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

Doppler-op echografie gebaseerde beoordeling van de bloedstroom in de benen tijdens knie-strekoefeningen met één been in een ongecontroleerde omgeving

Published: December 15, 2023
doi:
10.3791/65746
, , , , , ,
1Centre for Physical Activity Research,Copenhagen University Hospital, 2Department of Clinical Physiology and Nuclear Medicine,Copenhagen University Hospital, 3Department of Biomedical Sciences, Faculty of Health and Medical Sciences,University of Copenhagen, 4Department of Nutrition, Exercise and Sports,Integrated Physiology Group, 5Neurovascular Research Laboratory, Faculty of Life Sciences and Education,University of South Wales, 6Department of Anaesthesiology and Intensive Care,Copenhagen University Hospital, Hvidovre Hospital

Summary

Deze test-herteststudie evalueerde de bloedstroom in de benen, gemeten met de Doppler-echografietechniek tijdens knie-strekoefeningen met één been. De binnen-, tussen-dag- en interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van de methode werd onderzocht. De aanpak toonde een hoge betrouwbaarheid binnen de dag en acceptabele tussendagen. De interbeoordelaarsbetrouwbaarheid was echter onaanvaardbaar laag tijdens rust en bij lage werkdruk.

Abstract

Doppler-echografie heeft een revolutie teweeggebracht in de beoordeling van de doorbloeding van organen en wordt veel gebruikt in onderzoeks- en klinische omgevingen. Hoewel Doppler-echografie gebaseerde beoordeling van de samentrekkende bloedstroom van de beenspieren gebruikelijk is in studies bij mensen, vereist de betrouwbaarheid van deze methode verder onderzoek. Daarom was deze studie gericht op het onderzoeken van de test-hertest binnen de dag, de test-hertest tussen de dag en de interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van Doppler-echografie voor het beoordelen van de bloedstroom in de benen tijdens rust en graduele knie-extensies met één been (0 W, 6 W, 12 W en 18 W), waarbij de ultrasone sonde tussen de metingen wordt verwijderd. De studie omvatte dertig gezonde proefpersonen (leeftijd: 33 ± 9,3, man/vrouw: 14/16) die het laboratorium bezochten op twee verschillende experimentele dagen met een tussenpoos van 10 dagen. De studie controleerde niet op belangrijke confounders zoals voedingstoestand, tijdstip van de dag of hormonale status. Bij verschillende inspanningsintensiteiten toonden de resultaten een hoge betrouwbaarheid binnen de dag met een variatiecoëfficiënt (CV) variërend van 4,0% tot 4,3%, acceptabele betrouwbaarheid tussen de dag met een CV variërend van 10,1% tot 20,2%, en interbeoordelaarsbetrouwbaarheid met een CV variërend van 17,9% tot 26,8%. Daarom kan Doppler-echografie in een real-life klinisch scenario waarin het beheersen van verschillende omgevingsfactoren een uitdaging is, worden gebruikt om de bloedstroom in de benen te bepalen tijdens submaximale knie-strekoefeningen met één been met een hoge betrouwbaarheid binnen de dag en een acceptabele betrouwbaarheid tussen de dag wanneer uitgevoerd door dezelfde echoscopist.

Introduction

Doppler-echografie, geïntroduceerd in de jaren 1980, is op grote schaal gebruikt om de samentrekkende spierbloedstroom te bepalen, met name in het knie-strekmodel met één been, waardoor de bloedstroom in de gemeenschappelijke dijbeenslagader (CFA) kan worden gemeten tijdens activering van kleine spiermassa 1,2,3,4,5,6 . Doppler-echografie-gebaseerde bloedstroomtechnologie heeft waardevolle inzichten opgeleverd in vasculaire regulatie in verschillende populaties, waaronder gezonde volwassenen7,8, personen met diabetes9, hypertensie 10, COPD 11,12 en hartfalen 13,14.

Een voordeel van Doppler-echografie is de niet-invasieve werking in vergelijking met andere methoden voor het bepalen van de bloedstroom, zoals thermodilutie, en het kan indien nodig worden gecombineerd met arteriële en veneuze katheterisatie 3,4,6,15. Het maakt ook hartslagmeting van de bloedstroomsnelheid mogelijk, waardoor snelle veranderingen kunnen worden gedetecteerd16. Doppler-bloedmetingen op basis van echografie hebben echter beperkingen, waaronder moeilijkheden bij het verkrijgen van stabiele opnames tijdens overmatige beweging van ledematen bij bijna maximale inspanningsintensiteiten en de vereiste voor ultrasone toegankelijkheid van het beoogde bloedvat, met uitzondering van evaluaties tijdens ergometerfietsen15. Daarom is het knie-strekmodel met één been zeer geschikt voor LBF-evaluatie met behulp van Doppler-echografie tijdens dynamische inspanning met submaximale intensiteiten17, waardoor de invloed van inspanningsgerelateerde hart- en longbeperkingen wordt geminimaliseerd en vergelijkingen tussen gezonde proefpersonen en patiënten met hart- en longziekten worden vergemakkelijkt11.

Ondanks dat het op grote schaal wordt gebruikt, is de betrouwbaarheid tussen de dagen van het knie-extensormodel met één been met behulp van Doppler-echografie de afgelopen decennia niet op grotere schaal onderzocht, met eerdere studies met kleine populaties (n = 2)3,18,19,20.

Deze studie had tot doel (1) de betrouwbaarheid van de test-hertest binnen de dag te onderzoeken, (2) de betrouwbaarheid van de test-hertest tussen de dag en (3) de interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van Doppler-echografie voor LBF-evaluatie tijdens knie-strekoefeningen met één been bij 0 W, 6 W, 12 W en 18 W. De metingen werden uitgevoerd in een klinisch realistisch scenario waarbij de sonde tussen de metingen werd verwijderd. Het is belangrijk op te merken dat verschillende intrinsieke en extrinsieke omgevingsfactoren waarvan bekend is dat ze LBF beïnvloeden, tijdens de metingen niet werden gecontroleerd, wat variabiliteit zou kunnen introduceren en de betrouwbaarheid zou kunnen beïnvloeden. Gezien de vooruitgang in Doppler-echografietechnologie en software voor bloedstroomanalyse, veronderstelden we dat, zelfs in een ongecontroleerde omgeving, acceptabele betrouwbaarheid binnen en tussen de dag van LBF-metingen bij alle intensiteiten zou kunnen worden bereikt wanneer ze door dezelfde echoscopist worden uitgevoerd.

Protocol

De studie werd geëvalueerd door de Regionale Ethische Commissie van het Hoofdstedelijk Gewest van Denemarken (dossiernr. H-21054272), die vaststelde dat dit een kwaliteitsstudie was. In overeenstemming met de Deense wetgeving werd de studie dus ter plaatse goedgekeurd door de interne Raad voor Onderzoek en Kwaliteitsverbetering van de afdeling Klinische Fysiologie en Nucleaire Geneeskunde, Rigshospitalet (dossiernr. KF-509-22). Het onderzoek werd uitgevoerd volgens de richtlijnen van de Verklaring van Helsinki. Alle pro…

Representative Results

DeelnemersVan mei 2022 tot oktober 2022 werden in totaal dertig gezonde mannen en vrouwen gerekruteerd om deel te nemen aan het onderzoek. Alle deelnemers hadden geen voorgeschiedenis van cardiovasculaire, metabole of neurologische aandoeningen. Ze kregen geen instructies om veranderingen aan te brengen in hun gebruikelijke gewoonten, waaronder cafeïne, alcohol, nicotine, krachtige lichaamsbeweging of andere factoren die mogelijk van invloed kunnen zijn op de vasculaire functie. <p class="jove_c…

Discussion

Deze studie beoordeelde de betrouwbaarheid van de Doppler-echografiemethodologie voor het evalueren van de bloedstroom in de benen (LBF) tijdens submaximale knie-strekoefeningen met één been bij gezonde deelnemers. De resultaten duidden op een hoge betrouwbaarheid binnen de dag en een acceptabele betrouwbaarheid tussen de dagen, terwijl de interbeoordelaarsbetrouwbaarheid onaanvaardbaar bleek te zijn in rust en bij 0 W.

Hoewel het verwijderen van de sonde tussen metingen weinig impact leek t…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Het Centre for Physical Activity Research (CFAS) wordt ondersteund door TrygFonden (subsidies ID 101390 en ID 20045. JPH werd ondersteund door subsidies van Helsefonden en Rigshospitalet. Tijdens deze werkzaamheden werd RMGB ondersteund door een post.doc. subsidie van Rigshospitalet.

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referências

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Broxterman, R. M., Wagner, P. D., Richardson, R. S. Exercise training in COPD: Muscle O2 transport plasticity. European Respiratory Journal. 58 (2), 2004146 (2021).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Mortensen, S. P., Saltin, B. Regulation of the skeletal muscle blood flow in humans. Experimental Physiology. 99 (12), 1552-1558 (2014).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Bunce, C. Correlation, Agreement, and Bland-Altman Analysis: Statistical Analysis of Method Comparison Studies. American Journal of Ophthalmology. 148 (1), 4-6 (2009).
  25. 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).
  26. Liu, S. Confidence interval estimation for coefficient of variation. Thesis. , (2012).
  27. Groot, H. J., et al. Reliability of the passive leg movement assessment of vascular function in men. Experimental Physiology. 107 (5), 541-552 (2022).
  28. 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).
  29. 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).
  30. Umemura, T., et al. Effects of acute administration of caffeine on vascular function. The American Journal of Cardiology. 98 (11), 1538-1541 (2006).
  31. Tesselaar, E., Nezirevic Dernroth, D., Farnebo, S. Acute effects of coffee on skin blood flow and microvascular function. Microvascular Research. 114, 58-64 (2017).
  32. 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).
  33. 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).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. 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).
  39. 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).
  40. 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).
  41. 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).
  42. 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).
  43. 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).
  44. 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).
  45. 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).

Tags

Keywords: Doppler UltrasoundLeg Blood FlowSingle-leg Knee-extensor ExerciseReliabilityMeasurement ErrorPhysiological ChangesCOPD
check_url/pt/65746?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artigo
Hartmann, J. P., Krabek, R., Nymand, S. B., Hartmeyer, H., Gliemann, L., Berg, R. M. G., Iepsen, U. W. Doppler Ultrasound-Based Leg Blood Flow Assessment During Single-Leg Knee-Extensor Exercise in an Uncontrolled Setting. J. Vis. Exp. (202), e65746, doi:10.3791/65746 (2023).
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