Summary

Endothelial समारोह का अल्ट्रासाउंड आकलन: प्रवाह की मध्यस्थता फैलाव टेस्ट की एक तकनीकी दिशानिर्देश

Published: April 27, 2016
doi:

Summary

The flow mediated dilation (FMD) test is the most commonly utilized, non-invasive, ultrasound assessment of endothelial function in humans. Although the FMD test has been related with the prediction of future cardiovascular disease and events, it is a physiological assessment with many inherent confounding factors that need to be considered.

Abstract

हृदय रोग मृत्यु दर का प्रमुख कारण है और दुनिया भर विकलांगता का एक प्रमुख कारण है। संवहनी endothelium की शिथिलता एक रोग की स्थिति vasodilator और vasoconstrictor पदार्थों के बीच संतुलन में व्यवधान द्वारा मुख्य रूप से विशेषता है और atherosclerotic हृदय रोग के विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए प्रस्तावित है। इसलिए, मानव में endothelial समारोह का एक सटीक मूल्यांकन बेहतर है कि मदद कर सकता है कई कार्डियो केंद्रित विकृतियों के एटियलजि को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण का प्रतिनिधित्व करता है।

पिछले पच्चीस वर्षों में, कई methodological दृष्टिकोण से मानव में endothelial समारोह का मूल्यांकन प्रदान करने के लिए विकसित किया गया है। 1989 में शुरू की, एफएमडी परीक्षण एक प्रकोष्ठ रोड़ा और बाद प्रतिक्रियाशील hyperemia कि नाइट्रिक ऑक्साइड उत्पादन और बाहु धमनी की वैसोडायलेटेशन को बढ़ावा देता है को शामिल किया गया। एफएमडी परीक्षण अब सबसे व्यापक रूप से उपयोग, गैर इनवेसिव, ultr हैमानव में endothelial समारोह की asonic मूल्यांकन और भविष्य हृदय की घटनाओं के साथ संबद्ध किया गया है।

हालांकि एफएमडी परीक्षण नैदानिक ​​उपयोगिता हो सकता है, यह एक मनोवैज्ञानिक आकलन है कि कई कारकों पर विचार करने की जरूरत है कि विरासत में मिला दिया है। इस लेख में मदद शारीरिक और तकनीकी मुद्दों को कम करने और सटीक और मूल्यांकन के reproducibility में सुधार करने की सिफारिश की कार्यप्रणाली सहित एफएमडी का निर्धारण करने के लिए एक मानकीकृत प्रोटोकॉल का वर्णन है।

Introduction

हृदय रोग रुग्णता और मृत्यु दर दुनिया भर का प्रमुख कारण है। संवहनी endothelium की शिथिलता कई नाड़ी संबंधी रोगों 1 के विकास की ओर एक प्रारंभिक चरण का प्रतिनिधित्व करता है। इसलिए, मानव में endothelial समारोह का सही आकलन एक महत्वपूर्ण तकनीक है कि उपचार और रोग की रोकथाम की प्रभावकारिता में सुधार के अंतिम लक्ष्य के साथ, कई हृदय विकृतियों के एटियलजि को समझने में मदद कर सकता है प्रतिनिधित्व करता है।

अन्तःस्तर

Endothelium कोशिकाओं की एक monolayer कि इस तरह के नाइट्रिक ऑक्साइड के रूप में कई vasoactive पदार्थ, (सं), prostacyclins, endothelins, endothelial सेल वृद्धि कारक, interleukins, और plasminogen अवरोधकों 2 संश्लेषित है। इस तरह के कारकों endothelium के समारोह में योगदान रक्त तरलता, संवहनी टोन, प्लेटलेट एकत्रीकरण, प्लाज्मा घटकों और पोत दीवार infl की पारगम्यता विनियमित करने के लिएammation 2-4। इसके अतिरिक्त, कोई वैसोडायलेटेशन को बढ़ावा देने और endothelial अखंडता को बनाए रखने में एक महत्वपूर्ण विरोधी मेदार्बुदजनक भूमिका निभाता है। कोई ऊतकों को ऑक्सीजन की डिलीवरी और उनके चयापचय की मांग 3,5 के बीच संतुलन को नियंत्रित करने के माध्यम से पोत टोन और व्यास को नियंत्रित करता है। कई अंतर्जात, बहिर्जात, और यांत्रिक उत्तेजक कारकों को प्रेरित कि कोई synthase (एनोस) जिसमें से कोई synthesizes endothelial रहे हैं एल Arginine 6.7। सबसे उल्लेखनीय यांत्रिक प्रोत्साहन कतरनी तनाव है। दीवार कतरनी तनाव एनोस का अधिक से अधिक सक्रियण के लिए योगदान देता है, कोई उत्पादन और बाद में चिकनी मांसपेशी छूट 4 में जिसके परिणामस्वरूप। कि कारण के लिए कोई जैव उपलब्धता में कमी अक्सर endothelial रोग 8 के एक उपाय के रूप में प्रयोग किया जाता है।

अन्तःस्तर शिथिलता

Vasodilator और vasoconstrictor कारकों के बीच असंतुलन एक बेकार endothelium 2 की ओर जाता है। इसके अलावा, releaभड़काऊ मध्यस्थों और बदल स्थानीय कतरनी बलों के एसई endothelial निकाली गई प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (आरओएस) के संश्लेषण में वृद्धि हो सकती है। Redox न केवल संकेत में यह अपरेगुलेशन endothelium की अखंडता को संशोधित करता है और NO 9 के संश्लेषण को कम कर देता है, यह एनोस अतिरिक्त मुक्त कण के प्रत्यक्ष उत्पादन में जिसके परिणामस्वरूप जुदा कर सकते हैं। अंत में, कोई bioavailability में इस सुधार वाहिकासंकीर्णन, नाड़ी की जकड़न, और कम धमनी distensibility 4 बढ़ावा देता है।

Endothelium की शिथिलता की डिग्री उच्च रक्तचाप 10, atherosclerosis 11, इस्कीमिक स्ट्रोक 12, मधुमेह 13, प्रीक्लेम्पसिया 14 या गुर्दे की बीमारियों में 15 अन्य लोगों के अलावा कई विकृतियों की गंभीरता के साथ संबंधित दिया गया है। इसलिए, वहाँ विशाल ब्याज न केवल समय के साथ endothelial समारोह में परिवर्तन का मूल्यांकन करने के लिए है, लेकिन यह भी उपचारात्मक उपायों के बाद। विभिन्न तरीकों के लिए इस्तेमाल किया गया हैकोरोनरी परिसंचरण और परिधीय 19 में endothelial समारोह में दोनों invasively (कार्डियक कैथीटेराइजेशन और शिरापरक रोड़ा plethysmography 3,16) और गैर invasively (प्रवाह मध्यस्थता फैलाव, रेडियल धमनी Tonometry और नाड़ी समोच्च विश्लेषण 4,17,18) के नैदानिक ​​मूल्यांकन।

प्रवाह की मध्यस्थता फैलाव

प्रवाह मध्यस्थता फैलाव (एफएमडी) एक गैर इनवेसिव, endothelial समारोह की अल्ट्रासोनिक मूल्यांकन है और नाड़ी स्वास्थ्य समस्याओं के विकास के साथ जोड़ा गया है। 1989 20 में अपनी स्थापना के बाद, एफएमडी व्यापक रूप से एक विश्वसनीय, विवो विधि मनुष्य 19,21,22 में मुख्यतः कोई मध्यस्थता endothelial समारोह का मूल्यांकन करने के रूप में उपयोग किया गया है। दरअसल, बाहु धमनी एफएमडी परीक्षण अन्य इनवेसिव तकनीक 23 और कई जांच के साथ संबद्ध किया गया है एफएमडी और हृदय चोट 24,25 कि इस तरह के व्यक्तिगत बीच एक मजबूत विपरीत संबंध का वर्णन किया हैअधिक संवहनी विकृति प्रदर्शनी एक कम एफएमडी 25 के साथ duals। तदनुसार, इन आंकड़ों शकुन जानकारी है कि इस तकनीक के रूप में यह स्पर्शोन्मुख विषयों 26-30 में भविष्य के हृदय रोग से संबंधित है प्रदान कर सकते हैं पर जोर।

एफएमडी परीक्षण के दौरान, बाहु धमनी का व्यास लगातार आधारभूत और प्रकोष्ठ के एक संचार गिरफ्तारी की रिहाई के बाद मापा जाता है। कफ रिहाई पर, प्रेरित प्रतिक्रियाशील hyperemia नहीं रिलीज की और बाद में वैसोडायलेटेशन 19,31 मध्यस्थता कतरनी तनाव में वृद्धि को बढ़ावा देता है। एफएमडी आधार रेखा पर व्यास (एफएमडी%) के साथ तुलना में कफ की रिलीज के बाद धमनी व्यास में प्रतिशत वृद्धि के रूप में व्यक्त किया जाता है।

इस तकनीक में बढ़ नैदानिक ​​रुचि होने के बावजूद, एफएमडी परीक्षण एक शारीरिक आकलन है और इसलिए, कई चर आदेश मनुष्यों में endothelial समारोह का एक सटीक आकलन का संचालन करने में विचार किया जाना चाहिए। यह ऐकrticle एक मानकीकृत प्रोटोकॉल और सटीकता, reproducibility और एफएमडी परीक्षण की व्याख्या बेहतर बनाने में मदद करने के लिए तकनीकी और जैविक मुद्दों को कम करने की सिफारिश की कार्यप्रणाली का वर्णन है।

Protocol

नोट: निम्नलिखित एफएमडी प्रक्रिया नियमित रूप से एकीकृत संवहनी और व्यायाम फिजियोलॉजी (LIVEP) की प्रयोगशाला में संवहनी आकलन की पढ़ाई के दौरान आयोजित किया जाता है। सभी प्रक्रियाओं हेलसिंकी की घोषणा के सिद्धांतों क?…

Representative Results

जाहिरा तौर पर एक स्वस्थ पलटन समूह से आधारभूत विशेषताओं तालिका 1 में प्रस्तुत कर रहे हैं एकीकृत संवहनी और व्यायाम फिजियोलॉजी (LIVEP) की प्रयोगशाला में किए गए परीक्षण एफएमडी का सबसे आम चर <…

Discussion

1989 20 में शुरू की, एफएमडी परीक्षण व्यापक रूप से endothelial समारोह के एक गैर इनवेसिव उपाय के रूप में मानव में इस्तेमाल किया गया है। एफएमडी केवल भविष्य नाड़ी संबंधी रोग का खतरा 19,52,53 की भविष्यवाणी करने में न…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

लेखकों कई विषयों और रोगियों को जो हमारे अध्ययन है जिसमें हम endothelial समारोह एफएमडी परीक्षण का उपयोग का मूल्यांकन किया है में भाग लिया है शुक्रिया अदा करना चाहते हैं।

Materials

Doppler ultrasound GE Medical Systems  Logiq 7 Essential to include Duplex mode for simultaneous acquisition of B-mode and Doppler
Electrocardiographic (ECG) gating  Accusync Medical Research Accusync 72
12-MHz Linear array transducer  GE Medical Systems 11L-D A high-resolution linear array probe is essential
Forearm occlusion cuff  D.E. Hokanson SC5 5 x 84 cm
Ultrasound transmission gel  Parker 01-08
Rapid cuff inflator D.E. Hokanson E-20 AG101
Sterotactic-probe holder Flexabar  18047 Magnetic base fine adjustor
Edge detection analysis software Medical Imaging Applications Brachial Analyzer 5

Riferimenti

  1. Versari, D., Daghini, E., Virdis, A., Ghiadoni, L., Taddei, S. Endothelial dysfunction as a target for prevention of cardiovascular disease. Diabetes Care. 32, 314-321 (2009).
  2. Deanfield, J. E., Halcox, J. P., Rabelink, T. J. Endothelial function and dysfunction: testing and clinical relevance. Circulation. 115, 1285-1295 (2007).
  3. Marti, C. N., et al. Endothelial dysfunction, arterial stiffness, and heart failure. J Am Coll Cardiol. 60, 1455-1469 (2012).
  4. Harris, R. A., Nishiyama, S. K., Wray, D. W., Richardson, R. S. Ultrasound assessment of flow-mediated dilation. Hypertension. 55, 1075-1085 (2010).
  5. Schechter, A. N., Gladwin, M. T. Hemoglobin and the paracrine and endocrine functions of nitric oxide. N Engl J Med. 348, 1483-1485 (2003).
  6. Forstermann, U., Munzel, T. Endothelial nitric oxide synthase in vascular disease: from marvel to menace. Circulation. 113, 1708-1714 (2006).
  7. Moncada, S., Palmer, R. M., Higgs, E. A. Nitric oxide: physiology, pathophysiology, and pharmacology. Pharmacol Rev. 43, 109-142 (1991).
  8. Corretti, M. C., et al. Guidelines for the ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery: a report of the International Brachial Artery Reactivity Task Force. J Am Coll Cardiol. 39, 257-265 (2002).
  9. Vanhoutte, P. M., Shimokawa, H., Tang, E. H., Feletou, M. Endothelial dysfunction and vascular disease. Acta Physiol (Oxf). 196, 193-222 (2009).
  10. Kang, K. T. Endothelium-derived Relaxing Factors of Small Resistance Arteries in Hypertension. Toxicol Res. 30, 141-148 (2014).
  11. Chistiakov, D. A., Revin, V. V., Sobenin, I. A., Orekhov, A. N., Bobryshev, Y. V. Vascular endothelium: functioning in norm, changes in atherosclerosis and current dietary approaches to improve endothelial function. Mini Rev Med Chem. 15, 338-350 (2015).
  12. Poggesi, A., Pasi, M., Pescini, F., Pantoni, L., Inzitari, D. Circulating biologic markers of endothelial dysfunction in cerebral small vessel disease: a review. J Cereb Blood Flow Metab. , (2015).
  13. Altabas, V. Diabetes, Endothelial Dysfunction, and Vascular Repair: What Should a Diabetologist Keep His Eye on. Int J Endocrinol. 2015, 848272 (2015).
  14. Sanchez-Aranguren, L. C., Prada, C. E., Riano-Medina, C. E., Lopez, M. Endothelial dysfunction and preeclampsia: role of oxidative stress. Front Physiol. 5, 372 (2014).
  15. Basile, D. P., Yoder, M. C. Renal endothelial dysfunction in acute kidney ischemia reperfusion injury. Cardiovasc Hematol Disord Drug Targets. 14, 3-14 (2014).
  16. Hasdai, D., Lerman, A. The assessment of endothelial function in the cardiac catheterization laboratory in patients with risk factors for atherosclerotic coronary artery disease. Herz. 24, 544-547 (1999).
  17. Hayward, C. S., Kraidly, M., Webb, C. M., Collins, P. Assessment of endothelial function using peripheral waveform analysis: a clinical application. J Am Coll Cardiol. 40, 521-528 (2002).
  18. Naka, K. K., Tweddel, A. C., Doshi, S. N., Goodfellow, J., Henderson, A. H. Flow-mediated changes in pulse wave velocity: a new clinical measure of endothelial function. Eur Heart J. 27, 302-309 (2006).
  19. Green, D. J., Dawson, E. A., Groenewoud, H. M., Jones, H., Thijssen, D. H. Is flow-mediated dilation nitric oxide mediated?: A meta-analysis. Hypertension. 63, 376-382 (2014).
  20. Anderson, E. A., Mark, A. L. Flow-mediated and reflex changes in large peripheral artery tone in humans. Circulation. 79, 93-100 (1989).
  21. Celermajer, D. S., et al. Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis. Lancet. 340, 1111-1115 (1992).
  22. Stoner, L., et al. There’s more to flow-mediated dilation than nitric oxide. J Atheroscler Thromb. 19, 589-600 (2012).
  23. Anderson, T. J., et al. Close relation of endothelial function in the human coronary and peripheral circulations. J Am Coll Cardiol. 26, 1235-1241 (1995).
  24. Juonala, M., et al. Interrelations between brachial endothelial function and carotid intima-media thickness in young adults: the cardiovascular risk in young Finns study. Circulation. 110, 2918-2923 (2004).
  25. Halcox, J. P., et al. Endothelial function predicts progression of carotid intima-media thickness. Circulation. 119, 1005-1012 (2009).
  26. Ghiadoni, L., et al. Different effect of antihypertensive drugs on conduit artery endothelial function. Hypertension. 41, 1281-1286 (2003).
  27. Plantinga, Y., et al. Supplementation with vitamins C and E improves arterial stiffness and endothelial function in essential hypertensive patients. Am J Hypertens. 20, 392-397 (2007).
  28. Charakida, M., Masi, S., Loukogeorgakis, S. P., Deanfield, J. E. The role of flow-mediated dilatation in the evaluation and development of antiatherosclerotic drugs. Curr Opin Lipidol. 20, 460-466 (2009).
  29. Hadi, H. A., Carr, C. S., Al Suwaidi, J. Endothelial dysfunction: cardiovascular risk factors, therapy, and outcome. Vasc Health Risk Manag. 1, 183-198 (2005).
  30. Brunner, H., et al. Endothelial function and dysfunction. Part II: Association with cardiovascular risk factors and diseases. A statement by the Working Group on Endothelins and Endothelial Factors of the European Society of Hypertension. J Hypertens. 23, 233-246 (2005).
  31. Sessa, W. C. eNOS at a glance. J Cell Sci. 117, 2427-2429 (2004).
  32. Hashimoto, M., et al. Modulation of endothelium-dependent flow-mediated dilatation of the brachial artery by sex and menstrual cycle. Circulation. 92, 3431-3435 (1995).
  33. Adkisson, E. J., et al. Central, peripheral and resistance arterial reactivity: fluctuates during the phases of the menstrual cycle. Experimental biology and medicine. 235, 111-118 (2010).
  34. Woodman, R. J., et al. Improved analysis of brachial artery ultrasound using a novel edge-detection software system. J Appl Physiol. 91, 929-937 (1985).
  35. Mancini, G. B., Yeoh, E., Abbott, D., Chan, S. Validation of an automated method for assessing brachial artery endothelial dysfunction. The Canadian journal of cardiology. 18, 259-262 (2002).
  36. Thijssen, D. H., et al. Assessment of flow-mediated dilation in humans: a methodological and physiological guideline. American journal of physiology. 300, 2-12 (2011).
  37. Kizhakekuttu, T. J., et al. Measuring FMD in the brachial artery: how important is QRS gating. J Appl Physiol. 109, 959-965 (2010).
  38. Celermajer, D. S. Noninvasive detection of atherosclerosis. N Engl J Med. 339, 2014-2015 (1998).
  39. Pyke, K. E., Tschakovsky, M. E. Peak vs. total reactive hyperemia: which determines the magnitude of flow-mediated dilation. J Appl Physiol. 102, 1510-1519 (2007).
  40. Charakida, M., Masi, S., Luscher, T. F., Kastelein, J. J., Deanfield, J. E. Assessment of atherosclerosis: the role of flow-mediated dilatation. Eur Heart J. 31, 2854-2861 (2010).
  41. Peretz, A., et al. Flow mediated dilation of the brachial artery: an investigation of methods requiring further standardization. BMC cardiovascular disorders. 7, (2007).
  42. Davies, P. F., Tripathi, S. C. Mechanical stress mechanisms and the cell. An endothelial paradigm. Circulation research. 72, 239-245 (1993).
  43. Harris, R. A., et al. The effect of oral antioxidants on brachial artery flow-mediated dilation following 5 and 10 min of ischemia. European journal of applied physiology. 107, 445-453 (2009).
  44. Mitchell, G. F., et al. Local shear stress and brachial artery flow-mediated dilation: the Framingham Heart Study. Hypertension. 44, 134-139 (2004).
  45. Flammer, A. J., et al. The assessment of endothelial function: from research into clinical practice. Circulation. 126, 753-767 (2012).
  46. Padilla, J., et al. Normalization of flow-mediated dilation to shear stress area under the curve eliminates the impact of variable hyperemic stimulus. Cardiovasc Ultrasound. 6, 44 (2008).
  47. Stoner, L., Tarrant, M. A., Fryer, S., Faulkner, J. How should flow-mediated dilation be normalized to its stimulus. Clin Physiol Funct Imaging. 33, 75-78 (2013).
  48. Atkinson, G., Batterham, A. M. Allometric scaling of diameter change in the original flow-mediated dilation protocol. Atherosclerosis. 226, 425-427 (2013).
  49. Black, M. A., Cable, N. T., Thijssen, D. H., Green, D. J. Importance of measuring the time course of flow-mediated dilatation in humans. Hypertension. 51, 203-210 (2008).
  50. Padilla, J., et al. Adjusting flow-mediated dilation for shear stress stimulus allows demonstration of endothelial dysfunction in a population with moderate cardiovascular risk. J Vasc Res. 46, 592-600 (2009).
  51. Liuni, A., et al. Observations of time-based measures of flow-mediated dilation of forearm conduit arteries: implications for the accurate assessment of endothelial function. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 299, 939-945 (2010).
  52. Yeboah, J., Crouse, J. R., Hsu, F. C., Burke, G. L., Herrington, D. M. Brachial flow-mediated dilation predicts incident cardiovascular events in older adults: the Cardiovascular Health Study. Circulation. 115, 2390-2397 (2007).
  53. Yeboah, J., et al. Predictive value of brachial flow-mediated dilation for incident cardiovascular events in a population-based study: the multi-ethnic study of atherosclerosis. Circulation. 120, 502-509 (2009).
  54. Rundek, T., et al. Endothelial dysfunction is associated with carotid plaque: a cross-sectional study from the population based Northern Manhattan Study. BMC Cardiovasc Disord. 6, 35 (2006).
  55. Joannides, R., et al. Nitric oxide is responsible for flow-dependent dilatation of human peripheral conduit arteries in vivo. Circulation. 91, 1314-1319 (1995).
  56. Kooijman, M., et al. Flow-mediated dilatation in the superficial femoral artery is nitric oxide mediated in humans. J Physiol. 586, 1137-1145 (2008).
  57. Charakida, M., et al. Variability and reproducibility of flow-mediated dilatation in a multicentre clinical trial. Eur Heart J. 34, 3501-3507 (2013).
  58. Corretti, M. C., Plotnick, G. D., Vogel, R. A. Technical aspects of evaluating brachial artery vasodilatation using high-frequency ultrasound. Am J Physiol. 268, 1397-1404 (1995).
  59. Leeson, P., et al. Non-invasive measurement of endothelial function: effect on brachial artery dilatation of graded endothelial dependent and independent stimuli. Heart (British Cardiac Society). 78, 22-27 (1997).
  60. Zweier, J. L., Talukder, M. A. The role of oxidants and free radicals in reperfusion injury. Cardiovasc Res. 70, 181-190 (2006).
  61. Gemignani, V., et al. Ultrasound measurement of the brachial artery flow-mediated dilation without ECG gating. Ultrasound Med Biol. 34, 385-391 (2008).
  62. Gemignani, V., Faita, F., Ghiadoni, L., Poggianti, E., Demi, M. A system for real-time measurement of the brachial artery diameter in B-mode ultrasound images. IEEE Trans Med Imaging. 26, 393-404 (2007).
  63. Doshi, S. N., et al. Flow-mediated dilatation following wrist and upper arm occlusion in humans: the contribution of nitric oxide. Clin Sci (Lond). 101, 629-635 (2001).
  64. Betik, A. C., Luckham, V. B., Hughson, R. L. Flow-mediated dilation in human brachial artery after different circulatory occlusion conditions. American journal of physiology. 286, 442-448 (2004).
  65. Agewall, S., et al. Comparison of ultrasound assessment of flow-mediated dilatation in the radial and brachial artery with upper and forearm cuff positions. Clin Physiol. 21, 9-14 (2001).
check_url/it/54011?article_type=t

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Citazione di questo articolo
Rodriguez-Miguelez, P., Seigler, N., Harris, R. A. Ultrasound Assessment of Endothelial Function: A Technical Guideline of the Flow-mediated Dilation Test. J. Vis. Exp. (110), e54011, doi:10.3791/54011 (2016).

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