Un approccio metodologico alle valutazioni non invasive di funzione vascolare e morfologia

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Sandoo, A., Kitas, G. D. A Methodological Approach to Non-invasive Assessments of Vascular Function and Morphology. J. Vis. Exp. (96), e52339, doi:10.3791/52339 (2015).

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Abstract

Introduction

L'endotelio è il rivestimento più interno del sistema vascolare ed è coinvolta nel mantenimento dell'omeostasi vascolare tramite la regolazione di una moltitudine di processi vasoattivi. Turbativa di questi processi può predisporre alla nave di aterosclerosi e aumentare il rischio di malattia cardiovascolare (CVD) 1. Funzione endoteliale periferica è un buon indicatore dei primi anomalie nella parete vascolare 2. Inoltre, è stato dimostrato misure della funzione endoteliale periferica per riflettere la funzione endoteliale coronarica 3-5, e come tali sono considerati buoni predittori di malattia cardiovascolare 6-9. Questo è forse non sorprende dato che l'aterosclerosi è ormai ampiamente apprezzato per essere un disturbo sistemico 10. Le valutazioni di funzione endoteliale periferico tipicamente quantificare la risposta vasodilatatrice della nave ad uno stimolo specifico, con una attenuazione della risposta dilatoria indicativo di endotelialedisfunzioni 11, e può essere misurata in diversi letti vascolari. Le valutazioni di cambiamenti strutturali avanzate nave possono essere caratterizzati da ecografia dello spessore intima-media.

Nel microcircolazione, laser Doppler flussimetria (LDF) e Laser Doppler (LDI) con ionoforesi di agonisti vasodilatatori possono fornire informazioni utili sulla microvascolare perfusione 12. Entrambe le tecniche misurano lo spostamento Doppler creato da luce diffusa dal muoversi globuli rossi. Perfusione è rappresentato come flusso sanguigno piuttosto che il flusso di sangue (ml / min), con flusso di sangue riflettente velocità eritrociti media e concentrazione. Misurazione del flusso di sangue è linearmente associato con il flusso di sangue reale 13. La valutazione di LDI offre notevoli vantaggi rispetto LDF, poiché a differenza LDF, LDI può scansione su una vasta area così contabili per l'eterogeneità del flusso sanguigno pelle e aumentando la riproducibilità della tecnica12.

Lo stimolo per aumentare il flusso di sangue durante LDI sono forniti dalla ionoforesi di agonisti vasodilatatori acetilcolina (ACh) e nitroprussiato di sodio (SNP), che valutano la funzione endotelio-dipendente e endotelio-indipendente, rispettivamente, nella pelle con una debole corrente elettrica 14. Una volta attraverso la pelle, ACh lega ai recettori muscarinici cellule endoteliali rilasciando ossido vasodilatatore nitrico (NO). L'uso di SNP attiva direttamente i recettori delle cellule muscolari lisce per consentire la massima vasodilatazione della nave e l'esame dell'integrità muscolatura liscia 15. Vi è una certa incertezza sul fatto dilatazione ACh-mediata coinvolge NO a tutti, come ACh può stimolare non NO vie come la ciclossigenasi-mediata percorsi 12. Tuttavia, abbiamo precedentemente riportato che ACh e SNP risposte sono compromesse in popolazioni di pazienti a maggior rischio di CVD 16 e che gli interventi di esercizio conosciuto per migliorare NO bioactivity anche migliorare il flusso di sangue ACh-mediata con LDI 17. Il veicolo per il trasporto degli agenti nei microvasi pelle spesso includono cloruro di sodio o di 18,19 acqua deionizzata. Funzione endoteliale microvascolare può essere quantificato utilizzando diversi approcci, con cutanea conduttanza vascolare - un prodotto di flusso e la pressione arteriosa, utilizzati negli studi in cui la pressione arteriosa può variare nel corso della durata dello studio (ad esempio, durante l'esercizio fisico o il trattamento anti-ipertensivo) 12. Un'altra quantificazione comunemente usato è quello di calcolare l'area sotto la curva di flusso di sangue o esprimere l'aumento percentuale di flusso rispetto al basale. È importante notare che non esistono linee guida stabilite per la presentazione dei dati, ma gli investigatori dovrebbe utilizzare un approccio che mostra una buona riproducibilità.

Nelle grandi vasi, dilatazione flusso-mediata (FMD) e gliceril-trinitrato dilatazione mediata (GTN) vengono eseguiti per valutares endotelio-dipendente e la funzione endotelio-indipendente rispettivamente 20. FMD è tipicamente effettuata nell'arteria brachiale cui un bracciale viene utilizzato per occludere flusso di sangue arterioso per 5 min; rilascio della cuffia provoca un repentino aumento del flusso sanguigno (iperemia reattiva) attraverso l'arteria brachiale conseguente shear stress dilatazione mediata della nave. La linea di base e il diametro rilascio post-bracciale sono quantificati con l'ecografia immagini della nave con successive valutazioni del diametro del vaso eseguita manualmente 20 o utilizzando il software di rilevamento dei bordi automatico 21,22. L'uso di GTN aiuta a determinare se le anomalie in vasodilatazione sono dovute ad una perdita di integrità delle cellule muscolari lisce, o il rilascio di NO da parte delle cellule endoteliali 23. FMD e GTN sono espressi come percentuale di aumento in post-stimolo diametro del vaso rispetto al diametro di base.

La corretta valutazione di afta epizootica richiede un certo numero diConsiderazioni importanti 24,25 protocollo di studio. La durata di occlusione bracciale deve essere a tempo con attenzione; 5 min di occlusione bracciale è sufficiente per la dilatazione NO-mediata, mentre più gemelli risultati occlusione a non-NO mediata dilatazione 26. Analogamente, il posizionamento del bracciale occlusione intorno al polso e distale della sonda ecografica invoca prevalentemente NO-mediata dilatazione, considerando posizionamento bracciale sul braccio superiore e prossimale della sonda stimola NO 27 solo parzialmente. E 'anche importante misurare la dilatazione picco successivo sgonfiamento della cuffia per un periodo prolungato di tempo, come la misurazione del diametro di picco entro i primi 60 sec seguente sgonfiamento del bracciale può sottovalutare afta epizootica 25 - 40% 28. Infatti, un periodo di 180 secondi è probabile che sia sufficiente a catturare diametro reale picco, con la maggior parte dei valori di picco che si verifica entro il primo 120 sec 28.

Lo stimolo per l'afta epizootica coinvolgeres la produzione di sforzo di taglio, che attiva i recettori endoteliali specifici per rilasciare NO 29. Tuttavia, shear stress può anche attivare diversi altri fattori vasoattivi (alcuni dei quali possono causare vasocostrizione) 30, il che rende indispensabile che lo stimolo shear stress evocato riflette vasodilatazione da NO Percorsi di 26. E 'anche importante per spiegare lo stimolo sforzo di taglio durante FMD, con calcolo del gradiente di velocità (velocità / diametro) serve come misura adeguata di sollecitazione di taglio, ma non necessariamente riflettere picco di flusso 31. Recenti raccomandazioni fisiologici suggeriscono che il profilo sforzo di taglio deve essere sempre caratterizzato quando i sistemi a ultrasuoni consentono la misurazione simultanea di velocità dell'onda di polso e attiva di imaging B-mode in modalità duplex 25.

La valutazione delle arterie carotidi con B-mode ad ultrasuoni in grado di fornire informazioni sulla carotide spessore intima-media (cIMT), ed è stato il primo described in 1986 da Pignoli e colleghi 32. Valutazione della cIMT riflette la proliferazione delle cellule muscolari lisce in intima della nave ed è un predittore utile di eventi clinici ai primi di aterosclerosi 33. Carotid ecografia può spesso prevedere struttura arteriosa meglio di tecniche simili (come la risonanza magnetica o valutazioni radiografiche) 34. Inoltre, associa CIMT con un numero di classici fattori di rischio cardiovascolare tra cui l'invecchiamento, ipertensione, dislipidemia e 35. Modifiche alle pareti della carotide sono solitamente avviati da una riduzione NO biodisponibilità che promuove l'infiammazione nel recipiente 36. Le arteria carotide comune, arteria carotide interna e punti di biforcazione carotidea possono essere utilizzati per determinare cIMT, come ogni sito può parimenti prevedere eventi cardiovascolari 37.

Nel presente manoscritto, forniamo metodologia dettagliata sulla valutazione di microvasculaFunzione r endoteliale (LDI con ionoforesi), grande la funzione dei vasi endoteliale (FMD e GTN) e morfologia vascolare (cIMT). L'aterosclerosi è un processo a più stadi che inizia con la disfunzione endoteliale e termina con lesioni aterosclerotiche focali nelle grandi arterie. La motivazione per la scelta delle valutazioni di cui sopra è che riflettono le diverse fasi di aterosclerosi e contribuiscono a spiegare la natura eterogenea del sistema vascolare 38. Inoltre, abbiamo già dimostrato che in una popolazione di pazienti ad aumentato rischio di malattia cardiovascolare, la funzione endoteliale microvascolare era indipendente dalla funzione endoteliale grande vascello 39, e le valutazioni funzionali erano indipendenti dalle valutazioni strutturali del sistema vascolare 40. Pertanto, la valutazione globale del sistema vascolare può aiutare a decifrare le diverse fasi di aterosclerosi.

Protocol

NOTA: Il protocollo segue le linee guida del Comitato Etico del Gruppo Dudley NHS Foundation Trust Umana Research. Eseguire tutte le tecniche descritte in un laboratorio a temperatura controllata (21 - 22 ° C), con illuminazione stabile e assenza di rumore. Chiedi persone sottoposte a valutazioni di astenersi dal cibo, bevande, il fumo e l'esercizio fisico 12 ore prima della prova. Trattenere farmaci vasoattivi per almeno 12 ore al momento opportuno.

1. Laser Doppler Imaging con ionoforesi

  1. Accendere Laser Doppler Imager (LDI) e lasciare lo scanner per stabilizzare automaticamente per circa 30 min. Avviare il software LDI e cliccare su 'misura' (verrà mostrata schermata principale del software). Nella schermata iniziale, selezionare 'Ionto protocollo' sulla barra delle applicazioni si trova nella parte superiore della finestra.
  2. Inserire manualmente il protocollo (il protocollo utilizzato nel nostro laboratorio prevede un totale di 13 slattine, con corrente elettrica per la somministrazione di farmaci Iontoforetico impostato dalla scansione 2 per la scansione 11 ad una tensione di 30 μa). Imposta scansione 1 come una linea di base scansione senza corrente elettrica, e la scansione 12 e 13, come le scansioni di recupero anche in assenza di corrente elettrica. Fare clic su OK per confermare le impostazioni e tornare alla schermata iniziale.
  3. Chiedi partecipante di rilassarsi in una sedia semi-sdraiata con la loro avambraccio riposo di 90 gradi su un comodo, cuscino fermo, e mettere un nero opaco sotto l'avambraccio.
    NOTA: Il tappeto aiuta a limitare le misure manufatto generati da superfici di fondo che circondano il tessuto. È importante che i partecipanti braccio è legato saldamente al cuscino in modo che non vi è alcun movimento e artefatti associati.
  4. Collegare le spine cablate all'estremità opposta di ciascuna camera perspex al controller ionoforesi. Collegare la camera contenente una dose di 2,5 ml di 1% acetilcolina (ACh) per il collegamento anodica del controllore ionoforesi, e collegare la seconda camera contenenteuna dose di 2,5 ml di 1% sodio nitroprussiato (SNP) alla connessione catodica. Mescolare i due agenti nella camera con soluzione salina allo 0,5%. Collegare le due camere alla faccia volare dell'avambraccio destro del partecipante con doppi cuscinetti adesivi lati.
  5. Coprire le camere di 32 mm coprioggetto per evitare perdite di liquido.
  6. Prima di avviare la scansione, aprire la finestra 'Setup Scanner' situato in alto a sinistra della schermata iniziale. Selezionare la scheda 'Video e Distance' e selezionare la funzione 'distanza di auto' per misurare la distanza della testa scanner dal partecipanti avambraccio.
    1. A seguito del completamento della misurazione della distanza automatica, selezionare la scheda 'Immagine Scan' e determinare l'area che deve essere sottoposto a scansione facendo clic sul pulsante 'Mark' nell'angolo in basso a destra della finestra. Se necessario, modificare la dimensione della regione di interesse inserendo manualmente le dimensioni dell'area di scansione nella 'Area Scan &# 8217; vicino alla parte superiore della finestra. Assicurarsi che la regione di interesse comprende il diametro di ciascuna camera ionoforesi ed è abbastanza grande per limitare la variabilità del flusso sanguigno pelle.
  7. A seguito del completamento della valutazione, salvare il file di dati. Aprire il file di dati utilizzando il software di analisi di immagine LDI per effettuare misure di perfusione.
    1. Clicca 'di revisione dell'immagine' nella finestra principale del software, e aprire il file immagine che deve essere analizzato.
    2. Utilizzare il software di tracciare una regione di interesse intorno ai diametri esterni di ciascuna camera. Regolare la regione di interesse in modo che si adatti correttamente sulla zona in cui erano presenti le camere. Poi clicca verranno visualizzate l'icona 'statistiche' e una colonna contenente le unità di perfusione mediani per ciascuna camera. Nota l'unità perfusione basale, così come la più alta unità perfusione da ciascuno dei precedenti 12 scansioni per ciascuna camera.
      NOTA: Questo metodo di analisi èspecifico al nostro laboratorio; Tuttavia, altri metodi possono essere usati per esprimere i dati ottenuti dalla scansione LDI. Per una rassegna completa fare riferimento alle linee guida da Roustit e Cracowski 12.
  8. Per calcolare variazione percentuale della perfusione in risposta a ACh e SNP, sottrarre perfusione basale dalla perfusione picco, dividere per perfusione basale e poi moltiplicare per 100.
    NOTA: Nel nostro laboratorio, cambiamenti di perfusione rispetto al basale hanno mostrato buon coefficiente intra-osservatore della variazione per ACh (7%) e SNP (6%).

Dilatazione 2. flusso-mediata e la dilatazione nitroglicerina-mediata

  1. Accendere la macchina Doppler ultrasuoni e PC in rete, contenente l'analisi delle immagini vascolari software (VIA).
    NOTA: Il software VIA cattura una immagine dal vivo (a 25 fotogrammi al secondo) e fornisce informazioni sul diametro del vaso e la qualità dei confini vascolari essere rilevato dalla macchina ad ultrasuoni. Oti suoi pacchetti software sono disponibili che può contenere funzioni e impostazioni. Si consiglia di consultare manuali operativi per il software specifico.
  2. Chiedi partecipante per rilassarsi in una poltrona semi-reclinata e posizionare il braccio su un comodo cuscino fuori dalla loro parte, ma a livello del cuore. Posizionare una pressione sanguigna bracciale al polso del partecipante.
    NOTA: Il paziente deve essere chiesto di mantenere il loro braccio ancora possibile per evitare artefatti di movimento durante la misurazione.
  3. Fissare la matrice trasduttore lineare dalla macchina ad ultrasuoni in un morsetto stereotassica, e serrare il morsetto utilizzando i dadi ad alette in modo che il trasduttore ad ultrasuoni rimane in una posizione fissa.
    NOTA: Il morsetto assicurerà che il trasduttore a ultrasuoni rimarrà stabile una volta che il vaso sanguigno si trova.
  4. Sulla macchina ad ultrasuoni, scorrere in 'Menu' e impostare la frequenza di scansione a 5 MHz e ottimizzare la profondità (l'impostazione della profondità consigliata è3,5 cm) e le impostazioni di guadagno sulla macchina ad ultrasuoni. Regolare le impostazioni di guadagno per garantire che la luminosità è simmetrica per la parete vicina e lontana della nave.
  5. Utilizzando il trasduttore schiera lineare, localizzare l'arteria brachiale che si trova solitamente 2-10 cm sopra la fossa antecubitale nel piano di scansione longitudinale. Eseguite le regolazioni per chiarire la qualità delle immagini in questa fase. Per identificare l'arteria, accendere il Doppler colore per contribuire a mostrare pulsatile flusso di sangue arterioso e distinguerlo dal continuo flusso di sangue venoso. Visualizza l'arteria brachiale orizzontalmente sullo schermo; dovrebbe apparire come due linee parallele solidi, separati da uno spazio libero tra le righe che rappresenta il lume del vaso.
  6. Per consentire al software VIA per registrare automaticamente diametro del vaso, utilizzare il cursore per contrassegnare una regione prestabilita di interesse per rilevare e monitorare le anteriori e posteriori pareti dell'arteria.
    NOTA: La dimensione della regione di interesse può essereaumentato o diminuito utilizzando i tasti 'x' e 'y' si trovano nella schermata principale del software.
  7. Fare clic su 'Start' sul software VIA e immagine l'arteria per 2 min. A seguito di questo, premere 'Gonfiare' sul software VIA e contemporaneamente gonfiare il bracciale per la pressione sanguigna collocato intorno al polso di sistolica pressione (di solito sopra 220 mmHg) per 5 min.
    NOTA: Lo scopo del polsino è per occludere il flusso di sangue alla mano.
  8. Dopo 5 min sgonfiare il bracciale della pressione sanguigna per indurre iperemia reattiva che, in un vaso sano, stimolerà NO-mediata vasodilatazione.
    NOTA: dilatazione Peak può verificarsi fino a 180 sec dopo la deflazione del bracciale, quindi si consiglia di continuare a registrare diametri vascolari per 3 minuti dopo il rilascio della cuffia.
  9. Dopo un periodo di riposo di 10 minuti, ri-localizzare l'arteria brachiale utilizzando il trasduttore array lineare e registrare 2 min basale lettura diametro nella stessa manieracome punto 2.7.
  10. Poi chiedi ai partecipanti di mettere un 500 mg sublinguale gliceril-trinitrato (GTN) compressa sotto la lingua e continuare a misurare il diametro dell'arteria brachiale per altri 5 minuti. Dopo questo periodo, chiedere al partecipante di rimuovere la tavoletta GTN e monitorare il partecipante per assicurarsi che non si verificano effetti negativi al farmaco.
  11. Effettuare tutte le analisi dei dati offline. Venticinque punti dati sono disponibili per ogni secondo della valutazione; Riduci dati in epoche di un secondo in Microsoft Excel. Esporta i dati in un pacchetto di analisi del segnale digitale e filtrata con un 3 sec movimento filtro a media.
  12. Stabilire il diametro di base dal 120 sec di dati prima del bracciale-inflazione. Ispezionare visivamente la regione di base ed escludere artefatti. Nella media le regioni di base rimanenti per produrre il diametro basale.
  13. Per l'analisi dilatazione flusso-mediata (FMD), utilizzare il software per la scansione automatica post cuff-regione deflazione per il picco dilatazione e utilizzare il cursore per contrassegnare questo picco per l'ispezione visiva. Se il picco è stato erroneamente identificato, usare il cursore per selezionare una regione più confinata entro i quali il picco potrebbe quindi essere identificato. Registrare il valore di picco del diametro di picco.
  14. Per i dati GTN, adottare una procedura identica a quella utilizzata con FMD, tranne cercare dilatazione picco nella regione dopo la 5 min di somministrazione del farmaco.
  15. Per calcolare FMD% e GTN%, sottrarre il diametro basale dal diametro di picco, dividere per il diametro basale e poi moltiplicare per 100.
    NOTA: Nel nostro laboratorio, il coefficiente intra-osservatore di variazione è di 11% per l'afta epizootica, e il 12% per GTN.

3. Carotid Intima-media Thickness

  1. Chiedi partecipante a mentire comodamente su un letto, e mettere un cuscino sotto la testa per offrire supporto al collo.
  2. Collegare l'elettrocardiogramma (ECG) porta alla ultrasuoni Doppler e poi collegare sul parti aziente. Solo è necessario un tracciato ECG di base, in modo da posizionare i cavi appropriati sulle braccia a destra ea sinistra, e sulla caviglia sinistra.
  3. Preparare la macchina ad ultrasuoni scorrendo il 'menu' e impostare la frequenza di scansione a 10 MHz e ottimizzare la profondità (l'impostazione di profondità consigliata è 3 - 4 cm) e guadagno impostazioni. Regolare le impostazioni di guadagno per garantire che la luminosità è simmetrica per la parete vicina e lontana della nave.
  4. Fare partecipante di inclinare leggermente il capo verso sinistra, e utilizzando il trasduttore schiera lineare, la scansione della carotide destra lungo tutte le sezioni (comune, arteria carotide interna ed esterna) utilizzando il piano di scansione longitudinale per identificare la presenza di eventuali placche. Salvare le immagini che mostrano le prove della placca. Per identificare l'arteria, cercare un punto di biforcazione in vaso, in quanto ciò dimostra l'arteria carotide comune biforcano nelle arterie carotidi interne ed esterne.
  5. Per la misura of carotide spessore intima-media (cIMT), raggiungere almeno 3 immagini di una sezione della carotide comune che è libero di placca, ed è di 1 cm prossimalmente al bulbo carotideo. Raggiungere tutte le immagini al picco dell'onda R sul ECG come ciò corrisponde a diastole ventricolare ed il punto in cui la nave è sotto la minor quantità di sollecitazione di taglio.
  6. Ripetere i punti 3.4 e 3.5 nella carotide sinistra. Chiedere al partecipante di inclinare leggermente la testa a destra per questa misura.
  7. Per aiutare a raggiungere immagini chiare delle pareti vicini e lontani, manipolare accuratamente la sonda ad ultrasuoni durante la valutazione per assicurare la nave è perpendicolare al fascio di ultrasuoni. Ottenere questo sottilmente modificando l'inclinazione e rotazione del trasduttore con piccole modifiche alla pressione applicata all'angolo prossimale a distale (movimento punta-tacco) della sonda.
  8. Effettuare analisi delle immagini non in linea con Software Arteria Measurement (AMS) per rilevare il boun vascolaredary secondo le linee di Pignoli. Caricare l'immagine da analizzare, e poi con il cursore, creare una regione di interesse in una sezione del vaso che è libera da placca. Fare clic su 'rilevare' sul software e registrare i valori visualizzati sullo schermo per cIMT e il diametro del lume.
    NOTA: letture accurate possono essere ottenuti solo dalla parete di fondo, in modo da ignorare le letture del vicino muro.
  9. Dai tre misurazioni per ogni lato, e poi questi media per ottenere la media cIMT per destra e sinistra carotidi separatamente. Ulteriori media il cIMT da entrambi i lati per dare il generale cIMT.
    NOTA: Il coefficiente intra-osservatore di variazione di questa tecnica nel nostro laboratorio è 9%.
  10. Eseguire la misurazione di ogni placca con lo stesso software contrassegnando manualmente la placca con il cursore. Fare clic su 'classificare' su AMS per calcolare automaticamente l'ecogenicità della placca e grado in base alla sua sensibilità per la rottura. Fare clicsulla finestra "Caratteristiche Plaque" per vedere queste informazioni.

Representative Results

Laser Doppler Imaging con ionoforesi

Le unità di flusso di sangue mediana seguito le scansioni di immagini Doppler laser da un sano mezza età femminile libera da CVD sono mostrati in figura 1. C'è stato un notevole aumento del flusso di sangue mediana sia per ACh e SNP. Flusso di sangue al basale era di 48 unità di perfusione per ACH, e 67 unità di perfusione per SNP. Flusso di sangue Peak in risposta a ACh era 455 unità di perfusione, e per SNP 446 unità di perfusione. Questo ha prodotto un aumento del 831% e il 566% in perfusione (rispetto al basale) per ACh e SNP, rispettivamente. I valori forniti sono altamente dipendenti dal materiale utilizzato per esaminare il flusso di sangue pelle con fattori ambientali.

Dilatazione flusso-mediata e la dilatazione nitroglicerina-mediata

Figura 2 mostra le base e di picco diametri per l'afta epizootica e le valutazioni GTN da un giovane maschio sano libero da CVD. Ilil diametro basale dell'arteria brachiale è stata del 3,0 mm per le valutazioni FMD e GTN. Il diametro di picco nel test FMD 3,3 mm, mentre per la valutazione GTN è 3,9 mm, che corrisponde rispettivamente ad un aumento del 10 e del 30% del flusso sanguigno, rispetto al basale.

Dell'intima-media carotidea Spessore

La Figura 3 mostra la carotide sinistra di un individuo sano. Calcolo dei valori CIMT viene eseguita utilizzando software automatizzati edge-rilevamento. Il cIMT nella parete opposta era 0,83 millimetri e il diametro del lume del vaso era 7,71 millimetri. I risultati per il diritto carotide nello stesso individuo sono stati 0,87 millimetri per cIMT, e 7,80 millimetri per il diametro del lume. Quando la media della lettura da entrambi i lati, cIMT era 0,85 millimetri, e il diametro del lume era 7,76 millimetri.

Figura 1
Figura 1. ChanGES in flusso di sangue in risposta a laser Doppler Imaging con ionoforesi. Dopo il completamento di una linea di base per misurare la scansione del flusso di sangue al basale, 10 scansioni (scansione di 1 a 10) con ionoforesi di ACh e SNP con una corrente di 30 μa elettrica sono state eseguite. A seguito di ionoforesi, sono state effettuate 2 scansioni di recupero. ACh = acetilcolina; SNP = nitroprussiato di sodio.

Figura 2
Figura 2. Flow-mediata e nitroglicerina-mediata dilatazione. Il grafico mostra il diametro di base e un chiaro aumento diametri di picco in seguito all'applicazione delle trinitroglicerina mediata stimoli dilatazione flusso-mediata e gliceril. FMD = dilatazione flusso-mediata; GTN = nitroglicerina mediata dilatazione.

Figura 3
Figura 3. Ecografia della carotide. L'ecografia della carotide di sinistra è mostrato con una regione di interesse collocati uno centimetri dal bulbo carotideo (punto di biforcazione). Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura .

Discussion

Dettagli La presente manoscritto metodologia di diverse valutazioni distinte di funzione vascolare e morfologia che possono essere eseguite nel sistema vascolare periferico. Ogni valutazione fornisce informazioni sulle distinte fasi di aterosclerosi, e contribuiscono a caratterizzare il profilo vascolare di diversi territori vascolari.

Abbiamo già riferito che la funzione endoteliale microvascolare è indipendente dalla grande funzionalità dei vasi endoteliale in una popolazione di pazienti con artrite reumatoide ad aumentato rischio di CVD 39. Inoltre, le valutazioni di funzione vascolare e morfologia erano indipendenti l'uno dall'altro nello stesso gruppo di pazienti e nei pazienti con CVD 40,41. Questi risultati possono essere spiegati con l'eterogeneità della funzione e della struttura delle cellule endoteliali vascolari in diversi territori 38, nonché un possibile intervallo di tempo per la progressione di alterazioni funzionali morfologicaanomalie nel vaso. Uno studio di Hashimoto e colleghi 42 ha rivelato che diversi partecipanti con aterosclerosi erano diminuite valori FMD ma normali valori CIMT. Questi risultati suggeriscono che l'esame di aterosclerosi subclinica utilizzando una varietà di metodi è importante per decifrare gli effetti globali della CVD.

L'importanza del microcircolo in salute e malattia sta guadagnando una crescente attenzione nella letteratura medica. I microvasi formano una superficie molto più grande di navi di grandi dimensioni che li rende obiettivi significativi per i danni da stimoli nocivi 43. E 'stato ipotizzato che microvasi potrebbero essere la fonte primaria di mediatori infiammatori che si infiltrano l'endotelio dei vasi più grandi che portano alla formazione della lesione 43. Nei diabetici di tipo II, malattie microvascolare spesso precede grande malattia del vaso 44, e in altre popolazioni con aumentato rischio di CVD, come Arthri reumatoidetis, interventi che riducono il rischio cardiovascolare migliorano microvascolare, ma non grande vascello, la funzione endoteliale 45,46. Collettivamente, questi risultati suggeriscono che l'esame della funzione microvascolare può aiutare a comprendere i complessi meccanismi che iniziano l'aterosclerosi.

Nel presente lavoro, la valutazione della funzione endoteliale microvascolare è stata effettuata utilizzando LDI con ionoforesi di agenti vasoattivi. Diverse altre valutazioni possono essere utilizzati per valutare la funzione microvascolare compresi capillaroscopia ungueale e venosa occlusione pletismografia. Tuttavia, la prima valutazione fornisce informazioni sulla morfologia solo microvascolare, mentre il secondo è che richiede tempo e in alcuni protocolli invasivi dovuti alla somministrazione di agenti vasoattivi intra-brachiale 1. Al contrario, LDI offre un approccio semplice, tempo efficiente per misurare la perfusione microvascolare dei vasi sanguigni della pelle in risposta ad agenti vasoattivi quali sono somministrati non invasvamente. La misurazione del flusso sanguigno cutaneo ha guadagnato l'accettazione diffusa nella letteratura grazie alla sua facilità di accesso e di forte correlazione con definiti, CVD 12. Inoltre, il vantaggio di LDI rispetto ad altre tecniche Doppler come flussimetria laser Doppler, è che può acquisire simultaneamente più punti in una data area e può rappresentare per gli artefatti di movimento cellulari e differenze spaziali del flusso sanguigno cutaneo, entrambi i quali possono influenzare la perfusione del vaso 47,48.

Nonostante gli evidenti vantaggi di ionoforesi, è importante notare che la corrente vasodilatazione indotta (CIV) da ionoforesi può confondere gli effetti degli agenti vasoattivi soprattutto al catodo. La scelta del veicolo per la somministrazione di farmaci potrebbe contribuire a ridurre questo effetto, con 0,5% di cloruro di sodio (come utilizzato nel protocollo corrente) efficace nel limitare CIV 18. Inoltre, l'uso di grandi camere di diametro e basso elettrico curaffitti (fini del protocollo attuale) tutti contribuiscono a ridurre CIV 18. L'utilizzo di un sito di controllo è stato anche consigliato 12. Fattori biologici e comportamentali può colpire anche l'affidabilità e la ripetibilità della tecnica. Ad esempio, la variazione circadiana e il fumo hanno dimostrato di influenzare la funzione endoteliale microvascolare 49,50. Condizioni di registrazione rigorose devono essere rispettati per ottenere risultati accurati e linee guida stabilite devono essere seguite durante la progettazione di protocolli 12.

Misura di afta epizootica e la dilatazione GTN-mediata fornisce informazioni sulla disfunzione endoteliale nei grandi vasi sanguigni, ed è ampiamente utilizzato nella ricerca vascolare non invasiva. La tecnica di FMD fornisce informazioni surrogata su NO biodisponibilità ed è un marcatore prognostico utile di eventi cardiaci in diverse popolazioni cliniche 7-9. Nel presente lavoro, il protocollo presentato conti per molti dei fattori chesono necessari per un'adeguata stimolazione della NO-mediata vasodilatazione 25. Ad esempio, il bracciale occlusione stato posto distale della sonda ecografica e intorno al polso 27, la durata di ischemia era 5 min e 26 tempo adeguato è stato permesso di registrare il diametro 'vero' picco seguente iperemia reattiva 28. Purtroppo, il protocollo non ha incluso la caratterizzazione del profilo di sforzo di taglio come il software automatico di rilevamento dei bordi non ha permesso la registrazione simultanea di diametro del vaso e il segnale di velocità dell'onda di polso. Il calcolo di sforzo di taglio è parte integrante di una misurazione precisa di afta epizootica 26 e abbiamo raccomandato che, ove possibile gruppi di ricerca, vascolari utilizzano il software che permette di tali misurazioni da effettuare.

Valutazioni di FMD e dilatazione GTN-mediata sono anche suscettibili di variazioni ambientali e biologiche 24, come piccoli cambiamenti di diametro vascolare puòsuscitare grandi risposte FMD / GTN. Per esempio, per valori tipici FMD partecipanti sani vanno dal 5-10% 51, che corrisponde a 0,25 - variazione 0.5mm diametro arteriosa per un'arteria con un diametro di 5 mm. Dato queste piccole modifiche al diametro delle arterie, attenzione deve essere prestata ai fattori tecnici e biologici che possono influenzare la misura. In effetti, l'afta epizootica può essere influenzata da una serie di fattori biologici e comportamentali, come l'attivazione simpatica 52, privazione del sonno 53, il consumo di caffeina 54, fumare 55, terapia antiossidante 56 e ora del giorno 57. Pertanto, è importante controllare questi fattori utilizzando informazioni provenienti orientamenti stabiliti 24,25.

La valutazione di tecnologie avanzate, ma subcliniche aterosclerosi è stato fatto usando cIMT. La tecnica è stata utilizzata in diverse popolazioni cliniche e fornisce grande dettaglio su arteriosa structure rispetto a tecniche più sofisticate come la risonanza magnetica 34. Come con le altre tecniche vascolari, la misurazione di cIMT richiede un'attenta valutazione dei fattori tecnici che possono influenzare la misura. Generalmente, cIMT dovrebbe essere eseguita in aree libere dalla placca, nella parete di fondo della carotide comune. Simile a FMD, misurazione della cIMT viene eseguita utilizzando ad alta risoluzione ecografia e così è altamente user-dipendente. Segnalato coefficiente di variazione (CofV) gamma 2,4-18,3% 58, mentre per l'afta epizootica è 1-84% 59. Tuttavia, anche se entrambe le tecniche sono eseguite da ecografisti competenti con fattori esterni ben controllata, rimane un elevato CofV 58,60,61. Una ragione di questo potrebbe essere che l'analisi dei confini vascolari sono eseguite con metodi manuali 60,61. Tale analisi può ridurre affidabilità artefatti di imaging come falsi confini, rumore dalla ULTRASUONISegnale und, e la distorsione dei vasi possono influenzare interpretazione dell'immagine 22.

I recenti sviluppi in continua software automatizzato bordo di rilevamento hanno notevolmente migliorato il rilevamento dei confini delle pareti vascolari 21,22. Nel presente studio, VIA software è stato utilizzato per misurare il diametro dell'arteria brachiale, mentre AMS è stato utilizzato per rilevare cIMT. L'uso di questi software riduce notevolmente la dipendenza dell'operatore, ma nel caso di AMS, un certo grado di comando è ancora disponibile in situazioni in cui la qualità dell'immagine può essere scarsa 62. I laboratori che usano software automatizzato di rilevamento dei bordi in genere tendono ad avere bassi CofV 58,63,64, quindi dovrebbe essere l'obiettivo di tutti i laboratori di ricerca vascolari per incorporare la misurazione automatizzata dei confini vascolari, al fine di garantire l'accuratezza dei risultati. E 'inoltre buona norma riportare i risultati di studi di riproducibilità per protocolli specifici durante la pubblicazione dei risultati dello studio.

6-9, c'è ancora una carenza di studi che hanno esaminato la relazione tra funzione endoteliale poveri ed esiti avversi cardiovascolari come infarto del miocardio e ictus. Ulteriori studi prospettici sono necessari per rispondere a queste preoccupazioni. Un'altra limitazione è l'uso di operatori umani effettuare valutazioni ed effettuare l'analisi. Questo introduce una potenziale fonte di pregiudizi; Tuttavia, questo può essere limitata accecando all'operatore di garantire i risultati oppure che il lettore è diverso dall'operatore. Essoè anche importante assicurare che il lettore segue un protocollo standardizzato per l'analisi dei dati, in modo che tutti i dati sono analizzati costantemente.

In sintesi, la presente manoscritto fornisce informazioni dettagliate sui passaggi metodologici necessari per eseguire correttamente le valutazioni di microvasi e funzione endoteliale grande vaso così come la morfologia vascolare della circolazione periferica. Se utilizzati insieme, le valutazioni forniscono informazioni globali sulle diverse fasi di aterosclerosi. Ulteriori studi prospettici che esaminano il ruolo potenziale diagnostico di queste tecniche sono garantiti.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Laser Doppler Imager Moor Instruments, Devon, UK moorLDI2
Iontophoresis Controller Moor Instruments, Devon, UK MIC2
Miochol-E 20 mg Novartis UK Prescribed by physician Acetylcholine for endothelium-dependent function
Nitroprussiat Fides 50 mg Rottapharm Spain Prescribed by physician Sodium nitroprusside for endothelium-independent function
Doppler Ultrasound Siemens PLC, Camberley UK Accuson Antares
Glyceryl Trinitrate 500 mcg Alpharma, Barnstaple, UK Prescribed by physician

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