Ultralyd Vurdering av endothelial-Dependent Flow vasodilasjon av brakialarterien i klinisk forskning

Summary

Endotelial dysfunksjon er assosiert med en rekke sykdomstilstander og er prediktive for uønskede kardiovaskulære hendelser hos mennesker. Strømnings vasodilasjon (FMD) er en ikke-invasiv ultralyd metode for å vurdere endotelial funksjon. Metodiske valg og operatørerfaring kan påvirke resultatene. En systematisk tilnærming til FMD i studier på mennesker er diskutert her.

Abstract

Det vaskulære endotel er et monolag av celler som dekker det indre av blodkar og gi både strukturelle og funksjonelle roller. Endotelet fungerer som en barriere, og hindrer leukocytt adhesjon og aggregering, samt å kontrollere permeabiliteten til plasmakomponenter. Funksjonelt, påvirker endotelet fartøyet tone.

Endotelial dysfunksjon er en ubalanse mellom de kjemiske stoffer som regulerer fartøy tone, thombroresistance, celleproliferasjonstest og mitose. Det er første skritt i åreforkalkning og er assosiert med koronarsykdom, perifer karsykdom, hjertesvikt, hypertensjon og hyperlipidemi.

Den første demonstrasjonen av endotelial dysfunksjon involvert direkte infusjon av acetylkolin og kvantitativ koronar angiografi. Acetylkolin bindes til muskarine reseptorer på endotelial celleoverflaten, noe som fører til en økning av intracellulært kalsium og økt nitrisk oksid (NO) produksjon. Hos personer med intakt endotelet, ble vasodilatasjon observert mens individer med Endothelskaden opplevd paradoksal vasokonstriksjon.

Det eksisterer en ikke-invasiv, in vivo metode for måling av endotelfunksjonen i perifere arterier ved hjelp av høy-oppløsning B-modus ultralyd. Den endotelfunksjon av perifere arterier er nært knyttet til koronar funksjon. Denne teknikk måler den prosentvise endring i diameter brakialarterie i løpet av en periode på reaktiv hyperemi etter iskemi i bena.

Denne teknikken, kjent som endotel-avhengige, strømnings vasodilasjon (FMD) har verdi i klinisk forskning innstillinger. Imidlertid kan en rekke fysiologiske og tekniske problemer påvirker nøyaktigheten av resultatene og egnede retningslinjer for teknikken har blitt publisert. Til tross for retningslinjene, forblir FMD tungt avhengig av operatøren og presenterer en bratt læringskurve.Denne artikkelen presenterer en standardisert metode for måling av FMD i brakialarterien på overarmen, og gir forslag til å redusere intra-operatør variabilitet.

Introduction

Den human vaskulær endotel gir strukturelle og funksjonelle roller i kroppen. I histologiske snitt, vises endotelet liten, omfattende et tynt lag av celler 1-2 mikrometer tykke sitter oppå et lag av glatte muskelceller (media), og et tykt lag av bindevev (adventitia). Sett under ett, gir endotelet et stort område for utveksling av informasjon mellom blod og vaskulær glatt muskelvev. Ved en beregning, et tverrsnittsareal på 700 m ² og en masse på 1000-1500 g i en 70 kg menneske, er sammenlignbare i massen til leveren ^1. En frisk endotel muliggjør mekanisk til kjemisk signaltransduksjon for å opprettholde homeostase av blodkaret. Endotelial dysfunksjon er en ubalanse av disse mediatorer, og det første trinnet i vaskulær sykdom, til stede før histologiske tegn på aterosklerose. En ikke-invasiv, in vivo metode for å kvantifisere den vasodilaterende funksjon av humanarterie eksisterer. Denne metoden, endotelet avhengig, flow-mediert vasodilatasjon (FMD) er mye brukt i kliniske studier.

Endotelet virker som en strukturell komponent av vaskulaturen og produserer komponenter av den ekstracellulære matrise som glykosaminoglykaner og fibronektin ^2. Langtids endringer i blodstrøm og akutt skade arterien kan føre til strukturelle endringer. Funksjonelt, vaskulære endotelceller delta i regulering av fartøy tone, inflammatoriske prosesser, antithrombosis, og antikoagulasjon. Endotelceller påvirker vasokonstriksjon gjennom endotelin mens vasodilatasjon er mediert av nitrogenoksid (NO), prostasyklin og endotelial avledet Hyperpolarizing faktor (EDHF) ^3-6.

Endotelial dysfunksjon er en nedskrivning av noen av disse meklere og det første trinnet i aterosklerose. Ikke overraskende, som en mekanisme for sykdommen, det er forbundet med en rekke klinisk viktigetilstander som koronarsykdom, høyt blodtrykk og diabetes mellitus ^7-11. Viktigere, kan endotelial dysfunksjon observeres hos personer uten diagnostisert hjerte-karsykdom og er prediktiv for fremtidige kardiovaskulære hendelser ^7,12,13. Ett mål på endotelial dysfunksjon, i kombinasjon med Framingham score, kan gi ytterligere prognostisk informasjon ovenfor enten tiltaket alene ^14.

Måler av endotelial dysfunksjon kan innebære direkte infusjon av en farmakologisk middel. Intercoronary tilførsel av acetylkolin, for eksempel kombinert med kvantitativ angiografi viser vasodilatasjon hos individer med intakt endotel. Men personer med Endothelskaden erfaring paradoksal vasokonstriksjon. ¹⁵ i perifere arterier, er infusjon av et medikament med måling av flyt av måler belastning pletysmografi mulig ^16.

Agents som direkte påvirker endotelet og lokke fram et kjemisk signal kalles endotel-avhengige vasodilatorer. Acetylcholin, for eksempel, virker på muskarine reseptorer på endotelceller, noe som fører til økt intra-cellulære kalsiumkonsentrasjon, aktivering av nitrogenoksydsyntase og vasodilatasjon. Agenter som påvirker vasodilatasjon uten involvering av endotelet kalles endotel-uavhengig agenter. Nitroglycerin, for eksempel, aktiverer oppløselig guanyl cyklase og cyklisk guanosin-3 ', - 5'-monophasphate (cGMP) som medierer vasodilatasjon i åreveggen via proteinkinaser regulerer intracellulære kalsiumkonsentrasjoner ^17.

Det er en ikke-invasiv, in vivo metode for å kvantifisere endothelial dysfunksjon introdusert av Celermajer og kollegaer kalt "flow-mediert, endotelet-avhengig vasodilatasjon" (FMD) ^18. Kort, endringer arterieblodstrøm åpent skjærspenning følsom ion chanNels i endotelet. Signalet tranduced via en andre messenger-kaskade og aktiverer endotelial nitrogenoksydsyntase (eNOS), generering av NO. Denne arten diffunderer gjennom cellemembranen til nabo glatte muskelceller (SMC). Innenfor SMC, blir signalet omformet, senking intracellulær kalsiumkonsentrasjon og påvirker vasorelaxation ^19. Diameteren av arterien lumen øker, noe som fører til en økning i blodstrøm i samsvar med den Hagen-Poiseullie ligningen. Effekten av FMD kan oppheves med administrering av en NO-syntase inhibitor slik som mono-methylarginine (L-NMMA) ^20.

Celermajer et al. Innovative arbeid har tillatt bruk av høy oppløsning B-modus ultralyd for å vurdere endringer i arterie diameter under den reaktive hyperemi som følger iskemi. I denne teknikken, hviler en pasient liggende og diameteren av arteria brachialis er målt i et langsgående plan. En blod-plare mansjett brukes til å produsere iskemi i lem. Etter frigjøring av mansjetten diameteren av arterien blir målt igjen. Den raske endringen i skjærspenning er stimulans for NO vasodilasjon. En enkel ligning beskriver endringen i diameter i forhold til diameteren basislinje (Ligning 1). En full diskusjon av parameterne i denne ligningen, hyperemia og baseline diameter, kan finnes i protokollen og resultater seksjoner.

I flere studier har prosent FMD blitt funnet å forutsi kardiovaskulære hendelser hos pasienter med etablert hjerte-og karsykdommer ^21-24. En korrelasjon mellom brakialarterien prosent FMD og koronar FMD ble etablert av Anderson et al., Demonertrating en kobling mellom perifere målinger og de ​​mer klinisk relevante iskemiske forandringer til hjertet ^25. FMD ikke demonstrere maksimum vasodilatasjon av fartøyet. For å evaluere denne, kan FMD følges av endotel-avhengige, nitroglycerin vasodilasjon av samme fartøy.

Det er tekniske problemer som påvirker måling av prosent FMD. Siden introduksjonen av teknikken, flere studier viste en høy grad av innen-faget og inter-operatør variasjoner ^26. Det har blitt vist at fysiologiske faktorer som røyking, antihypertensive medisiner, tid på dagen, og fastende tilstand påvirker prosent FMD. Likeledes har tekniske valg slik som posisjonen av mansjetten i forhold til stedet for måling og varigheten av okklusjon blitt vist å påvirke målingen ^27,28. Retningslinjene har blitt publisert som beskriver den nåværende konsensus og gir mulighet for standardisering av teknikk mellomlaboratorier ^19,29.

Til tross for utvikling konsensus om teknikk, forblir flow-mediert vasodilatasjon tungt avhengig av operatøren med en lang læringskurve. Corretti, for eksempel, anbefaler Utralydoperatøren komplett 100 skanninger under tilsyn av en erfaren etterforsker før opererer uavhengig. For å opprettholde et nivå av tilstrekkelig kompetanse, anbefales det teknikeren komplett 100 skanninger årlig. For etterforskere med en liten prøve befolkning og begrensede ressurser, presenterer læringskurve en etableringsbarriere. Denne artikkelen vil vise en metode for flow-mediert vasodilatasjon av brakialarterien i overarmen og tilbyr tekniske forslag for å redusere intra-operatør variabilitet.

Protocol

Følgende prosedyre, utviklet som en del av en etterforsker-initiert studie, ble gjennomgått og godkjent av University of California, ga San Francisco (UCSF) Committee on Human forskning (CHR) og alle deltakere informert samtykke.

1. Utstyr

1. Bruk en EKG gated Image Capture system for å registrere og analysere FMD. Koble en Philips HD11 ultralyd til en stasjonær PC.
2. Koble en videosignal fra ultralyd med en spesiell ramme-grabben kortet på PC.
3. Relé et audiosignal fra ultralyd til en EKG gating modul som forsterker signalet. Bære det forsterkede signal til datamaskinen, slik at bilderegistrerings programvare for å identifisere og registrere bilder ved en konsekvent punkt i hjertesyklusen. Generere signalet fra den skarpe nedbøyning av R-bølge i EKG.
4. Bruk en 5-12 MHz lineær oppstilling transduser for å optimalisere oppløsningen i dybden av brakialarterien.

2.Subject Forberedelse

1. Sikre at deltakerne raskt og unngå trening for 8 timers før eksamen samt unngå koffein eller nikotin i minst fire firere. Sikre at deltakerne unngå medisiner som påvirker vaskulær tone eller minuttvolum for fire halveringstider.
   MERK: Diet, medisiner, og tid på dagen kan påvirke resultatene.
2. Gjennomføre eksamen i et stille, mørkt rom ved 21 ° C. Når du driver longitudinelle studier, hold gjenta eksamener på samme tid på dagen.

3. basismålinger

1. Spør lagt ligge liggende på en eksamen bordet. Fest en 3-leder EKG i en standard posisjon. Løse eventuelle ortopediske problemstillinger for å sikre faget vil være komfortabel og avstå fra bevegelse under eksamen.
2. Tillat faget for å hvile i 10 min før starten av undersøkelsen. Etter 5 min resten, måle objektets blodtrykket ved en oscillometriske, ikke-invasiv blodtrykks monitor.
   1. Påfør en 5 cm tilurniquet mansjett i enten en proksimal eller distal stilling for å demonstrere den øvre arm teknikk.
   2. Forleng faget arm lateralt og opprettholde på nivået av hjertet.
   3. Avhengig av førerens ønsker, bruke et bord og pute å begrense pasientens arm.
   4. Plasser armen til operatøren i en posisjon som motstår tretthet og gir støtte for håndleddet. Prøv å minimere forlengelse av håndleddet og holde underarmen i anatomiske nøytral posisjon.
3. Gjennomføre en tverrsnitts skanning av brakialarterien, som begynner ved innsetting av bicepsen og fortsetter proksimalt. Bruke farger flow imaging å verifisere brakialarterien og å finne sikkerhet fartøy som kan tjene som landemerker.
4. Når en passende stilling er funnet, rotere sonden 90 ° slik at den proksimale kanten vises på venstre side av ultralydskjermen. Opprettholde posisjonen på arterien ved hjelp av betydelig praksis og en delikat touch. Verify retningen ved å skyve vevet nær den fjerne kant. Marker subjektets hud langs den ytre kanten på sonde.
5. Juster fokusinnstillingen av sonden med den dype eller "langt" vegg av brakialarterien å forbedre lateral oppløsning på bildet. Varier sondeinnstillingene på aksial oppløsning med en høyere frekvens bedre aksial oppløsning.
6. Juster vinkelen av sonden for å optimalisere kontrastoppløsning på både nær og langt vegger. Små endringer i vinkelen kan resultere i forbedret kontrast. Estimere vinkelen med en enkel vinkelmåler om serie eksamener er gjennomført på emnet.
7. For å sikre kvalitetsmålinger, sørge for at fartøyet er horisontalt og i flukt med lengdeaksen. Lag små endringer i trykket (krenget ene kanten av sonden) for å bidra til å rette inn arterien. Samlet, holde trykket lys for å hindre tretthet.
8. Når optimalisert, sikre at "doble linjer av pignoli" kan sees in begge vegger, svarende til intima-media tykkelse. Bruk gain justeringer for å redusere ekko i årehulrommet. La det være minst 2 cm av intima-Mediate tykkelse (IMT) på begge sider for nøyaktig diametermålinger.

4. basismålinger

1. Noter baseline hastighet ved hjelp av 2D Doppler modus. Plasser prøven portene i midten av hulrommet og opprettholde en insonation vinkel på 60 °. Samle 60 sekunder av data.

5. Okklusjon Phase

1. Blås opp mansjetten til 50 mm Hg over fagets systolisk blodtrykk. Ved hjelp av en 5 cm tourniquet mansjetten vil overvurdere det systoliske trykket. Bruk 2D Doppler modus for å verifisere okklusjon.
2. Bruk en timer for å spore varigheten av okklusjon så mange blodtrykksmansjetter vil sakte mister trykket over 5 min. Bruk 2D Doppler modus for å verifisere komplett okklusjon.
3. Etter 4:30 av okklusjon, plasser 2D-Doppler gate litt overfladisk til lengdeaksen av arterien. Juster den vertikale skalaen å gjøre rede for hastigheter 2-3x høyere enn baseline.
4. Juster innstillingene på bildet fange programvare for 03:10 av opptaket.
5. Begynne innspillingen 10 sek før mansjetten utgivelsen å fange den tiden av mansjetten utgivelse, en viktig parameter når man måler tiden til maksimal diameter under dataanalyse.

6. Hyperemia

1. Slipp mansjetten. Som arterien kan skifte overfladisk etter cuff utgivelsen, gjøre små endringer i sonden posisjon mens du lytter til forsterkning av lyden for å bidra til å kompensere for skiftet. Reposisjonere Doppler prøven gate og insonation vinkel hvis blod skift.
2. Etter 30 sek av hastighet opptak, bytte ultralyd til B-Mode.
3. Siden det er vanlig for sonden å skyve proksimalt under eksamen, bruker landemerker fartøy eller merkingen på fagenes huden for å verifisere probe posisjon. Denne fasen av eksamen er kritisk for å oppnå nøyaktigresultater.
4. Juster probe posisjon eller vinkel for å optimalisere IMT på begge vegger som små endringer kan vesentlig forbedre bildet. Noter diameter for 3 min.
5. Hvis gjentatte målinger er planlagt, bruker merkingen på motivets hud til posten avstand fra antecubital fossa. Spør lagt bøye armen 90 ° og merk bretten. Mål fra denne linjen til linjen gjort tidligere.

Representative Results

De viktigste variabler av strømnings vasodilasjon er vist i tabell 1.

Variabel	Beskrivelse
Gjennomsnittlig hastighet (cm / sek)	Den midlere arterielle blodhastighet i midten 50% av lumen i løpet av en hjertesyklus estimert fra Doppler-spektral-bølgeformer, er proporsjonale med blodstrømmen, og omvendt proporsjonal med tverrsnittsarealet (se figur 1).
Diameter (mm)	Den intima-intima avstand som måles fra et lengderiss langs skipsakse (se figur 2). Dette måles ved start og under reaktiv hyperemia.
Flow (ml / min)	Størstedelen strømning av væske i sirkulasjon, matematisk utledet fra midlere hastighet og diameter, (se ligning 2).
Skjærspenning (dynes / cm 2)	Den friksjonskraft som utøves av sirkulerende blod på intima overflaten, proporsjonal med hastigheten og omvendt proporsjonal med diameteren, avledet fra midlere hastighet og diameter, (se ligning 3).
% FMD	Endringen i diameter etter arteriell okklusjon i respons til hyperemia, over diameteren grunnlinjen (se ligning 1).

Tabell 1. De viktigste variabler av flow-mediert vasodilatasjon.

Dette FMD protokollen vil gi tilstrekkelige data for å måle% flow-mediert vasodilatasjon, flyt, og skjærspenning. Opptak 60 sek av baseline data vil bidra til konto for normal, fysiologisk variasjon i hjertefrekvens og respirasjon. Analyse programvare vil beregne diameter under grunnlinjen og hyperemia faser. Noen programvarepakker kan måle gjennomsnittshastigheten (m / sek) under et punkt i hjertesyklusen ved å integrere området under hastighet spektrale bølgeform og dividere med tid til å komme fram til en gjennomsnittlig tids hastighet. Diameter og Velocity vil tillate en etterforsker til å beregne følgende variabler.

Ligning 1.
% FMD er definert som: .

Formel 2.
Midlere Flow i ml / min er definert som: .

Ligning 3.
Skjær Stress er definert som: _w hvor T er skjærspenning i dyn / cm ^2, er Q midlere volumetrisk strømning, og μ, viskositeten av blod, antas å være 0.035 poise.

ent "> Eksempel data fra studier utført ved UCSF Vaskulær Integrert fysiologi og eksperimentelle Therapeutics lab (VIPERx) er gitt i Tabell 2 og Tabell 3. Kort fortalt er eksempel kohort en tilfeldig valgt undergruppe av deltakere i tverrsnitts arm av Omega-PAD studie (NCT01310270) ^30. var alle deltakerne pasienter henvist til poliklinisk vaskulær kirurgi klinikk i San Francisco Veterans Affairs Medical Center for evaluering av perifer arteriell sykdom (PAD). PAD diagnosen var basert på gjeldende retningslinjer av en ankel-arm hovedside <0,9. Pasienter med inkompressible arterier (ABI> 1,4) ble ekskludert. Inkludering i "No PAD" gruppe var basert på ABI> 0,9 og fravær av PAD, CAD, og ​​hjerte-og karsykdom. Statistisk analyse ble gjort av t-test for kontinuerlige variabler eller chi-kvadrat-test for kategoriske variabler.

Eksempelet kohorten er nesten utelukkende mannlige med en gjennomsnittsalder er 68 ±9 år og kaukasisk, 74%. Som en helhet deltakerne bære en rekke kardiovaskulære risikofaktorer inkludert: hypertensjon (84%), hyperlipidemi (78%), røykevaner (86%), og fedme (gjennomsnittlig BMI er 30 ± 6). Totalt 16% av deltakerne gjennomføre en diagnose av koronarsykdom (CAD) og 40% diagnosen diabetes mellitus.

Forekomsten av hypertensjon var høyere i PAD-gruppen enn de ikke-PAD-gruppen (96% mot 72%, p = 0,02) som var CAD (32% vs 0%, p <0,001) og diabetes (56% vs 24%, p = 0,02). PAD gruppen hadde større abdominal fedme, men ikke til nivået av betydning (midje-hofte-ratio på 1,04 vs 1,00, p = 0,065). Likeledes PAD gruppe hadde dårligere low density lipoprotein (LDL) enn den ikke-PAD gruppe (68 g 101 mg / dl, p <0,001), men bedre total kolesterol (142 g 174 mg / dl, p = 0,002). Begge gruppene ble riktig forvaltet med medisiner, noe som viser utbredt bruk of statiner og blodtrykkssenkende medisiner. PAD konsernet viser et høyere nivå av aspirin (84% versus 48%, p = 0,007) og betablokkere (60% vs 28%, p = 0,023), i samsvar med deres komorbiditet.

Tabell 3 viser eksempler strømnings vasodilasjon data fra de to gruppene. Grunnlags egenskaper er lik for hver gruppe som viser lignende diameter, fart og flyt. PAD-gruppen, imidlertid viser dårligere flyt vasodilasjon enn den ikke-PAD gruppen (6,8% mot 9,1%, p = 0,021). Resultater for både gruppe faller innenfor det forventede området for personer med kardiovaskulære risikofaktorer (<10%). En gjennomgang av flere studier tyder på en% FMD på 6-10% hos friske voksne, og en% FMD på 0-5% i CAD befolkninger benytter lavere arm okklusjon ^31-36. Verdier over 10% ble observert hos unge, friske voksne ved hjelp av overarmen teknikk ^37. Den% FMD for hver gruppe har et bredt standardavvik, preseting en mulighet til ytterligere segment kohorten basert på% FMD.

Figurene 1-4 viser eksempel bilder som samles inn under faser av FMD. Figur 1 viser en Doppler Spectral bølgeform fås ved baseline. Pilene viser omfanget av en hjertesyklus som danner grunnlag for beregning av gjennomsnittlig arterielt hastighet. Protokollen krever et gjennomsnitt av resultatene av flere sykluser som er samlet i løpet av 60 sek. I eksempelet kohorten var gjennomsnittlig baseline hastighet for alle deltakerne var 17 ± 6 cm / sek. Ingen signifikant forskjell mellom PAD og No PAD kohorten ble sett.

Figur 2 viser et eksempel B-modus bilde av kardiameteren grunnlinjen. Pilene angir posisjonen der intima-intima avstand, ligger til grunn for den diameter lumen, ble målt. I eksempelet kohorten var gjennomsnittlig baseline diameter for alle deltakerne var 4.20 ± 0.57 mm. Ingen signifikant forskjell mellomPAD og uten pad grupper ble sett.

Figur 3 viser et eksempel Doppler Spectral bølgeform oppnås umiddelbart etter cuff utgivelse i det reaktive Hyperemia fasen. Den gule pilen indikerer øyeblikk av mansjetten utgivelse. Bølgeformer oppnådd i den første 5 sek etter mansjetten brukes til å beregne det reaktive Hyperemia Velocity. For alle deltakerne, var gjennomsnittlig Reaktiv Hyperemia Velocity var 74 ± 26 cm / s. Ingen signifikant forskjell ble sett mellom PAD og uten pad grupper.

Figur 4 viser eksempel B-mode bildet innhentet 60 sek etter mansjetten utgivelsen under det reaktive Hyperemia fasen. Som Baseline diameter, er intima-intima avstand som brukes til å beregne reaktiv hyperemi diameter. For alle deltakerne, var gjennomsnittlig Reaktiv Hyperemia diameter var 4.53 ± 0.59 mm. Forskjellen mellom PAD og uten pad undergrupper ble kontaktet, men tilfredsstiller ikke, signifikans (p = 0,08). Forskjellen mellom Baseline og Reactive Hyperemia diameter danner grunnlaget for telleren i% FMD variabel.

Kjennetegn	Alle pasientene (N = 50)	PAD (N = 25)	Ingen PAD (N = 25)	P-verdi
Alder, gjennomsnitt (SD), y	68 ± 9	68 ± 6	68 ± 11	0.89
Mann Sex (%)	98	100	96	0.31
Kaukasisk (%)	74	84	64	0,37
BMI	30 ± 6	29 ± 7	30 ± 4	0,73
Midje-hofte-ratio (%)	1.02 ± 0.06	1.04 ± 0.06	1.00 ± 0.05	0,07
Systolisk blodtrykk (mm Hg)	13677; 19	139 ± 22	134 ± 15	0,33
Diastolisk blodtrykk (mm Hg)	79 ± 10	78 ± 11	80 ± 10	0.47
Hovedsiden ABI	0.93 ± 0.27	0.72 ± 0.16	1.14 ± 0.16	<0,001
				Komorbiditet
Hypertensjon (%)	84	96	72	0,02
Hyperlipidemi (%)	78	88	68	0,09
Hx av DAK (%)	16	32	0	0.00
Diabetes Mellitus (%)	40	56	24	0,02
				Medisiner
Aspirin (%)	66	84	48	0,01
ACE-hemmere (%)	48	52	44	0.57
β-Blocker (%)	44	60	28	0,02
Statin (%)	66	68	64	0.77
Insulin (%)	30	14	6	0.39
				PAD Risikofaktorer
Røykehistorie (%)	86	92	79	0,24
Total Kolesterol (mg / dl)	158 ± 38	142 ± 31	174 ± 37	0.00
LDL (mg / dl)	85 ± 32	68 ± 27	101 ± 29	<0,001
HDL (mg / dl)	44 ± 11	43 ± 11	46 ± 10	0.30
Triglyserider (mg / dl)	153 ± 119	165 ± 125	141 ± 115	0.49
Hemoglobin A1C (%)	6.3 ± 1.5	6.5 ± 1.5	6.1 ± 1.6	0,38
Serum kreatinin (mg / dl)	1.11 ± 0.84	1.28 ± 1.15	0.95 ± 0.22	0,17
eGFR (ml / min)	80 ± 21	75 ± 21	86 ± 21	0,10
Albumin (g / dl)	4.0 ± 0.3	4.0 ± 0.3	4.1 ± 0.3	0,43

Tabell 2. Baseline karakteristikk av en sample kohort. Følgende data er arandomly valgt undergruppe av deltakere i tverrsnitts arm av Omega-PAD studie (NCT01310270) og kohort. Alle deltakerne var pasienter henvist til poliklinisk vaskulær kirurgi klinikk i San Francisco Veterans Affairs Medical Center for evaluering av perifer arteriell sykdom (PAD). PAD diagnosen var basert på gjeldende retningslinjer av en ankel-arm-indeks <0,9. Pasienter med ikke-komp arterier (ABI> 1,4) ble ekskludert. Inkludering i "No PAD" gruppe var basert på ABI> 0,9 og fravær av PAD, CAD, og ​​hjerte-og karsykdom.

Kjennetegn	Alle pasientene (N = 50)	PAD (N = 25)	Ingen PAD (N = 25)	P-verdi
Baseline Artery Diameter (SD), mm	4.20 ± 0.57	4.11 ± 0.60	4.29 ± 0.53	0.27
Baseline Velocity(SD), cm / sek	17 ± 6	18 ± 6	16 ± 5	0,13
Baseline Flow (SD), ml / min	145 ± 68	151 ± 84	138 ± 47	0,51
Baseline skjærspenning (SD), dynes / cm 2	12 ± 4	13 ± 5	11 ± 3	0,07
Reaktiv Hyperemia Diameter (SD), mm	4.53 ± 0.59	4.38 ± 0.60	4.68 ± 0.55	0,08
Reaktiv Hyperemia Velocity (SD), cm / sek	74 ± 26	70 ± 25	78 ± 27	0,32
Reaktiv Hyperemia Flow (SD), ml / min	735 ± 340	658 ± 327	812 ± 342	0.11
Reaktiv Hyperemia skjærspenning (SD), dynes / cm 2	46 ± 18	46 ± 19	47 ± 18	0.79
Brakial FMD (%)	8.0 ± 3.7	6.8 ± 3.5	9.1 ± 3.6	0,02

Tabell 3. Strømnings vasodilasjon analyse. Som beskrevet i protokollen, baseline diameter og hastighet er gjennomsnittet av 60 sekunder av data. Reaktiv hyperemia diameter ble innhentet ved 60 sek etter okklusjon. Reaktiv hyperemia hastighet var den gjennomsnittlige tids hastighet av første 5 sek av Doppler spektrale kurver innhentet etter cuff-release.

Figur 1. Referansehastighetsmålingene. Doppler-spektral-bølgeformer av brakialarterie fanges opp av et bildeanalysesystem. En enkelt hjertesyklus er vises mellom pilene. Bildeanalyse systemer kan beregne gjennomsnittet arteriell hastighet. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2. Baseline diameter målinger. Dobbel-linjer av pignoli, tilsvarende intima og media grenser er synlig på begge de overfladiske og dype kanter av brakialarterie (gule piler). Bildet viser riktig horisontal og vertikal justering. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

52070fig3highres.jpg "width =" 500 "/>
Figur 3. hyperemia hastighetsmålingene. Doppler spektrale bølgeformer umiddelbart etter cuff utgivelsen er synlige. I det øyeblikket av mansjetten utgivelsen kan bli verdsatt av den kraftige økningen i hastighet til venstre på bildet (gul pil). Den øvre halvdel av bildet viser plassering av prøveporten før mansjetten frigjøring. Etter at mansjetten frigjøring, kan arterien skifte til en mer overfladisk stilling. Plassere gate ovenfor aksen av okkludert arterie bidrar til å kompensere for vertikal forskyvning av arterien etter mansjetten utgivelsen. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4. hyperemia diameter målinger. En longitudinell visningav indeksen segmentet etter cuff utgivelsen er synlig. Endringen i diameter er liten og kan bli kvantifisert ved bildeanalyse-programvare. IMT grensen på overfladiske veggen er godt synlig langs indeksen segmentet (gul pil). Bredden på pilen sjakter representerer en 10% økning fra diameter baseline. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Endotelial dysfunksjon er en ubalanse i de kjemiske mediatorer som påvirker fartøy tone og en tidlig skritt i utviklingen av aterosklerose. Måling av reaktivitet av en arterie er en måte å vurdere tilstanden til disse kjemiske veier. Både direkte og indirekte fremgangsmåter for å vurdere reaktivitet eksisterer for de forskjellige vaskulære senger, som strekker seg fra direkte infusjon av en endotel-agonist i koronar blodsirkulasjonen til ikke-invasiv, pulsbølgeformanalyse i pekefingeren ^38..

Brakialarterie FMD er en etablert teknikk for indirekte å vurdere endotelfunksjon av høyfrekvent ultralyd. Det er fordeler med å bruke FMD i kliniske studier. Først er teknikken ikke-invasiv og lett å forstå, noe som letter barrierer for rekruttering. Videre, bruk av invasive teknikker, slik som koronar angiografi i asymptomatiske pasienter hever etiske problemer. Deretter FMD krever et minimum av faget agingn sammenlignet med invasive teknikker og hele eksamen kan være ferdig i løpet av kort tid. Så lenge okklusjon varighet holdes innenfor retningslinjene og fag vist på riktig måte, presenterer FMD liten bekymring for sikkerheten. Den relativt enkelt en FMD studie gjør serielle eksamener i longitudinelle studier gjennomførbart, men bruken i testing behandlingseffekter er kontroversielt. Og ifølge gjeldende kliniske retningslinjer, er FMD ikke hensiktsmessig for å karakterisere en persons risiko for kardiovaskulære hendelser eller klinisk beslutningstaking ^39. Utviklingen av analyse programvare gir mulighet for rask analyse, blinding, og gjenta analysen. Endelig er teknikken godt etablert og har blitt publisert en rekke studier ved hjelp av teknikken, slik at for sammenligning av resultater ^40.

Det er imidlertid utfordringer for vellykket bruk av FMD i en rettssak. Først presenterer teknikken en lang læringskurve. Gjeldende retningslinjer foreslå ennye tekniker komplett 100 skanninger under en erfaren operatør før du arbeider selvstendig. Deretter kan kostnadene til utstyr være prohibitive for mindre laboratorier. Subject forberedelse er viktig som faktorer, som røyking, medisiner, postprandial stat, hyperglykemi, time-of-day, omgivelsestemperatur, og siste trening kan påvirke omfanget av responsen ^19,29. Dette krever nøye instruksjon til deltakeren og streng overholdelse av studieprotokoller. I eldre individer, kan endringer i fartøyets utvidelsesevne redusere prediktiv verdi av FMD ^19.

Den protokoll som er beskrevet ovenfor, måler% FMD ved 60 sek etter okklusjon. Studier har antydet peak FMD kan oppstå utenfor dette vinduet ^41,42. Denne protokollen åpner for fangst av peak FMD ved kontinuerlig opptak for 3 min post-deflasjon. Det bør bemerkes dette krever lang erfaring og fører til lengre analysetiden. Likeledes, valg av øvre arm occlusion er kontroversielt. I en studie som sammenlignet ulike okklusjon stillinger med tilsvarende skjærspenning stimuli, ble større vasodilatasjon sett med overarmen teknikk, noe som tyder på noen komponent av dilatasjon er ikke formidles av No ^20. I en meta-analyse av studier med FMD, Bots et al. Rapportere et bredt spekter av% FMD med flertallet av studiene (81,2%) brukte overarmen teknikk ^43. Etter å ha justert for alder, kjønn, tilstedeværelse av CHD, og ​​diabetes, ble den nedre arm teknikken funnet å redusere% FMD (gjennomsnittlig forskjell 2,47%, KI 0,55 til 4,39). Selv om plasseringen av den ischemiske trigger (øvre nedre arm g) ble funnet å være viktig, ble plasseringen av målingen (antecubital fossa g ovenfor antecubital fossa) ikke signifikant relatert til å bety FMD. Forskjellen i signalstyrke kan være relatert til størrelsen av den ischemiske sengen. Gjeldende retningslinjer støtter bruk av enten overarmen eller lavere arm teknikk, noe som tyder på laboratories vedta en konsekvent metode tvers prøvelser.

Det finnes en rekke kritiske trinn i FMD. Først er under forberedelse ordnet som en rekke faktorer som for eksempel medisiner, kosthold, nikotin, og trening kan påvirke deltakernes respons. Sympatisk aktivering reduserer FMD, så ta nødvendige skritt for å minimere distraksjon eller ubehag for deltakeren ^44. Deretter vil velge en passende indeks segment av arteria brachialis forbedre nøyaktigheten av testen. Distinkte intima linjer er viktig for å måle endringen i diameter etter okklusjon. Endringen i diameter er liten, vanligvis 5-10% av en 5 mm arterie eller 50-100 mikrometer, og diameteren av arterien, varierer i lengderetningen. Operatør tretthet er vanlig og ultralydsonden kan gli under undersøkelsen til en del av fartøyet med en annen diameter. Det er viktig å ha visuelt forskjellige landemerker som sivile fartøyer eller områder av medial forkalkning å verifisere the-indeksen segmentet. Bruk av en stereotaktisk klemmen for å holde sonden eller bare markering subjektets hud kan bidra til å holde indeksen segmentet. Likeledes, trinn hindre at motivet utilsiktet flytte sin arm, for eksempel skulder og underarm begrensende puter, anbefales.

Hvis du holder sonden for hånd, bør man sørge for å unngå å bli sliten eller repeterende bruk skade. Vi foreslår å arrangere deltakeren og noe utstyr slik at fører underarm er i anatomisk nøytral posisjon. Minimalisere den kraft som kreves for å holde sonden ved å pakke den i skumtape eller bruke en vertikal stolpe for å klemme fast kabelen, noe som reduserer den kraft som kreves for å holde sonden i en statisk stilling i 10 min.

Måle hastighet og diameter i hyperemia presenterer tekniske utfordringer. Denne protokollen krever måling 30 sek av Doppler spektrale bølgeformer til posten hastighet og deretter bytte til B-mode avbildning for diameter måling avNTS. Den topphastighet vil oppstå mellom 5-10 sek etter mansjett utgivelsen og fartøyet kan skifte stilling i løpet av denne tiden. Hvis sonden er av den langsgående aksen eller insonation vinkelen er> 60 °, vil størrelsen av bølgeformene være unøyaktig. Posisjonering av prøveporten litt over den langsgående aksen av fartøyet vil bidra står for en hvilken som helst forskyvning. Ved veksling fra Doppler i B-modus, er det viktig å opprettholde en posisjon over indeks segmentet. Det er sannsynlig arterien har flyttet, og det er bare en kort tid-vinduet (25 sek) for å optimalisere bildet for måling hyperemia diameter. Ofte er bare små endringer i sondetrykk, langsgående innretting og vinkel er nødvendig for å kunne produsere et kvalitetsbilde av indeksen segmentet. Dersom fartøyet er helt tapt, en rask tverr skanne opp arterien vil tillate identifisering av indeksen segment, den mest echogenic parti av intima, og den riktige innfallsvinkel. Deretter roterer sonden til en langsgåendevis vil vende tilbake til en egnet vis av indeksen segmentet.

Enkle trinn kan forbedre kvaliteten og konsistensen av FMD studier. UCSF Vaskulær Integrert fysiologi og Experimental Therapeutics (VIPERx) lab bruker en kvalitetskontroll protokoll når gjennomføre FMD studier. Først, er deltakerne gitt standardinstruksjoner og pre-besøk telefonsamtaler for å sikre de unngå medisiner og atferd som påvirker studien. Deretter blir et standard sett med strømningsblader som brukes av studien ansatte for å sikre at eksamen er gjennomført på samme måte for hver deltaker og kritiske trinn er ikke oversett. Til slutt, er en post-eksamen sekspunkts karaktersystemet som brukes til å rangere hver studie. Viktige faktorer som justeringen av fartøyet i forhold til sonden, tilstedeværelse av anatomiske landemerker, og omfanget av intima linjer er inkludert for å sikre at disse kritiske trinn er oppfylt.

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