Summary

Tilt Testing med Kombinert Lower Body Negative Pressure: en "Gold Standard" for Måling Ortostatisk Toleranse

Published: March 21, 2013
doi:

Summary

Vi beskriver en "gullstandard" for å vurdere ortostatisk toleranse (OT) ved hjelp av tilt testing med kombinert underkroppen undertrykk (LBNP). Dette kan kombineres med ikke-invasive evalueringer av kardiovaskulær refleks kontroll. Normale og unormale responser er definert.

Abstract

Ortostatisk toleranse (OT) refererer til evnen til å opprettholde kardiovaskulær stabilitet når oppreist, mot hydrostatiske effekten av tyngdekraften, og dermed for å opprettholde cerebral perfusjon og hindre synkope (besvimelse). Forskjellige teknikker er tilgjengelige for å vurdere OT og effektene av gravitasjonsakselerasjonen stress på sirkulasjonen, typisk ved å gjengi en presyncopal hendelse (nær-besvimelse episode) i et kontrollert laboratoriemiljø. Tid og / eller grad av belastning som kreves for å provosere dette svaret gir mål av OT. Enhver teknikk som brukes for å bestemme OT bør: aktiver skille mellom pasienter med ortostatisk intoleranse (av ulike årsaker) og asymptomatiske kontrollpersoner, være svært reproduserbare, slik at evaluering av terapeutiske intervensjoner, unngå invasive prosedyrer, som er kjent for å svekke OT en.

På slutten av 1980-tallet head-oppreist tilt testing ble først brukt for å diagnostisere synkope 2. Since da har det blitt brukt for å vurdere OT i pasienter med synkope av ukjent årsak, så vel som i friske individer å studere postural kardiovaskulære reflekser 2-6. Vippe protokoller består av tre kategorier: passiv tilt, passiv tilt ledsaget av farmakologisk provokasjon, og passiv tilt med kombinert underkroppen undertrykk (LBNP). Men effekten av tilt testing (og andre ortostatiske stresstesting modaliteter) er ofte dårlig reproduserbar, med lav sensitivitet og spesifisitet for å diagnostisere ortostatisk intoleranse 7.

Vanligvis omfatter en passiv tilt 20-60 min av ortostatisk stresset fortsatte til utbruddet av presynkope pasienter 2-6. Imidlertid er den viktigste ulempen med denne prosedyren sin manglende evne til å påberope presynkope i alle individer som gjennomgår testen, og tilsvarende lav følsomhet 8,9. Således ble forskjellige metoder utforsket for å øke ortostatisk stress og forbedre følsomheten.

Farmakologisk provokasjon har blitt brukt til å øke ortostatisk utfordring, for eksempel ved hjelp av isoprenalin 4,7,10,11 eller sublingual nitrat 12,13. Imidlertid, den viktigste ulempe med disse metodene er økninger i følsomheten på bekostning av uakseptable reduksjoner i spesifisitet 10,14, med en høy positiv responsrate umiddelbart etter administrasjon 15. Videre invasive prosedyrer knyttet noen farmakologiske provokasjoner øke den falske positive rate 1.

En annen tilnærming er å kombinere passiv tilt testing med LBNP, og gir en sterkere ortostatisk stress uten invasive prosedyrer eller narkotika bivirkninger ved bruk av teknikken utviklet av professor Roger Hainsworth på 1990-tallet 16-18. Denne tilnærmingen provoserer presynkope i nesten alle fag (noe som åpner for symptom anerkjennelse hos pasienter med synkope), mens skille mellom patieNTS med synkope og friske kontroller, med en spesifisitet på 92%, sensitivitet på 85%, og repeterbarhet av 1,1 ± 0,6 min 16,17. Dette gjør ikke bare diagnose og patofysiologisk vurdering 19-22, men også ved vurdering av behandlinger for ortostatisk intoleranse grunnet sin høy repeterbarhet 23-30. Av disse grunner, argumenterer vi dette bør være "gullstandarden" for ortostatisk stress testing, og dermed vil dette være den metoden som er beskrevet i denne artikkelen.

Protocol

Gjennom testing, kontinuerlig beat-to-beat blodtrykk og elektrokardiogram (EKG) overvåking er viktig. Dette sikrer emne sikkerhet og rask avslutning av testen med utbruddet av presynkope. Beat-to-beat blodtrykket opptak kan fås gjennom arteriell kateterisering, eller finger pletysmografi 31-33. Sistnevnte brukes i denne protokollen, fordi det er ikke-invasiv og kan vurdere utbruddet av presynkope med samme nøyaktighet som catherization 31,34, uten negativ innvirkning av invasiv overvåking på O…

Representative Results

Ved hjelp av denne protokollen, alle fag erfaring presynkope, og definisjonen av normale eller unormale responser gjøres i stor grad basert på den tiden det tar for å indusere denne reaksjonen. OT er definert som den tid til presynkope i minutter fra starten av oppreist tilting. Typiske verdier for OT i friske frivillige i henhold til alder og kjønn kan sees i tabell 1.. Pasienter med ortostatisk intoleranse utstillingen presynkope tidligere i testen, med 85% slutt testen innenfor -20 mmHg fasen sam…

Discussion

Denne teknikken er svært reproduserbare, har evnen til å diskriminere normale og unormale responser med høy sensitivitet og spesifisitet, og kan provosere presynkope i alle fag, slik at for symptom anerkjennelse i pasienter med tilbakevendende synkope. I en klinisk setting, kan ulike typer synkope skilles, slik skreddersydd behandling og tilnærminger. Virkningen av tiltakene kan lett bli vurdert. Med ytterligere kardiovaskulære overvåking, kan refleks svar også bli vurdert.

For å kun…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi ønsker å erkjenne Professor Roger Hainsworth, som utviklet denne teknikken. Vi er takknemlige for Mr. King Hang Chao og Mr. Wang-Joe Woo for deres hjelp med fotografering.

Dette arbeidet støttes av Simon Fraser University og the Heart og Stroke Foundation of Canada.

Materials

Equipment Manufacturer Location
Tilt Table Custom-build Leeds, United Kingdom
Finometer Finapres Medical Systems Amsterdam, The Netherlands
Doppler Box Compumedics Singen, Germany
Doppler software The DWL Doppler Company Singen, Germany
Aquasonic Ultrasound gel Parker Laboratories, Inc. Fairfield, USA
Headbands Lululemon Burnaby, Canada
Headset Canadian Tire Burnaby, Canada
ECG Finapres ECG Module, Finapres Medical Systems Amsterdam, The Netherlands
Electrodes Red Dot Ontario, Canada
Antiseptic Isopropyl Alcohol Pads Lernapharm Quebec, Canada
O2Cap-Oxygen Analyser Oxigraph Inc. California, USA
Airlife Nasal Oxygen Cannula Cardinal Health Mountainview, USA
Powerlab 16/30 AD Instruments Colorado Springs, USA

References

  1. Stevens, P. M. Cardiovascular dynamics during orthostasis and the influence of intravascular instrumentation. Am. J. Cardiol. 17, 211-218 (1966).
  2. Brignole, M., Alboni, P., Benditt, D., Bergfeldt, L., Blanc, J. J., Bloch, T. h. o. m. s. e. n., van Dijk, P. E., Fitzpatrick, J. G., Hohnloser, A., Janousek, S., et al. Guidelines on management (diagnosis and treatment) of syncope. Eur. Heart J. 22, 1256-1306 (2001).
  3. Brignole, M., Alboni, P., Benditt, D., Bergfeldt, L., Blanc, J. J., Thomsen, B. l. o. c. h., Fitzpatrick, P. E., Hohnloser, A., Kapoor, S., Kenny, W., et al. Task force on syncope, European Society of Cardiology. Part 2. Diagnostic tests and treatment: summary of recommendations. Europace. 3, 261-268 (2001).
  4. Grubb, B. P., Temesy-Armos, P., Hahn, H., Elliott, L. Utility of upright tilt-table testing in the evaluation and management of syncope of unknown origin. Am. J. Med. 90, 6-10 (1991).
  5. Kapoor, W. N., Smith, M. A., Miller, N. L. Upright tilt testing in evaluating syncope: a comprehensive literature review. Am. J. Med. 97, 78-88 (1994).
  6. Benditt, D. G., Ferguson, D. W., Grubb, B. P., Kapoor, W. N., Kugler, J., Lerman, B. B., Maloney, J. D., Raviele, A., Ross, B., Sutton, R., et al. Tilt table testing for assessing syncope. American College of Cardiology. J. Am. Coll. Cardiol. 28, 263-275 (1996).
  7. Barron, H., Fitzpatrick, A., Goldschlager, N. Head-up tilt testing: do we need to give an added push. Am. J. Med. 99, 689-690 (1995).
  8. Janosik, D. L., Genovely, H., Fredman, C., Bjerregaard, P. Discrepancy between head-up tilt test results utilizing different protocols in the same patient. Am. Heart J. 123, 538-541 (1992).
  9. Wahbha, M. M., Morley, C. A., al Shamma, Y. M., Hainsworth, R. Cardiovascular reflex responses in patients with unexplained syncope. Clin. Sci. (Lond). 77, 547-553 (1989).
  10. Kapoor, W. N., Brant, N. Evaluation of syncope by upright tilt testing with isoproterenol. A nonspecific test. Ann. Intern. Med. 116, 358-363 (1992).
  11. Sheldon, R. Evaluation of a single-stage isoproterenol-tilt table test in patients with syncope. J. Am. Coll. Cardiol. 22, 114-118 (1993).
  12. Aerts, A. J. Nitrate stimulated tilt testing: clinical considerations. Clinical Autonomic Research. 13, 403-405 (2003).
  13. Athanasos, P., Sydenham, D., Latte, J., Faunt, J., Tonkin, A. Vasodepressor syncope and the diagnostic accuracy of the head-up tilt test with sublingual glyceryl trinitrate. Clinical Autonomic Research. 13, 453-455 (2003).
  14. Del Rosso, A., Bartoli, P., Bartoletti, A., Brandinelli-Geri, A., Bonechi, A., Maioli, M., Mazza, F., Michelucci, A., Russo, L., Salvetti, E., et al. Shortened head-up tilt testing potentiated with sublingual nitroglycerin in patients with unexplained syncope. Am. Heart J. 135, 564-570 (1998).
  15. Kurbaan, A. S., Franzen, A. C., Bowker, T. J., Williams, T. R., Kaddoura, S., Petersen, M. E., Sutton, R. Usefulness of tilt test-induced patterns of heart rate and blood pressure using a two-stage protocol with glyceryl trinitrate provocation in patients with syncope of unknown origin. Am. J. Cardiol. 84, 665-670 (1999).
  16. El Bedawi, K. M., Hainsworth, R. Combined head-up tilt and lower body suction: a test of orthostatic tolerance. Clinical Autonomic Research. 4, 41-47 (1994).
  17. Hainsworth, R., El Bedawi, K. M. Orthostatic tolerance in patients with unexplained syncope. Clinical Autonomic Research. 4, 239-244 (1994).
  18. Lelorier, P., Klein, G. J., Krahn, A., Yee, R., Skanes, A., Shoemaker, J. K. Combined head-up tilt and lower body negative pressure as an experimental model of orthostatic syncope. J. Cardiovasc. Electrophysiol. 14, 920-924 (2003).
  19. Brown, C. M., Hainsworth, R. Forearm vascular responses during orthostatic stress in control subjects and patients with posturally related syncope. Clinical Autonomic Research. 10, 57-61 (2000).
  20. Brown, C. M., Hainsworth, R. Assessment of capillary fluid shifts during orthostatic stress in normal subjects and subjects with orthostatic intolerance. Clinical Autonomic Research. 9, 69-73 (1999).
  21. Bush, V. E., Wight, V. L., Brown, C. M., Hainsworth, R. Vascular responses to orthostatic stress in patients with postural tachycardia syndrome (POTS), in patients with low orthostatic tolerance, and in asymptomatic controls. Clinical Autonomic Research. 10, 279-284 (2000).
  22. Claydon, V. E., Hainsworth, R. Cerebral autoregulation during orthostatic stress in healthy controls and in patients with posturally related syncope. Clinical Autonomic Research. 13, 321-329 (2003).
  23. Claydon, V. E., Hainsworth, R. Salt supplementation improves orthostatic cerebral and peripheral vascular control in patients with syncope. Hypertension. 43, 809-813 (2004).
  24. Claydon, V. E., Schroeder, C., Norcliffe, L. J., Jordan, J., Hainsworth, R. Water drinking improves orthostatic tolerance in patients with posturally related syncope. Clin. Sci. (Lond). 110, 343-352 (2006).
  25. Cooper, V. L., Hainsworth, R. Effects of dietary salt on orthostatic tolerance, blood pressure and baroreceptor sensitivity in patients with syncope. Clinical Autonomic Research. 12, 236-241 (2002).
  26. Cooper, V. L., Hainsworth, R. Head-up sleeping improves orthostatic tolerance in patients with syncope. Clinical Autonomic Research. 18, 318-324 (2008).
  27. El Bedawi, K. M., Wahbha, M. A., Hainsworth, R. Cardiac pacing does not improve orthostatic tolerance in patients with vasovagal syncope. Clinical Autonomic Research. 4, 233-237 (1994).
  28. El Sayed, H., Hainsworth, R. Salt supplement increases plasma volume and orthostatic tolerance in patients with unexplained syncope. Heart. 75, 134-140 (1996).
  29. Mtinangi, B. L., Hainsworth, R. Increased orthostatic tolerance following moderate exercise training in patients with unexplained syncope. Heart. 80, 596-600 (1998).
  30. Protheroe, C. L., Dikareva, A., Menon, C., Claydon, V. E. Are compression stockings an effective treatment for orthostatic presyncope?. PLoS. One. 6, 28193 (2011).
  31. Guelen, I., Westerhof, B. E., Van Der Sar, G. L., van Montfrans, G. A., Kiemeneij, F., Wesseling, K. H., Bos, W. J. Finometer, finger pressure measurements with the possibility to reconstruct brachial pressure. Blood Press Monit. 8, 27-30 (2003).
  32. Imholz, B. P., Wieling, W., Langewouters, G. J., van Montfrans, G. A. Continuous finger arterial pressure: utility in the cardiovascular laboratory. Clinical Autonomic Research. 1, 43-53 (1991).
  33. Imholz, B. P., Wieling, W., van Montfrans, G. A., Wesseling, K. H. Fifteen years experience with finger arterial pressure monitoring: assessment of the technology. Cardiovasc. Res. 38, 605-616 (1998).
  34. Jellema, W. T., Imholz, B. P., van Goudoever, J., Wesseling, K. H., van Lieshout, J. J. Finger arterial versus intrabrachial pressure and continuous cardiac output during head-up tilt testing in healthy subjects. Clinical Science. 91, 193-200 (1996).
  35. Harms, M. P., Wesseling, K. H., Pott, F., Jenstrup, M., van Goudoever, J., Secher, N. H., van Lieshout, J. J. Continuous stroke volume monitoring by modelling flow from non-invasive measurement of arterial pressure in humans under orthostatic stress. Clinical Science. 97, 291-301 (1999).
  36. Leonetti, P., Audat, F., Girard, A., Laude, D., Lefrere, F., Elghozi, J. L. Stroke volume monitored by modeling flow from finger arterial pressure waves mirrors blood volume withdrawn by phlebotomy. Clinical Autonomic Research. 14, 176-181 (2004).
  37. Wilson, T. E., Cui, J., Zhang, R., Crandall, C. G. Heat stress reduces cerebral blood velocity and markedly impairs orthostatic tolerance in humans. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 291, R1443-R1448 (2006).
  38. Cooper, V. L., Elliott, M. W., Pearson, S. B., Taylor, C. M., Hainsworth, R. Daytime variability in carotid baroreflex function in healthy human subjects. Clinical Autonomic Research. 17, 26-32 (2007).
  39. El Sayed, H., Hainsworth, R. Relationship between plasma volume, carotid baroreceptor sensitivity and orthostatic tolerance. Clin. Sci. (Lond). 88, 463-470 (1995).
  40. Roelandt, R. . Finger pressure reference guide. , (2005).
  41. Serrador, J. M., Picot, P. A., Rutt, B. K., Shoemaker, J. K., Bondar, R. L. MRI measures of middle cerebral artery diameter in conscious humans during simulated orthostasis. Stroke. 31, 1672-1678 (2000).
  42. Kamiya, A., Kawada, T., Shimizu, S., Iwase, S., Sugimachi, M., Mano, T. Slow head-up tilt causes lower activation of muscle sympathetic nerve activity: loading speed dependence of orthostatic sympathetic activation in humans. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 297, H53-H58 (2009).
  43. Claydon, V. E., Norcliffe, L. J., Moore, J. P., Rivera-Ch, M., Leon-Velarde, F., Appenzeller, O., Hainsworth, R. Orthostatic tolerance and blood volumes in Andean high altitude dwellers. Exp. Physiol. 89, 565-571 (2004).
  44. Krediet, C. T., van Dijk, N., Linzer, M., van Lieshout, J. J., Wieling, W. Management of vasovagal syncope: controlling or aborting faints by leg crossing and muscle tensing. Circulation. 106, 1684-1689 (2002).
  45. Krediet, C. T., Wieling, W. Manoeuvres to combat vasovagal syncope. Europace. 5, 503 (2003).
  46. Brignole, M., Menozzi, C., Del Rosso, A., Costa, S., Gaggioli, G., Bottoni, N., Bartoli, P., Sutton, R. New classification of haemodynamics of vasovagal syncope: beyond the VASIS classification. Analysis of the pre-syncopal phase of the tilt test without and with nitroglycerin challenge. Vasovagal Syncope International Study. Europace. 2, 66-76 (2000).
  47. Sutton, R., Petersen, M., Brignole, M., Raviele, A., Menozzi, C., Giani, P. Proposed classification for tilt induced vasovagal syncope. Eur. J. Cardiac Pacing Electrophysiol. 2, 180-183 (1992).
  48. Mathias, C. J., Low, D. A., Iodice, V., Owens, A. P., Kirbis, M., Grahame, R. Postural tachycardia syndrome–current experience and concepts. Nat. Rev. Neurol. 8, 22-34 (2012).
  49. Freeman, R., Wieling, W., Axelrod, F. B., Benditt, D. G., Benarroch, E., Biaggioni, I., Cheshire, W. P., Chelimsky, T., Cortelli, P., Gibbons, C. H., et al. Consensus statement on the definition of orthostatic hypotension, neurally mediated syncope and the postural tachycardia syndrome. Clinical Autonomic Research. 21, 69-72 (2011).
  50. Singer, W., Sletten, D. M., Opfer-Gehrking, T. L., Brands, C. K., Fischer, P. R., Low, P. A. Postural Tachycardia in Children and Adolescents: What is Abnormal?. J. Pediatr. 160, 222-226 (2012).
  51. Hainsworth, R., Claydon, V. E., Bannister, R., Mathias, C. Syncope and fainting. Autonomic. , (2012).
  52. Schondorf, R., Benoit, J., Stein, R. Cerebral autoregulation in orthostatic intolerance. Ann. N.Y. Acad. Sci. 940, 514-526 (2001).
  53. Norcliffe-Kaufmann, L. J., Kaufmann, H., Hainsworth, R. Enhanced vascular responses to hypocapnia in neurally mediated syncope. Ann. Neurol. 63, 288-294 (2007).
  54. Bluvshtein, V., Korczyn, A. D., Akselrod, S., Pinhas, I., Gelernter, I., Catz, A. Hemodynamic responses to head-up tilt after spinal cord injury support a role for the mid-thoracic spinal cord in cardiovascular regulation. Spinal Cord. 49, 251-256 (2011).
  55. Groothuis, J. T., Boot, C. R., Houtman, S., Langen, H., Hopman, M. T. Leg vascular resistance increases during head-up tilt in paraplegics. Eur. J. Appl. Physiol. 94, 408-414 (2005).
  56. Groothuis, J. T., Rongen, G. A., Geurts, A. C., Smits, P., Hopman, M. T. Effect of different sympathetic stimuli-autonomic dysreflexia and head-up tilt-on leg vascular resistance in spinal cord injury. Arch. Phys. Med. Rehabil. 91, 1930-1935 (2010).
  57. Schroeder, C., Tank, J., Heusser, K., Diedrich, A., Luft, F. C., Jordan, J. Physiological phenomenology of neurally-mediated syncope with management implications. PLoS. One. 6, e26489 (2011).
  58. Moya, A., Sutton, R., Ammirati, F., Blanc, J. J., Brignole, M., Dahm, J. B., Deharo, J. C., Gajek, J., Gjesdal, K., Krahn, A., et al. Guidelines for the diagnosis and management of syncope (version 2009). Eur. Heart J. 30, 2631-2671 (2009).
  59. Song, P. S., Kim, J. S., Park, J., Yim, H. R., Huh, J., Kim, J. H., On, Y. K. Seizure-like activities during head-up tilt test-induced syncope. Yonsei. Med. J. 51, 77-81 (2010).
  60. Wang, C. H., Hung, M. J., Kuo, L. T., Cherng, W. J. Cardiopulmonary resuscitation during coronary vasospasm induced by tilt table testing. Pacing Clin. Electrophysiol. 23, 2138-2140 (2000).

Play Video

Cite This Article
Protheroe, C. L., Ravensbergen, H. (. J., Inskip, J. A., Claydon, V. E. Tilt Testing with Combined Lower Body Negative Pressure: a “Gold Standard” for Measuring Orthostatic Tolerance. J. Vis. Exp. (73), e4315, doi:10.3791/4315 (2013).

View Video