Summary
Denne test-retest-studien evaluerte blodstrømmen i bena målt ved Doppler-ultralydteknikken under kneekstensorøvelse med ett ben. Metodens innen-dags-, mellom- og interrater-reliabilitet ble undersøkt. Tilnærmingen demonstrerte høy innen-dag og akseptabel mellom-dag pålitelighet. Interrater-reliabiliteten var imidlertid uakseptabelt lav i hvile og ved lav arbeidsbelastning.
Abstract
Doppler ultralyd har revolusjonert vurderingen av organets blodstrøm og er mye brukt i forskning og kliniske innstillinger. Mens Doppler ultralydbasert vurdering av kontraherende benmuskelblodstrøm er vanlig i menneskelige studier, krever påliteligheten av denne metoden ytterligere undersøkelser. Derfor hadde denne studien til hensikt å undersøke den daglige test-retesten, mellom-dagers test-retest og interrater-påliteligheten til Doppler-ultralyd for å vurdere blodstrømmen i bena under hvile og graderte enkeltbens kneforlengelser (0 W, 6 W, 12 W og 18 W), med ultralydsonden fjernet mellom målingene. Studien inkluderte tretti friske personer (alder: 33 ± 9,3, mann / kvinne: 14/16) som besøkte laboratoriet på to forskjellige eksperimentelle dager atskilt med 10 dager. Studien kontrollerte ikke for store forstyrrelser som ernæringstilstand, tid på dagen eller hormonell status. På tvers av ulike treningsintensiteter viste resultatene høy daglig pålitelighet med en variasjonskoeffisient (CV) fra 4,0 % til 4,3 %, akseptabel pålitelighet mellom dager med en CV fra 10,1 % til 20,2 %, og interraterreliabilitet med en CV som varierte fra 17,9 % til 26,8 %. Derfor, i et virkelig klinisk scenario der kontroll av ulike miljøfaktorer er utfordrende, kan Doppler-ultralyd brukes til å bestemme blodstrømmen i bena under submaksimal enkeltbens kneekstensorøvelse med høy daglig pålitelighet og akseptabel mellom-dagers pålitelighet når den utføres av samme sonograf.
Introduction
Doppler ultralyd, introdusert på 1980-tallet, har blitt mye brukt til å bestemme kontraherende muskelblodstrøm, spesielt i enkeltbens kneekstensormodell, slik at måling av blodstrøm i den vanlige lårarterien (CFA) under liten muskelmasseaktivering 1,2,3,4,5,6 . Doppler ultralydbasert blodstrømsteknologi har gitt verdifull innsikt i vaskulær regulering i ulike populasjoner, inkludert friske voksne7,8, personer med diabetes9, hypertensjon 10, KOL 11,12 og hjertesvikt 13,14.
En fordel med Doppler ultralyd er dens ikke-invasivitet sammenlignet med andre blodstrømsbestemmelsesmetoder som termodilusjon, og den kan kombineres med arteriell og venøs kateterisering om nødvendig 3,4,6,15. Det muliggjør også beat-to-beat blodstrømshastighetsmåling, noe som gjør det mulig å oppdage raske endringer16. Doppler-ultralydbaserte blodmålinger har imidlertid begrensninger, inkludert vanskeligheter med å oppnå stabile registreringer under overdreven lembevegelse ved nær maksimal treningsintensitet og kravet om ultralydtilgjengelighet til det målrettede blodkaret, unntatt evalueringer under ergometersykling15. Derfor er enkeltbens kneekstensormodell godt egnet for LBF-evaluering ved bruk av Doppler-ultralyd under dynamisk trening ved submaksimale intensiteter17, minimerer påvirkningen av treningsrelaterte hjerte- og lungebegrensninger og letter sammenligninger mellom friske personer og pasienter med hjerte-lungesykdommer11.
Til tross for å være mye brukt, har mellomdagens pålitelighet av enkeltbens kneekstensormodell ved bruk av Doppler-ultralyd ikke blitt undersøkt i større skala de siste tiårene, med tidligere studier som involverer små populasjoner (n = 2) 3,18,19,20.
Denne studien hadde som mål å undersøke (1) test-retest-reliabiliteten i dag, (2) test-retest-påliteligheten mellom dagene, og (3) interrater-påliteligheten til Doppler-ultralyd for LBF-evaluering under kneekstensorøvelse med ett ben ved 0 W, 6 W, 12 W og 18 W. Målingene ble utført i et klinisk realistisk scenario der sonden ble fjernet mellom målingene. Det er viktig å merke seg at flere iboende og ytre miljøfaktorer som er kjent for å påvirke LBF ikke ble kontrollert under målingene, noe som kan introdusere variabilitet og påvirke påliteligheten. Med tanke på fremskritt innen Doppler-ultralydteknologi og blodstrømsanalyseprogramvare, antydet vi at selv i en ukontrollert setting kunne akseptabel pålitelighet i og mellom dag av LBF-målinger oppnås ved alle intensiteter når de utføres av samme sonograf.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Studien ble evaluert av regional etisk komité i Region Hovedstaden (H-21054272), som fastslo at dette var en kvalitetsstudie. I henhold til dansk lovgivning ble studien dermed lokalt godkjent av det interne forsknings- og kvalitetsforbedringsrådet ved Avdeling for klinisk fysiologi og nukleærmedisin, Rigshospitalet (filnr. KF-509-22). Studien ble utført i henhold til retningslinjene i Helsinkideklarasjonen. Alle forsøkspersonene ga muntlig og skriftlig informert samtykke før innmelding. Menn og kvinner, ≥18 år, ble inkludert i studien. Personer med perifer arteriell sykdom, hjertesvikt, nevrologisk og muskel- og skjelettsykdom som hindrer KEE-innsats, og symptomer på sykdom innen 2 uker før studien, ble ekskludert.
1. Oppsett av deltakeren
- Plasser deltakeren i kneekstensorstolen med ryggen til deltakeren hvilende mot stolen (tilleggsfigur 1). Kle deltakeren i undertøy som gjør det mulig å få tilgang til inngangsregionen med en ultralydssonde.
- Plasser tre EKG-elektroder (se materialfortegnelse) på deltakeren. Plasser elektrodene på høyre side av brystveggen i det tredje interkostalrommet, på venstre side i det tredje interkostalrommet og på venstre side i det ellevte interkostalrommet slik at elektrodene er like langt fra hjertet.
- Plasser deltakeren i en >90 graders vinkel mellom magen og låret.
- Juster armen som forbinder ekstensorstolen med ett kne til svinghjulet slik at deltakeren kan forlenge kneet helt.
- Bind benet til deltakeren tett til pedalen på stolen for å unngå bruk av muskler i underdelen av lemmen.
- Plasser en stol eller en benk for å stabilisere det inaktive benet.
MERK: Vinkelen på >90 grader regnes som et minimum. Å øke vinkelen vil åpne inngangspartiet og gi bedre tilgang til lårarterien med ultralydsonden. Denne tilnærmingen brukes ofte når forsøkspersoner har abdominal fett som kan forstyrre skanning.
Å legge motstand til kneekstensorstolen med ett ben gjøres forskjellig avhengig av type og modell, og er derfor ikke beskrevet i detalj. Både absolutt og relativ intensitet kan rapporteres. For å rapportere relativ intensitet, utfør en test til utmattelse på en foregående dag.
2. Oppsett av ultralydapparatet
- Trykk på Slå på-knappen .
- Trykk Pasient for å opprette en fil der undersøkelsen skal lagres. Flytt markøren til "ny pasient" og trykk enter. Fyll ut "pasient-ID", flytt markøren til "Opprett" og trykk Enter (tilleggsfigur 2 og tilleggsfigur 3).
- Trykk på Probe, velg den lineære sonden (9 MHz), og bruk ultralydgel (se materialfortegnelse) på sonden.
MERK: Det er ikke mulig å lagre dataene fra deltakeren uten å tildele en "pasient-ID". Tildeling av flere data til dette arket er mulig, men ikke nødvendig for at undersøkelsen skal utføres.
3. Doppler ultralydsskanning
- Bruk den lineære sonden med hånden nærmest deltakeren og plasser den i inngangsregionen. Finn den beste arterielle delen for å oppnå LBF-målinger nøye. Dette er under lyskebåndet og 3-4 cm over bifurkasjonen av arteria femoralis communis på et rett segment av arterien.
- Hold sonden vinkelrett på fartøyet. Trykk på 2D-knappen og lag et tverrsnittsbilde av den vanlige lårarterien (CFA).
- Optimaliser forsterkning og dybde, som skal opprettholdes gjennom hele forsøket, for å sikre at arterien er midt på skjermen og at blodet er svart. Vri Forsterkning-knappen med klokken for å øke forsterkningen og mot klokken for å redusere forsterkningen . Vri dybden med klokken for å øke dybden og mot klokken for å redusere den.
MERK: Se tilleggsfigur 2 og tilleggsfigur 3 for lokalisering av knappene og tilleggsfigur 4 for et ultralydbilde optimalisert med forsterkning og dybde. - Mens du er i 2D-modus, trykker du på Frys én gang og blar med styrekulen for å finne et systolisk sluttbilde. Utfør dette under EKG-veiledning ved å stoppe bildet i enden av T-bølgen.
- Trykk på Mål én gang og flytt markøren til det overfladiske intimale laget av arterien, og trykk Enter. Flytt markøren til det dype intimallaget av arterien, og trykk deretter Enter for å få diameteren ved endesystolen. Diameteren vises øverst til venstre.
- Trykk på Frys og vri sonden 90 grader med klokken mens du holder arterien midt på skjermen og holder den parallelt med arterien for å skape en langsgående visning. Trykk på pulsbølgeknappen PW og trykk deretter på Mål. Dette vil opprette en rullegardinmeny på høyre side av skjermen. Flytt markøren til CFA og trykk enter.
- Flytt markøren til "Auto" og trykk Enter. Flytt markøren til "Flow volume" og trykk Enter. Flytt markøren til "Live", og trykk Enter for å hente sporingen og fullføre ved å trykke på Mål én gang.
- Få hastigheten ved lavest mulig insonasjonsvinkel og alltid under 60 grader. Vri Steer Angle-knappen med klokken for å redusere den og mot klokken for å øke den. Vri vinkelkorrigeringsknappen for å sikre at sporet oppnås med markøren horisontal mot arterien, som vist i tilleggsfigur 4.
- Trykk på Sample vol . for å justere i henhold til bredden på arterien og holde klar av veggene i arterien. For å redusere prøvestørrelsen, trykk på venstre pil. Hvis du vil øke prøvestørrelsen, trykker du på høyrepilen.
- Få blodstrømshastighetssporet med samtidig 2D-visualisering av arterien og audiovisuell blodhastighetstilbakemelding. Kontroller at lyden er på ved å vri lydknappen med klokken.
- Få det første sporet under sittende hvile i minst 30 sekunder og trykk på Image Store to ganger for å lagre sporingen. Be deretter deltakeren om å holde et tempo på 60 runder per minutt (RPM) under testen og bare bruke quadriceps-muskelen til å utføre benforlengelsene og holde hamstringmuskelen avslappet. Hold sonden fast under hele eksperimentet.
- Be deltakeren om å holde et tempo på 60 runder per minutt (RPM) ved 0 W og bare bruke quadriceps-muskelen til å utføre benforlengelsene og holde hamstringmuskelen avslappet. Hold sonden fast under hele eksperimentet, og trykk på Image Store to ganger for å lagre sporet.
- Legg til motstand og få deltakeren til å fullføre minst 150 s med trening før du oppnår 30 s spor, og trykk deretter på Image Store to ganger for å lagre sporet.
4. Kvantifisering av blodstrømmen
- Når alle bildene er oppnådd, trykker du på Se gjennom.
- Trykk på Track Ball og flytt markøren til bildet av ønsket, og dobbeltklikk på Enter.
- Når ønsket spor vises, trykker du på Mål og flytter markøren til "Flytvolum" i rullegardinmenyen på høyre side av skjermen og trykker Enter.
- Flytt markøren til 2D-ultralydbildet, trykk Enter, dra deretter markøren til den når diameteren målt under hvile, og trykk Enter igjen.
- Vri markør Velg-knappen med klokken to ganger og velg 30s spor som skal vises mellom to vertikale linjer ved å rulle styrekulen og trykke Enter.
- Beregn LBF som produktet av gjennomsnittlig blodhastighet (cm / s) og tverrsnittsareal av lårarterien (cm2), som vil bli vist øverst i venstre hjørne.
MERK: Utfør kvalitetskontroll før dataanalyse ved visuell inspeksjon av sporet og ekskluder pulsbølger påvirket av bevegelsesartefakter samt uregelmessige hjerteslag. Det er mulig å justere vinkelkorreksjonen etter endt undersøkelse ved å vri vinkelkorreksjonsknappen med klokken for å redusere den og mot klokken for å øke den for å sikre at markøren er horisontal mot arterien.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Deltakere
Fra mai 2022 til oktober 2022 ble totalt tretti friske menn og kvinner rekruttert til å delta i studien. Alle deltakerne hadde ingen historie med kardiovaskulære, metabolske eller nevrologiske sykdommer. De ble ikke instruert til å gjøre noen endringer i sine vanlige vaner, inkludert koffein, alkohol, nikotin, kraftig trening eller andre faktorer som potensielt kan påvirke vaskulær funksjon.
Eksperimentelle prosedyrer
Deltakerne rapporterte til laboratoriet på to forskjellige eksperimentelle dager med 10 dagers mellomrom. For hver deltaker ble forsøkene utført på samme tid på dagen, men tidspunktet på dagen varierte mellom deltakerne. Videre ble eksperimentene utført i samme rom med begrenset lyseksponering, kontrollert temperatur, ingen musikk og begrenset samtale. På eksperimentdag 1 og 2 ble målingene utført av samme sonograf (S1).
Deltakerne ble plassert i kneekstensormodellen med ett ben beskrevet i protokollen og tilleggsfigur 1. Kneekstensorstolen med ett ben ble konstruert av en tidligere professor ved vårt forskningssenter (professor Bengt Saltin), og blir også referert til som "Saltin Chair" (se Table of Materialsor).
På to forskjellige eksperimentelle dager, med et 10-dagers intervall, rapporterte deltakerne til laboratoriet. Forsøkene ble utført på samme tid på dagen for hver deltaker, selv om den spesifikke tiden varierte mellom deltakerne. Eksperimentene foregikk i et kontrollert miljø, med begrenset lyseksponering, kontrollert temperatur, ingen musikk og begrenset samtale. Begge forsøksdagene (1 og 2) ble målingene utført av samme sonograf (S1). Deltakerne ble plassert i kneekstensormodellen med ett ben, som beskrevet i protokollen og tilleggsfigur 1. Kneekstensorstolen med ett ben, også kjent som "Saltin Chair" (se materialfortegnelse), ble utviklet av professor Bengt Saltin ved vårt forskningssenter.
Initialt ble blodstrømmen i arteria femoralis communis (CFA) i det dominante benet målt i sittende hviletilstand, med benet festet til pedalen. Deretter startet deltakerne øvelsen, og blodstrømmen ble målt ved følgende arbeidsbelastninger: 0 W, 6 W, 12 W og 18 W. Hver treningsøkt varte i 4 min og ble gjennomført kontinuerlig. To blodstrømsmålinger ble tatt ved hver arbeidsbelastning for å sikre en jevn tilstand. Målingene ble oppnådd på 2,5 min og 3,5 min inn i hver arbeidsbelastning21. For å vurdere påliteligheten i dag ble sonden løftet kort vekk fra arterien i 10 s etter første måling, og deretter flyttet for andre måling, som vist i figur 1. Den endesystoliske diameteren av CFA, målt i hvile, ble brukt til å beregne strømning gjennom hele forsøket.
På den tredje eksperimentelle dagen ble variasjonen mellom de to sonografene undersøkt ved hjelp av samme treningsprotokoll som beskrevet ovenfor. Seks deltakere ga informert samtykke til et tredje besøk. To dyktige sonografer, med erfaring i å måle blodstrømmen i kliniske settinger, utførte målinger innen 1 minutt fra hverandre ved samme arbeidsbelastning, som vist i figur 1. Dyktige sonografer ble definert som å ha fullført minimum 20 timer med skanning frivillige i single-leg kne-extensor modellen, inkludert tilsyn for feilretting. Begge sonografene viste sammenlignbar pålitelighet i dag. Under øvelsen målte de to sonografene blodstrømmen i randomisert rekkefølge, mens de ble blindet for hverandres målinger. For å unngå lyd- og visuell tilbakemelding var ikke sonografene til stede i rommet samtidig. Den første sonografen fullførte den første målingen etter 150 s ved en gitt arbeidsbelastning. Etter å ha fullført sporet, tilbakestilte den første sonographer ultralydsapparatet til standardinnstillinger og forlot rommet. Deltakeren opprettholdt samme tempo og belastning, og deretter kom den andre sonografen inn i rommet for å få et nytt spor. Begge sonografene utførte blodstrømsmålinger for de fire arbeidsbelastningene, som i eksperimentell dag 1 og 2. Før skanning ved hver arbeidsbelastning bestemte en myntflip den randomiserte rekkefølgen for sonografene, slik at "vinneren" startet målingen. På eksperimentell dag 3 oppnådde hver sonograf bare en blodstrømsmåling under hver treningsøkt.
Statistikk
Alle statistiske analyser ble utført ved hjelp av statistisk programvare. Et signifikansnivå på p < 0,05 (tosidig) ble ansett som statistisk signifikant. Dataene er presentert som gjennomsnitt (standardavvik, SD) eller gjennomsnitt [95 % konfidensintervall, nedre grense (LL), øvre grense (UL)]. Parvise t-tester ble brukt for å vurdere forskjeller i LBF både innenfor dag og mellom dager. P-verdiene ble Bonferroni-korrigert, med en grenseverdi på 0,005 for statistisk signifikans.
Reliabilitet måler mengden tilfeldig feil introdusert av variabilitet i den målte variabelen22. Absolutt pålitelighet ble vurdert ved hjelp av Bland-Altman-plott og presentert som grenser for enighet (LOA) og minste reelle forskjell (SRD), som estimerer forventet forskjell mellom to målinger i 95% av tilfellene23,24. Enveis variansanalyse (ANOVA) ble brukt for å bestemme standardavviket hos deltakerne (SDw), og SRD ble beregnet ved hjelp av følgende formel24:
For å sammenligne metoden med andre LBF-måleteknikker ble varianskoeffisienten (CV) beregnet som et relativt mål på reliabilitet. CV uttrykker hvor stor andel varians som skyldes målefeil25:
Basert på fordelingen av gjennomsnittsestimater og restvarians fra en lineær blandet modell ble fordelingen av CV simulert for å oppnå 95 % konfidensintervall for CV26. Det er ingen offisiell konsensus om kvalitetsnivåene til CV-verdier, da de avhenger av metodikk og studietype. Imidlertid er CV generelt ansett som lav hvis <10%, akseptabelt hvis 10% -20%, og ikke-akseptabelt hvis over 25% 25,27.
I denne studien var sonograf 1 og sonograf 2 de eneste som vurderte interessen, og flere målinger ble utført for å bestemme hvilken ICC-modell som skulle brukes. Intraklassekorrelasjonskoeffisienten (ICC) ble beregnet ved hjelp av en toveis blandet effektmodell med absolutt samsvar og multiple målinger ICC (3, k). Det første tallet refererer til modellen (1, 2 eller 3), og det andre tallet / bokstaven refererer til typen, som indikerer om det er en enkelt rater / måling (1) eller gjennomsnittet av raters / målinger (k) 28,29.
Både absolutt og relativ pålitelighet brukes ofte til å vurdere påliteligheten til en måling. Repeterbarhet refererer til konsistensen av å oppnå de samme resultatene når målingen gjentas under identiske forhold. Reproduserbarhet, derimot, refererer til evnen til å oppnå konsistente resultater når målingen utføres under varierende eller endrede forhold. Disse begrepene er nyttige for å forstå og evaluere påliteligheten til en målemetode22.
Alle deltakerne fullførte studien og tolererte det eksperimentelle designet. Totalt 30 friske forsøkspersoner (alder: 33 ± 9,3, mann/kvinne: 14/16) ble inkludert, med en gjennomsnittlig vekt på 74,5 kg (SD: 13) og en gjennomsnittlig høyde på 174 cm (SD: 9,3).
Absolutte verdier og intern konsistens
Det var ingen statistisk signifikante forskjeller i de absolutte LBF-verdiene mellom dags- eller mellomdagsmålinger (tabell 1). LBF økte gradvis over de inkrementelle arbeidsbelastningene (figur 2), fra 0,36 (SD: 0,20) l/min i hvile til 2,44 (SD: 0,56) l/min under trening ved 18 W, noe som viser en lineær økning med arbeidsbelastningsprogresjon.
Bland-Altman-plott som illustrerer LBF-målinger er presentert for dagspålitelighet i figur 3, mellomdagsreliabilitet i figur 4 og interraterreliabilitet i figur 5. Dagdata viste ingen uteliggere, mens noen få uteliggere ble observert i mellomdagsmålingene, og flere uteliggere ble observert under interratermålingene.
Pålitelighet for test-retest
Verdier for minste reelle forskjell (SRD), variasjonskoeffisienten (CV) og intraklassekorrelasjonskoeffisienten (ICC) er angitt for dagen i tabell 2, mellom dager i tabell 3 og for interrater i tabell 4.
SRD-verdiene innenfor dagen varierte fra 0,28 [95 % KI: 0,22, 0,38] l/min under 0 W til 0,39 [95 % KI: 0,32, 0,50] l/min i løpet av 18 W. SRD-verdiene var høyere i mellomdagsmålingene fra 0,66 [95 % KI: 0,41, 1,32] l/min ved 0 W til 0,71 [95 % KI: 0,53, 1,01] l/min i løpet av 18 W. SRD var enda høyere i interratermålingene fra 0,23 [95 % KI: 0,12, 0,70] l/min i hvile til 1,55 [95 % KI: 1,02, 2,82] l/min under trening ved 18 W.
CV-verdiene varierte fra 4,0 [95 % KI: 3,0, 5,1] % under 18 W til 4,2 [95 % KI: 3,1, 5,3] % under 0 W. CV-en var også høyere i mellomdagsmålingene fra 20,2 [95 % KI: 14,7, 27,2] % under hvile til 10,1 [95 % KI: 7,5 til 13,1] % under 6 W. Enda høyere verdier ble oppnådd under interratermålingene med en CV som varierte fra 26,8 [95 % KI: 11, 51] % i hvile til 17,9 [95 % KI: 8,5, 29,2] % i løpet av 6 W.
ICC-verdiene viste at påliteligheten ved alle arbeidsbelastninger, både i løpet av dagen og mellom dagen, var >0,90. Motsatt ga interratermålingene ICC-verdier helt nede i 0,41 (0,1 til 0,84).
Figur 1: Oversikt over studiedesign. Totalt 30 friske deltakere gjennomgikk en kneekstensorprotokoll med ett ben med inkrementelle arbeidsbelastninger fra 0 til 18 W. Denne protokollen ble gjentatt i løpet av en 10-dagers periode. En undergruppe på 6 deltakere meldte seg frivillig til interrater-reliabilitetsstudien på dag 3. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Blodstrømsrespons i bena på kneekstensorøvelse med ett ben. Gjennomsnittsverdiene for dag 1 og dag 2 er representert med henholdsvis svarte og grå prikker, med værhår som indikerer standardavviket. En måling ble oppnådd i hvile, og to målinger ble oppnådd ved hver arbeidsbelastning (0, 6, 12 og 18 W). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Test-retest-reliabilitet av blodstrømmen i bena under kneekstensjon med ett ben avbildet av Bland-Altman-plott. Plottene ble laget ut fra dagsmålinger begge dager (n = 60). Ett plott vises for hver trinnvise arbeidsbelastning: 0 W (A), 6 W (B), 12 W (C) og 18 W (D). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Mellom-dagers test-retest pålitelighet av benblodstrøm under kneforlengelse med ett ben avbildet av Bland-Altman-plott. Plottene ble laget ut fra mellomdagsmålinger (n = 30). Ett plott vises for hver tilstand: hvile (A), 0 W (B), 6 W (C), 12 W (D) og 18 W (E). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Inter-rater test-retest pålitelighet av benblodstrømmen under single-leg knee-extension avbildet av Bland-Altman-plott. Plottene ble laget ut fra interratermålinger (n = 6). Ett plott vises for hver tilstand: hvile (A), 0 W (B), 6 W (C), 12 W (D) og 18 W (E). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| N = 30 | Dag 1, 1. LBF | Dag 1, 2. LBF | Innen-dags p-verdi | Dag 2,1. LBF | Dag 2,2. LBF | Innen-dags p-verdi | Mellom-dag gjennomsnittlig forskjell | Mellom-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 |
Tabell 1: Blodstrøm i bena. Denne tabellen viser absolutte blodstrømningsverdier og vanlige målinger av lårarteriediameter oppnådd på dag 1 og dag 2 under første og andre blodstrømsmåling. Dataene er presentert som gjennomsnitt (standardavvik). En paret t-test ble utført for å vurdere forskjeller mellom dager og mellom dager. Forkortelser: W = watt, CFA = Arteria femoralis communis. P-verdien som ble vurdert som statistisk signifikant etter Bonferroni-korreksjon, ble satt til p = 0,005.
| SRD (L) | CV (%) | ICC (brøk) | |
| 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) |
Tabell 2: Daglige pålitelighetsmålinger. Tabellen viser gjennomsnittsverdier (med 95 % konfidensintervaller, nedre grense, øvre grense) for døgnkontinuerlige reliabilitetsmålinger. W = watt. SRD = Minste reelle forskjell, CV = Varianskoeffisient, ICC = Intraklassekorrelasjonskoeffisient.
| SRD (L) | CV (%) | ICC (brøk) | |
| 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) |
Tabell 3: Pålitelighetsmålinger mellom dagene. Tabellen viser gjennomsnittsverdier (med 95 % konfidensintervaller, nedre grense, øvre grense) for pålitelighetsmålinger mellom dager. W = watt. SRD = Minste reelle forskjell, CV = Varianskoeffisient, ICC = Intraklassekorrelasjonskoeffisient.
| SRD (L) | CV (%) | ICC (brøk) | |
| 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) |
Tabell 4: Interrater-reliabilitetsmålinger. Tabellen viser gjennomsnittsverdier (med 95 % konfidensintervall, nedre grense, øvre grense) for interraterreliabilitetsmålinger. W = watt. SRD = Minste reelle forskjell, CV = Varianskoeffisient, ICC = Intraklassekorrelasjonskoeffisient.
Tilleggsfigur 1: Kneekstensormodell med ett ben. Dette bildet viser en deltaker under forsøket mens han bruker kneekstensormodellen med ett ben. Det ble innhentet forhåndssamtykke fra både deltaker og sonograf for bruk av dette bildet. Tekstbokser brukes til å markere alle materialene som er nevnt i protokollen. Klikk her for å laste ned denne filen.
Tilleggsfigur 2: Ultralydapparat. Dette bildet viser knappene som brukes til å gjennomføre en Doppler ultralydundersøkelse. Alle knappene beskrevet i protokollen er uthevet for enkel referanse. Klikk her for å laste ned denne filen.
Tilleggsfigur 3: Ultralydapparat i pulsbølgemodus. Bildet demonstrerer knappene som brukes til å gjennomføre en Doppler-ultralydundersøkelse i pulsbølgemodus. Alle knappene nevnt i protokolldelen er uthevet for klarhet. Klikk her for å laste ned denne filen.
Tilleggsfigur 4: Doppler ultralydsignal. Dette bildet viser et blodhastighetsspor som brukes til å beregne blodstrømmen i bena. Alle relevante beregninger og knapper beskrevet i protokolldelen er uthevet for enkel identifisering og referanse. Klikk her for å laste ned denne filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne studien vurderte påliteligheten av Doppler ultralydmetodikk for evaluering av benblodstrøm (LBF) under submaksimal enkeltbens kneekstensorøvelse hos friske deltakere. Resultatene indikerte høy reliabilitet i løpet av dagen og akseptabel reliabilitet mellom dagene, mens interraterreliabilitet ble funnet å være uakseptabel i hvile og ved 0 W.
Selv om sondefjerning mellom målingene så ut til å ha liten innvirkning, kunne forskjellen i pålitelighet mellom dags- og mellomdagsmålinger tilskrives ukontrollerte miljøfaktorer. Skannestedet, sonografen og eksperimentelt oppsett forble konsistent gjennom hele studien. Deltakerne ble imidlertid ikke instruert til å avstå fra koffein, nikotin, alkohol eller anstrengende trening, som alle er kjent for å påvirke blodstrømmen til lemmen30,31,32,33. I tillegg ble faktorer som kosthold, væskeinntak og høyt kaloriinntak, spesielt fete måltider, kjent for å påvirke muskelblodstrømmen, ikke kontrollert for34,35. Studien registrerte heller ikke informasjon om deltakernes søvn før undersøkelsen, noe som har vist seg å påvirke vaskulær funksjon36. Videre ble medisineringsstatus og potensiell påvirkning av medisiner på blodstrømsregulering ikke registrert eller kontrollert for37,38,39,40. De rapporterte reliabilitetsestimatene representerer derfor et verst tenkelig scenario, og metoden kan forventes å være like eller enda mer pålitelig når den brukes hos friske individer mens man kontrollerer for disse emnerelaterte faktorene. Dette stemmer overens med formålet med studien, da det ikke alltid er mulig å kontrollere for potensielle forstyrrelser i eksperimentelle eller kliniske omgivelser. Det er viktig å merke seg at til tross for disse begrensningene, viste resultatene utmerket pålitelighet i dag og mellom dagene. Videre synes det å være viktigere å sikre at LBF vurderes av samme sonograf på grunn av lavere interrater-reliabilitet.
Resultatene av denne studien stemmer overens med andre studier som evaluerte påliteligheten av Doppler ultralyd i forskjellige eksperimentelle oppsett, inkludert enkeltbens passiv bevegelse (PLM) hos både menn og kvinner. Disse studiene rapporterte det høyeste pålitelighetsmålet under topp LBF, noe som tyder på at metoden er mer pålitelig under trening sammenlignet med hvile 27,41. Resultatene av denne studien viste litt høyere pålitelighet sammenlignet med tidligere studier, noe som kan tilskrives dataene som ble oppnådd under trening når LBF var høyere. Videre ble påliteligheten av metoden funnet å være sammenlignbar med en nylig studie som undersøkte ultralyd pålitelighet i et annet oppsett, hvor tobente stepping øvelser ble utført for å måle blodstrømmen til ben21. Den daglige påliteligheten i denne studien var høyere enn en tidligere studie fra 1997, potensielt på grunn av fremskritt innen ultralydteknologi og programvare.
Studien viste at påliteligheten mellom eksperimentelle dager var lavere i ro, men forbedret etter hvert som treningsintensiteten økte, og fremhevet viktigheten av detaljerte grunnlinjemålinger. I denne studien ble hvilende LBF vurdert i sittende stilling med foten bundet til pedalen, og det er verdt å vurdere om baselinemålinger i liggende stilling ville vært mer pålitelige. I tillegg ble det ikke implementert noen standardprotokoll for hvilevarigheten, noe som gjorde basismålingen mer utsatt for miljøfaktorer, inkludert deltakernes fysiske aktivitetsnivå før forsøket, sammenlignet med høystrømningstilstandene under trening.
Det er viktig å merke seg at denne studien ble utført på friske deltakere, og pålitelighetstiltakene kan ikke gjelde for personer med sykdommer. Doppler ultralyd er sterkt avhengig av sonografens ferdigheter, og de pålitelige dataene som er oppnådd, kan ikke ekstrapoleres til utrente sonografer. Evaluering av begge sonografene er avgjørende for å ta hensyn til potensielle forskjeller i ferdighetsnivå som kan føre til feilaktig lav pålitelighet. Det er imidlertid verdt å nevne at begge sonografene viste samme grad av variasjon i dagen, noe som indikerer konsistent ytelse gjennom hele vurderingsperioden.
Videre fokuserte studien på kneforlengelser med ett ben, og resultatene kan ikke gjelde for Doppler-ultralyd av underarmen, da blodstrømsregulering kan variere mellom lemmer42,43. Den eksisterende litteraturen om endringer i fartøydiameter under dynamisk øvelse presenterer motstridende data. I tillegg, under sittende hvile, ble det bare oppnådd en diametermåling for den felles lårarterien (CFA), som deretter ble brukt til å beregne strømning etter metodikken beskrevet i tidligere studier 4,44. Det bør bemerkes at noen bevis tyder på en økning i CFA diameter under inkrementell single-leg knee trening hos unge, friske kvinner45.
Fremtidige studier bør undersøke om det å vurdere potensielle endringer i CFA-diameter under trening vil påvirke påliteligheten. Videre er det viktig å erkjenne at ingen utmattelsestest ble utført før protokollen i denne studien. Derfor er resultatene basert på absolutte arbeidsbelastninger, og de lave til submaksimale intensitetene ble avledet fra tidligere studier som involverte friske unge frivillige 3,4,6,44. Antagelsen om at steady-state oppnås etter 2,5 min ved intensitetene som er brukt i denne studien er rimelig og konsistent med tidligere funn6. Det er imidlertid viktig å merke seg at dette kanskje ikke stemmer ved høyere intensiteter. Uansett bør det understrekes at pålitelighetsmålene oppnådd i denne studien ikke kan generaliseres eller ekstrapoleres til maksimale innsatssituasjoner.
Oppsummert viste Doppler ultralydbaserte målinger av blodstrømmen i bena under submaksimal enkeltbens kneekstensorøvelse hos friske mennesker høy daglig og akseptabel mellom-dag pålitelighet når den ble utført av samme sonograf. Denne påliteligheten ble observert selv når indre og ytre miljøfaktorer ikke ble kontrollert for, bortsett fra sted, tid og romtemperatur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne erklærer at forskningen ble utført i fravær av kommersielle eller økonomiske forhold som kan tolkes som en potensiell interessekonflikt.
Acknowledgments
Senter for fysisk aktivitetsforskning (CFAS) er støttet av TrygFonden (tilskudds-ID 101390 og ID 20045. JPH ble støttet av tilskudd fra Helsefonden og Rigshospitalet. Under dette arbeidet ble RMGB støttet av en post.doc. tilskudd 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).
