Ultraschall Beurteilung der Endothelial Abhängige Fluss Vasodilatation der Arteria brachialis in der klinischen Forschung

Summary

Endotheliale Dysfunktion ist mit zahlreichen Krankheitszuständen verbunden und prädiktiv für unerwünschte kardiovaskuläre Ereignisse bei Menschen. Flussvermittelte Vasodilatation (FMD) ein nicht-invasiven Ultraschall Verfahren zur Bewertung der endothelialen Funktion. Methodische Entscheidungen und Erfahrung des Bedieners können die Ergebnisse beeinflussen. Ein systematischer Ansatz zur Bekämpfung der MKS in Studien am Menschen wird hier diskutiert.

Abstract

Das vaskuläre Endothelium ist ein Monolayer von Zellen, die das Innere der Blutgefäße abdecken und sowohl strukturelle und funktionelle Rollen. Das Endothel wirkt als Barriere, die Verhütung Leukozytenadhäsion und Aggregation sowie Steuern Permeabilität der Plasmakomponenten. Funktionell, wirkt das Endothel Schiff Ton.

Endotheliale Dysfunktion ist ein Ungleichgewicht zwischen den chemischen Spezies, die den Gefäßtonus, thombroresistance, Zellproliferation und der Mitose regulieren. Es ist der erste Schritt bei der Atherosklerose und ist mit koronarer Herzerkrankung, peripherer Gefäßerkrankung, Herzversagen, Bluthochdruck und Hyperlipidämie verbunden.

Die erste Demonstration der endothelialen Dysfunktion beteiligt direkte Infusion von Acetylcholin und quantitative Koronarangiographie. Acetylcholin bindet an Muscarin-Rezeptoren auf der Oberfläche von Endothelzellen, die zu einer Erhöhung der intrazellulären Calcium und erhöhten NiTric-Oxid (NO)-Produktion. Bei Patienten mit einem intakten Endothel wurde Vasodilatation beobachtet, während Patienten mit endothelialer Schädigungen erfahren paradoxen Vasokonstriktion.

Es existiert eine nicht-invasive, In-vivo-Verfahren zur Messung der Endothelfunktion in peripheren Arterien unter Verwendung von hochauflösenden B-Mode-Ultraschall. Die endotheliale Funktion der peripheren Arterien ist eng mit koronarer Herzfunktion beziehen. Dieses Verfahren misst die Veränderung Prozent Durchmesser der Oberarmarterie während eines Zeitraums von reaktiven Hyperämie folgenden Extremitäten-Ischämie.

Diese Technik, die als Endothel-abhängige, flussvermittelte Vasodilatation bekannt (MKS) hat den Wert in der klinischen Forschung Einstellungen. Jedoch kann eine Reihe von physiologischen und technischen Fragen auf die Genauigkeit der Ergebnisse und entsprechende Richtlinien für die Technik sind veröffentlicht worden. Trotz der Leitlinien bleibt MKS stark abhängig vom Netzbetreiber und präsentiert eine steile Lernkurve.Dieser Artikel stellt eine standardisierte Methode zur Messung von MKS in der Arteria brachialis am Oberarm und bietet Vorschläge für den inner Betreiber Variabilität zu reduzieren.

Introduction

Das menschliche vaskuläre Endothel eine strukturelle und funktionelle Rollen innerhalb des Körpers. In histologischen Schnitten, erscheint das Endothel kleinen, mit einer dünnen Schicht von Zellen 1-2 Mikrometer dick sitzt oben auf einer Schicht aus glatten Muskelzellen (der Medien) und einer dicken Schicht von Bindegewebe (Adventitia). Insgesamt betrachtet stellt die Endothel eine große Fläche für den Informationsaustausch zwischen dem Blut und der vaskulären glatten Muskulatur. Laut einer Schätzung, einer Querschnittsfläche von 700 m ² und einer Masse von 1000-1500 Gramm in einem 70 kg schweren Mann, ist in der Masse der Leber ¹ vergleichbar. Eine gesunde Endothel ermöglicht mechanischen zur chemischen Signaltransduktion, die Homöostase des Blutgefäßes zu halten. Endotheldysfunktion ein Ungleichgewicht dieser Mediatoren und der erste Schritt in Gefäßerkrankung haben, vor der histologische Nachweis von Atherosklerose. Eine nicht-invasive, In-vivo-Verfahren zur Quantifizierung der gefäßerweiternde Funktion des menschlichenArterie vorhanden ist. Dieses Verfahren, Endothel-abhängige, flussvermittelte Vasodilatation (FMD) ist weit verbreitet in klinischen Studien verwendet.

Das Endothel dient als eine strukturelle Komponente des Gefäßsystems und stellt Komponenten der extrazellulären Matrix, wie Glykosaminoglykane und Fibronektin ^2. Langfristige Veränderungen des Blutflusses und akuter Verletzung der Arterie kann zu strukturellen Veränderungen führen kann. Funktionell sind die vaskulären Endothelzellen beteiligt an der Regulation des Gefäßtonus, entzündliche Prozesse, Thrombose und Antikoagulation. Endothelzellen beeinflussen Vasokonstriktion durch Endothelin während Vasodilatation durch Stickstoffmonoxid (NO), Prostacyclin und Endothelzellen abgeleitet hyperpolarisierender Faktor (EDHF) ^3-6 vermittelt.

Endothelialen Dysfunktion ist eine Beeinträchtigung der jeder dieser Mediatoren und der erste Schritt bei der Atherosklerose. Nicht überraschend, als ein Mechanismus der Krankheit, mit einer Reihe von klinisch wichtigen zugeordnet istErkrankungen wie koronarer Herzkrankheit, Bluthochdruck und Diabetes mellitus ^7-11. Wichtig ist, dass die endotheliale Dysfunktion bei Patienten ohne kardiovaskuläre Erkrankungen diagnostiziert beobachtet werden und ist prädiktiv für zukünftige kardiovaskuläre Ereignisse ^7,12,13. Ein Maß der endothelialen Dysfunktion, in Kombination mit dem Framingham-Score, können zusätzliche prognostische Informationen über beiden Maßnahme allein ¹⁴ liefern.

Maßnahmen der endothelialen Dysfunktion kann es sich um die direkte Infusion eines pharmakologischen Wirkstoffs. Intercoronary Infusion von Acetylcholin, beispielsweise in Verbindung mit quantitativen Angiographie zeigt Vasodilatation in Patienten mit intaktem Endothel. Jedoch Personen mit Endothelschädigungen Erfahrung paradoxen Vasokonstriktion. In ¹⁵ peripheren Arterien, ist die Infusion von einem pharmakologischen Wirkstoff mit der Messung der Durchflussmesser von Stamm-Plethysmographie möglich ^16.

Agents, die sich unmittelbar auf die Endothel und entlocken ein chemisches Signal werden als Endothel-abhängige Vasodilatatoren. Acetylcholin, beispielsweise wirkt auf Muscarin-Rezeptoren auf Endothelzellen, die zu intrazellulären Calcium-Konzentration, die Aktivierung der NO-Synthase und Vasodilatation erhöht. Agenten, die Vasodilatation beeinflussen ohne Beteiligung des Endothels sind Endothel-unabhängige Agenten genannt. Nitroglycerin, zum Beispiel aktiviert die lösliche Guanylzyklase und cyclische Guanosin-3 ', – 5'-monophasphate (cGMP), die Vasodilatation durch Proteinkinasen in der Gefäßwand Regulierung der intrazellulären Calciumkonzentrationen ^17.

Es ist eine nicht-invasive, In-vivo-Verfahren zur Quantifizierung von endothelialen Dysfunktion Celermajer und assoziierten eingeführt sogenannte "Flow-vermittelte, Endothel-abhängige Vasodilatation" (FMD) ^18. Kurz gesagt, Änderungen an den Blutfluss offen Schubspannung empfindlich Ionen-chan arteriellenKanäle im Endothel. Das Signal wird über eine zweite Kaskade-messenger tranduced und aktiviert endotheliale NO-Synthase (eNOS), Erzeugung von NO. Diese Art diffundiert durch die Zellmembran zu benachbarten glatten Muskelzellen (SMC). Innerhalb der SMC wird das Signal transduziert, Senken intrazellulären Calciumkonzentration und beeinflussen Vasorelaxation ^19. Der Durchmesser der Arterie Lumen erhöht, was zu einer Zunahme des Blutflusses im Einklang mit der Gleichung Hagen-Poiseullie. Die Wirkung von MKS kann mit der Verabreichung eines NO-Synthase-Inhibitor, wie Mono-Methyl (L-NMMA) ²⁰ abgeschafft werden.

Celermajer et al. Die innovative Arbeit hat die Verwendung von hochauflösenden B-Mode-Ultraschall erlaubt, um die Änderung in der Arterie Durchmesser während der Ischämie, die reaktive Hyperämie folgt zu beurteilen. Bei diesem Verfahren liegt ein menschliches Subjekt Rücken und der Durchmesser der Oberarmarterie in einer Längsebene gemessen. Ein blut pressuWieder Manschette wird verwendet, um Ischämie in der Extremität zu erzeugen. Nach der Freigabe der Blutdruckmanschette der Durchmesser der Arterie wird erneut gemessen. Der rasche Wandel in Schubspannung ist der Reiz für NO-vermittelte Vasodilatation. Eine einfache Gleichung beschreibt die Änderung des Durchmessers gegenüber dem Basisdurchmesser (Gleichung 1). Eine vollständige Diskussion der Parameter dieser Gleichung, Hyperämie und Grundliniendurchmesser kann im Protokoll gefunden werden und Ergebnisse Abschnitte.

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Equation 1: Percent FMD

%FMD =

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In mehreren Studien, MKS Prozent wurde festgestellt, kardiovaskuläre Ereignisse bei Patienten mit Herz-Kreislauf-Krankheit etabliert ^21-24 vorherzusagen. Eine Korrelation zwischen Arteria brachialis Prozent MKS und koronare Herz MKS wurde von Anderson et al etabliert., Dämonenschaulicht die Verbindung zwischen Peripheriemessungen und den klinisch-relevanten ischämischen Veränderungen der Herz ^25. FMD nicht die maximale Vasodilatation des Schiffes zu demonstrieren. Um dies zu bewerten, kann MKS durch Endothel-abhängige, Nitroglycerin-vermittelte Vasodilatation des gleichen Schiffes verfolgt werden.

Es gibt technische Fragen, die die Messung der FMD Prozent. Seit der Einführung der Technik, zeigten mehrere Studien eine hohe intraindividuelle und Inter-Operator-Variabilität ^26. Es hat sich gezeigt, dass physiologische Faktoren wie Rauchen, blutdrucksenkende Medikamente, die Tageszeit und nüchternen Zustand beeinflussen Prozent MKS. Ebenso technischen Entscheidungen, wie die Position der Manschette relativ zu dem Ort der Messung und die Dauer der Okklusion wurde gezeigt, dass die Messung ^27,28 beeinflussen. Leitlinien wurden veröffentlicht, die den aktuellen Konsens zu beschreiben und damit für Standardisierung der Technik zwischenLaboratorien ^19,29.

Trotz der sich entwickelnden Konsens über Technik, bleibt flussvermittelte Vasodilatation stark abhängig vom Netzbetreiber mit einer langen Lernkurve. Corretti, zum Beispiel, empfiehlt die Untersucher komplette 100 Scans unter der Aufsicht eines erfahrenen Ermittler vor unabhängig arbeitet. Auf ein Niveau von ausreichend Know-how zu erhalten, ist es die Techniker komplette 100 Scans pro Jahr empfohlen. Für die Ermittler mit einer kleinen Stichprobe und der begrenzten Ressourcen, stellt die Lernkurve eine Eintrittsbarriere. Dieser Artikel wird ein Verfahren zum flussvermittelte Vasodilatation der Arteria brachialis in den Oberarm zu demonstrieren und bieten technische Vorschläge, um intra-Betreiber Variabilität zu reduzieren.

Protocol

Die folgende Vorgehensweise, als Teil einer Forschern initiierte Studie entwickelt wurde, überprüft und von der Universität von Kalifornien zugelassen, San Francisco (UCSF) Ausschuss für Human Research (CHR) und alle Teilnehmer gaben ihr Einverständnis. 1. Ausrüstung Verwenden Sie ein EKG gated Bilderfassungssystem zu erfassen und zu analysieren, die MKS. Schließen Sie einen Philips HD11 Ultraschall zu einem Desktop-PC. Verbinden eines Videosignals von der Ultrasc…

Representative Results

Die Hauptvariablen flussvermittelte Vasodilatation sind in Tabelle 1 gezeigt. Variable Beschreibung Mittlere Geschwindigkeit (cm / sec) Der mittlere arterielle Blutgeschwindigkeit in der Mitte 50% des Lumens während eines Herzzyklus von spektralen Doppler-Wellenformen, um den Blutstrom proportional und umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche geschätz…

Discussion

Endotheliale Dysfunktion ist ein Ungleichgewicht in den chemischen Mediatoren zu beeinflussen Schiff Ton und einen frühen Schritt in der Entwicklung von Atherosklerose. Messen der Reaktivität einer Arterie ist ein Weg, um den Zustand dieser Synthesewege zu bewerten. Direkte und indirekte Methoden zur Beurteilung der Reaktivität existieren für die verschiedenen Gefäßbetten, die von direkten Infusion einer Endothel-Agonisten in der Herz-Kreislauf, um nicht-invasive, Pulswellenformanalyse in den Zeigefinger ^38.<…

Materials

Name of Material/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
Philips HD 11XE ultrasound	Philips Healthcare
5-12 MHz linear array transducer	Philips Healthcare	L12-5
Ultrasound gel	Parker Laboratories
Vascular Research Tools v.5.0	Medical Imaging Applications, LLC
MIA Gating module	Medical Imaging Applications, LLC
Desktop PC	Dell, Inc
Windows XP	Microsoft, Inc
5 cm tourniquet blood pressure cuff	Hokanson	SC 5
Hand-held aneroid manometer	Welch Allyn	DS66