JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Declarações
Acknowledgements
Materials
Referências
Tadução automática
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicina

Ultrasound Evaluatie van de functie van het endotheel: A Technische Richtsnoer van de Flow-gemedieerde Uitzetting Test

Published: April 27, 2016
doi:
10.3791/54011
, ,
1Division of Clinical and Translational Sciences, Georgia Prevention Institute,Georgia Regents University, 2Sport and Exercise Science Research Institute,University of Ulster

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

Cardiovasculaire ziekte is de belangrijkste doodsoorzaak en de belangrijkste oorzaak van invaliditeit wereldwijd. Het disfunctioneren van het vasculaire endotheel is een pathologische aandoening vooral gekenmerkt door een verstoring van het evenwicht tussen vaatverwijdende stoffen en vasoconstrictor en wordt voorgesteld een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van atherosclerotische cardiovasculaire ziekte. Daarom is een nauwkeurige evaluatie van de functie van het endotheel bij de mens een belangrijk instrument dat beter zou kunnen helpen inzicht in de etiologie van verschillende cardio-centric pathologieën.

Gedurende de afgelopen vijfentwintig jaren hebben vele methodieken ontwikkeld om de beoordeling van de endotheelfunctie bij mensen te verschaffen. Geïntroduceerd in 1989, de MKZ-test is voorzien van een onderarm occlusie en de daaropvolgende reactieve hyperemie dat de productie van stikstofoxide en vaatverwijding van de arteria brachialis bevordert. De MKZ-test is nu de meest gebruikte, niet-invasieve, UltrAsonic beoordeling van de endotheelfunctie bij mensen en is in verband met toekomstige cardiovasculaire gebeurtenissen.

Hoewel de FMD proef klinische bruikbaarheid kan hebben, is een fysiologisch beoordelingsprocedure die meerdere verstorende factoren die moeten worden beschouwd geërfd. Dit artikel beschrijft een gestandaardiseerd protocol voor het bepalen FMD inclusief de aanbevolen methode om de fysiologische en technische problemen minimaliseren en de nauwkeurigheid en de reproduceerbaarheid van de beoordeling.

Introduction

Cardiovasculaire ziekte is de belangrijkste oorzaak van morbiditeit en mortaliteit wereldwijd. Disfunctie van het vasculaire endotheel geeft een eerste fase naar de ontwikkeling van meervoudige-vasculaire ziekten 1. Dus een nauwkeurige vaststelling van de endotheelfunctie bij mensen is een belangrijke techniek die kan helpen bij het begrijpen van de etiologie van multiple cardiovasculaire pathologieën, met als uiteindelijk doel het verbeteren van de effectiviteit van de behandeling en preventie van ziekten.

endotheel

Het endotheel is een monolaag van cellen die talrijke vasoactieve substanties, zoals stikstofoxide (NO), prostacycline, endothelinen, endotheelcelgroeifactor, interleukinen en plasminogeen inhibitoren 2 synthetiseert. Dergelijke factoren dragen bij aan de functie van het endotheel om bloed vloeibaarheid, vasculaire tonus, de aggregatie van bloedplaatjes, doorlaatbaarheid van plasma componenten en vaatwand infl regulerenammation 2-4. Bovendien NO speelt een belangrijke anti-atherogene rol bij het bevorderen vasodilatatie en onderhouden van endotheliale integriteit. NO reguleert vaattonus en de diameter tot het regelen van de balans tussen de afgifte van zuurstof naar de weefsels en de metabolische vraag 3,5. Er zijn meerdere endogene, exogene en mechanische stimulator factoren induceren endotheliale NO synthase (eNOS) die synthetiseert NO uit L-arginine 6,7. De meest opvallende mechanische stimulus is shear stress. Afschuifspanning bijdragen tot meer activering van eNOS, waardoor NO productie en daaropvolgende gladde spierrelaxatie 4. Daarom heeft de afname NO biobeschikbaarheid wordt vaak gebruikt als een maat voor endotheeldisfunctie 8.

endotheel dysfunctie

De onbalans tussen vaatverwijdende en vasoconstrictor factoren leidt tot een disfunctionele endotheel 2. Bovendien, de release van ontstekingsmediatoren en veranderde lokale dwarskrachten kan de synthese van endotheelcellen afgeleid reactive oxygen species (ROS) te verbeteren. Deze opregulatie in redox signalering niet alleen wijzigt de integriteit van het endotheel en vermindert de synthese van NO 9 kan eNOS loskoppelen waardoor directe productie van extra vrije radicalen. Uiteindelijk is deze verbetering in biobeschikbaarheid NO bevordert vasoconstrictie, vasculaire stijfheid en verminderde arteriële uitrekbaarheid 4.

De mate van disfunctioneren van het endotheel is geassocieerd met de ernst van pathologieën zoals hypertensie 10, 11 atherosclerose, ischemische beroerte 12, 13 diabetes, pre-eclampsie 14 of nierziekten 15 onder anderen. Daarom is er grote belangstelling om niet alleen veranderingen in endotheelfunctie tijd kan meten, maar ook na therapeutische interventies. Verschillende werkwijzen zijn gebruikt voorde klinische beoordeling van de endotheelfunctie zowel invasief (hartkatheterisatie en veneuze occlusie plethysmografie 3,16) en niet-invasief (stroom gemedieerde dilatatie, radiale slagader tonometrie en hartslag contouranalyse 4,17,18) in coronaire en perifere circulatie 19.

Flow gemedieerde dilatatie

Flow gemedieerde dilatatie (FMD) is een niet-invasieve ultrasone evaluatie van endotheelfunctie en is gecorreleerd met de ontwikkeling van vasculaire gezondheidsproblemen. Sinds haar oprichting in 1989 20, heeft MKZ is op grote schaal gebruikt als een betrouwbare, in vivo methode om voornamelijk NO-gemedieerde endotheliale functie bij de mens 19,21,22 evalueren. Inderdaad, de slagader MKZ-test in verband gebracht met andere invasieve technieken 23 en tal van onderzoeken hebben beschreven een sterke omgekeerde relatie tussen MKZ en cardiovasculaire verwondingen 24,25 zodanig dat indduals met meer vasculaire pathologie vertonen een lagere MKZ-25. Dienovereenkomstig Deze gegevens benadrukken de prognostische informatie dat deze techniek kan verschaffen betrekking hebbend op toekomstige cardiovasculaire ziekte bij asymptomatische patiënten 26-30.

Tijdens de MKZ-test worden de diameter van de slagader continu gemeten bij aanvang en na de release van een circulatiestilstand van de onderarm. Bij manchet release, de geïnduceerde-reactieve hyperemie bevordert een toename van de shear stress gemedieerd NO afgifte en de daaropvolgende vaatverwijding 19,31. MKZ wordt uitgedrukt als het percentage toename van de arteriële diameter gevolg van de publicatie van de manchet ten opzichte van de diameter bij aanvang (FMD%).

Ondanks de toenemende klinische belangstelling voor deze techniek, het MKZ test is een fysiologische beoordeling en derhalve moeten meerdere variabelen om een ​​nauwkeurige beoordeling van endotheelfunctie voeren bij de mens worden beschouwd. Dit isArtikel beschrijft een gestandaardiseerd protocol en de aanbevolen methode om de technische en biologische vraagstukken te minimaliseren te helpen verbeteren van de nauwkeurigheid, reproduceerbaarheid en interpretatie van de MKZ-test.

Protocol

LET OP: De volgende MKZ-procedure wordt routinematig uitgevoerd tijdens vasculaire assessment studies in het Laboratorium voor Integratieve Vascular en inspanningsfysiologie (LIVEP). Alle procedures volgde de principes van de Verklaring van Helsinki en werden aan de Georgia Regents University door de Institutional Review Board goedgekeurd. Alle deelnemers werden ingelicht over de doelstellingen en de mogelijke risico's van de techniek voor de schriftelijke toestemming voor deelname werd verkregen. Figuur 1 toont een sch…

Representative Results

Basiskarakteristieken van een ogenschijnlijk gezonde cohortgroep zijn weergegeven in Tabel 1. De meest voorkomende variabelen MKZ die werd uitgevoerd in het laboratorium Integratieve Vascular and Exercise Physiology (LIVEP) worden in Tabel 2. De volgende variabelen worden beschouwd als de belangrijkste parameters MKZ analyseren van de gepubliceerde MKZ les 4 en richtlijnen 36. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page…

Discussion

Geïntroduceerd in 1989 20, heeft het MKZ-test op grote schaal gebruikt bij mensen als niet-invasief meten van endotheelfunctie. MKZ is niet alleen aangetoond dat toekomstige-vasculair gerelateerde ziekte risico 19,52,53 voorspellen, hebben lagere MKZ waarden tonen sterk correleren met hart- en impairments 24,25,54 geweest. Hoewel er andere technieken om endotheelfunctie, zowel invasief (coronaire angiografie) en niet-invasief (veneuze plethysmografie en vinger plethysmografie) beoordele…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs willen graag de vele onderwerpen en patiënten die hebben deelgenomen aan onze studies waarin we endotheliale functie met de MKZ-test geëvalueerd bedanken.

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referências

  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).

Tags

UltrasoundEndothelial FunctionFlow-mediated DilationFMD TestCardiovascularVascular HealthNoninvasive AssessmentBrachial ArteryECGForearm CuffHemodynamic Steady StateB-modeColor Flow ModeAnatomical Landmarks
check_url/pt/54011?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artigo
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).
Baixar citação
Reimpressões e Permissões

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image