Ultralyd Vurdering af Endotel-afhængige Flow-medieret Vasodilatation af pulsåren i den kliniske forskning

Summary

Endothelial dysfunktion er forbundet med en række sygdomstilstande og er prædiktive for uønskede kardiovaskulære hændelser hos mennesker. Flow-medieret vasodilatation (FMD) er en non-invasiv ultralyd metode til at evaluere endotelfunktion. Metodiske valg og operatør erfaring kan påvirke resultaterne. En systematisk tilgang til MKS i humane studier diskuteres her.

Abstract

Det vaskulære endotel er et monolag af celler, der dækker det indre af blodkar og giver både strukturelle og funktionelle roller. Den endotel fungerer som en barriere, der forhindrer leukocytadhæsion og sammenlægning, samt kontrollere permeabilitet til plasma komponenter. Funktionelt, endothelium påvirker fartøjets tone.

Endotel dysfunktion er en ubalance mellem de kemiske stoffer, som regulerer fartøj tone, thombroresistance, cellulær proliferation og mitose. Det er det første skridt i åreforkalkning og er forbundet med koronararteriesygdom, perifer arterie sygdom, hjertesvigt, hypertension og hyperlipidæmi.

Den første demonstration af endotel dysfunktion involveret direkte infusion af acetylcholin og kvantitativ koronarangiografi. Acetylcholin bindes til muskarine receptorer på endotelcelleoverfladen, hvilket fører til en stigning i intracellulært calcium og øget nitriske oxid (NO) produktion. Hos forsøgspersoner med intakt endotel blev vasodilatation iagttaget, mens patienter med endotel skade oplevede paradoksalt vasokonstriktion.

Der findes en ikke-invasiv, in vivo-metoden til måling af endotelial funktion i perifere arterier ved hjælp af høj opløsning B-modus ultralyd. Den endotel funktion af perifere arterier er nært beslægtet med koronar funktion. Denne teknik måler den procentvise ændring diameter i brachialarterien i en periode af reaktiv hyperæmi efter iskæmi i lemmerne.

Denne teknik, der er kendt som endotel-afhængige, flow-medieret vasodilatation (FMD) har værdi i klinisk forskning indstillinger. En række fysiologiske og tekniske spørgsmål, kan dog påvirke nøjagtigheden af ​​de resultater og relevante retningslinjer for teknikken er blevet offentliggjort. Til trods for de retningslinjer, MKS fortsat meget operatørafhængig og præsenterer en stejl indlæringskurve.Denne artikel præsenterer en standardiseret metode til måling af MKS i brachialarterien på overarmen og giver forslag til at reducere variabilitet intra-operatør.

Introduction

Den humane vaskulære endotel indeholder strukturelle og funktionelle roller i kroppen. I histologiske sektioner forekommer lille endothelium, der omfatter et tyndt lag af celler 1-2 mikrometer tyk sidder oven på et lag af glatte muskelceller (medier) og et tykt lag af bindevæv (adventitia). Taget som en helhed, endothelium giver et bredt område for udveksling af information mellem blod og vaskulær glat muskelvæv. Ved et skøn, et tværsnitsareal på 700 m ² og en masse på 1.000-1.500 gram i en 70 kg mand, er sammenlignelig i masse til leveren ^1. En sund endotel giver mulighed for mekanisk at kemisk signal transduktion for at opretholde homeostase af blodkarret. Endotel dysfunktion er en ubalance af disse mediatorer og det første skridt i vaskulær sygdom, stede, inden det histologiske tegn på åreforkalkning. En ikke-invasiv, in vivo-metode til kvantificering vasodilaterende funktion af humanarterie eksisterer. Denne metode, endotel-afhængige, flow-medieret vasodilatation (FMD) er almindeligt anvendt i kliniske forsøg.

Den endotel fungerer som en strukturel komponent af vaskulaturen og fremstiller komponenter af den ekstracellulære matrix, såsom glycosaminoglycaner og fibronektin ^2. Langsigtede ændringer i blodgennemstrømning og akut beskadigelse af arterien kan føre til strukturelle ændringer. Funktionelt, deltager de vaskulære endotelceller i reguleringen af ​​fartøjets tone, inflammatoriske processer, antithrombosis og antikoagulationsbehandling. Endotelceller påvirker vasokonstriktion gennem endothelin mens vasodilatation medieres af nitrogenoxid (NO), prostacyclin og endotel afledt hyperpolarisering faktor (EDHF) ^3-6.

Endotel dysfunktion er en forringelse af nogen af ​​disse mæglere og det første skridt i åreforkalkning. Ikke overraskende, som en mekanisme til sygdom, er det forbundet med en række klinisk vigtigetilstande, såsom koronararteriesygdom, hypertension og diabetes mellitus ^7-11. Vigtigt er det, kan observeres endotel dysfunktion hos individer uden diagnosticeret hjerte-karsygdomme og er en indikator for fremtidige kardiovaskulære hændelser ^7,12,13. Et mål for endotel dysfunktion, i kombination med Framingham score, kan give yderligere prognostisk information over enten foranstaltning alene ^14.

Foranstaltninger af endotel dysfunktion kan involvere direkte infusion af et farmakologisk middel. Intercoronary infusion af acetylcholin, for eksempel kombineret med kvantitativ angiografi viser vasodilatation hos patienter med en intakt endotel. Men personer med endotelødelæggelse erfaring paradoksale vasokonstriktion. ¹⁵ i perifere arterier, infusion af et farmakologisk middel med måling af flow af gauge-stammen plethysmografi er mulig ^16.

Agents, der har direkte indvirkning på endotel og fremkalde en kemisk signal betegnes endotel-afhængige vasodilatatorer. Acetylcholin for eksempel virker på muskarine receptorer på endotelceller, hvilket fører til øget intra-cellulær calciumkoncentration, aktivering af nitrogenoxidsyntase og vasodilatation. Midler, som påvirker vasodilation uden involvering af endotel kaldes endotel-uafhængige midler. Nitroglycerin, for eksempel aktiverer opløselig guanyl-cyclase og cyklisk guanosin-3 '- 5'-monophasphate (cGMP), som formidler karudvidelse i karvæggen gennem proteinkinaser regulerer intracellulære calciumkoncentrationer ^17.

Der er en non-invasiv, in vivo-metode til kvantificering af endotel dysfunktion indført ved Celermajer og associerede kaldet "flow-medieret, endotel-afhængige vasodilatation" (FMD) ^18. Kort fortalt ændringer arteriel blodgennemstrømning åben forskydningsspænding følsomme ion channaler i endotelet. Signalet tranduced via en anden messenger kaskade og aktiverer endotel nitrogenoxidsyntase (eNOS), genererer NR. Denne art diffunderer gennem cellemembranen til tilstødende glatte muskelceller (SMC). Inden for SMC signalet transduceres, sænke intracellulære calciumkoncentration og påvirker vasorelaksation ^19. Diameteren af ​​arterie lumen øges, hvilket fører til en stigning i flowet i overensstemmelse med Hagen-Poiseullie ligning blod. Effekten af MKS kan afskaffes med administration af en NO syntase inhibitor, såsom mono-methylarginin (L-NMMA) ^20.

Celermajer et al. Nyskabende arbejde har tilladt brugen af høj opløsning B-mode ultralyd til at vurdere ændringen i arterie diameter under den reaktive hyperæmi der følger iskæmi. I denne teknik et menneske hviler liggende og diameteren af ​​brachialarterien måles i et langsgående plan. En blod-trykkogerre manchetten anvendes til at producere iskæmi i lemmerne. Efter frigivelse af blodtryksmanchet diameteren af ​​arterien måles igen. Den hurtige forandring i forskydningsspænding er den stimulus for NO medieret vasodilatation. En simpel ligning beskriver ændringen i diameter i forhold til basislinjen diameter (ligning 1). En fuld diskussion af parametrene i denne ligning, hyperæmi og baseline diameter, kan findes i protokollen og resultater sektioner.

<!–

Equation 1: Percent FMD

%FMD =

–>

I flere studier har procent FMD vist sig at forudsige kardiovaskulære hændelser hos patienter med nedsat kardiovaskulær sygdom ^21-24. En sammenhæng mellem pulsåren procent MKS og koronar MKS blev etableret af Anderson et al., Dæmonertrating en sammenhæng mellem perifere målinger og de ​​mere klinisk relevante iskæmiske forandringer til hjertet ^25. MKS ikke viser den maksimale vasodilatation af fartøjet. For at evaluere denne kan MKS efterfølges af endotel-afhængig, nitroglycerin-medieret vasodilatation af det samme fartøj.

Der er tekniske problemer, der påvirker måling af procent MKS. Siden indførelsen af den teknik, viste flere studier en høj grad af inden for individet og inter-operatør variabilitet ^26. Det er blevet påvist, at fysiologiske faktorer såsom rygning, antihypertensiv medicin, tidspunkt på dagen, og fastende tilstand påvirker procent MKS. Ligeledes har tekniske valg, såsom placeringen af manchetten i forhold til stedet for måling og varigheden af okklusion vist sig at påvirke målingen ^27,28. Retningslinjerne er offentliggjort, at beskrive den nuværende konsensus og give mulighed for standardisering af teknik mellemlaboratorier ^19,29.

På trods af den større enighed om, teknik, flow-medieret vasodilatation fortsat meget afhænger af operatøren med en lang indlæringskurve. Corretti, for eksempel, anbefaler sonographer komplet 100 scanninger under tilsyn af en erfaren efterforsker før operere selvstændigt. For at opretholde et niveau af tilstrækkelig ekspertise, anbefales det teknikeren komplet 100 scanninger årligt. For efterforskerne med en lille prøve befolkning og begrænsede ressourcer, indlæringskurven præsenterer en adgangsbarriere. Denne artikel vil vise en metode til flow-medieret vasodilatation af pulsåren i overarmen og tilbyde tekniske forslag til at reducere variabilitet intra-operatør.

Protocol

Den følgende procedure, der er udviklet som en del af en investigator-indledte studie blev gennemgået og godkendt af University of California, gav San Francisco (UCSF) Udvalget om menneskelige Forskning (CHR) og alle deltagere informeret samtykke. 1. Udstyr Brug en EKG gated billedoptagelse system til at registrere og analysere MKS. Tilslut en Philips HD11 ultralyd til en stationær pc. Tilslut et videosignal fra ultralyd med en speciel ramme-grabber kort på pc'en…

Representative Results

De vigtigste variable flow-medieret vasodilatation er vist i tabel 1. Variabel Beskrivelse Middel hastighed (cm / sek) Den gennemsnitlige arterielle hastighed af blod i den midterste 50% af hulrummet under en hjertecyklus estimeret ud fra Doppler spektrale bølgeformer, der er proportionale med blodgennemstrømningen og omvendt proportional med tværsnitsarea…

Discussion

Endotel dysfunktion er en ubalance i de kemiske mediatorer påvirker fartøj tone og et tidligt trin i udviklingen af ​​åreforkalkning. Måling reaktiviteten af ​​en arterie er en måde at vurdere tilstanden af ​​disse kemiske veje. Både direkte og indirekte metoder til vurdering reaktivitet findes for de forskellige kar, lige fra direkte infusion af en endotel-agonist i den koronare cirkulation til ikke-invasiv, puls bølgeform analyse i pegefingeren ^38.

Pulsåren M…

Materials

Name of Material/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
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
Desktop PC	Dell, Inc
Windows XP	Microsoft, Inc
5 cm tourniquet blood pressure cuff	Hokanson	SC 5
Hand-held aneroid manometer	Welch Allyn	DS66