臨床研究における上腕動脈の内皮依存血流依存性血管拡張の超音波評価

Summary

内皮機能不全は、多くの疾患状態に関連した、ヒトでの有害心血管イベントの予測です。血流依存性血管拡張（FMD）は、内皮機能を評価する非侵襲的な超音波法である。方法論的な選択とオペレータの経験が結果に影響を与える場合があります。ヒト試験における口蹄疫への体系的なアプローチは、ここで議論されている。

Abstract

血管内皮は、血管の内側を覆い、両方の構造的および機能的役割を提供する細胞の単層である。内皮細胞は、白血球の接着および凝集を防ぐだけでなく、血漿成分への浸透性を制御する、障壁として作用する。機能的には、内皮は血管の緊張に影響を与えます。

内皮機能不全は、血管緊張、thombroresistance、細胞増殖や有糸分裂を調節する化学種間の不均衡です。これは、アテローム性動脈硬化症の最初のステップであり、冠動脈疾患、末梢動脈疾患、心不全、高血圧、および高脂血症に関連している。

内皮機能障害の最初のデモでは、アセチルコリンおよび定量的冠動脈造影の直接注入を含んだ。アセチルコリンは、細胞内カルシウムの増加著の増加をもたらす、内皮細胞表面上のムスカリン性受容体に結合するトリC酸化物（NO）産生。内皮損傷を有する被験体は、逆説的な血管収縮を経験しながら、無傷の内皮を有する被験体において、血管拡張が観察された。

高解像度のBモード超音波を用いて末梢動脈における内皮機能を測定するための非侵襲性のインビボの方法が存在する。末梢動脈の内皮機能は、冠動脈機能と密接に関係している。この技術は、下肢虚血以下の反応性充血の期間中に上腕動脈の直径の割合変化を測定する。

内皮依存性、流動媒介血管拡張（FMD）として知られるこの技術は、臨床研究の設定で値を有している。しかし、生理学的および技術的な問題の数は結果の精度に影響を与えることができ、技術のための適切なガイドラインは、発表されている。ガイドラインにもかかわらず、口蹄疫が大きく依存し、オペレータのままであり、急な学習曲線を提示します。この記事では、上腕部に上腕動脈にFMDを測定するための標準化された方法を提示し、オペレータ内のばらつきを低減するための提案を提供しています。

Introduction

ヒト血管内皮は、体内の構造的および機能的役割を提供しています。組織学的切片では、内皮、平滑筋細胞（メディア）および結合組織（外膜）の厚さの層の層の上に座っている1から2ミクロンの厚さの細胞の薄い層を含む、小さな現れる。全体として、内皮は血液と血管平滑筋組織の間の情報交換のための広い領域を提供する。一説、700メートル²の断面積と70kgのヒトにおける1,000-1,500グラムの質量、肝臓¹質量に匹敵します。健康な内皮は、血管の恒常性を維持するために、化学的シグナル伝達に機械を可能にする。内皮機能不全は、これらのメディエーターの不均衡および血管疾患の最初のステップ、アテローム性動脈硬化症の組織学的証拠を前に存在します。ヒトの血管拡張機能を定量化するための非侵襲性、in vivo法動脈は存在しています。この方法は、内皮依存性、流動媒介血管拡張（FMD）が広く臨床試験で使用されている。

内皮は、血管系の構造成分として機能し、グリコサミノグリカンおよびフィブロネクチン²のような細胞外マトリックスの成分を製造しています。動脈への血流および急性損傷における長期間の変化は構造変化につながる可能性がある。機能的には、血管内皮細胞は、血管緊張、炎症過程、抗血栓および抗凝固の調節に関与する。血管拡張は、過分極因子^{（EDHF）3-6}由来の一酸化窒素（NO）、プロスタサイクリン、および内皮によって仲介されている間、内皮細胞は、エンドセリンを介して血管収縮に影響を与える。

内皮機能不全は、これらのメディエーターのうちのいずれかの機能障害とアテローム性動脈硬化症の最初のステップです。驚くべきことに、病気のメカニズムとして、それは臨床的に重要な数に関連付けられていないこのような冠動脈疾患、高血圧および糖尿病などの条件^7-11。重要なことは、内皮機能障害を診断、心血管疾患のない個体で観察され、将来の心血管イベント^7,12,13を予測することができます。内皮機能不全の1つの尺度は、フラミンガムスコアと組み合わせて、単独尺度¹⁴以上の追加の予後情報を提供することができる。

内皮機能障害の対策は、薬剤の直接注入を含むことができる。アセチルコリンのIntercoronary注入は、例えば、定量的血管造影と組み合わせた、無傷の内皮と被験者で血管拡張を示しています。しかし、内皮障害の経験を逆説的な血管収縮を持つ個人^。15末梢動脈では、ゲージ-ひずみ容積脈波による流量の測定と薬剤の注入は¹⁶可能です。

エージェント直接内皮に影響を及ぼし、化学信号を引き出すsは内皮依存性血管拡張剤と呼ばれる。アセチルコリンは、例えば、増大した細胞内カルシウム濃度、一酸化窒素シンターゼおよび血管拡張の活性化をもたらす、内皮細胞上のムスカリン受容体に作用する。内皮の関与なしに血管拡張に影響を与える薬剤は、内皮​​に依存しないエージェントと呼ばれます。細胞内カルシウム濃度^17を調節するタンパク質キナーゼを介して血管壁に血管拡張を媒介する5'-monophasphate（cGMPの） -ニトログリセリンは、例えば、可溶性グアニル酸シクラーゼおよび環状グアノシン-3 '、活性化する。

「フロー媒介、内皮依存性血管拡張^{」（FMD）18}と呼ばれるCelermajerと関連付けることによって導入内皮機能不全を定量化するための非侵襲性、 インビボでの方法がある。簡単に説明すると、変更が血流のオープンせん断応力に敏感なイオンちゃん動脈する内皮に​​おけるネル。信号は、第2メッセンジャーカスケードを介して形質導入および内皮一酸化窒素合成酵素（eNOSの）を活性化する、NO発生している。この種は、隣接する平滑筋細胞（SMC）への細胞膜を横切って拡散する。 SMC内では、信号は、細胞内カルシウム濃度を低下させ、血管弛緩^19に影響^を与え、形質導入されている。動脈内腔の直径は、ハーゲン – Poiseullie方程式と一致血流の増加をもたらす、増加する。 FMDの効果は、例えば、モノメチルアルギニン^{（L-NMMA）20}としてNO合成酵素阻害剤の投与を廃止することができる。

Celermajer らの革新的な仕事は、虚血に続く反応性充血時の動脈径の変化を評価するために高分解能Bモード超音波の使用を可能にした。この技術において、ヒト対象は、仰臥位に置かれ、上腕動脈の直径は、長手方向の平面内で測定される。血液pressuカフ再肢における虚血を生成するために使用される。血圧カフの放出後に動脈の直径を再度測定する。せん断応力の急激な変化は、NO介在性血管拡張のための刺激である。簡単な式は、ベースラインの直径（ 式1）に、直径の相対変化を説明しています。この式、充血、ベースライン直径のパラメータの完全な議論は、 議定書に見られるとセクション結果することができます。

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Equation 1: Percent FMD

%FMD =

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複数の研究では、パーセントFMDが確立心血管疾患^21-24を有する患者における心血管イベントを予測することが見出されている。上腕動脈パーセントのFMDと冠状動脈との間に相関関係がAnderson らによって設立されたFMD。、悪魔を周辺の測定値と、心臓^25、より臨床的に関連する虚血性変化との間のリンクをtrating。 FMDは、血管の最大血管拡張を示さない。これを評価するために、口蹄疫は、同じ血管の内皮依存性、ニトログリセリン媒介血管拡張を続けることができます。

パーセントFMDの測定に影響を与える技術的な問題があります。技術の導入以来、いくつかの研究は、高被験者内の程度およびオペレータ間変動^26を示した。このような喫煙、血圧降下薬、時刻、および絶食状態などの生理的要因はパーセントFMDに影響を与えることが示されている。同様に、このような閉塞の測定と持続時間の部位に対するカフの位置のような技術的選択肢は、測定^27,28に影響を及ぼすこと^が示されている。ガイドラインは、現在のコンセンサスを記述し、技術の標準化との間にできるよう、その公開されている研究室^19,29。

技術上の進化の合意にもかかわらず、血流依存性血管拡張は重く、長い学習曲線を持つ依存オペレータのままです。 Correttiは、例えば、音波検査者は、独立して操作する前に、経験豊富な研究者の監督の下で100のスキャンを完了をお勧めします。十分な専門知識のレベルを維持するためには、毎年、技術者、完全な100のスキャンをお勧めします。小さなサンプル集団とリソースが限られている研究者のために、学習曲線は参入障壁を提示します。この記事では、上アームの上腕動脈の流れ媒介血管拡張のための方法を実証し、オペレータ内のばらつきを低減するための技術的なアドバイスを提供します。

Protocol

研究者主導の研究の一環として開発された以下の手順は、見直され、カリフォルニア大学によって承認され、ヒューマン研究サンフランシスコ校（UCSF）委員会（CHR）とすべての参加者がインフォームドコンセントを得た。 1。装置口蹄疫を記録し、分析するためにEKGゲート制御画像キャプチャシステムを使用してください。デスクトップPCにフィリップスHD11超音?…

Representative Results

血流依存性血管拡張の重要な変数は、 表1に示す。 変数説明平均速度（センチ/秒） 血流に比例し、断面積に反比例するドップラースペクトル波形から推定一心周期中の内腔の中央50％内の血液の平均動脈速度（ 図1参照）。 直径（mm） 血管…

Discussion

内皮機能不全は、血管トーンとアテローム性動脈硬化症の開発の初期段階に影響する化学伝達物質の不均衡である。動脈の反応性を測定することは、これらの化学経路の状態を評価する方法です。反応性を評価する直接的および間接的な方法の両方は、冠循環中の内皮アゴニストの直接注入から人差し指³⁸で非侵襲的、パルス波形分析に至るまで、異なる血管床のために存在する。 </…

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