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Biology

Near-Infrared Spectroscopy during Reactive Hyperemia for the assessment of lower limb vasscular function(하지 혈관 기능 평가를 위한 반응성 충혈 중 근적외선 분광법)

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

여기에서는 근적외선 분광법을 사용하여 하지의 반응성 충혈을 평가하는 비침습적 접근 방식을 설명합니다. 이 프로토콜은 혈관 기능 장애의 존재와 치료 중재의 효능을 결정하는 데 사용할 수 있는 혈관 및 미세혈관 반응성에 대한 표준화된 평가를 제공합니다.

Abstract

하지의 혈관 질환은 심혈관 질환 및 당뇨병과 같은 동반 질환의 전 세계적인 부담에 실질적으로 기여합니다. 중요한 것은 미세혈관 기능 장애가 대혈관 병리학 이전 또는 병행과 함께 발생할 수 있으며, 둘 다 잠재적으로 환자의 증상과 질병 부담에 기여할 수 있다는 것입니다. 여기에서는 반응성 충혈 중 근적외선 분광법(NIRS)을 사용하는 비침습적 접근법을 설명하며, 이를 통해 하지 혈관(dys) 기능에 대한 표준화된 평가와 치료 중재의 효능을 평가할 수 있는 잠재적인 방법을 제공합니다. 조영제 강화 초음파와 같은 대체 방법과 달리 이 방법은 정맥 접근이나 정교한 이미지 분석이 필요하지 않으며 저렴하고 작업자에 덜 의존합니다. NIRS 방법에 대한 이 설명에는 측정 고려 사항, 제한 사항 및 대체 방법에 대한 논의와 함께 대표 결과 및 표준 용어가 포함되어 있습니다. 향후 이 연구의 적용은 혈관 연구 설계, 데이터 수집 절차 및 조화로운 보고의 표준화를 개선하여 하지 혈관(장애) 기능, 질병 및 치료 분야에서 중개 연구 결과를 향상시킬 것입니다.

Introduction

심혈관 질환(CVD)은 전 세계 사망률의 주요 원인입니다1. 심근경색과 뇌졸중이 CVD의 가장 흔한 증상이지만, 말초동맥질환(PAD) 및 당뇨병성 족부질환과 같은 하지의 혈관 질환은 CVD의 개인적, 사회적, 의료적 부담에 실질적으로 기여합니다 2,3,4. 중요한 것은 이러한 질환 상태가 미세혈관 및 대혈관 기능 장애5로 특징지어지며, 이는 증상(예: 간헐적 파행), 기능 장애, 이동성 저하, 사회적 고립및 삶의 질 저하에 기여한다는 것이다6. 역사적으로 상지 혈관 평가 기법은 전신 혈관 기능 및 관련 심혈관 위험의 척도로 사용되어 왔습니다. 그러나 이러한 방법은 하지 혈관 기능의 국소적 손상에 민감하지 않을 수 있다 7,8. 현재 FMD(flow-mediated dilatation) 및 조영제 강화 초음파와 같이 하지의 혈관 기능을 평가하는 데 사용되는 다양한 기술이 있지만 각 방법에는 장비 비용, 작업자 기술 또는 침습적 정맥 접근의 필요성과 같은 단점과 한계가 있습니다. 이러한 이유로 연구 및 임상 환경에서 보다 쉽게 구현할 수 있는 하지 혈관(dys) 기능을 평가하기 위한 표준화되고 효과적인 기술이 필요합니다.

연속파 근적외선 분광법(CW-NIRS)은 생체 내 헤모글로빈 산소화의 상대적 변화를 정량화하는 비침습적이고 저렴하며 휴대가 간편한 방법입니다. NIRS 산소화 및 탈산소화 헤모글로빈 신호는 작은(직경 <1mm) 혈관에서 유도되므로 국소 골격근 대사 및 미세혈관 기능을 평가할 수 있습니다9. 구체적으로, 조직 포화도 지수(TSI)[TSI = 산소화 헤모글로빈/ (산소화 헤모글로빈 + 탈산소 헤모글로빈) x 100]은 조직산소화의 정량적 척도를 제공한다9. 교합 및 반응성 충혈 전, 중, 후에 측정할 때 TSI의 변화는 교합 전 기준선에 비해 ‘말단’ 혈관 반응성을 나타냅니다. 중요한 것은, 이 방법은 노화10, 질병 진행11 및 미세혈관 기능 장애가 있거나 그럴 위험이 있는 개인의 임상적 중재(예: 혈관재생술12,13 또는 운동 재활14,15,16,17)와 관련된 근육 미세혈관 반응성 및 관류의 변화에 민감하다는 것이다.

NIRS 시스템의 가용성으로 인해 미세혈관 기능을 보고하는 연구 건수가 급격히 증가하고있다 18. 그러나 반응성 충혈 검사 프로토콜의 차이, 상세하고 반복 가능한 NIRS 방법의 누락, NIRS 반응 매개변수의 설명, 제시 및 분석의 통일성 부족으로 인해 개별 임상시험 간의 비교가 어렵습니다. 이는 메타 분석을 위한 데이터 대조 및 임상 평가 권고안 9,15의 공식화를 제한한다.

따라서 이 기사에서는 하지 반응성 충혈 평가를 위한 실험실의 표준화된 NIRS 및 혈관 폐색 검사 프로토콜에 대해 설명합니다. 이러한 방법을 보급함으로써 데이터 수집 절차의 표준화 및 반복성 향상과 조화로운 보고에 기여하는 것을 목표로 합니다.

Protocol

여기에 설명된 모든 방법은 선샤인 코스트 대학(University of the Sunshine Coast)의 인간 연구 윤리 위원회(Human Research Ethics Committee)의 승인을 받았습니다. 또한 모든 참가자는 이 프로토콜에 설명된 측정에 참여하기 위해 정보에 입각한 서면 동의를 제공했습니다. 하지의 혈관 폐색 검사는 이전에 대퇴 동맥 또는 오금 동맥의 혈관 이식 또는 스텐트 삽입을 포함하는 혈관 재건술 시술을 받은 개인에게는 ?…

Representative Results

Near-infrared spectroscopy(근적외선 분광법)연속파 근적외선 분광 장치는 발광원 및 광검출기를 통해 국소O2 전달 및 활용을 반영하는 산소화(O2Hb) 및 탈산소화(HHb) 헤모글로빈의 상대적 변화를 측정하고 특정 거리를 설정합니다. ~ 700nm에서 850nm 사이의 빛의 파장이 방출되며 이는 O2Hb 및 HHb의 피크 흡수성에 해당합니다. 근적외선이 골격근을 관통하면 빛의 …

Discussion

이 기사에서는 CW-NIRS TSI를 사용하여 미세혈관 기능을 평가하기 위해 하지 반응성 충혈을 평가하기 위한 표준화된 절차를 간략하게 설명합니다. 이 프로토콜은 반응 크기에 대한 커프 폐색 기간, 반응성 충혈 중 NIRS 검사-재검사 신뢰성, NIRS와 조영제 강화 초음파와 같은 다른 미세혈관 평가 방법 간의 일치 수준 간의 일치 수준을 조사함으로써 개선되었습니다23,24<sup class=…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

저자들은 본 문서에 기술된 프로토콜의 개선에 기여한 A. Meneses 박사에게 감사의 뜻을 전합니다. 또한 저자들은 임상 및 과학적 이해를 높이기 위해 이와 같은 프로토콜을 개발할 수 있도록 시간을 기부한 모든 연구 참가자에게 감사의 뜻을 전합니다.

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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Near-infrared SpectroscopyReactive HyperemiaVascular FunctionLower LimbCardiovascular DiseaseMicrovascular DysfunctionMacrovascular PathologyNon-invasive AssessmentTherapeutic InterventionsStandardized ApproachTranslational Research

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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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