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Summary

Qui, descriviamo un approccio non invasivo che utilizza la spettroscopia nel vicino infrarosso per valutare l’iperemia reattiva nell’arto inferiore. Questo protocollo fornisce una valutazione standardizzata della responsività vascolare e microvascolare che può essere utilizzata per determinare la presenza di disfunzione vascolare e l’efficacia degli interventi terapeutici.

Abstract

Le malattie vascolari degli arti inferiori contribuiscono in modo sostanziale al carico globale di malattie cardiovascolari e comorbidità come il diabete. È importante sottolineare che la disfunzione microvascolare può verificarsi prima o insieme alla patologia macrovascolare ed entrambe contribuiscono potenzialmente ai sintomi del paziente e al carico della malattia. Qui, descriviamo un approccio non invasivo che utilizza la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) durante l’iperemia reattiva, che fornisce una valutazione standardizzata della (dis)funzione vascolare degli arti inferiori e un potenziale metodo per valutare l’efficacia degli interventi terapeutici. A differenza dei metodi alternativi, come l’ecografia con mezzo di contrasto, questo approccio non richiede l’accesso venoso o un’analisi sofisticata delle immagini, ed è economico e meno dipendente dall’operatore. Questa descrizione del metodo NIRS include risultati rappresentativi e terminologia standard insieme alla discussione di considerazioni sulla misurazione, limiti e metodi alternativi. L’applicazione futura di questo lavoro migliorerà la standardizzazione della progettazione della ricerca vascolare, le procedure di raccolta dei dati e la reportistica armonizzata, migliorando così i risultati della ricerca traslazionale nelle aree della (dis)funzione vascolare degli arti inferiori, della malattia e del trattamento.

Introduction

Le malattie cardiovascolari (CVD) sono il principale fattore che contribuisce alla mortalità globale¹. Mentre l’infarto del miocardio e l’ictus sono le manifestazioni più comuni delle CVD, le malattie vascolari degli arti inferiori, come l’arteriopatia periferica (PAD) e la malattia del piede diabetico, contribuiscono in modo sostanziale al carico personale, sociale e sanitario delle CVD ^2,3,4. È importante sottolineare che questi stati patologici sono caratterizzati da disfunzione microvascolare e macrovascolare⁵ che contribuiscono ai sintomi (ad esempio, claudicatio intermittens), compromissione funzionale, scarsa mobilità, isolamento sociale e ridotta qualità della vita⁶. Storicamente, le tecniche di valutazione vascolare degli arti superiori sono state utilizzate come misura della funzione vascolare sistemica e del rischio cardiovascolare associato; Tuttavia, questi metodi non sono potenzialmente sensibili alle compromissioni locali della funzione vascolare degli arti inferiori ^7,8. Sebbene attualmente esista una serie di tecniche utilizzate per valutare la funzione vascolare nell’arto inferiore, come la dilatazione flusso-mediata (FMD) e l’ecografia con mezzo di contrasto, ogni metodo presenta svantaggi e limitazioni, come il costo dell’attrezzatura, l’abilità dell’operatore o la necessità di un accesso venoso invasivo. Per questi motivi, c’è bisogno di tecniche standardizzate ed efficaci per valutare la (dis)funzione vascolare degli arti inferiori che possono essere più facilmente implementate nella ricerca e in contesti clinici.

La spettroscopia nel vicino infrarosso a onda continua (CW-NIRS) è un metodo non invasivo, a basso costo e portatile che quantifica i cambiamenti relativi nell’ossigenazione dell’emoglobina in vivo. Poiché i segnali dell’emoglobina ossigenata e deossigenata NIRS derivano dai piccoli vasi (<1 mm di diametro), è possibile valutare il metabolismo locale del muscolo scheletrico e la funzione microvascolare⁹. In particolare, l’indice di saturazione tissutale (TSI) [TSI = emoglobina ossigenata/ (emoglobina ossigenata + emoglobina deossigenata) x 100], fornisce una misura quantitativa dell’ossigenazione tissutale⁹. Quando misurate prima, durante e dopo l’occlusione e l’iperemia reattiva, le variazioni della TSI indicano una risposta vascolare “end-organo”, rispetto al basale pre-occlusione. È importante sottolineare che questo metodo è sensibile alle alterazioni della reattività microvascolare muscolare e della perfusione associate all’invecchiamento¹⁰, alla progressione della malattia¹¹ e agli interventi clinici (ad esempio, chirurgia di rivascolarizzazione^12,13 o riabilitazione fisica 14,15,16,17) in individui con o a rischio di disfunzione microvascolare.

La disponibilità di sistemi NIRS ha portato a un rapido aumento del numero di studi di ricerca che riportano la funzione microvascolare¹⁸. Tuttavia, le differenze nei protocolli di test dell’iperemia reattiva, l’omissione di metodi NIRS dettagliati e ripetibili, nonché la mancanza di uniformità nella descrizione, presentazione e analisi dei parametri di risposta NIRS rendono difficili i confronti tra i singoli studi. Ciò limita la raccolta dei dati per la meta-analisi e la formulazione di raccomandazioni per la valutazione clinica ^9,15.

Pertanto, in questo articolo, descriviamo i protocolli standardizzati NIRS e di test di occlusione vascolare del nostro laboratorio per la valutazione dell’iperemia reattiva degli arti inferiori. Con la diffusione di questi metodi, miriamo a contribuire a migliorare la standardizzazione e la ripetibilità delle procedure di raccolta dei dati e la comunicazione armonizzata.

Protocol

Tutti i metodi qui descritti sono stati approvati dal comitato etico per la ricerca umana dell’Università della Sunshine Coast. Inoltre, tutti i partecipanti hanno dato il loro consenso informato scritto a partecipare alle misurazioni descritte in questo protocollo. Si prega di notare che il test di occlusione vascolare nell’arto inferiore è controindicato nei soggetti che hanno precedentemente subito una procedura di rivascolarizzazione che prevede un innesto vascolare o uno stent delle arterie femorali o poplitee. Do…

Representative Results

Spettroscopia nel vicino infrarossoI dispositivi di spettroscopia nel vicino infrarosso a onda continua misurano le variazioni relative dell’emoglobina ossigenata (O2Hb) e deossigenata (HHb), che riflettono l’erogazione e l’utilizzo locale di O2 tramite sorgenti luminose e fotorivelatori, distinguendo distanze specifiche. Vengono emesse lunghezze d’onda della luce comprese tra ~700 nm e 850 nm, corrispondenti al picco di assorbenza di O2Hb e HHb. Una volta ch…

Discussion

Questo articolo delinea procedure standardizzate per la valutazione dell’iperemia reattiva degli arti inferiori utilizzando CW-NIRS TSI per valutare la funzione microvascolare. Questo protocollo è stato perfezionato esaminando la durata dell’occlusione della cuffia sull’entità della risposta, l’affidabilità del test-retest NIRS durante l’iperemia reattiva, nonché il livello di concordanza tra NIRS e altri metodi di valutazione microvascolare come l’ecografia con mezzo di contrasto^23,24</s…

Materials

Cuff Inflator Air Source	Hokanson	AG101 AIR SOURCE
Elastic Cohesive Bandage	MaxoWrap	18228-BL	For blocking out ambient light
OxySoft	Artinis	3.3.341 x64
PortaLite (NIRS)	Artinis	0302-00019-00
PortaSync MKII (Remote)	Artinis	0702-00860-00	For Marking milestones during measurement
Rapid Cuff Inflator	Hokanson	E20 RAPID CUFF INFLATOR
Thigh Cuff	Hokanson	CC17
Transpore Surgical Tape	3M	1527-1	For fixing probe to skin