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Biology

下肢血管機能評価のための反応性充血中の近赤外分光法

Published: March 22, 2024
doi:
10.3791/66511
, , , , , ,
1VasoActive Research Group, School of Health,University of the Sunshine Coast, 2Centre for Trials Research, College of Biomedical and Life Sciences,Cardiff University, 3Sunshine Coast Health Institute, Sunshine Coast Hospital and Health Service

Summary

ここでは、近赤外分光法を使用して下肢の反応性充血を評価するための非侵襲的アプローチについて説明します。このプロトコルは、血管機能障害の存在と治療介入の有効性を判断するために使用できる、血管および微小血管の応答性の標準化された評価を提供します。

Abstract

下肢の血管疾患は、心血管疾患や糖尿病などの併存疾患の世界的な負担に大きく寄与しています。重要なことは、微小血管機能障害は、大血管の病状に先立って、またはそれと並行して発生する可能性があり、どちらも患者の症状と疾患の負担に寄与する可能性があります。ここでは、反応性充血時に近赤外分光法(NIRS)を使用した非侵襲的アプローチについて説明し、下肢の血管(障害)機能の標準化された評価と、治療介入の有効性を評価する可能性のある方法を提供します。コントラスト増強超音波などの代替方法とは異なり、このアプローチは静脈アクセスや高度な画像分析を必要とせず、安価でオペレーターへの依存度が低いです。このNIRS法の説明には、代表的な結果と標準的な用語、および測定に関する考慮事項、制限、および代替法の説明が含まれています。この研究の将来の適用により、血管研究デザイン、データ収集手順、および調和のとれた報告の標準化が改善され、それによって下肢の血管(機能不全)、疾患、および治療の分野におけるトランスレーショナル研究の成果が向上します。

Introduction

心血管疾患(CVD)は、世界の死亡率の主な原因です1。心筋梗塞と脳卒中がCVDの最も一般的な症状ですが、末梢動脈疾患(PAD)や糖尿病性足疾患などの下肢の血管疾患は、CVDの個人的、社会的、および医療的負担に大きく寄与しています2,3,4。重要なことに、これらの病状は、症状(間欠性跛行など)、機能障害、運動障害、社会的孤立、生活の質の低下6に寄与する微小血管および大血管機能障害5によって特徴付けられます。歴史的に、上肢の血管評価技術は、全身の血管機能と関連する心血管リスクの尺度として使用されてきました。しかし、これらの方法は、下肢血管機能の局所的な障害に感受性がない可能性がある7,8。現在、下肢の血管機能を評価するために、血流介在性拡張術(FMD)や造影超音波など、さまざまな技術が使用されていますが、どの方法にも、機器のコスト、オペレーターのスキル、侵襲的な静脈アクセスの必要性など、欠点や制限があります。これらの理由から、研究や臨床現場でより容易に実施できる、下肢の血管(障害)機能を評価するための標準化された効果的な技術が必要です。

連続波近赤外分光法(CW-NIRS)は、生体内でのヘモグロビン酸素化の相対的な変化を定量化する、非侵襲的で低コストのポータブルな方法です。NIRSの酸素化および脱酸素化ヘモグロビンシグナルは小血管(直径<1 mm)に由来するため、局所骨格筋代謝と微小血管機能を評価することができます9。具体的には、組織飽和度指数(TSI)[TSI = Oxygenated Hemoglobin/ (Oxygenated Hemoglobin + Deoxygenated Hemoglobin) x 100]は、組織酸素化の定量的尺度を提供する9。閉塞および反応性充血の前、最中、および後に測定した場合、TSI の変化は、閉塞前のベースラインと比較して「末端器官」血管反応性を示します。重要なことに、この方法は、微小血管機能障害を有する、または微小血管機能障害のリスクがある個人における、老化10、疾患の進行11、および臨床的介入(例えば、血行再建術12,13または運動リハビリテーション14,15,16,17)に関連する筋肉微小血管反応性および灌流の変化に敏感である。

NIRSシステムの利用可能性は、微小血管機能18を報告する調査研究の数の急速な増加につながっています。しかし、反応性充血検査プロトコルの違い、詳細で再現性のあるNIRS法の省略、NIRS反応パラメータの説明、提示、分析の統一性の欠如により、個々の試験間での比較は困難になっています。これにより、メタアナリシスのためのデータの照合と臨床評価の推奨事項の策定が制限されます9,15。

したがって、この記事では、下肢反応性充血の評価のための当研究室の標準化されたNIRSおよび血管閉塞検査プロトコルについて説明します。これらの手法を普及させることで、データ収集手順の標準化と再現性の向上、および調和のとれた報告に貢献することを目指しています。

Protocol

ここに記載されているすべての方法は、サンシャインコースト大学の人間研究倫理委員会によって承認されています。さらに、すべての参加者は、このプロトコルで概説されている測定に参加するための書面によるインフォームド コンセントを与えました。下肢の血管閉塞検査は、以前に血管移植または大腿動脈または膝窩動脈のステント留置を含む血行再建術を受けたことのある個人には…

Representative Results

近赤外分光法連続波近赤外分光装置は、酸素化(O2Hb)ヘモグロビンと脱酸素化(HHb)ヘモグロビンの相対的な変化を測定し、発光源と光検出器を介した局所的なO2の送達と利用を反映して、特定の距離を際立たせます。~700 nm から 850 nm の波長の光が放出され、O2Hb と HHb のピーク吸収性に対応します。近赤外光が骨格筋を透過すると、光の散乱と吸収?…

Discussion

この記事では、CW-NIRS TSIを使用して微小血管機能を評価するための下肢反応性充血の評価のための標準化された手順について概説します。このプロトコルは、反応の大きさに対するカフ閉塞期間、反応性充血中のNIRSテスト-再テストの信頼性、およびNIRSと造影超音波23,24などの他の微小血管評価方法との一致レベルを調べることによって洗練されて?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者らは、以前の研究が本書に記載されているプロトコルの改良に貢献したA.Meneses博士に感謝したいと思います。さらに、著者らは、臨床的および科学的理解を深めるために、このようなプロトコルの開発を可能にするために時間を割いてくださったすべての研究参加者に感謝したいと思います。

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
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Kriel, Y., Kwintowski, A., Feka, K., Windsor, M., Young, G., Walker, M., Askew, C. D. Near-Infrared Spectroscopy During Reactive Hyperemia for the Assessment of Lower Limb Vascular Function . J. Vis. Exp. (205), e66511, doi:10.3791/66511 (2024).
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