Summary
内皮機能不全は、多くの疾患状態に関連した、ヒトでの有害心血管イベントの予測です。血流依存性血管拡張（FMD）は、内皮機能を評価する非侵襲的な超音波法である。方法論的な選択とオペレータの経験が結果に影響を与える場合があります。ヒト試験における口蹄疫への体系的なアプローチは、ここで議論されている。
Abstract
血管内皮は、血管の内側を覆い、両方の構造的および機能的役割を提供する細胞の単層である。内皮細胞は、白血球の接着および凝集を防ぐだけでなく、血漿成分への浸透性を制御する、障壁として作用する。機能的には、内皮は血管の緊張に影響を与えます。
内皮機能不全は、血管緊張、thombroresistance、細胞増殖や有糸分裂を調節する化学種間の不均衡です。これは、アテローム性動脈硬化症の最初のステップであり、冠動脈疾患、末梢動脈疾患、心不全、高血圧、および高脂血症に関連している。
内皮機能障害の最初のデモでは、アセチルコリンおよび定量的冠動脈造影の直接注入を含んだ。アセチルコリンは、細胞内カルシウムの増加著の増加をもたらす、内皮細胞表面上のムスカリン性受容体に結合するトリC酸化物（NO）産生。内皮損傷を有する被験体は、逆説的な血管収縮を経験しながら、無傷の内皮を有する被験体において、血管拡張が観察された。
高解像度のBモード超音波を用いて末梢動脈における内皮機能を測定するための非侵襲性のインビボの方法が存在する。末梢動脈の内皮機能は、冠動脈機能と密接に関係している。この技術は、下肢虚血以下の反応性充血の期間中に上腕動脈の直径の割合変化を測定する。
内皮依存性、流動媒介血管拡張（FMD）として知られるこの技術は、臨床研究の設定で値を有している。しかし、生理学的および技術的な問題の数は結果の精度に影響を与えることができ、技術のための適切なガイドラインは、発表されている。ガイドラインにもかかわらず、口蹄疫が大きく依存し、オペレータのままであり、急な学習曲線を提示します。この記事では、上腕部に上腕動脈にFMDを測定するための標準化された方法を提示し、オペレータ内のばらつきを低減するための提案を提供しています。
Introduction
ヒト血管内皮は、体内の構造的および機能的役割を提供しています。組織学的切片では、内皮、平滑筋細胞（メディア）および結合組織（外膜）の厚さの層の層の上に座っている1から2ミクロンの厚さの細胞の薄い層を含む、小さな現れる。全体として、内皮は血液と血管平滑筋組織の間の情報交換のための広い領域を提供する。一説、700メートル2の断面積と70kgのヒトにおける1,000-1,500グラムの質量、肝臓1質量に匹敵します。健康な内皮は、血管の恒常性を維持するために、化学的シグナル伝達に機械を可能にする。内皮機能不全は、これらのメディエーターの不均衡および血管疾患の最初のステップ、アテローム性動脈硬化症の組織学的証拠を前に存在します。ヒトの血管拡張機能を定量化するための非侵襲性、in vivo法動脈は存在しています。この方法は、内皮依存性、流動媒介血管拡張（FMD）が広く臨床試験で使用されている。
内皮は、血管系の構造成分として機能し、グリコサミノグリカンおよびフィブロネクチン2のような細胞外マトリックスの成分を製造しています。動脈への血流および急性損傷における長期間の変化は構造変化につながる可能性がある。機能的には、血管内皮細胞は、血管緊張、炎症過程、抗血栓および抗凝固の調節に関与する。血管拡張は、過分極因子（EDHF）3-6由来の一酸化窒素（NO）、プロスタサイクリン、および内皮によって仲介されている間、内皮細胞は、エンドセリンを介して血管収縮に影響を与える。
内皮機能不全は、これらのメディエーターのうちのいずれかの機能障害とアテローム性動脈硬化症の最初のステップです。驚くべきことに、病気のメカニズムとして、それは臨床的に重要な数に関連付けられていないこのような冠動脈疾患、高血圧および糖尿病などの条件7-11。重要なことは、内皮機能障害を診断、心血管疾患のない個体で観察され、将来の心血管イベント7,12,13を予測することができます。内皮機能不全の1つの尺度は、フラミンガムスコアと組み合わせて、単独尺度14以上の追加の予後情報を提供することができる。
内皮機能障害の対策は、薬剤の直接注入を含むことができる。アセチルコリンのIntercoronary注入は、例えば、定量的血管造影と組み合わせた、無傷の内皮と被験者で血管拡張を示しています。しかし、内皮障害の経験を逆説的な血管収縮を持つ個人。15末梢動脈では、ゲージ-ひずみ容積脈波による流量の測定と薬剤の注入は16可能です。
エージェント直接内皮に影響を及ぼし、化学信号を引き出すsは内皮依存性血管拡張剤と呼ばれる。アセチルコリンは、例えば、増大した細胞内カルシウム濃度、一酸化窒素シンターゼおよび血管拡張の活性化をもたらす、内皮細胞上のムスカリン受容体に作用する。内皮の関与なしに血管拡張に影響を与える薬剤は、内皮に依存しないエージェントと呼ばれます。細胞内カルシウム濃度17を調節するタンパク質キナーゼを介して血管壁に血管拡張を媒介する5'-monophasphate（cGMPの） -ニトログリセリンは、例えば、可溶性グアニル酸シクラーゼおよび環状グアノシン-3 '、活性化する。
「フロー媒介、内皮依存性血管拡張」（FMD）18と呼ばれるCelermajerと関連付けることによって導入内皮機能不全を定量化するための非侵襲性、 インビボでの方法がある。簡単に説明すると、変更が血流のオープンせん断応力に敏感なイオンちゃん動脈する内皮におけるネル。信号は、第2メッセンジャーカスケードを介して形質導入および内皮一酸化窒素合成酵素（eNOSの）を活性化する、NO発生している。この種は、隣接する平滑筋細胞（SMC）への細胞膜を横切って拡散する。 SMC内では、信号は、細胞内カルシウム濃度を低下させ、血管弛緩19に影響を与え、形質導入されている。動脈内腔の直径は、ハーゲン - Poiseullie方程式と一致血流の増加をもたらす、増加する。 FMDの効果は、例えば、モノメチルアルギニン（L-NMMA）20としてNO合成酵素阻害剤の投与を廃止することができる。
Celermajer らの革新的な仕事は、虚血に続く反応性充血時の動脈径の変化を評価するために高分解能Bモード超音波の使用を可能にした。この技術において、ヒト対象は、仰臥位に置かれ、上腕動脈の直径は、長手方向の平面内で測定される。血液pressuカフ再肢における虚血を生成するために使用される。血圧カフの放出後に動脈の直径を再度測定する。せん断応力の急激な変化は、NO介在性血管拡張のための刺激である。簡単な式は、ベースラインの直径（ 式1）に、直径の相対変化を説明しています。この式、充血、ベースライン直径のパラメータの完全な議論は、 議定書に見られるとセクション結果することができます。
複数の研究では、パーセントFMDが確立心血管疾患21-24を有する患者における心血管イベントを予測することが見出されている。上腕動脈パーセントのFMDと冠状動脈との間に相関関係がAnderson らによって設立されたFMD。、悪魔を周辺の測定値と、心臓25、より臨床的に関連する虚血性変化との間のリンクをtrating。 FMDは、血管の最大血管拡張を示さない。これを評価するために、口蹄疫は、同じ血管の内皮依存性、ニトログリセリン媒介血管拡張を続けることができます。
パーセントFMDの測定に影響を与える技術的な問題があります。技術の導入以来、いくつかの研究は、高被験者内の程度およびオペレータ間変動26を示した。このような喫煙、血圧降下薬、時刻、および絶食状態などの生理的要因はパーセントFMDに影響を与えることが示されている。同様に、このような閉塞の測定と持続時間の部位に対するカフの位置のような技術的選択肢は、測定27,28に影響を及ぼすことが示されている。ガイドラインは、現在のコンセンサスを記述し、技術の標準化との間にできるよう、その公開されている研究室19,29。
技術上の進化の合意にもかかわらず、血流依存性血管拡張は重く、長い学習曲線を持つ依存オペレータのままです。 Correttiは、例えば、音波検査者は、独立して操作する前に、経験豊富な研究者の監督の下で100のスキャンを完了をお勧めします。十分な専門知識のレベルを維持するためには、毎年、技術者、完全な100のスキャンをお勧めします。小さなサンプル集団とリソースが限られている研究者のために、学習曲線は参入障壁を提示します。この記事では、上アームの上腕動脈の流れ媒介血管拡張のための方法を実証し、オペレータ内のばらつきを低減するための技術的なアドバイスを提供します。
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Protocol
研究者主導の研究の一環として開発された以下の手順は、見直され、カリフォルニア大学によって承認され、ヒューマン研究サンフランシスコ校（UCSF）委員会（CHR）とすべての参加者がインフォームドコンセントを得た。
1。装置
- 口蹄疫を記録し、分析するためにEKGゲート制御画像キャプチャシステムを使用してください。デスクトップPCにフィリップスHD11超音波を接続します。
- PC上で特別なフレームグラバーカードを搭載した超音波からのビデオ信号を接続します。
- 信号を増幅するEKGゲーティングモジュールへの超音波からの音声信号を中継する。心周期における一貫性の点で画像を識別し、記録するための画像キャプチャソフトウェアを可能にするために、PCに増幅された信号を運ぶ。 EKGのR波の鋭いたわみからの信号を生成します。
- 上腕動脈の深さ分解能を最適化するために5-12 MHzのリニアアレイトランスデューサを使用してください。
2。件名の準備
- 参加者は、高速での試験の前に8時間の練習を避けるだけでなく、少なくとも4つの四つんばいのためにカフェインやニコチンを避けていることを確認してください。参加者は4半減期のための血管緊張や心拍出量に影響を与える薬を避けることを確認してください。
注：ダイエット、薬、そして一日の時間が結果に影響する場合があります。 - 21℃での静かな、暗い部屋での試験を実施する。長期的な研究を行う場合、日の同じ時間に繰り返し試験を開催しています。
3ベースライン測定
- 試験テーブルの上に仰向けに位置するように件名を確認して下さい。標準位置に3 - 鉛EKGを取り付けます。被写体が快適になることを確認し、試験中に運動を控えるようあらゆる整形外科の問題に対処する。
- 被験者は、試験の開始前に10分間休ませます。 5分間の休息後、オシロメトリック、非侵襲性血圧モニタによって、被験者の血圧を測定する。
- に5センチの適用近位または遠位位置のいずれかにおけるurniquetカフが上腕技術を実証する。
- 横方向に被験者の腕を伸ばして、心のレベルで維持する。
- オペレータの好みに依存して、被験者の腕を拘束するためにテーブルと枕を使用しています。
- 疲労に抵抗し、手首のサポートを提供する立場にオペレータの腕を置きます。手首の延長を最小限にし、解剖学的中立位置に前腕に保つようにしてください。
- 力こぶの挿入から始まり、近位に進み、上腕動脈の断面スキャンを実施する。上腕動脈を確認し、ランドマークとして機能することができる副血管を見つけるためにカラーフローイメージングを使用してください。
- 適切な位置が見つかると、近位端は、超音波画面の左側に表示されるように、プローブと90度回転。かなりの練習と繊細なタッチを使用して動脈上の位置を維持します。 VERIFyの遠位端付近の組織を押して向き。プローブの遠位端部に沿って被験者の皮膚をマークします。
- 画像の横方向の解像度を向上させるために上腕動脈の深いまたは「遠い」壁とプローブの焦点設定を合わせます。軸方向の解像度を向上させる、より高い周波数で軸方向分解能上のプローブの設定を変更します。
- 近くと遠くの壁の両方のコントラスト分解能を最適化するために、プローブの角度を調整します。角に小さな変化が改善されたコントラストをもたらすことができる。シリアル試験が被験者に対して実施している場合は、簡単な分度器で角度を推定します。
- 品質測定を確保するために、容器は横と縦軸と一致することを確認してください。圧力の小さな変更を行い、動脈の位置合わせを支援する（プローブの一端をヒーリング）。全体的に、オペレータの疲労を防ぐために、圧力、光を保つ。
- 最適化されたとき、私は「Pignoliの二重線」は見ることができていることを確認nは両方の壁は、内膜メディアの厚さに対応する。血管内腔にエコーを低減するために、ゲイン調整を使用してください。両側の内膜 - 媒介厚さ（IMT）の少なくとも2cm、正確な直径の測定を可能にする。
4。ベースライン測定
- 2Dドップラーモードを使用して、ベースラインの速度を記録しておきます。内腔の中央にサンプルゲートを置き、60度の超音波照射角度を維持します。データの60秒を収集します。
5。オクルージョンフェーズ
- 被験者の収縮期血圧は50 mmHgまでカフ空気を入れます。 5cmの止血カフを使用すると、収縮期圧を過大評価します。閉塞を確認するために、2Dドップラーモードを使用します。
- 多くの血圧カフをゆっくりと5分間かけて圧力を失うことになるように閉塞の継続時間を追跡するためにタイマーを使用します。完全閉塞を確認するために、2Dドップラーモードを使用します。
- 閉塞の午前4時30分の後、縦にやや表面的な2D-ドップラーゲートを配置動脈の軸。ベースラインより2〜3倍高い速度を考慮して、垂直方向のスケールを調整します。
- 記録の3時10分のために画像キャプチャソフトの設定を調整します。
- カフ放出、データ解析中に直径がピークに達する時間を測定する重要なパラメータの時間をキャプチャするためにカフのリリース前に10秒の記録を開始する。
6。充血
- カフを離します。動脈がカフリリース後に表面的にシフトすることができるように、シフトを補う支援する音の増幅のために聞いている間、プローブの位置に小さな変更を加えます。動脈シフトした場合のドップラーサンプルゲートと超音波照射角の位置を変更。
- 速記録の30秒後に、Bモードに超音波を切り替えます。
- プローブは、試験中に近位側にスライドプローブの位置を確認するために被験者の皮膚に血管ランドマークまたはマークを使用することが一般的であるからである。試験のこのフェーズでは、正確な取得のために重要である結果。
- 小さな変化が、実質的にイメージを向上させることができ、両方の壁にIMTを最適化するために、プローブの位置や角度を調整します。 3分間の直径を記録します。
- 繰り返し測定が計画されている場合は、肘前窩からレコード距離に被験者の皮膚上のマーキングを使用しています。自分の腕を90度曲げて折り目をマークする対象を確認して下さい。以前作ら行に次の行から測定します。
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Representative Results
血流依存性血管拡張の重要な変数は、 表1に示す。
| 変数 | 説明 |
| 平均速度（センチ/秒） | 血流に比例し、断面積に反比例するドップラースペクトル波形から推定一心周期中の内腔の中央50％内の血液の平均動脈速度（ 図1参照）。 |
| 直径（mm） | 血管の軸に沿った長手方向の図から測定した内膜、内膜間距離（ 図2参照）。これは、ベースライン時および反応性充血の間に測定されている。 |
| 流量（ml /分） | 循環中の流体のバルク流れは、平均速度および直径（ 式2参照 ）から数学的に導出。 |
| 剪断応力（ダイン/ cm 2） | 平均速度および直径から誘導速度に比例し、直径に反比例内膜表面上の血液を循環させることによって作用する摩擦力、（ 式3を参照）。 |
| ％FMD | 充血に応答して閉塞後の動脈直径の変化は、ベースライン直径の上に（ 式1を参照）。 |
血流依存性血管拡張の主要な変数。表。
このFMDプロトコルは％流動媒介血管拡張、流れ、及び剪断応力を測定するために十分なデータを提供する。ベースライン·データの60秒を記録する心拍数と呼吸の正常な生理的変動のアカウントを助ける。解析ソフトウェアは、ベースラインと充血の段階で直径を計算します。いくつかのソフトウェアパッケージは、中に平均速度（10m /秒）を測定することができ速度スペクトル波形下の面積を積分し、時間平均速度に到達する時間で割ることによって心周期内のポイント。直径と速度は、研究者は、次の変数を計算することができます。
（式1）。
％FMDは次のように定義され
。
式2。
mlの流量の平均/分のように定義されます。 
。
式3。
せん断応力は次のように定義され
T wはダイン/ cm 2の剪断応力であり、Qは 、平均体積流量、およびμで、血液の粘度が、0.035ポアズであると仮定される。
平均年齢は68±であるとの例のコホートは、ほぼ完全に男性である9歳の白人、74％。高血圧（84％）、高脂血症（78％）、喫煙歴（86％）、および肥満（BMIが30±6であることを意味する）：全体として、参加者を含む心血管危険因子の数を運ぶ。全体的に、参加者の16％は、冠動脈疾患（CAD）および40％の糖尿病の診断の診断を行う。
高血圧症の有病率はCAD（32％ 対 0％、P <0.001）、糖尿病（56％ 対だ った（0.02 = 96％ 対 72％、p）は非PAD群よりPAD群において高かった24％、p = 0.02）。 PADグループがではなく、意義（1.04 対 1.00、P = 0.065のウエストヒップ比）のレベルに大きな腹部脂肪蓄積を持っていた。同様に、PAD群は、非PAD群（68 対 101ミリグラム/デシリットルに、p <0.001）が、より良い総コレステロール（142 対 174ミリグラム/ dlではp = 0.002）よりも悪い低密度リポタンパク質（LDL）を有していた。両グループは、適切に広く使用oを実証し、薬で管理されていたFスタチンおよび降圧薬。 PAD群は、それらの併存疾患と一致アスピリン（84％ 対 48％、p = 0.007）およびβ遮断薬（60％ 対 28％、p = 0.023）のより高いレベルを示している。
表3は、2つのグループからの例の流れ媒介血管拡張データを示しています。ベースラインの特徴は、同様の直径、速度、および流れを示す各群について類似している。 PAD群は、しかし、非PAD群（6.8％ 対 9.1％、p = 0.021）よりも悪い流れ媒介血管拡張を実証する。心血管リスク因子（<10％）を持つ個人のために予想される範囲内のグループ秋の両方の結果。いくつかの研究のレビューは、健康な成人6〜10％と％のFMDと下アーム閉塞31-36を使用して、CAD集団における0〜5％の％FMDを示唆する。 10％以上の値は上腕技術37を使用して、若い、健康な成人で観察された。各グループの％FMDは広い標準偏差、PRESENを持っていティンさらにセグメントへの機会％FMDに基づくコホート。
図1〜図4は、口蹄疫のフェーズで収集された画像例を示しています。 図1は、ベースラインで得られたドプラスペクトル波形を示す。矢印は、平均動脈速度を計算するための基礎を形成する1心周期の程度を示す。プロトコルは、60秒の間に収集された複数のサイクルの結果を平均するために呼び出します。例のコホートでは、すべての参加者のための平均ベースライン速度は17±6センチメートル/秒であった。 PADとなしPADコホートの間に有意差は見られなかった。
図2は、ベースライン血管直径の例Bモード画像を示している。矢印は、内膜、内膜間距離の位置、管腔直径の基礎を示す、測定された。例のコホートでは、すべての参加者のための平均ベースライン直径は4.20±0.57ミリメートルであった。間に有意な差はなかったPADとなしPAD群が見られた。
図3は、反応性充血相でのカフのリリース直後の例ドプラスペクトル波形を示している。黄色の矢印は、カフのリリースの瞬間を示している。カフの後の最初の5秒で得られた波形は、反応性充血速度を計算するために使用される。すべての参加者について、平均反応性充血速度は74±26センチメートル/ sであった。有意差はPADとなしPAD群間で見られなかった。
図4は、例えば、Bモード画像は、反応性充血フェーズ中にカフリリース後60秒を取得して表示します。ベースラインの直径と同様に、内膜、内膜距離は反応性充血直径を計算するために使用される。すべての参加者について、平均反応性充血直径は4.53±0.59ミリメートルであった。 PADとなしのPADサブグループ間の差は有意性（P = 0.08）、近づかれたが、満たしていませんでした。ベースラインとRの違いeactive充血直径は％FMD変数の分子の基礎を形成する。
| 特徴 | すべての患者 （N = 50） | PAD （N = 25） | いいえPADん （N = 25） | P-値 |
| 年齢、平均（SD）、Y | 68±9 | 68±6 | 68±11 | 0.89 |
| 男性好き（％） | 98 | 100 | 96 | 0.31 |
| 白人（％） | 74 | 84 | 64 | 0.37 |
| BMI | 30±6 | 29±7 | 30±4 | 0.73 |
| ウエストヒップ比（％） | 1.02±0.06 | 1.04±0.06 | 1.00±0.05 | 0.07 |
| 収縮期血圧（mmHgで） | 13677; 19 | 139±22 | 134±15 | 0.33 |
| 拡張期血圧（mmHgで） | 79±10 | 78±11 | 80±10 | 0.47 |
| インデックスABI | 0.93±0.27 | 0.72±0.16 | 1.14±0.16 | <0.001 |
| 併存疾患 | ||||
| 高血圧（％） | 84 | 96 | 72 | 0.02 |
| 高脂血症（％） | 78 | 88 | 68 | 0.09 |
| CADのHX（％） | 16 | 32 | 0 | 0.00 |
| 糖尿病（％） | 40 | 56 | 24 | 0.02 |
| 薬 | ||||
| アスピリン（％） | 66 | 84 | 48 | 0.01 |
| エース阻害剤（％） | 48 | 52 | 44 | 0.57 |
| β遮断薬（％） | 44 | 60 | 28 | 0.02 |
| スタチン（％） | 66 | 68 | 64 | 0.77 |
| インスリン（％） | 30 | 14 | 6 | 0.39 |
| PADのリスク要因 | ||||
| 喫煙の歴史（％） | 86 | 92 | 79 | 0.24 |
| 総コレステロール量（mg / dlで） | 158±38 | 142±31 | 174±37 | 0.00 |
| LDL（ミリグラム/デシリットル） | 85±32 | 68±27 | 101±29 | <0.001 |
| HDL（ミリグラム/デシリットル） | 44±11 | 43±11 | 46±10 | 0.30 |
| トリグリセリド量（mg / dlで） | 153±119 | 165±125 | 141±115 | 0.49 |
| ヘモグロビンA1c（％） | 6.3±1.5 | 6.5±1.5 | 6.1±1.6 | 0.38 |
| 血清クレアチニン量（mg / dlで） | 1.11±0.84 | 1.28±1.15 | 0.95±0.22 | 0.17 |
| eGFRの（ml /分） | 80±21 | 75±21 | 86±21 | 0.10 |
| アルブミン（グラム/デシリットル） | 4.0±0.3 | 4.0±0.3 | 4.1±0.3 | 0.43 |
表2サンプルコホートのベースライン特性。以下のデータは、ARであるandomly断面オメガ-PADトライアル（NCT01310270）のアームとコホートの参加者のサブセットを選択した。すべての参加者は、末梢動脈疾患（PAD）の評価のためにサンフランシスコ退役軍人医療センターの外来患者の血管手術クリニックと呼ば患者であった。 PADの診断は、足関節上腕血圧比<0.9の現行のガイドラインに基づいていた。非圧縮性動脈（ABI> 1.4）を持つ患者は除外した。 「いいえPAD」グループに含めるには、ABI> 0.9とPAD、CAD、およびCVDの欠如に基づいていた。
| 特徴 | すべての患者 （N = 50） | PAD （N = 25） | いいえPADん （N = 25） | P-値 |
| ベースライン動脈直径（SD）、ミリ | 4.20±0.57 | 4.11±0.60 | 4.29±0.53 | 0.27 |
| ベースライン速度（SD）、センチメートル/秒 | 17±6 | 18±6 | 16±5 | 0.13 |
| ベースラインフロー（SD）、ml /分 | 145±68 | 151±84 | 138±47 | 0.51 |
| ベースラインせん断応力（SD）、ダイン/ cm 2 | 12±4 | 13±5 | 11±3 | 0.07 |
| 反応性充血直径（SD）、ミリ | 4.53±0.59 | 4.38±0.60 | 4.68±0.55 | 0.08 |
| 反応性充血速度（SD）、センチメートル/秒 | 74±26 | 70±25 | 78±27 | 0.32 |
| 反応性充血フロー（SD）、ml /分 | 735±340 | 658±327 | 812±342 | 0.11 |
| 反応性充血せん断応力（SD）、ダイン/ cm 2 | 46±18 | 46±19 | 47±18 | 0.79 |
| 上腕FMD（％） | 8.0±3.7 | 6.8±3.5 | 9.1±3.6 | 0.02 |
表3の流れ媒介血管拡張分析。プロトコールに記載されているように、ベースライン直径及び速度は、データの60秒の平均である。反応性充血直径は60秒後に閉塞が得られた。反応性充血速度はカフの放出後に得られたドプラスペクトラム波形の最初の5秒の時間平均速度であった。
上腕動脈の図1のライン速度測定。ドップラースペクトル波形は画像解析システムによって捕捉される。単一の心周期である矢印の間に示され。画像解析システムは、平均動脈速度を算出することができます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図2ベースライン直径測定。Pignoliの二重線は、内膜とメディアの境界に対応する上腕動脈（黄色の矢印）の表面と深部エッジの両方で表示されます。画像は、適切な水平方向と垂直方向の配置を示しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
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すぐにカフリリース後、図3充血速度測定。ドップラースペクトルの波形が表示されます。カフ放出の瞬間が、画像（黄色の矢印）の左側の速度の急激な増加によって理解することができる。画像の上半分には、以前のカフリリースにサンプルゲートの位置を示しています。カフのリリース後、動脈がより表面の位置にシフトすることができる。閉塞した動脈の軸の上にゲートを配置すると、カフ放出後の動脈の垂直シフトを補正するのに役立ちます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図4充血径の測定。長手方向の図カフリリース後の索引セグメントが見える。直径の変化は小さく、画像分析ソフトウェアによって定量化することができる。表面的な壁にIMT境界は索引セグメント（黄色の矢印）に沿ってはっきりと見える。矢印のシャフトの幅は、ベースライン直径から10％の増加を表しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
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Discussion
内皮機能不全は、血管トーンとアテローム性動脈硬化症の開発の初期段階に影響する化学伝達物質の不均衡である。動脈の反応性を測定することは、これらの化学経路の状態を評価する方法です。反応性を評価する直接的および間接的な方法の両方は、冠循環中の内皮アゴニストの直接注入から人差し指38で非侵襲的、パルス波形分析に至るまで、異なる血管床のために存在する。
上腕動脈FMDは、間接的に、高周波超音波により血管内皮機能を評価するための確立された技術である。臨床試験で口蹄疫を使用する利点があります。第一に、技術は非侵襲的、採用への障壁を緩和している、理解しやすいです。さらに、このような無症候性患者における冠動脈造影などの侵襲的技術の使用は、倫理的な問題を提起する。次に、FMDは、被験者の最小量を必要とpreparationは侵襲性の技術と比較して全体の試験は短時間で完了することができる。だから、長い閉塞期間が適切にスクリーニングガイドラインと被験者内に保たれるように、FMDは、安全のためにほとんど関心を示している。 FMD研究の相対的な容易さは、縦の研究でシリアル試験が可能になりますが、テストの治療効果におけるその使用は議論の余地がある。同様に、現在の臨床ガイドラインに従って、FMDは、心血管イベントに対する個体のリスクを特徴付けるまたは臨床意思決定39を作るには適していません。解析ソフトウェアの開発が迅速分析、失明、および反復分析を可能にする。最後に、技術は十分に確立されており、多くの研究結果が40の比較を可能にする、技術を使用して公開されている。
裁判での口蹄疫の使用の成功への挑戦は、しかし、があります。第一に、技術は、長い学習曲線を提示します。現行のガイドラインは、示唆している新しい技術者が独立して作業する前に、経験豊富なオペレーターの下に100のスキャンを完了します。次に、機器のコストは小さな実験室のための法外な場合があります。対象製剤は、喫煙、薬物療法、食後状態、高血糖、時刻、周辺温度、及び最近の運動のような要因には、レスポンス19,29の大きさに影響を与えることができるように重要である。これは、参加者とプロトコルを研究するための厳格な順守を慎重に指示する必要があります。高齢者では、血管の伸展性への変更は、FMD 19の予測値を減少させることがあります。
プロトコルは、上記のように、60秒の閉塞後に％FMDを測定する。研究は、口蹄疫がこのウィンドウ41,42の外側で発生する可能性がピークを示唆している。このプロトコルは、3分後にデフレのために連続記録することにより、FMDのピークの捕捉を可能にする。これは豊富な経験を必要とし、長い分析時間をもたらし留意すべきである。上腕oの同様に、選択cclusionは議論の余地がある。同様のせん断ストレス刺激と異なる閉塞位置を比較した研究では、より大きな血管は拡張のいくつかの成分はNO 20によって媒介されないことを示唆している、上腕技術で見られた。 FMDを用いた研究のメタアナリシスでは、ボットらの研究（81.2％）上腕テクニック43を使用の大部分は％FMDの広い範囲を報告している。年齢、性別、CHDの存在、および糖尿病について調整した後、下アームの技術は、％FMDを減少させることが見出された（差の2.47パーセント、CI 0.55から4.39を意味する）。虚血性トリガー（上対下腕）の位置が重要であることが判明したが、測定位置（肘前窩対肘前窩上記）が大幅に口蹄疫を意味するものとは関係ありませんでした。信号強度の差は、虚血ベッドのサイズに関連し得る。現行のガイドラインはlaboratorieを示唆し、アッパーアームやロアアームの技術のいずれかの使用をサポートsは臨床試験全体で一貫性のある方法を採用しております。
口蹄疫での重要なステップがいくつかあります。まず、対象製剤は、薬物療法、食事療法、ニコチン、および運動などの要因の数は参加者の応答に影響を与える可能性として最も重要である。交感神経の活性化は、口蹄疫が減少しますので、参加者44気晴らしや不快感を最小限にするために適切な措置を講ずる。次に、上腕動脈の適切なインデックスセグメントを選択すると、試験の精度が向上します。別個の内膜線は閉塞後の直径の変化を測定するために重要である。直径の変化は、典型的には、5mmの動脈または50〜100μmの5〜10％少なく、動脈の直径が長手方向に変化する。オペレータの疲労が一般的であり、超音波プローブは、異なる径の血管のセクションに試験中に摺動することができる。このような副血管や目を検証する中膜石灰化の領域として視覚的に区別ランドマークを持っていることは重要であるEの索引セグメント。プローブを保持するため、または単に被験者の皮膚をマーキング索引セグメントを維持するのを助けることができ、定位クランプの使用。同様に、意図せずにそのような枕を制約肩と前腕としての腕を、移動する被写体を防止するためのステップは、推奨されている。
手でプローブを保持する場合は、注意がオペレータの疲労や繰り返し使用損傷を防ぐために注意すべきである。私たちは、事業者の前腕は、解剖学的な中立位置にあるように、参加者は、任意の機器を配置することを示唆している。 10分間の静止位置にプローブを保持するために必要な力を低減、フォームテープでそれをラップすることにより、プローブを保持するか、ケーブルをクランプする垂直柱を使用するために必要な力を最小限に抑えます。
充血に速度と直径を測定することは、技術的な課題を提示。このプロトコルは、直径measuremeためのBモード画像に切り替えるその後、記録速度をドップラスペクトル波形の30秒間を測定するための呼び出しNTS。ピーク速度は、カフ解除後に5〜10秒の間に発生し、容器がこの時間の間に位置をずらすことができる。プローブは、長手方向軸から外れたか、超音波照射角が> 60°である場合には、波形の大きさが不正確になります。容器の縦軸の上、わずかにサンプルゲートを配置しても、シフトのアカウントを助ける。ドップラーからB-モードに切り替える場合には、インデックスセグメント上の位置を維持することが重要である。これは、動脈がずれている可能性があり、充血径測定用画像を最適化するために短い時間窓（25秒）がある。多くの場合、プローブの圧力、長手方向に整列し、角度のわずかな変化は、インデックスセグメントの品質の画像を生成するために必要である。容器が完全に失われた場合、迅速な横断は、索引セグメント、内膜の最もエコー発生部分と、アプローチの正しい角度の同定を可能にする動脈をスキャンします。そして、長手方向にプローブを回転させるビューは、索引セグメントの適切なビューに戻ります。
簡単な手順では、口蹄疫の研究の質と一貫性を向上させることができます。 FMDの研究を行う際に、UCSF血管統合生理学実験治療（VIPERx）の研究室では、品質管理プロトコルを使用します。まず、参加者は研究に影響を与える薬や動作を回避を保証するために、標準的な命令と事前訪問の電話を与えられている。次に、フローシートの標準セットが見落とされていない各参加者との重要なステップのために同じように実施される試験を確保するための研究スタッフによって使用されている。最後に、後の試験の6点グレーディングシステムは、それぞれの研究を評価するために使用される。このようなプローブ、解剖学的ランドマークの存在、および内膜ラインの範囲内で血管の位置合わせなどの重要な要因は、これらの重要なステップが満たされていることを確認するために含まれている。
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Disclosures
著者らは、開示することは何もない。
Acknowledgments
血管の統合生理学実験治療（VIPERx）研究室から、この作品は、外科、カリフォルニア州、サンフランシスコの大学と研究教育のための北カリフォルニア大学からの資金によってサポートされていました。記載されたプロジェクトは、研究資源のための国立センターから受賞数KL2RR024130によってサポートされていました。内容はもっぱら著者の責任であり、必ずしも研究資源国立センターや国立衛生研究所の公式見解を示すものではありません。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Philips HD 11XE ultrasound | Philips Healthcare | ||
| 5-12 MHz linear array transducer | Philips Healthcare | L12-5 | |
| Ultrasound gel | Parker Laboratories | ||
| Vascular Research Tools v.5.0 | Medical Imaging Applications, LLC | ||
| MIA Gating module | Medical Imaging Applications, LLC | ||
| Windows XP | Microsoft, Inc | ||
| Hand-held aneroid manometer | Welch Allyn | DS66 |
References
- Gerlach, E., Nees, S., Becker, B. F. The vascular endothelium: a survey of some newly evolving biochemical and physiological features. Basic Res Cardiol. 80, 459-474 (1985).
- Sato, T., Arai, K., Ishiharajima, S., Asano, G. Role of glycosaminoglycan and fibronectin in endothelial cell growth. Experimental and molecular pathology. 47, 202-210 (1987).
- Yanagisawa, M., et al. A novel potent vasoconstrictor peptide produced by vascular endothelial cells. Nature. 332, 411-415 (1988).
- Ignarro, L. J., Buga, G. M., Wood, K. S., Byrns, R. E., Chaudhuri, G. Endothelium-derived relaxing factor produced and released from artery and vein is nitric oxide. Proceedings of the National Academy of Sciences. 84, 9265-9269 (1987).
- Moncada, S., Higgs, E. A., Vane, J. R. Human arterial and venous tissues generate prostacyclin (prostaglandin x), a potent inhibitor of platelet aggregation. The Lancet. 309, 18-21 (1977).
- Ozkor, M. A., et al. Endothelium-derived hyperpolarizing factor determines resting and stimulated forearm vasodilator tone in health and in disease. Circulation. 123, 2244-2253 (2011).
- Suwaidi, J. A., et al. Long-Term Follow-Up of Patients With Mild Coronary Artery Disease and Endothelial Dysfunction. Circulation. 101, 948-954 (2000).
- Neunteufl, T., et al. Systemic endothelial dysfunction is related to the extent and severity of coronary artery disease. Atherosclerosis. 129, 111-118 (1997).
- Taddei, S., et al. Hypertension Causes Premature Aging of Endothelial Function in Humans. Hypertension. 29, 736-743 (1997).
- Perticone, F., et al. Prognostic Significance of Endothelial Dysfunction in Hypertensive Patients. Circulation. 104, 191-196 (2001).
- Williams, S. B., Cusco, J. A., Roddy, M. -A., Johnstone, M. T., Creager, M. A. Impaired nitric oxide-mediated vasodilation in patients with non-insulin-dependent diabetes mellitus. Journal of the American College of Cardiology. 27, 567-574 (1996).
- Schindler, T. H., et al. Prognostic value of abnormal vasoreactivity of epicardial coronary arteries to sympathetic stimulation in patients with normal coronary angiograms. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 23, 495-501 (2003).
- Halcox, J. P., et al. Prognostic value of coronary vascular endothelial dysfunction. Circulation. 106, 653-658 (2002).
- 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).
- Ludmer, P. L., et al. Paradoxical vasoconstriction induced by acetylcholine in atherosclerotic coronary arteries. New England Journal of Medicine. 315, 1046-1051 (1986).
- Higashi, Y., et al. Effect of the angiotensin-converting enzyme inhibitor imidapril on reactive hyperemia in patients with essential hypertension: relationship between treatment periods and resistance artery endothelial function. Journal of the American College of Cardiology. 37, 863-870 (2001).
- Linke, A., Erbs, S., Hambrecht, R. Exercise and the coronary circulation—alterations and adaptations in coronary artery disease. Progress in cardiovascular diseases. 48, 270-284 (2006).
- Celermajer, D. S., et al. Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis. The Lancet. 340, 1111-1115 (1992).
- Thijssen, D. H. J., et al. Assessment of flow-mediated dilation in humans: a methodological and physiological guideline. American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 300, (2011).
- Doshi, S. N., et al. Flow-mediated dilatation following wrist and upper arm occlusion in humans: the contribution of nitric oxide. Clinical science. 101, London, England. 629-635 (2001).
- Brevetti, G., Silvestro, A., Schiano, V., Chiariello, M. Endothelial Dysfunction and Cardiovascular Risk Prediction in Peripheral Arterial Disease: Additive Value of Flow-Mediated Dilation to Ankle-Brachial Pressure Index. Circulation. 108, 2093-2098 (2003).
- Neunteufl, T., et al. Late prognostic value of flow-mediated dilation in the brachial artery of patients with chest pain. The American Journal of Cardiology. 86, 207-210 (2000).
- Gokce, N., et al. Predictive value of noninvasivelydetermined endothelial dysfunction for long-term cardiovascular events inpatients with peripheral vascular disease. Journal of the American College of Cardiology. 41, 1769-1775 (2003).
- Gokce, N., et al. Risk Stratification for Postoperative Cardiovascular Events via Noninvasive Assessment of Endothelial Function: A Prospective Study. Circulation. 105, 1567-1572 (2002).
- Anderson, T. J., et al. Close relation of endothelial function in the human coronary and peripheral circulations. Journal of the American College of Cardiology. 26, 1235-1241 (1995).
- De Roos, N. M., Bots, M. L., Schouten, E. G., Katan, M. B. Within-subject variability of flow-mediated vasodilation of the brachial artery in healthy men and women: implications for experimental studies. Ultrasound in medicin., & biology. 29, 401-406 (2003).
- Berry, K. L., Skyrme-Jones, R. A., Meredith, I. T. Occlusion cuff position is an important determinant of the time course and magnitude of human brachial artery flow-mediated dilation. Clinical science. 99, London, England. 261-267 (2000).
- 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. Heart and circulatory physiology. 286, 442-448 (2004).
- Corretti, M. C., et al. Guidelines for the ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial arteryA report of the International Brachial Artery Reactivity Task Force. Journal of the American College of Cardiology. 39 (1001), 257-265 (2002).
- Grenon, S. M., et al. n-3 Polyunsaturated fatty acids supplementation in peripheral artery disease: the OMEGA-PAD trial. Vascular medicine. 18, London, England. 263-274 (2013).
- Moens, A. L., Goovaerts, I., Claeys, M. J., Vrints, C. J.
- Gnasso, A., et al. Association between wall shear stress and flow-mediated vasodilation in healthy men. Atherosclerosis. 156, 171-176 (2001).
- Verma, S., et al. Cross-sectional evaluation of brachial artery flow-mediated vasodilation and C-reactive protein in healthy individuals. European Heart Journal. 25, 1754-1760 (2004).
- Donald, A. E., et al. Methodological Approaches to Optimize Reproducibility and Power in Clinical Studies of Flow-Mediated Dilation. Journal of the American College of Cardiology. 51, 1959-1964 (2008).
- Witte, D. R., et al. Is the Association Between Flow-Mediated Dilation and Cardiovascular Risk Limited to Low-Risk Populations. Journal of the American College of Cardiology. 45, 1987-1993 (2005).
- Benjamin, E. J., et al. Clinical Correlates and Heritability of Flow-Mediated Dilation in the Community: The Framingham Heart Study. Circulation. 109, 613-619 (2004).
- Nosova, E. V., et al. Short-term Physical Inactivity Impairs Vascular Function. Journal of Surgical Research. 10, (2014).
- Axtell, A. L., Gomari, F. A., Cooke, J. P. Assessing Endothelial Vasodilator Function with the Endo-PAT. Journal of Visualized Experiments. , (2000).
- Greenland, P., et al. ACCF/AHA Guideline for Assessment of Cardiovascular Risk in Asymptomatic AdultsA Report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines Developed in Collaboration With the American Society of Echocardiography, American Society of Nuclear Cardiology, Society of Atherosclerosis Imaging and Prevention, Society for Cardiovascular Angiography and Interventions, Society of Cardiovascular Computed Tomography, and Society for Cardiovascular Magnetic Resonance. Journal of the American College of Cardiology. 56, (2010).
- Inaba, Y., Chen, J. A., Bergmann, S. R. Prediction of future cardiovascular outcomes by flow-mediated vasodilatation of brachial artery: a meta-analysis. The international journal of cardiovascular imaging. 26, 631-640 (2010).
- Black, M. A., Cable, N. T., Thijssen, D. H. J., Green, D. J. Importance of Measuring the Time Course of Flow-Mediated Dilatation in Humans. Hypertension. 51, 203-210 (2008).
- Chironi, G., Craiem, D., Miranda-Lacet, J., Levenson, J., Simon, A. Impact of shear stimulus, risk factor burden and early atherosclerosis on the time-course of brachial artery flow-mediated vasodilation. Journal of Hypertension. 26, 508-515 (2008).
- Bots, M. L., Westerink, J., Rabelink, T. J., Pd Koning, E. J. Assessment of flow-mediated vasodilatation (FMD) of the brachial artery: effects of technical aspects of the FMD measurement on the FMD response. European Heart Journal. 26, 363-368 (2005).
- Hijmering, M. L., et al. Sympathetic activation markedly reduces endothelium-dependent, flow-mediated vasodilation. Journal of the American College of Cardiology. 39, 683-688 (2002).
