Summary

Avaliação do fluxo sanguíneo da perna com eco-Doppler durante exercício extensor de joelho unipodal em ambiente não controlado

Published: December 15, 2023
doi:

Summary

Este estudo teste-reteste avaliou o fluxo sanguíneo da perna medido pela técnica de ultrassom Doppler durante o exercício extensor do joelho unipodal. A confiabilidade intra-dia, inter-dia e interexaminadores do método foi investigada. A abordagem demonstrou alta confiabilidade intradiária e aceitável entre os dias. No entanto, a confiabilidade interexaminadores foi inaceitavelmente baixa durante o repouso e com baixas cargas de trabalho.

Abstract

O ultrassom Doppler revolucionou a avaliação do fluxo sanguíneo de órgãos e é amplamente utilizado em pesquisas e cenários clínicos. Embora a avaliação baseada em ultrassonografia com Doppler da contração do fluxo sanguíneo muscular da perna seja comum em estudos em humanos, a confiabilidade desse método requer investigação adicional. Portanto, o objetivo deste estudo foi investigar a confiabilidade intra-dia do teste-reteste, teste-reteste inter-dias e interexaminadores do ultrassom Doppler para avaliar o fluxo sanguíneo da perna durante o repouso e as extensões graduadas de joelho unipodal (0 W, 6 W, 12 W e 18 W), com a sonda ultrassonográfica sendo removida entre as medidas. O estudo incluiu trinta indivíduos saudáveis (idade: 33 ± 9,3, homens/mulheres: 14/16) que visitaram o laboratório em dois dias experimentais diferentes, separados por 10 dias. O estudo não controlou os principais fatores de confusão, como estado nutricional, hora do dia ou estado hormonal. Nas diferentes intensidades de exercício, os resultados demonstraram alta confiabilidade intra-dia com coeficiente de variação (CV) variando de 4,0% a 4,3%, confiabilidade aceitável entre os dias com CV variando de 10,1% a 20,2% e confiabilidade interexaminadores com CV variando de 17,9% a 26,8%. Portanto, em um cenário clínico da vida real, onde o controle de vários fatores ambientais é um desafio, o ultrassom Doppler pode ser usado para determinar o fluxo sanguíneo da perna durante o exercício submáximo de extensor do joelho unipodal com alta confiabilidade intradiária e confiabilidade aceitável entre os dias quando realizada pelo mesmo ultrassonografista.

Introduction

O ultrassom Doppler, introduzido na década de 1980, tem sido extensivamente utilizado para determinar a contração do fluxo sanguíneo muscular, particularmente no modelo monopodal joelho-extensor, permitindo a mensuração do fluxo sanguíneo na artéria femoral comum (AFC) durante a ativação de pequena massa muscular 1,2,3,4,5,6 . A tecnologia de fluxo sanguíneo baseada no ultrassom Doppler tem fornecido informações valiosas sobre a regulação vascular em várias populações, incluindo adultos saudáveis7,8, indivíduos com diabetes9, hipertensão arterial 10, DPOC 11,12 e insuficiência cardíaca 13,14.

Uma vantagem do ultrassom Doppler é sua não invasividade em relação a outros métodos de determinação do fluxo sanguíneo, como a termodiluição, podendo ser combinado com cateterismo arterial e venoso, se necessário 3,4,6,15. Também permite a medição da velocidade do fluxo sanguíneo batimento a batimento, permitindo a detecção de mudanças rápidas16. No entanto, as medidas sanguíneas baseadas no Doppler apresentam limitações, incluindo dificuldades na obtenção de registros estáveis durante o movimento excessivo dos membros em intensidades de exercício quase máximas e a necessidade de acessibilidade do ultrassom ao vaso sanguíneo alvo, excluindo avaliações durante a bicicleta ergométrica15. Assim, o modelo extensor de joelho unipodal é adequado para avaliação de FME por meio do ultrassom Doppler durante exercício dinâmico em intensidades submáximas17, minimizando a influência das limitações cardíacas e pulmonares relacionadas ao exercício e facilitando comparações entre indivíduos saudáveis e pacientes com doençascardiopulmonares11.

Apesar de amplamente utilizado, a confiabilidade inter-diária do modelo extensor de joelho unipodal utilizando o ultrassom Doppler não foi investigada em maior escala nas últimas décadas, com estudos prévios envolvendo populações pequenas (n = 2)3,18,19,20.

O objetivo deste estudo foi investigar (1) a confiabilidade teste-reteste intra-dia, (2) a confiabilidade teste-reteste inter-dias e (3) a confiabilidade interexaminadores do ultrassom Doppler para avaliação de FME durante exercício extensor de joelho unipodal a 0 W, 6 W, 12 W e 18 W. As medidas foram realizadas em um cenário clinicamente realístico, onde a sonda foi removida entre as medidas. É importante notar que vários fatores ambientais intrínsecos e extrínsecos sabidamente influenciadores da FLL não foram controlados durante as medidas, o que poderia introduzir variabilidade e afetar a confiabilidade. Considerando os avanços na tecnologia do ultrassom Doppler e nos softwares de análise de fluxo sanguíneo, levantamos a hipótese de que, mesmo em um ambiente não controlado, a confiabilidade aceitável intra e inter-dia das medidas de FME poderia ser alcançada em todas as intensidades quando realizada pelo mesmo ultrassonografista.

Protocol

O estudo foi avaliado pelo Comitê Regional de Ética da Região da Capital da Dinamarca (processo nº H-21054272), que determinou tratar-se de um estudo de qualidade. De acordo com a legislação dinamarquesa, o estudo foi aprovado localmente pelo Conselho de Pesquisa e Melhoria da Qualidade interno do Departamento de Fisiologia Clínica e Medicina Nuclear de Rigshospitalet (processo nº. KF-509-22). O estudo foi realizado de acordo com as diretrizes da Declaração de Helsinque. Todos os sujeitos assinaram o termo de c…

Representative Results

ParticipantesDe maio de 2022 a outubro de 2022, um total de trinta homens e mulheres saudáveis foram recrutados para participar do estudo. Todos os participantes não tinham histórico de doenças cardiovasculares, metabólicas ou neurológicas. Eles não foram instruídos a fazer qualquer mudança em seus hábitos habituais, incluindo cafeína, álcool, nicotina, exercícios vigorosos ou quaisquer outros fatores que pudessem potencialmente afetar a função vascular. <st…

Discussion

Este estudo avaliou a confiabilidade da metodologia de ultrassom Doppler para avaliar o fluxo sanguíneo da perna (FML) durante o exercício submáximo de extensor de joelho unipodal em participantes saudáveis. Os resultados indicaram alta confiabilidade intradia e aceitável entre os dias, enquanto a confiabilidade interexaminadores mostrou-se inaceitável em repouso e a 0 W.

Embora a remoção da sonda entre as medições pareça ter pouco impacto, a diferença na confiabilidade entre as me…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

O Centro de Pesquisa em Atividade Física (CFAS) é apoiado pela TrygFonden (bolsas ID 101390 e ID 20045. JPH foi apoiado por subsídios de Helsefonden e Rigshospitalet. Durante este trabalho, o RMGB foi suportado por um post.doc. concessão de 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

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).
check_url/pt/65746?article_type=t

Play Video

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).

View Video