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

Ultraljud Bedömning av endotelfunktion: En teknisk riktlinje av den Flow-medierad Dilation 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

Hjärt-kärlsjukdom är den primära orsaken till dödlighet och en viktig orsak till handikapp i hela världen. Dysfunktion av det vaskulära endotelet är ett patologiskt tillstånd som kännetecknas främst av en störning i balansen mellan vasodilaterande och kärlsammandragande ämnen och föreslås att spela en viktig roll i utvecklingen av aterosklerotisk hjärt-kärlsjukdom. Därför en exakt utvärdering av endotelfunktion hos människor utgör ett viktigt verktyg som kunde bidra till att bättre förstå etiologin för flera hjärt-centrerad patologier.

Under de senaste tjugofem åren har många metodologiska ansatser utvecklats för att ge en bedömning av endotelfunktion hos människor. Infördes 1989, innehåller den mul- och klövsjuka testet en underarm ocklusion och efterföljande reaktiv hyperemi som främjar produktionen av kväveoxid och vasodilation av armartären. Mul- och klövsjuke test är nu den mest utnyttjade, icke-invasiv, Ultrasonic bedömning av endotelfunktion hos människor och har associerats med framtida kardiovaskulära händelser.

Även om mul- och klövsjuka testet kan ha klinisk användbarhet, är det en fysiologisk bedömning som har ärvt flera felkällor som måste beaktas. Den här artikeln beskriver ett standardiserat protokoll för att bestämma mul- och klövsjuka, inklusive den rekommenderade metoden för att minimera de fysiologiska och tekniska frågor och förbättra precisionen och reproducerbarheten av bedömningen.

Introduction

Hjärt-kärlsjukdom är den ledande orsaken till morbiditet och mortalitet över hela världen. Dysfunktion i det vaskulära endotelet representerar en inledande fas mot utvecklingen av flera kärlrelaterade sjukdomar 1. Därför, en noggrann bedömning av endotelfunktion hos människor är en viktig teknik som kan bidra till att förstå etiologin för flera kardiovaskulära sjukdomar, med det yttersta målet att förbättra effektiviteten av behandling och förebyggande av sjukdomar.

endotel

Endotelet är ett monoskikt av celler som syntetiserar många vasoaktiva ämnen, såsom kväveoxid (NO), prostacykliner, endothelins, endotelial celltillväxtfaktor, interleukiner, och plasminogen-inhibitorer 2. Sådana faktorer bidrar till endotel funktion att reglera blod fluiditet, kärltonus, trombocytaggregation, permeabilitet av plasmakomponenter och kärlväggen inflammation 2-4. Dessutom, NO spelar en viktig anti-aterogen roll för att främja vasodilatation och upprätthålla endotel integritet. NO reglerar fartyg tonen och diameter genom att styra jämvikten mellan leveransen av syre till vävnaderna och deras metaboliska efterfrågan 3,5. Det finns flera endogena, exogena, och mekaniska stimulator faktorer som inducerar endoteliala NO-syntas (eNOS) som syntetiserar NO från L-arginin 6,7. Den mest anmärkningsvärda mekanisk stimulering är skjuvspänning. Wall skjuvspänningen bidrar till ökad aktivering av eNOS, vilket resulterar i NO-produktion och efterföljande muskelavslappning 4. Av detta skäl minskningen i NO biotillgänglighet används ofta som ett mått på endoteldysfunktion 8.

endotel dysfunktion

Obalansen mellan vasodilaterande och kärlsammandragande faktorer leder till ett dysfunktionellt endotel 2. Dessutom har ReleaSE av inflammatoriska mediatorer och förändrade lokala skjuvkrafter kan öka syntesen av endotelceller härrörande reaktiva syreradikaler (ROS). Denna uppreglering i redox signalering inte bara modifierar integriteten hos endotelet och minskar syntesen av NO 9, kan den koppla bort eNOS vilket resulterar i direkt produktion av ytterligare fria radikaler. Ytterst denna förbättring i NO biotillgänglighet främjar vasokonstriktion, vaskulär stelhet och minskad arteriell distensibility 4.

Graden av dysfunktion av endotelet har relaterats med svårighetsgraden av flera patologier såsom hypertoni 10, ateroskleros 11, ischemisk stroke 12, diabetes 13, graviditetstoxikos 14 eller njursjukdomar 15 bland andra. Därmed finns det stort intresse för att inte bara utvärdera förändringar i endotelfunktion över tid, men också efter terapeutiska ingrepp. Olika metoder har använts förklinisk bedömning av endotelfunktion både invasivt (hjärtkateterisering och venös ocklusion pletysmografi 3,16) och icke-invasivt (flöde medierad dilation, radialis tonometri och pulskonturanalys 4,17,18) i krans och perifera upplagor 19.

Flow-medierad utvidgning

Flöde medierad dilation (FMD) är en icke-invasiv, ultraljuds utvärdering av endotelfunktion och har satts i samband med utvecklingen av kärl hälsoproblem. Sedan starten 1989 20, har mul- och klövsjuka i stor utsträckning använts som en pålitlig, in vivo-metod för att utvärdera övervägande NO-medierad endotelfunktion hos människor 19,21,22. I själva verket har armartären FMD-test satts i samband med andra invasiva tekniker 23 och ett stort antal undersökningar har beskrivit ett starkt omvänt förhållande mellan MKS och kardiovaskulär skada 24,25 så att indiduals med mer vaskulär patologi uppvisar en lägre FMD 25. Följaktligen är dessa uppgifter betonar prognostisk information att denna teknik kan ge den avser framtida hjärt-kärlsjukdom hos asymtomatiska patienter 26-30.

Under mul- och klövsjuka testet är diametrarna hos armartären kontinuerligt mätt vid baslinjen och efter utgivningen av en cirkulationsstillestånd i underarmen. Vid manschetten release, främjar inducerade reaktiv hyperemi en ökning av skjuvspänning medierad NO-frisättning och efterföljande vasodilation 19,31. MKS uttrycks som ökningen i artärdiameter efter lanseringen av manschetten jämfört med diametern vid baslinjen (FMD%) procent.

Trots det ökande kliniskt intresse i denna teknik, är mul- och klövsjuka testet en fysiologisk bedömning och därför flera variabler måste övervägas för att göra en exakt bedömning av endotelfunktion hos människor. detta enArtikel beskriver ett standardiserat protokoll och den rekommenderade metoden för att minimera de tekniska och biologiska problem för att förbättra noggrannheten, reproducerbarhet och tolkning av mul- och klövsjuka testet.

Protocol

OBS: Följande mul- och klövsjuka förfarandet rutinmässigt vid kärlutvärderingar i laboratorium för integrativ Vascular och träningsfysiologi (LIVEP). Alla förfaranden följde principerna i Helsingforsdeklarationen och godkändes av Institutional Review Board vid Georgia Regents University. Alla deltagare informerades om målen och de eventuella riskerna med tekniken innan skriftligt medgivande för deltagande erhölls. Figur 1 visar en schematisk sammanfattning av de väsentliga delar som bör övervägas för ultr…

Representative Results

Baslinjedata från en till synes frisk kohort grupp presenteras i tabell 1. De vanligaste variablerna av tester mul- och klövsjuka utförs i laboratorier för integrativ Vascular och träningsfysiologi (LIVEP) presenteras i tabell 2. Följande variabler anses vara de viktigaste parametrarna mul- och klövsjuka till analysera de publicerade mul- och klövsjuka handledning 4 och riktlinjer 36. <p class="jove_content" fo:keep-toge…

Discussion

Infördes 1989 20, har mul- och klövsjuka testet använts i stor utsträckning människor som ett icke-invasivt mått på endotelfunktion. Mul- och klövsjuka har inte bara visat sig förutsäga framtida kärlrelaterade sjukdomsrisk 19,52,53, har lägre värden FMD varit visa starkt korrelerar med hjärt nedskrivningar 24,25,54. Även om det finns andra tekniker för att bedöma endotelfunktion, både invasivt (koronar angiografi) och icke-invasivt (venös pletysmografi och finger plety…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Författarna vill tacka de många försökspersoner och patienter som har deltagit i våra studier där vi har utvärderat endotelfunktion hjälp av mul- och klövsjuka testet.

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