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

Ультразвуковая оценка эндотелиальной функции: Техническое Руководство потока-опосредованной дилатации 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

Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смертности и одной из основных причин инвалидности во всем мире. Дисфункция сосудистого эндотелия является патологическим состоянием, которое характеризуется, главным образом, нарушения в балансе между сосудорасширяющих и сосудосуживающих веществ и предлагается играть важную роль в развитии атеросклеротического сердечно-сосудистых заболеваний. Таким образом, точная оценка эндотелиальной функции в организме человека представляет собой важный инструмент, который может помочь лучше понять этиологию нескольких кардио-ориентированных патологий.

За последние двадцать пять лет, многие методологические подходы были разработаны с целью дать оценку эндотелиальной функции в организме человека. Введенный в 1989 году, тест FMD включает в себя предплечье окклюзию и последующее реактивную гиперемию, которая способствует оксида азота и вазодилатации плечевой артерии. Тест ящур является в настоящее время наиболее широко используется, неинвазивным, UltrAsonic оценка эндотелиальной функции в организме человека, и было связано с будущими сердечно-сосудистых событий.

Хотя тест ящур может иметь клиническое применение, это физиологическая оценка, которая унаследовала ряд сопутствующих факторов, которые необходимо учитывать. В данной статье описывается стандартизированный протокол для определения ящуром в том числе рекомендуемой методологии, чтобы помочь свести к минимуму физиологические и технические вопросы и улучшить точность и воспроизводимость результатов оценки.

Introduction

Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной заболеваемости и смертности во всем мире. Дисфункция эндотелия сосудов представляет собой начальную фазу к развитию множественных сосудистых заболеваний , связанных с 1. Следовательно, точная оценка эндотелиальной функции в организме человека представляет собой важный метод, который может помочь в понимании этиологии множественных сердечно-сосудистых патологий, с конечной целью повышения эффективности лечения и профилактики заболеваний.

эндотелий

Эндотелий представляет собой монослой клеток , которые синтезируют многочисленные вазоактивных веществ, таких как оксид азота (NO), простациклины, эндотелины, фактор роста эндотелиальных клеток, интерлейкины, и ингибиторы плазминогена 2. Такие факторы способствуют функции эндотелия, чтобы регулировать текучесть крови, сосудистый тонус, агрегацию тромбоцитов, проницаемость компонентов плазмы и стенки сосуда Влиянammation 2-4. Кроме того, NO играет ключевую антиатерогенным роль в содействии вазодилатацию и поддержании целостности эндотелия. ОТСУТСТВИЕ регулирует тонус сосудов и диаметра посредством регулирования равновесия между доставкой кислорода к тканям и их метаболической 3,5 спроса. Есть несколько эндогенные, экзогенные и механические факторы , которые вызывают стимуляторы эндотелиальной NO – синтазы (Енос) , который синтезирует NO из L-аргинина 6,7. Наиболее заметным механический стимул напряжения сдвига. Стена напряжения сдвига способствует большей активации Эноса, что приводит к отсутствию производства и последующей релаксации гладкой мускулатуры 4. По этой причине снижение NO биодоступности часто используется как мера эндотелиальной дисфункции 8.

дисфункция эндотелия

Дисбаланс между сосудорасширяющих и сосудосуживающих факторов приводит к дисфункциональным эндотелий 2. Кроме того, releaсе медиаторов воспаления и измененными местных сил сдвига может усиливать синтез эндотелиальными полученных активных форм кислорода (АФК). Это усиление активности в редокс – сигнализации не только изменяет целостность эндотелия и снижает синтез NO 9, она может расцепить Enos в результате чего непосредственного производства дополнительных свободных радикалов. В конечном счете, это улучшение в NO биодоступности способствует сужению сосудов, жесткость сосудов, а также снижение растяжимость артериальной стенки 4.

Степень дисфункции эндотелия была связана с тяжестью нескольких патологий , таких как гипертония, атеросклероз 10 11, ишемический инсульт, диабет 12 13 14, преэклампсия или заболевания почек 15 среди других. Следовательно, существует огромное интерес не только оценить изменения в эндотелиальной функции с течением времени, но также и следующие терапевтические вмешательства. Различные методы были использованы дляклиническая оценка функции эндотелия как инвазивным (катетеризация сердца и венозной окклюзионной плетизмографии 3,16) и неинвазивно (опосредованного потока дилатации, радиальной тонометрию артерии и пульс анализа контура 4,17,18) в коронарных и периферических тиражами 19.

Flow-опосредованной дилатации

опосредованной Flow дилатация (FMD) является неинвазивным, ультразвуковая оценка функции эндотелия и коррелирует с развитием сосудистых проблем со здоровьем. С момента своего создания в 1989 году 20, ящур широко используется в качестве способа надежной, в естественных условиях для оценки преимущественно NO-опосредованную функцию эндотелия у человека 19,21,22. Действительно, плечевая артерия тест ящур был связан с другими инвазивными методами 23 и многочисленных исследований описали сильную обратную зависимость между ДФМ и сердечно – сосудистой травмы 24,25 таким образом, что INDIVIдвойственные с большим количеством сосудистой патологии демонстрируют более низкую FMD 25. Соответственно, эти данные подчеркивают прогностическую информацию , что этот метод может обеспечить как он относится к будущей сердечно – сосудистых заболеваний у бессимптомных субъектов 26-30.

Во время испытания ящуром, диаметры плечевой артерии непрерывно измеряются в исходном состоянии и после выпуска кровообращения предплечья. После освобождения в манжете, индуцированное-реактивная гиперемия способствует увеличению напряжения сдвига не опосредованное высвобождение NO и последующего вазодилатацию 19,31. Ящур выражается как процентное увеличение диаметра артерии после выхода манжеты по сравнению с диаметром на исходном уровне (ящур%).

Несмотря на растущую клинический интерес в этой технике, тест ящур является физиологической оценки и, следовательно, несколько переменных необходимо учитывать для того, чтобы провести точную оценку эндотелиальной функции в организме человека. ЭтоСтатья описывает стандартный протокол и рекомендуемая методология, чтобы минимизировать технические и биологические проблемы, чтобы помочь улучшить точность, воспроизводимость и интерпретацию теста ящуром.

Protocol

Примечание: Следующая процедура ящур регулярно проводятся в ходе исследований по оценке сосудистых в лаборатории интегративной сосудистой и физиологии упражнений (LIVEP). Все процедуры следует принципам Хельсинкской декларации и были одобрены Советом по рассмотрению Institutional в Джорджии регентов у…

Representative Results

Исходные характеристики из явно здоровой когорты группы представлены в таблице 1. Наиболее распространенные переменные тестирования ящуром , проведенных в лаборатории интегративной сосудистой и физиологии упражнений (LIVEP) представлены в таблице 2. …

Discussion

Введенный в 1989 году 20, тест ящур широко используется в организме человека в качестве неинвазивного измерения эндотелиальной функции. Ящур не только было показано , что при прогнозировании будущих сосудистых факторов риска , связанных болезни 19,52,53, более низкие значения FMD б…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Авторы хотели бы поблагодарить многих людей и больных, которые участвовали в наших исследованиях, в которых мы оценивали эндотелиальную функцию с помощью теста с ящуром.

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