lag af arterien, og tryk på Enter. Flyt markøren til det dybe intime lag af arterien, og tryk derefter på Enter for at opnå diameteren ved end-systole. Diameteren vises i øverste venstre hjørne.
- Tryk på Frys og drej sonden 90 grader med uret, mens du holder arterien midt på skærmen og holder den parallelt med arterien for at skabe en langsgående visning. Tryk på pulsbølgeknappen PW , og tryk derefter på Measure. Dette opretter en rullemenu i højre side af skærmen. Flyt markøren til CFA, og tryk på enter.
- Flyt markøren til "Auto", og tryk på Enter. Flyt markøren til "Flowvolumen", og tryk på Enter. Flyt markøren til "Live", og tryk på Enter for at hente sporingen og afslutte ved at trykke én gang på Måling .
- Få hastigheden ved den lavest mulige insonationsvinkel og altid under 60 grader. Drej knappen Styrevinkel med uret for at mindske den og mod uret for at øge den. Drej vinkelkorrektionsknappen for at sikre, at sporingen opnås med markøren vandret i forhold til arterien, som vist i supplerende figur 4.
- Tryk på Sample vol . for at justere i henhold til bredden af arterien og holde fri af væggene i arterien. For at reducere prøvestørrelsen skal du trykke på venstre pil. For at øge prøvestørrelsen skal du trykke på højre pil.
- Få blodgennemstrømningshastighedssporingen med samtidig 2D-visualisering af arterien og audiovisuel blodhastighedsfeedback. Sørg for, at lyden er tændt ved at dreje lydknappen med uret.
- Hent det første spor under siddende hvile i mindst 30 sekunder, og tryk to gange på Image Store for at gemme sporingen. Instruer derefter deltageren om at holde et tempo på 60 runder i minuttet (RPM) under testen og kun bruge quadriceps muskel til at udføre benforlængelserne og holde hamstringmusklen afslappet. Hold sonden fast under hele eksperimentet.
- Instruer deltageren om at holde et tempo på 60 runder i minuttet (RPM) ved 0 W og kun bruge quadriceps muskel til at udføre benforlængelserne og holde hamstringmusklen afslappet. Hold sonden fast under hele eksperimentet, og tryk to gange på Image Store for at gemme sporingen.
- Tilføj modstand, og få deltageren til at gennemføre mindst 150 s træning, før du opnår 30 s sporing, og tryk derefter to gange på Image Store for at gemme sporingen.
4. Kvantificering af blodgennemstrømning
- Når alle billederne er hentet, skal du trykke på Gennemse.
- Tryk på Track Ball og flyt markøren til billedet af lyst, og dobbeltklik på Enter.
- Når det ønskede spor vises, skal du trykke på Mål og flytte markøren til "Flowvolumen" i rullemenuen i højre side af skærmen og trykke på Enter.
- Flyt markøren til 2D-ultralydsbilledet, tryk på Enter, træk derefter markøren, indtil den når den diameter, der måles under hvile, og tryk på Enter igen.
- Drej knappen Cursor Select to gange med uret, og vælg de 30 s sporing, der vises mellem to lodrette linjer ved at rulle trackballen og trykke på Enter.
- Beregn LBF som produktet af gennemsnitlig blodhastighed (cm / s) og tværsnitsareal af lårbensarterien (cm2), som vises i øverste venstre hjørne.
BEMÆRK: Udfør kvalitetskontrol før dataanalyse ved visuel inspektion af sporet og ekskluder pulsbølger påvirket af bevægelsesartefakter samt uregelmæssige hjerteslag. Det er muligt at justere vinkelkorrektionen efter afslutningen af undersøgelsen ved at dreje vinkelkorr . knappen med uret for at mindske den og mod uret for at øge den for at sikre, at markøren er vandret i forhold til arterien.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Deltagere
Fra maj 2022 til oktober 2022 blev i alt tredive raske mænd og kvinder rekrutteret til at deltage i undersøgelsen. Alle deltagere havde ingen historie med kardiovaskulære, metaboliske eller neurologiske sygdomme. De blev ikke instrueret i at foretage ændringer i deres sædvanlige vaner, herunder koffein, alkohol, nikotin, kraftig motion eller andre faktorer, der potentielt kunne påvirke vaskulær funktion.
Eksperimentelle procedurer
Deltagerne rapporterede til laboratoriet på to forskellige forsøgsdage med 10 dages mellemrum. For hver deltager blev eksperimenterne udført på samme tidspunkt af dagen, men tidspunktet på dagen varierede mellem deltagerne. Desuden blev eksperimenterne udført i samme rum med begrænset lyseksponering, kontrolleret temperatur, ingen musik og begrænset samtale. På forsøgsdag 1 og 2 blev målingerne udført af den samme sonograf (S1).
Deltagerne blev placeret i knæekstensormodellen med et ben beskrevet i protokollen og supplerende figur 1. Knæekstensorstolen med et ben blev konstrueret af en tidligere professor ved vores forskningscenter (professor Bengt Saltin) og kaldes også 'Saltin-stolen' (se materialetabel).
På to forskellige forsøgsdage med et 10-dages interval rapporterede deltagerne til laboratoriet. Eksperimenterne blev udført på samme tidspunkt af dagen for hver deltager, selvom det specifikke tidspunkt varierede mellem deltagerne. Eksperimenterne fandt sted i et kontrolleret miljø med begrænset lyseksponering, kontrolleret temperatur, ingen musik og begrænset samtale. På begge forsøgsdage (1 og 2) blev målingerne udført af den samme sonograf (S1). Deltagerne blev placeret i knæekstensormodellen med et ben, som beskrevet i protokollen og supplerende figur 1. Knæekstensorstolen med et ben, også kendt som 'Saltinstolen' (se materialetabel), er udviklet af professor Bengt Saltin på vores forskningscenter.
Indledningsvis blev blodgennemstrømningen i den fælles lårbensarterie (CFA) i det dominerende ben målt i siddende hviletilstand med benet fastgjort til pedalen. Derefter begyndte deltagerne øvelsen, og blodgennemstrømningen blev målt ved følgende arbejdsbelastninger: 0 W, 6 W, 12 W og 18 W. Hver øvelse varede i 4 minutter og blev udført kontinuerligt. To blodgennemstrømningsmålinger blev taget ved hver arbejdsbyrde for at sikre en stabil tilstand. Målingerne blev opnået ved 2,5 min og 3,5 min i hver arbejdsbyrde21. For at vurdere pålideligheden inden for dagen blev sonden kortvarigt løftet væk fra arterien i 10 s efter den første måling og derefter omplaceret til den anden måling, som vist i figur 1. Den endesystoliske diameter af CFA, målt i hvile, blev brugt til at beregne flow gennem hele eksperimentet.
På den tredje forsøgsdag blev variationen mellem de to sonografer undersøgt ved hjælp af den samme træningsprotokol beskrevet ovenfor. Seks deltagere gav informeret samtykke til et tredje besøg. To dygtige sonografer, der har erfaring med at måle blodgennemstrømning i kliniske omgivelser, udførte målinger inden for 1 min af hinanden med samme arbejdsbyrde, som vist i figur 1. Dygtige sonografer blev defineret som at have gennemført mindst 20 timers scanningsfrivillige i knæekstensormodellen med et ben, inklusive tilsyn med fejlkorrektion. Begge sonografer demonstrerede sammenlignelig pålidelighed inden for dagen. Under øvelsen målte de to sonografer blodgennemstrømningen i en randomiseret rækkefølge, mens de blev blindet for hinandens målinger. For at undgå lyd og visuel feedback var sonograferne ikke til stede i rummet samtidigt. Den første sonograf gennemførte den første måling efter 150 s ved en given arbejdsbyrde. Efter afslutningen af sporingen nulstillede den første sonograf ultralydsapparatet til standardindstillingerne og forlod rummet. Deltageren opretholdt det samme tempo og belastning, og derefter kom den anden sonograf ind i lokalet for at få et nyt spor. Begge sonografer udførte blodgennemstrømningsmålinger for de fire arbejdsbelastninger, som i eksperimentelle dag 1 og 2. Før scanning ved hver arbejdsbyrde bestemte en møntflip den randomiserede rækkefølge for sonograferne og sikrede, at 'vinderen' startede målingen. På eksperimentel dag 3 opnåede hver sonograf kun en blodgennemstrømningsmåling under hver træningssession.
Statistik
Alle statistiske analyser blev udført ved hjælp af statistisk software. Et signifikansniveau på p < 0,05 (tosidet ) blev betragtet som statistisk signifikant. Dataene præsenteres som gennemsnit (standardafvigelse, SD) eller gennemsnit [95% konfidensinterval, nedre grænse (LL), øvre grænse (UL)]. Parrede t-tests blev brugt til at vurdere forskelle inden for dagen og mellem dagen i LBF. P-værdierne blev Bonferroni korrigeret med en tærskel på 0,005 for statistisk signifikans.
Pålidelighed måler mængden af tilfældige fejl indført af variabilitet i den målte variabel22. Absolut pålidelighed blev vurderet ved hjælp af Bland-Altman-plots og præsenteret som grænser for enighed (LOA) og mindste reelle forskel (SRD), som estimerer den forventede forskel mellem to målinger i 95% af tilfældene23,24. Envejsanalyse af varians (ANOVA) blev brugt til at bestemme standardafvigelsen inden for deltagere (SDw), og SRD blev beregnet ved hjælp af følgende formel24:
For at sammenligne metoden med andre LBF-måleteknikker blev varianskoefficienten (CV) beregnet som et relativt mål for pålidelighed. CV udtrykker andelen af varians forårsaget af målefejl25:
Baseret på fordelingen af middelestimater og restvarians fra en lineær blandet model blev fordelingen af CV simuleret for at opnå 95% konfidensintervaller for CV26. Der er ingen officiel konsensus om kvalitetsniveauerne for CV-værdier, da de afhænger af metoden og studietypen. CV betragtes dog generelt som lavt, hvis det er <10%, acceptabelt, hvis det er 10% -20%, og ikke-acceptabelt, hvis det er over 25%25,27.
I denne undersøgelse var sonograf 1 og sonograf 2 de eneste ratere af interesse, og flere målinger blev udført for at bestemme den passende ICC-model, der skulle bruges. Intraclass korrelationskoefficienten (ICC) blev beregnet ved hjælp af en tovejs mixed-effects model med den absolutte aftale og flere målinger ICC (3, k). Det første tal henviser til modellen (1, 2 eller 3), og det andet tal/bogstav henviser til typen, hvilket angiver, om det er en enkelt rater/måling (1) eller gennemsnittet af raters/målinger (k)28,29.
Både absolut og relativ pålidelighed bruges almindeligvis til at vurdere pålideligheden af en måling. Repeterbarhed refererer til konsistensen af at opnå de samme resultater, når målingen gentages under identiske betingelser. Reproducerbarhed henviser derimod til evnen til at opnå konsistente resultater, når målingen udføres under varierende eller skiftende forhold. Disse udtryk er nyttige til forståelse og evaluering af pålideligheden af en målemetode22.
Alle deltagere gennemførte undersøgelsen med succes og tolererede det eksperimentelle design. I alt 30 raske forsøgspersoner (alder: 33 ± 9,3, mand/kvinde: 14/16) blev inkluderet, med en gennemsnitsvægt på 74,5 kg (SD: 13) og en gennemsnitlig højde på 174 cm (SD: 9,3).
Absolutte værdier og intern konsistens
Der var ingen statistisk signifikante forskelle i de absolutte LBF-værdier mellem målinger inden for dagen eller mellem dagen (tabel 1). LBF steg gradvist på tværs af de inkrementelle arbejdsbelastninger (figur 2), der spænder fra 0,36 (SD: 0,20) L / min i hvile til 2,44 (SD: 0,56) L / min under træning ved 18 W, hvilket viser en lineær stigning med arbejdsbelastningsprogression.
Bland-Altman-diagrammer, der illustrerer LBF-målinger, er præsenteret for intra-dag pålidelighed i figur 3, mellem dag pålidelighed i figur 4 og inter-rater pålidelighed i figur 5. Data inden for dagen viste ingen outliers, mens nogle få outliers blev observeret i målingerne mellem dagen, og flere outliers blev observeret under interratermålingerne.
Test-retest pålidelighed
Værdier for mindste reelle forskel (SRD), variationskoefficienten (CV) og korrelationskoefficienten inden for klassen (ICC) er angivet inden for dagen i tabel 2, mellem dag i tabel 3 og for interrater i tabel 4.
SRD-værdierne inden for dagen varierede fra 0,28 [95% CI: 0,22; 0,38] L/min under 0 W til 0,39 [95% CI: 0,32; 0,50] L/min i løbet af 18 W. SRD-værdierne var højere i målingerne mellem dagen, der varierede fra 0,66 [95% CI: 0,41; 1,32] L/min ved 0 W til 0,71 [95% CI: 0,53; 1,01] L/min i løbet af 18 W. SRD var endnu højere i interratermålingerne, der spænder fra 0,23 [95% CI: 0,12, 0,70] L / min i hvile til 1,55 [95% CI: 1,02, 2,82] L / min under træning ved 18 W.
CV-værdierne varierede fra 4,0 [95% CI: 3,0; 5,1] % i løbet af 18 W til 4,2 [95% CI: 3,1; 5,3] % i løbet af 0 W. CV'et var også højere i målingerne mellem dagen, der varierede fra 20,2 [95% CI: 14,7; 27,2] % under hvile til 10,1 [95% CI: 7,5 til 13,1] % under 6 W. Endnu højere værdier blev opnået under interratermålingerne med et CV fra 26,8 [95% CI: 11, 51] % i hvile til 17,9 [95% CI: 8,5, 29,2] % under 6 W.
ICC-værdierne viste, at pålideligheden ved alle arbejdsbelastninger, både inden for dagen og mellem dagen, var >0,90. Omvendt gav interratermålingerne ICC-værdier så lave som 0,41 (0,1 til 0,84).
Figur 1: Oversigt over undersøgelsesdesign. I alt 30 raske deltagere gennemgik en knæekstensorprotokol med et ben med trinvise arbejdsbelastninger fra 0 til 18 W. Denne protokol blev gentaget inden for en periode på 10 dage. En undergruppe på 6 deltagere meldte sig frivilligt til inter-rater pålidelighedsundersøgelsen på dag 3. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Benblodgennemstrømningsrespons på knæekstensorøvelse med et ben. Middelværdierne for dag 1 og dag 2 er repræsenteret af henholdsvis sorte og grå prikker med knurhår, der angiver standardafvigelsen. En måling blev opnået i hvile, og to målinger blev opnået ved hver arbejdsbelastning (0, 6, 12 og 18 W). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Intra-day test-retest pålidelighed af benblodgennemstrømning under knæforlængelse med et ben afbildet af Bland-Altman-plots. Observationsområderne blev oprettet ud fra målinger inden for dagen begge dage (n = 60). Der vises et diagram for hver ekstra arbejdsbelastning: 0 W (A), 6 W (B), 12 W (C) og 18 W (D). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: Mellem dag test-retest pålidelighed af benblodgennemstrømning under knæforlængelse med et ben afbildet af Bland-Altman-plots. Observationsområderne blev oprettet ud fra målinger mellem dagene (n = 30). Der vises et plot for hver tilstand: hvile (A), 0 W (B), 6 W (C), 12 W (D) og 18 W (E). Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: Inter-rater test-retest pålidelighed af benblodgennemstrømning under knæforlængelse med et ben afbildet af Bland-Altman-plots. Plottene blev oprettet ud fra interratermålinger (n = 6). Der vises et plot for hver tilstand: hvile (A), 0 W (B), 6 W (C), 12 W (D) og 18 W (E). Klik her for at se en større version af denne figur.
| N = 30 | Dag 1, 1. LBF | Dag 1, 2. LBF | Inden for dag p-værdi | Dag 2,1. LBF | Dag 2,2. LBF | Inden for dag p-værdi | Gennemsnitlig forskel mellem dagen | Mellem dagen | Dag 1, CFA diameter (cm) | Dag 2, CFA diameter (cm) |
| Hvil (l/min) | 0.36 (0.20) | NA | NA | 0.37 (0.14) | NA | NA | 0.006 (0.11) | 0.76 | 0.94 (0.12) | 0.96 (0.14) |
| 0 W (L/min) | 1.68 (0.40) | 1.69 (0.47) | 0.60 | 1.58 (0.34) | 1.63 (0.40) | 0.03 | 0.13 (0.30) | 0.37 | ||
| 6 W (l/min) | 1.77 (0.45) | 1.75 (0.46) | 0.53 | 1.74 (0.40) | 1.72 (0.39) | 0.25 | 0.02 (0.26) | 0.37 | ||
| 12 W (l/min) | 1.99 (0.50) | 1.99 (0.45) | 0.8 | 1.95 (0.37) | 1.97 (0.38) | 0.42 | 0.07 (0.32) | 0.4 | ||
| 18 W (l/min) | 2.43 (0.55) | 2.51 (0.53) | 0.10 | 2.34 (0.44) | 2.38 (0.45) | 0.12 | 0.12 (0.33) | 0.06 |
Tabel 1: Benblodgennemstrømning. Denne tabel viser de absolutte blodgennemstrømningsværdier og almindelige lårbensarteriediametermålinger opnået på dag 1 og dag 2 under den første og anden blodgennemstrømningsmåling. Dataene præsenteres som gennemsnit (standardafvigelse). En parret t-test blev udført for at vurdere forskelle inden for dagen og mellem dagen. Forkortelser: W = watt, CFA = Fælles lårbensarterie. Den p-værdi, der blev betragtet som statistisk signifikant efter Bonferroni-korrektion, blev sat til p = 0,005.
| SRD (L) | CV (%) | ICC (fraktion) | |
| 0 W | 0,28 (0,21 til 0,38) | 4.2 (3.1 til 5.3) | 0,98 (0,96 til 0,99) |
| 6 W | 0,31 (0,26 til 0,38) | 4.3 (3.3 til 5.5) | 0,97 (0,95 til 0,99) |
| 12 W | 0,31 (0,24 til 0,50) | 4.1 (3.1 til 5.2) | 0,96 (0,93 til 0,97) |
| 18 W | 0,39 (0,32 til 0,50) | 4.0 (3 til 5.1) | 0,96 (0,94 til 0,98) |
Tabel 2: Pålidelighedsmålinger inden for dagen. Tabellen viser middelværdierne (med 95 % konfidensintervaller, nedre grænse, øvre grænse) for pålidelighedsmålinger inden for dagen. W = watt. SRD = Mindste reelle forskel, CV = Varianskoefficient, ICC = Korrelationskoefficient inden for klassen.
| SRD (L) | CV (%) | ICC (fraktion) | |
| Hvile | 0,21 (0,16 til 0,32) | 20.2 (14.7 til 27.2) | 0,92 (0,82 til 0,96) |
| 0 W | 0,66 (0,41 til 1,32) | 13.7 (10.3 til 17.6) | 0,93 (0,86 til 0,97) |
| 6 W | 0,52 (0,38 til 0,79) | 10.1 (7.5 til 13.1) | 0,91 (0,82 til 0,96) |
| 12 W | 0,66 (0,50 til 0,94) | 11.5 (8.6-14.7) | 0,82 (0,62 til 0,91) |
| 18 W | 0,71 (0,53 til 1,01) | 10.2 (7.6 til 13.1) | 0,90 (0,79 til 0,95) |
Tabel 3: Pålidelighedsmålinger mellem dagene. Tabellen viser middelværdierne (med 95 % konfidensintervaller, nedre grænse, øvre grænse) for pålidelighedsmålinger mellem dagene. W = watt. SRD = Mindste reelle forskel, CV = Varianskoefficient, ICC = Korrelationskoefficient inden for klassen.
| SRD (L) | CV (%) | ICC (fraktion) | |
| Hvile | 0,23 (0,12 til 0,70) | 26,8 (11 til 51) | 0,85 (0,1 til 0,98) |
| 0 W | 0,96 (0,75 til 1,31) | 20 (9,2 til 33,3) | 0,74 (0,1 til 0,96) |
| 6 W | 0,88 (0,59 til 1,55) | 17,9 (8,5 til 29,2) | 0,6 (0,2 til 0,94) |
| 12 W | 1,09 (0,59 til 1,55) | 18,7 (8,8 til 30,6) | 0,5 (0,2 til 0,93) |
| 18 W | 1,55 (1,01 til 2,82) | 18.4 (8.6 til 30.1) | 0,41(0,1 til 0,84) |
Tabel 4: Interrater pålidelighedsmålinger. Tabellen viser middelværdierne (med 95 % konfidensintervaller, nedre grænse, øvre grænse) for interraterpålidelighedsmålinger. W = watt. SRD = Mindste reelle forskel, CV = Varianskoefficient, ICC = Korrelationskoefficient inden for klassen.
Supplerende figur 1: Knæekstensormodel med et ben. Dette billede viser en deltager under forsøget, mens han bruger knæekstensormodellen med et ben. Der blev indhentet forudgående samtykke fra både deltageren og sonografen til brug af dette billede. Tekstfelter bruges til at fremhæve alle de materialer, der er nævnt i protokollen. Klik her for at downloade denne fil.
Supplerende figur 2: Ultralydsapparater. Dette billede viser de knapper, der bruges til at udføre en Doppler ultralydsundersøgelse. Alle knapperne beskrevet i protokollen er fremhævet for nem reference. Klik her for at downloade denne fil.
Supplerende figur 3: Ultralydsapparatur i pulsbølgetilstand. Billedet viser de knapper, der anvendes til at udføre en Doppler ultralydsundersøgelse i pulsbølgetilstand. Alle knapperne nævnt i protokolafsnittet er fremhævet for klarhedens skyld. Klik her for at downloade denne fil.
Supplerende figur 4: Doppler ultralydssignal. Dette billede viser et blodhastighedsspor, der bruges til beregning af blodgennemstrømningen i benene. Alle relevante målinger og knapper, der er beskrevet i protokolafsnittet, er fremhævet for nem identifikation og reference. Klik her for at downloade denne fil.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne undersøgelse vurderede pålideligheden af Doppler ultralydsmetode til evaluering af benblodgennemstrømning (LBF) under submaksimal knæekstensorøvelse med et ben hos raske deltagere. Resultaterne indikerede høj pålidelighed inden for dagen og acceptabel pålidelighed mellem dagen, mens interraterpålidelighed blev fundet uacceptabel i hvile og ved 0 W.
Selvom sondefjernelse mellem målinger syntes at have ringe indflydelse, kunne forskellen i pålidelighed mellem målinger inden for dagen og mellem dagen tilskrives ukontrollerede miljøfaktorer. Scanningsstedet, sonografen og den eksperimentelle opsætning forblev konsistent gennem hele undersøgelsen. Deltagerne blev imidlertid ikke instrueret i at afholde sig fra koffein, nikotin, alkohol eller anstrengende motion, som alle vides at påvirke blodgennemstrømningen til lemmerne30,31,32,33. Derudover blev faktorer som kost, væskeindtag og højt kalorieindtag, især fede måltider, der vides at påvirke muskelblodgennemstrømningen, ikke kontrolleret for34,35. Undersøgelsen registrerede heller ikke oplysninger om deltagernes søvn før undersøgelsen, hvilket har vist sig at påvirke vaskulær funktion36. Desuden blev medicinstatus og medicinens potentielle indflydelse på blodgennemstrømningsregulering ikke registreret eller kontrolleret for37,38,39,40. Derfor repræsenterer de rapporterede pålidelighedsestimater et worst-case scenario, og metoden kan forventes at være lige så eller endda mere pålidelig, når den anvendes til raske individer, samtidig med at der kontrolleres for disse fagrelaterede faktorer. Dette stemmer overens med formålet med undersøgelsen, da det ikke altid er muligt at kontrollere for potentielle confoundere i eksperimentelle eller kliniske omgivelser. Det er vigtigt at bemærke, at på trods af disse begrænsninger viste resultaterne fremragende pålidelighed inden for dagen og mellem dagen. Desuden synes det at være mere afgørende at sikre, at LBF vurderes af den samme sonograf på grund af lavere interraterpålidelighed.
Resultaterne af denne undersøgelse er i overensstemmelse med andre undersøgelser, der evaluerede pålideligheden af Doppler ultralyd i forskellige eksperimentelle opsætninger, herunder enkeltbens passiv bevægelse (PLM) hos både mænd og kvinder. Disse undersøgelser rapporterede det højeste pålidelighedsmål under peak LBF, hvilket tyder på, at metoden er mere pålidelig under træning sammenlignet med hvile27,41. Resultaterne af denne undersøgelse viste lidt højere pålidelighed sammenlignet med de tidligere undersøgelser, hvilket kunne tilskrives de data, der blev opnået under træning, da LBF var højere. Desuden viste metodens pålidelighed sig at være sammenlignelig med en nylig undersøgelse, der undersøgte ultralydspålidelighed i en anden opsætning, hvor tobenede trinøvelser blev udført for at måle blodgennemstrømningen til benet21. Pålideligheden inden for dagen i denne undersøgelse var højere end en tidligere undersøgelse fra 1997, muligvis på grund af fremskridt inden for ultralydsteknologi og software.
Undersøgelsen afslørede, at pålideligheden mellem eksperimentelle dage var lavere i hvile, men forbedret, da træningsintensiteten steg, hvilket fremhævede vigtigheden af detaljerede baselinemålinger. I dette studie blev hvilende LBF vurderet i siddende stilling med foden bundet til pedalen, og det er værd at overveje, om baselinemålinger i liggende stilling ville have været mere pålidelige. Derudover blev der ikke implementeret nogen standardprotokol for hvilevarigheden, hvilket gjorde baselinemålingen mere modtagelig for miljøfaktorer, herunder deltagernes fysiske aktivitetsniveau før eksperimentet sammenlignet med højstrømstilstandene under træning.
Det er vigtigt at bemærke, at denne undersøgelse blev udført på raske deltagere, og pålidelighedsforanstaltningerne gælder muligvis ikke for personer med sygdomme. Doppler ultralyd er stærkt afhængig af sonografens færdigheder, og de pålidelige data, der opnås, kan ikke ekstrapoleres til uuddannede sonografer. Evaluering af begge sonografer er afgørende for at tage højde for potentielle forskelle i færdighedsniveau, der kan føre til falsk lave pålidelighedsmålinger. Det er dog værd at nævne, at begge sonografer udviste den samme grad af variabilitet inden for dagen, hvilket indikerer ensartet præstation i hele vurderingsperioden.
Desuden fokuserede undersøgelsen på knæforlængelser med et ben, og resultaterne kan muligvis ikke anvendes til Doppler-ultralyd i underarmen, da blodgennemstrømningsregulering kan variere mellem lemmer42,43. Den eksisterende litteratur om ændringer i fartøjets diameter under dynamisk træning præsenterer modstridende data. Derudover blev der under siddende hvile kun opnået en diametermåling for den fælles lårbensarterie (CFA), som derefter blev brugt til at beregne flow efter metoden beskrevet i tidligere undersøgelser 4,44. Det skal bemærkes, at nogle beviser tyder på en stigning i CFA-diameter under trinvis knætræning med et ben hos unge, raske kvinder45.
Fremtidige undersøgelser bør undersøge, om overvejelse af potentielle ændringer i CFA-diameter under træning ville påvirke pålideligheden. Desuden er det vigtigt at erkende, at der ikke blev udført nogen udmattelsestest før protokollen i denne undersøgelse. Derfor er resultaterne baseret på absolut arbejdsbyrde, og de lave til submaksimale intensiteter blev afledt af tidligere undersøgelser, der involverede raske unge frivillige 3,4,6,44. Antagelsen om, at steady-state opnås efter 2,5 min ved de intensiteter, der anvendes i denne undersøgelse, er rimelig og i overensstemmelse med tidligere resultater6. Det er dog vigtigt at bemærke, at dette muligvis ikke gælder ved højere intensiteter. Uanset hvad skal det understreges, at de pålidelighedsmål, der opnås i denne undersøgelse, ikke kan generaliseres eller ekstrapoleres til situationer med maksimal indsats.
Sammenfattende viste Doppler ultralydbaserede målinger af blodgennemstrømningen i benene under submaksimal knæekstensorøvelse med et ben hos raske mennesker høj pålidelighed inden for dagen og acceptabel pålidelighed mellem dagen, når den udføres af den samme sonograf. Denne pålidelighed blev observeret, selv når iboende og ydre miljøfaktorer ikke blev kontrolleret for, undtagen sted, tid og stuetemperatur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne erklærer, at forskningen blev udført i mangel af kommercielle eller finansielle forbindelser, der kunne fortolkes som en potentiel interessekonflikt.
Acknowledgments
Center for Fysisk Aktivitetsforskning (CFAS) er støttet af TrygFonden (bevilling ID 101390 og ID 20045. JPH blev støttet af bevillinger fra Helsefonden og Rigshospitalet. Under dette arbejde blev RMGB støttet af en post.doc. bevilling fra Rigshospitalet.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| EKO GEL | EKKOMED A7S | DK-7500 Holstebro | |
| RStudio, version 1.4.1717 | R Project for Statistical Computing | ||
| Saltin Chair | This was built from an ergometer bike and a carseat owned by Professor Bengt Saltin. The steelconstruction was built from a specialist who custommade it. | ||
| Ultrasound apparatus equipped with a linear probe (9 MHz, Logic E9) | GE Healthcare | Unknown | GE Healthcare, Milwaukee, WI, USA |
| Ultrasound gel |
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.
- 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).
