Kontrolsüz Bir Ortamda Tek Bacak Diz Ekstansör Egzersizi Sırasında Doppler Ultrason Tabanlı Bacak Kan Akışı Değerlendirmesi
Summary
Bu test-tekrar test çalışması, tek bacak diz ekstansör egzersizi sırasında Doppler ultrason tekniği ile ölçülen bacak kan akımını değerlendirdi. Yöntemin gün içi, günler arası ve değerlendiriciler arası güvenirliği araştırılmıştır. Yaklaşım, gün içinde yüksek ve günler arasında kabul edilebilir güvenilirlik gösterdi. Bununla birlikte, değerlendiriciler arası güvenilirlik, dinlenme sırasında ve düşük iş yüklerinde kabul edilemez derecede düşüktü.
Abstract
Doppler ultrason, organ kan akışının değerlendirilmesinde devrim yaratmıştır ve araştırma ve klinik ortamlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. İnsan çalışmalarında kasılan bacak kası kan akımının Doppler ultrason tabanlı değerlendirmesi yaygın olmakla birlikte, bu yöntemin güvenilirliği daha fazla araştırma gerektirir. Bu nedenle, bu çalışmada, Doppler ultrasonografinin istirahat sırasında bacak kan akımını değerlendirmek için gün içi test-tekrar test, günler arası test-tekrar test ve değerlendiriciler arası güvenilirliğinin araştırılması amaçlanmıştır (0 W, 6 W, 12 W ve 18 W), ölçümler arasında ultrason probu çıkarılarak. Çalışmaya, 10 gün arayla iki farklı deney gününde laboratuvarı ziyaret eden otuz sağlıklı birey (yaş: 33 ± 9.3, erkek/kadın: 14/16) dahil edildi. Çalışma, beslenme durumu, günün saati veya hormonal durum gibi önemli karışıklıkları kontrol etmedi. Farklı egzersiz yoğunluklarında sonuçlar, %4.0 ile %4.3 arasında değişen bir varyasyon katsayısı (CV) ile gün içinde yüksek güvenilirlik, %10.1 ile %20.2 arasında değişen bir CV ile gün arasında kabul edilebilir güvenilirlik ve %17.9 ile %26.8 arasında değişen bir CV ile değerlendiriciler arası güvenilirlik göstermiştir. Bu nedenle, çeşitli çevresel faktörlerin kontrol edilmesinin zor olduğu gerçek hayattaki bir klinik senaryoda, Doppler ultrason, aynı sonografi uzmanı tarafından gerçekleştirildiğinde yüksek gün içi güvenilirlik ve kabul edilebilir gün arası güvenilirlik ile submaksimal tek bacak diz ekstansör egzersizi sırasında bacak kan akışını belirlemek için kullanılabilir.
Introduction
1980’lerde tanıtılan Doppler ultrasonu, özellikle tek bacaklı diz ekstansör modelinde, kasılan kas kan akışını belirlemek için yaygın olarak kullanılmıştırve küçük kas kütlesi aktivasyonu sırasında ortak femoral arterdeki (CFA) kan akışının ölçülmesine izin verir 1,2,3,4,5,6 . Doppler ultrason tabanlı kan akışı teknolojisi, sağlıklı yetişkinler 7,8, diyabetli bireyler9, hipertansiyon 10, KOAH11,12 ve kalp yetmezliği13,14 dahil olmak üzere çeşitli popülasyonlarda vasküler regülasyon hakkında değerli bilgiler sağlamıştır.
Doppler ultrasonografinin bir avantajı, termodilüsyon gibi diğer kan akımı belirleme yöntemlerine kıyasla non-invaziv olmasıdır ve gerekirse arteriyel ve venöz kateterizasyon ile kombine edilebilir 3,4,6,15. Ayrıca, hızlı değişikliklerin tespit edilmesine olanak tanıyarak atımdan atıma kan akış hızı ölçümünü sağlar16. Bununla birlikte, Doppler ultrason tabanlı kan ölçümlerinin, maksimuma yakın egzersiz yoğunluklarında aşırı uzuv hareketi sırasında stabil kayıtlar elde etmedeki zorluklar ve ergometre bisikleti15 sırasındaki değerlendirmeler hariç, hedeflenen kan damarına ultrason erişilebilirliği gerekliliği dahil olmak üzere sınırlamaları vardır. Bu nedenle, tek bacaklı diz ekstansör modeli, submaksimal yoğunluklarda dinamik egzersiz sırasında Doppler ultrason kullanılarak LBF değerlendirmesi için çok uygundur17, egzersizle ilişkili kalp ve akciğer sınırlamalarının etkisini en aza indirir ve sağlıklı denekler ile kardiyo-pulmoner hastalıkları olan hastalar arasındaki karşılaştırmaları kolaylaştırır11.
Yaygın olarak kullanılmasına rağmen, Doppler ultrason kullanan tek bacaklı diz ekstansör modelinin günler arasındaki güvenilirliği, küçük popülasyonları içeren önceki çalışmalarla son yıllarda daha büyük bir ölçekte araştırılmamıştır (n = 2)3,18,19,20.
Bu çalışmada tek bacak diz ekstansör egzersizi sırasında LBF değerlendirmesi için Doppler ultrasonografinin 0 W, 6 W, 12 W ve 18 W’lık değerlenenler arası güvenilirliğinin (1) gün içi test-tekrar test güvenirliği, (2) günler arası test-tekrar test güvenirliği ve (3) değerlendiriciler arası güvenilirliğinin araştırılması amaçlanmıştır. Ölçümler, probun ölçümler arasında çıkarıldığı klinik olarak gerçekçi bir senaryoda gerçekleştirildi. LBF’yi etkilediği bilinen çeşitli içsel ve dışsal çevresel faktörlerin, ölçümler sırasında değişkenliğe neden olabilecek ve güvenilirliği etkileyebilecek şekilde kontrol edilmediğine dikkat etmek önemlidir. Doppler ultrason teknolojisi ve kan akışı analiz yazılımındaki gelişmeler göz önüne alındığında, kontrolsüz bir ortamda bile, aynı sonografi uzmanı tarafından yapıldığında LBF ölçümlerinin gün içinde ve arasında kabul edilebilir güvenilirliğinin tüm yoğunluklarda elde edilebileceğini varsaydık.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışma, sağlıklı katılımcılarda submaksimal tek bacak diz ekstansör egzersizi sırasında bacak kan akışını (LBF) değerlendirmek için Doppler ultrason metodolojisinin güvenilirliğini değerlendirdi. Sonuçlar, gün içinde yüksek güvenilirlik ve gün arasında kabul edilebilir güvenilirlik gösterirken, değerlendiriciler arası güvenilirliğin dinlenme ve 0 W’ta kabul edilemez olduğu bulundu.
Ölçümler arasında probun çıkarılmasının çok az etkisi olduğu g?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Fiziksel Aktivite Araştırma Merkezi (CFAS) TrygFonden tarafından desteklenmektedir (ID 101390 ve ID 20045 hibeleri. JPH, Helsefonden ve Rigshospitalet’ten gelen hibelerle desteklendi. Bu çalışma sırasında, RMGB bir gönderi .doc desteklendi. Rigshospitalet’ten hibe.
Materials
| EKO GEL | EKKOMED A7S | DK-7500 Holstebro | |
| RStudio, version 1.4.1717 | R Project for Statistical Computing | ||
| Saltin Chair | This was built from an ergometer bike and a carseat owned by Professor Bengt Saltin. The steelconstruction was built from a specialist who custommade it. | ||
| Ultrasound apparatus equipped with a linear probe (9 MHz, Logic E9) | GE Healthcare | Unknown | GE Healthcare, Milwaukee, WI, USA |
| Ultrasound gel |
References
- Walløe, L., Wesche, J. Time course and magnitude of blood flow changes in the human quadriceps muscles during and following rhythmic exercise. The Journal of Physiology. 405 (1), 257-273 (1988).
- Wesche, J. The time course and magnitude of blood flow changes in the human quadriceps muscles following isometric contraction. The Journal of Physiology. 377 (1), 445-462 (1986).
- Rådegran, G. Limb and skeletal muscle blood flow measurements at rest and during exercise in human subjects. Proceedings of the Nutrition Society. 58 (4), 887-898 (1999).
- Rådegran, G. Ultrasound doppler estimates of femoral artery blood flow during dynamic knee extensor exercise in humans. Journal of Applied Physiology. 83 (4), 1383-1388 (1997).
- Rådegran, G., Saltin, B. Human femoral artery diameter in relation to knee extensor muscle mass, peak blood flow, and oxygen uptake. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 278 (1), H162-H167 (2000).
- Saltin, B., Rådegran, G., Koskolou, M. D., Roach, R. C. Skeletal muscle blood flow in humans and its regulation during exercise. Acta Physiologica Scandinavica. 162 (3), 421-436 (1998).
- Mortensen, S. P., Nyberg, M., Winding, K., Saltin, B. Lifelong physical activity preserves functional sympatholysis and purinergic signalling in the ageing human leg. Journal of Physiology. 590 (23), 6227-6236 (2012).
- Mortensen, S. P., Mørkeberg, J., Thaning, P., Hellsten, Y., Saltin, B. First published March 9. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 302, 2074-2082 (2012).
- Thaning, P., Bune, L. T., Hellsten, Y., Pilegaard, H., Saltin, B., Rosenmeier, J. B. Attenuated purinergic receptor function in patients with type 2 diabetes. Diabetes. 59 (1), 182-189 (2010).
- Mortensen, S. P., Nyberg, M., Gliemann, L., Thaning, P., Saltin, B., Hellsten, Y. Exercise training modulates functional sympatholysis and α-adrenergic vasoconstrictor responsiveness in hypertensive and normotensive individuals. Journal of Physiology. 592 (14), 3063-3073 (2014).
- Hartmann, J. P., et al. Regulation of the microvasculature during small muscle mass exercise in chronic obstructive pulmonary disease vs. chronic heart failure. Frontiers in Physiology. 13, 979359 (2022).
- Broxterman, R. M., Wagner, P. D., Richardson, R. S. Exercise training in COPD: Muscle O2 transport plasticity. European Respiratory Journal. 58 (2), 2004146 (2021).
- Munch, G. W., et al. Effect of 6 wk of high-intensity one-legged cycling on functional sympatholysis and ATP signaling in patients with heart failure. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 314, 616-626 (2018).
- Esposito, F., Wagner, P. D., Richardson, R. S. Incremental large and small muscle mass exercise in patients with heart failure: Evidence of preserved peripheral haemodynamics and metabolism. Acta Physiologica. 213 (3), 688-699 (2015).
- Gliemann, L., Mortensen, S. P., Hellsten, Y. Methods for the determination of skeletal muscle blood flow: development, strengths and limitations. European Journal of Applied Physiology. 118 (6), 1081-1094 (2018).
- Rådegran, G. Ultrasound doppler estimates of femoral artery blood flow during dynamic knee extensor exercise in humans. Journal of Applied Physiology. 83 (4), 1383-1388 (1997).
- Mortensen, S. P., Saltin, B. Regulation of the skeletal muscle blood flow in humans. Experimental Physiology. 99 (12), 1552-1558 (2014).
- Shoemaker, J. K., Pozeg, Z. I., Hughson, R. L. Forearm blood flow by Doppler ultrasound during test and exercise: tests of day-to-day repeatability. Medicine and science in sports and exercise. 28 (9), 1144-1149 (1996).
- Limberg, J. K., et al. Assessment of resistance vessel function in human skeletal muscle: guidelines for experimental design, Doppler ultrasound, and pharmacology. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 318 (2), H301-H325 (2020).
- Buck, T. M., Sieck, D. C., Halliwill, J. R. Thin-beam ultrasound overestimation of blood flow: how wide is your beam. Journal of applied physiology (Bethesda, Md.: 1985). 116 (8), 1096-1104 (2014).
- Amin, S. B., Mugele, H., Dobler, F. E., Marume, K., Moore, J. P., Lawley, J. S. Intra-rater reliability of leg blood flow during dynamic exercise using Doppler ultrasound. Physiological Reports. 9 (19), e15051 (2021).
- Bartlett, J. W., Frost, C. Reliability, repeatability and reproducibility: analysis of measurement errors in continuous variables. Ultrasound in Obstetrics and Gynecology. 31 (4), 466-475 (2008).
- Vaz, S., Falkmer, T., Passmore, A. E., Parsons, R., Andreou, P. The case for using the repeatability coefficient when calculating test-retest reliability. PLOS One. 8 (9), e73990 (2014).
- Bunce, C. Correlation, Agreement, and Bland-Altman Analysis: Statistical Analysis of Method Comparison Studies. American Journal of Ophthalmology. 148 (1), 4-6 (2009).
- Jelliffe, R. W., Schumitzky, A., Bayard, D., Fu, X., Neely, M. Describing Assay Precision-Reciprocal of Variance is correct, not CV percent: its use should significantly improve laboratory performance. Therapeutic Drug Monitoring. 37 (3), 389-394 (2015).
- Liu, S. Confidence interval estimation for coefficient of variation. Thesis. , (2012).
- Groot, H. J., et al. Reliability of the passive leg movement assessment of vascular function in men. Experimental Physiology. 107 (5), 541-552 (2022).
- Lee, K. M., et al. Pitfalls and important issues in testing reliability using intraclass correlation coefficients in orthopaedic research. Clinics in Orthopedic Surgery. 4 (2), 149-155 (2012).
- Koo, T. K., Li, M. Y. A Guideline of selecting and reporting intraclass correlation coefficients for reliability research. Journal of Chiropractic Medicine. 15 (2), 155-163 (2016).
- Umemura, T., et al. Effects of acute administration of caffeine on vascular function. The American Journal of Cardiology. 98 (11), 1538-1541 (2006).
- Tesselaar, E., Nezirevic Dernroth, D., Farnebo, S. Acute effects of coffee on skin blood flow and microvascular function. Microvascular Research. 114, 58-64 (2017).
- Neunteufl, T., et al. Contribution of nicotine to acute endothelial dysfunction in long-term smokers. Journal of the American College of Cardiology. 39 (2), 251-256 (2002).
- Carter, J. R., Stream, S. F., Durocher, J. J., Larson, R. A. Influence of acute alcohol ingestion on sympathetic neural responses to orthostatic stress in humans. American Journal of Physiology. Endocrinology and metabolism. 300 (5), E771-E778 (2011).
- Padilla, J., Harris, R. A., Fly, A. D., Rink, L. D., Wallace, J. P. The effect of acute exercise on endothelial function following a high-fat meal. European Journal of Applied Physiology. 98 (3), 256-262 (2006).
- Johnson, B. D., Padilla, J., Harris, R. A., Wallace, J. P. Vascular consequences of a high-fat meal in physically active and inactive adults. Applied physiology, nutrition, and metabolism = Physiologie Appliquee, nutrition et Metabolisme. 36 (3), 368-375 (2011).
- Bain, A. R., Weil, B. R., Diehl, K. J., Greiner, J. J., Stauffer, B. L., DeSouza, C. A. Insufficient sleep is associated with impaired nitric oxide-mediated endothelium-dependent vasodilation. Atherosclerosis. 265, 41-46 (2017).
- Gheorghiade, M., Hall, V., Lakier, J. B., Goldstein, S. Comparative hemodynamic and neurohormonal effects of intravenous captopril and digoxin and their combinations in patients with severe heart failure. Journal of the American College of Cardiology. 13 (1), 134-142 (1989).
- Anderson, T. J., Elstein, E., Haber, H., Charbonneau, F. Comparative study of ACE-inhibition, angiotensin II antagonism, and calcium channel blockade on flow-mediated vasodilation in patients with coronary disease (BANFF study). Journal of the American College of Cardiology. 35 (1), 60-66 (2000).
- Hantsoo, L., Czarkowski, K. A., Child, J., Howes, C., Epperson, C. N. Selective serotonin reuptake inhibitors and endothelial function in women. Journal of Women’s Health (2002). 23 (7), 613-618 (2014).
- Millgård, J., Lind, L. Divergent effects of different antihypertensive drugs on endothelium-dependent vasodilation in the human forearm. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 32 (3), 406-412 (1998).
- Lew, L. A., Liu, K. R., Pyke, K. E. Reliability of the hyperaemic response to passive leg movement in young, healthy women. Experimental Physiology. 106 (9), 2013-2023 (2021).
- Credeur, D. P., et al. Characterizing rapid-onset vasodilation to single muscle contractions in the human leg. Journal of Applied Physiology (Bethesda, Md.: 1985). 118 (4), 455-464 (2015).
- Newcomer, S. C., Leuenberger, U. A., Hogeman, C. S., Handly, B. D., Proctor, D. N. Different vasodilator responses of human arms and legs. The Journal of Physiology. 556 (Pt 3), 1001-1011 (2004).
- Lutjemeier, B. J., et al. Highlighted topic skeletal and cardiac muscle blood flow muscle contraction-blood flow interactions during upright knee extension exercise in humans. Journal of Applied Physiology. 98, 1575-1583 (2005).
- Parker, B. A., Smithmyer, S. L., Pelberg, J. A., Mishkin, A. D., Herr, M. D., Proctor, D. N. Sex differences in leg vasodilation during graded knee extensor exercise in young adults. Journal of Applied Physiology. 103 (5), 1583-1591 (2007).
