JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

Endotel Fonksiyon Ultrason Değerlendirmesi: Akış aracılı dilatasyon Testinin A Teknik Klavuzu

Published: April 27, 2016
doi:
10.3791/54011
, ,
1Division of Clinical and Translational Sciences, Georgia Prevention Institute,Georgia Regents University, 2Sport and Exercise Science Research Institute,University of Ulster

Summary

The flow mediated dilation (FMD) test is the most commonly utilized, non-invasive, ultrasound assessment of endothelial function in humans. Although the FMD test has been related with the prediction of future cardiovascular disease and events, it is a physiological assessment with many inherent confounding factors that need to be considered.

Abstract

Kardiyovasküler hastalıklar ölüm birincil nedeni ve dünya çapında sakatlık önemli bir nedenidir. Vasküler endotel disfonksiyonu vazodilatatör ve vazokonstriktör maddeler arasındaki denge bir aksaklık ağırlıklı karakterize patolojik bir durumdur ve aterosklerotik kardiyovasküler hastalık gelişiminde önemli bir rol oynadığı ileri sürülmektedir. Bu nedenle, insanlarda endotelyal fonksiyon kesin bir değerlendirme daha iyi yardımcı çoklu kardiyo-merkezli patolojilerin etyolojisini anlayabileceği önemli bir aracıdır.

son yirmi beş yılda, birçok metodolojik yaklaşımlar insanlarda endotel fonksiyonu bir değerlendirmesini sağlamak için geliştirilmiştir. 1989 yılında tanıtılan, FMD testi nitrik oksit üretimini ve brakiyal arter damar genişlemesine destekleyen bir önkol tıkanıklık ve sonraki reaktif hiperemi içermektedir. FMD testi şu anda en yaygın kullanılan, non-invaziv, ultr olduğunuAsonic insanlarda endotel fonksiyonunun değerlendirilmesi ve gelecekte kardiyovasküler olaylarla ilişkilendirilmiştir.

FMD testi klinik yarar olabilir rağmen, dikkate alınması gereken birkaç karıştırıcı faktörler devralmıştır fizyolojik bir değerlendirmedir. Bu makale, fizyolojik ve teknik konuları en aza indirilmesine yardımcı ve değerlendirme hassasiyet ve tekrarlanabilirlik geliştirmek için tavsiye metodoloji de dahil olmak üzere FMD belirlenmesi için standart bir protokol açıklar.

Introduction

Kardiyovasküler hastalık tüm dünyada morbidite ve mortalitenin önde gelen nedenidir. Vasküler endotel disfonksiyonu çoklu damar ilişkili hastalıkların 1 gelişimine yönelik bir başlangıç ​​aşamasını temsil etmektedir. Bu nedenle, insanlarda endotel fonksiyonun doğru bir değerlendirme tedavi ve hastalıkların önlenmesinde etkinliğini artırmak nihai hedefi ile, birden fazla kardiyovasküler patolojilerin etiyolojisi anlamada yardımcı olabilecek önemli bir tekniği temsil eder.

endotel

Endotel nitrik oksit gibi çok sayıda vazoaktif maddeler, (NO), prostasiklinler, Endotelinler, endotelyal hücre büyüme faktörü, interlökinler ve plazminojen inhibitörleri 2 sentezleyen hücrelerin tek bir tabakası olan. Bu tür faktörler, kan akışkanlığı, vasküler tonus, trombosit agregasyonu, plazma komponentleri ve kap duvarı iltihaplanmaya karşı geçirgenliğini ayarlamak için endotel fonksiyonu katkıdaenflamasyon 2-4. Ayrıca, NO vazodilatasyon teşvik ve endotel bütünlüğünün korunmasında önemli bir anti-aterojenik bir rol oynar. HAYIR dokulara oksijen sunumu ve bunların metabolik talep 3,5'ten arasındaki dengeyi kontrol ederek damar sesi ve çapını düzenler. NO sentezleyen NO sentaz (eNOS) endotel neden birden endojen, eksojen ve mekanik stimülatörü faktörler vardır 6,7 L-arginin. En önemli mekanik uyaran kayma gerilmesi. Duvar kesilme baskısı NO üretimi ve daha sonra düz kas gevşemesi 4 sonuçlanan eNOS daha aktivasyonuna katkıda bulunur. Bu nedenle hiçbir biyo azalma genellikle endotelial disfonksiyon 8 bir ölçüsü olarak kullanılır.

endotel disfonksiyonu

Vazodilatör ve vazokonstriktör faktörler arasındaki dengesizlik işlevsiz bir endotele 2 yol açar. Buna ek olarak, Releainflamatuvar mediatör ve değişmiş yerel kesme kuvvetlerinin se endotel kaynaklı reaktif oksijen türlerinin (ROS) sentezini artırabilir. Redoks sadece sinyal Bu upregülasyonu endotel bütünlüğünü değiştirir ve NO 9 sentezini azaltır, ek serbest radikallerin doğrudan üretimi ile sonuçlanan eNOS ayırır olabilir. Sonuçta, NO biyoyararlanım bu iyileşme vazokonstriksiyona, Damar sertliğini ve azaltılmış arter distensibilitesinin 4 teşvik etmektedir.

Endotel disfonksiyonu derecesi diğerleri arasında hipertansiyon 10, ateroskleroz 11, iskemik inme 12, diyabet 13, preeklampsi 14 veya böbrek hastalıkları 15 gibi çeşitli patolojiler şiddeti ile ilişkili olmuştur. Bu nedenle, sadece zamanla endotel fonksiyonu değişiklikleri değerlendirmek için geniş bir ilgi var, ama aynı zamanda tedavi edici girişimlerin takip. Farklı yöntemler kullanılmaktadırkoroner ve periferik dolaşım 19 endotel fonksiyonu hem invaziv (kardiyak kateterizasyon ve venöz oklüzyon pletismografısiyle 3,16) ve non-invaziv (akış aracılı dilatasyon, radyal arter tonometri ve nabız kontur analizi 4,17,18) klinik değerlendirmesi.

Akım aracılı dilatasyon

Akış aracılı dilatasyon (FMD) endotel fonksiyonu bir non-invaziv, ultrasonik değerlendirme ve damar sağlığı sorunlarının gelişimi ile ilişkilidir. 1989 20 yılında kuruluşundan bu yana, FMD yaygın insanlarda 19,21,22 baskın NO aracılı endotel fonksiyonunu değerlendirmek için güvenilir bir in vivo yöntem olarak kullanılmıştır. Nitekim, brakiyal arter FMD testi diğer invaziv teknikler 23 ve çok sayıda soruşturma ile ilişkili olmuştur FMD ve kardiyovasküler hasar 24,25 şekilde yanıt her arasında güçlü bir ters ilişki tanımlamışlardırDaha fazla vasküler patoloji sergi daha düşük FMD 25 duals. Buna göre, bu veriler asemptomatik bireylerde 26-30 gelecekteki kardiyovasküler hastalık ile ilgili olarak bu tekniğin sağlayabilir prognostik bilgi vurgulamaktadır.

Şap testi sırasında, brakiyal arter çapları sürekli başlangıcında ve önkol bir dolaşım tutuklama yayımlanmasından sonra ölçülür. Manşet serbest bırakıldıktan sonra, uyarılmış reaktif hiperemi NO salınımını ve sonraki vazodilatasyona 19,31 aracılı kayma gerilmesi bir artış teşvik etmektedir. FMD başlangıçta çapı (FMD%) ile karşılaştırıldığında manşet serbest bırakılmasının ardından arter çapı oranında artış olarak ifade edilir.

Bu teknikte artan klinik ilgiye rağmen, FMD testi fizyolojik bir değerlendirmedir ve bu nedenle, çeşitli değişkenler insanlarda endotel fonksiyonun kesin değerlendirme yapmak için göz önünde bulundurulması gerekir. Bu birMADDE standart bir protokol ve FMD testi doğruluğu, tekrarlanabilirlik ve yorumlama geliştirmemize yardımcı olmak üzere teknik ve biyolojik sorunları en aza indirmek için tavsiye edilen yöntem anlatılmaktadır.

Protocol

NOT: Aşağıdaki FMD prosedürü rutin Bütünleştirici Vasküler ve Egzersiz Fizyolojisi (LIVEP) Laboratuvarı'nda vasküler değerlendirme çalışmaları sırasında yapılır. Tüm işlemler Helsinki Bildirgesi'nin ilkelerini izledi ve Gürcistan Regents Üniversitesi Kurumsal Değerlendirme Kurulu tarafından onaylanmıştır. Tüm katılımcılar hedefleri hakkında bilgi verildi ve katılım elde edildi için tekniğin olası riskler önce yazılı onayı. 1 brakiyal arter FMD ultrason değerlendirmesi içi…

Representative Results

Görünüşte sağlıklı kohort grubundan başlangıç ​​özellikleri Bütünleştirici Vasküler ve Egzersiz Fizyolojisi (LIVEP) Laboratuvarı'nda yürütülen Şap testi en yaygın değişkenler Tablo 2'de sunulmuştur Tablo 1'de sunulmuştur. Aşağıdaki değişkenler ana FMD parametrelerini kabul edilir yayınlanan FMD öğretici 4 ve kılavuzlar 36 ile analiz edin. <p class="jove_content" fo:keep-together….

Discussion

1989 20 yılında tanıtılan FMD testi yaygın endotel fonksiyonun bir non-invaziv bir önlem olarak insanlarda kullanılmaya başlanmıştır. FMD yalnızca gelecekteki vasküler ilgili hastalık riskini 19,52,53 tahmin gösterilmiştir olmamıştır, düşük FMD değerleri kuvvetle kardiyovasküler bozuklukları 24,25,54 ile ilişkili göstermek olmuştur. Diğer teknikler endotel fonksiyonunu, invaziv (koroner anjiyografi) hem de non-invaziv (venöz pletismografisi ve parmak pletism…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar, FMD testi kullanılarak endotel fonksiyonu değerlendirdi olan çalışmalarımızda katılan birçok konu ve hasta teşekkür etmek istiyorum.

Materials

Doppler ultrasound GE Medical Systems  Logiq 7 Essential to include Duplex mode for simultaneous acquisition of B-mode and Doppler
Electrocardiographic (ECG) gating  Accusync Medical Research Accusync 72
12-MHz Linear array transducer  GE Medical Systems 11L-D A high-resolution linear array probe is essential
Forearm occlusion cuff  D.E. Hokanson SC5 5 x 84 cm
Ultrasound transmission gel  Parker 01-08
Rapid cuff inflator D.E. Hokanson E-20 AG101
Sterotactic-probe holder Flexabar  18047 Magnetic base fine adjustor
Edge detection analysis software Medical Imaging Applications Brachial Analyzer 5
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Versari, D., Daghini, E., Virdis, A., Ghiadoni, L., Taddei, S. Endothelial dysfunction as a target for prevention of cardiovascular disease. Diabetes Care. 32, 314-321 (2009).
  2. Deanfield, J. E., Halcox, J. P., Rabelink, T. J. Endothelial function and dysfunction: testing and clinical relevance. Circulation. 115, 1285-1295 (2007).
  3. Marti, C. N., et al. Endothelial dysfunction, arterial stiffness, and heart failure. J Am Coll Cardiol. 60, 1455-1469 (2012).
  4. Harris, R. A., Nishiyama, S. K., Wray, D. W., Richardson, R. S. Ultrasound assessment of flow-mediated dilation. Hypertension. 55, 1075-1085 (2010).
  5. Schechter, A. N., Gladwin, M. T. Hemoglobin and the paracrine and endocrine functions of nitric oxide. N Engl J Med. 348, 1483-1485 (2003).
  6. Forstermann, U., Munzel, T. Endothelial nitric oxide synthase in vascular disease: from marvel to menace. Circulation. 113, 1708-1714 (2006).
  7. Moncada, S., Palmer, R. M., Higgs, E. A. Nitric oxide: physiology, pathophysiology, and pharmacology. Pharmacol Rev. 43, 109-142 (1991).
  8. Corretti, M. C., et al. Guidelines for the ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery: a report of the International Brachial Artery Reactivity Task Force. J Am Coll Cardiol. 39, 257-265 (2002).
  9. Vanhoutte, P. M., Shimokawa, H., Tang, E. H., Feletou, M. Endothelial dysfunction and vascular disease. Acta Physiol (Oxf). 196, 193-222 (2009).
  10. Kang, K. T. Endothelium-derived Relaxing Factors of Small Resistance Arteries in Hypertension. Toxicol Res. 30, 141-148 (2014).
  11. Chistiakov, D. A., Revin, V. V., Sobenin, I. A., Orekhov, A. N., Bobryshev, Y. V. Vascular endothelium: functioning in norm, changes in atherosclerosis and current dietary approaches to improve endothelial function. Mini Rev Med Chem. 15, 338-350 (2015).
  12. Poggesi, A., Pasi, M., Pescini, F., Pantoni, L., Inzitari, D. Circulating biologic markers of endothelial dysfunction in cerebral small vessel disease: a review. J Cereb Blood Flow Metab. , (2015).
  13. Altabas, V. Diabetes, Endothelial Dysfunction, and Vascular Repair: What Should a Diabetologist Keep His Eye on. Int J Endocrinol. 2015, 848272 (2015).
  14. Sanchez-Aranguren, L. C., Prada, C. E., Riano-Medina, C. E., Lopez, M. Endothelial dysfunction and preeclampsia: role of oxidative stress. Front Physiol. 5, 372 (2014).
  15. Basile, D. P., Yoder, M. C. Renal endothelial dysfunction in acute kidney ischemia reperfusion injury. Cardiovasc Hematol Disord Drug Targets. 14, 3-14 (2014).
  16. Hasdai, D., Lerman, A. The assessment of endothelial function in the cardiac catheterization laboratory in patients with risk factors for atherosclerotic coronary artery disease. Herz. 24, 544-547 (1999).
  17. Hayward, C. S., Kraidly, M., Webb, C. M., Collins, P. Assessment of endothelial function using peripheral waveform analysis: a clinical application. J Am Coll Cardiol. 40, 521-528 (2002).
  18. Naka, K. K., Tweddel, A. C., Doshi, S. N., Goodfellow, J., Henderson, A. H. Flow-mediated changes in pulse wave velocity: a new clinical measure of endothelial function. Eur Heart J. 27, 302-309 (2006).
  19. Green, D. J., Dawson, E. A., Groenewoud, H. M., Jones, H., Thijssen, D. H. Is flow-mediated dilation nitric oxide mediated?: A meta-analysis. Hypertension. 63, 376-382 (2014).
  20. Anderson, E. A., Mark, A. L. Flow-mediated and reflex changes in large peripheral artery tone in humans. Circulation. 79, 93-100 (1989).
  21. Celermajer, D. S., et al. Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis. Lancet. 340, 1111-1115 (1992).
  22. Stoner, L., et al. There’s more to flow-mediated dilation than nitric oxide. J Atheroscler Thromb. 19, 589-600 (2012).
  23. Anderson, T. J., et al. Close relation of endothelial function in the human coronary and peripheral circulations. J Am Coll Cardiol. 26, 1235-1241 (1995).
  24. Juonala, M., et al. Interrelations between brachial endothelial function and carotid intima-media thickness in young adults: the cardiovascular risk in young Finns study. Circulation. 110, 2918-2923 (2004).
  25. Halcox, J. P., et al. Endothelial function predicts progression of carotid intima-media thickness. Circulation. 119, 1005-1012 (2009).
  26. Ghiadoni, L., et al. Different effect of antihypertensive drugs on conduit artery endothelial function. Hypertension. 41, 1281-1286 (2003).
  27. Plantinga, Y., et al. Supplementation with vitamins C and E improves arterial stiffness and endothelial function in essential hypertensive patients. Am J Hypertens. 20, 392-397 (2007).
  28. Charakida, M., Masi, S., Loukogeorgakis, S. P., Deanfield, J. E. The role of flow-mediated dilatation in the evaluation and development of antiatherosclerotic drugs. Curr Opin Lipidol. 20, 460-466 (2009).
  29. Hadi, H. A., Carr, C. S., Al Suwaidi, J. Endothelial dysfunction: cardiovascular risk factors, therapy, and outcome. Vasc Health Risk Manag. 1, 183-198 (2005).
  30. Brunner, H., et al. Endothelial function and dysfunction. Part II: Association with cardiovascular risk factors and diseases. A statement by the Working Group on Endothelins and Endothelial Factors of the European Society of Hypertension. J Hypertens. 23, 233-246 (2005).
  31. Sessa, W. C. eNOS at a glance. J Cell Sci. 117, 2427-2429 (2004).
  32. Hashimoto, M., et al. Modulation of endothelium-dependent flow-mediated dilatation of the brachial artery by sex and menstrual cycle. Circulation. 92, 3431-3435 (1995).
  33. Adkisson, E. J., et al. Central, peripheral and resistance arterial reactivity: fluctuates during the phases of the menstrual cycle. Experimental biology and medicine. 235, 111-118 (2010).
  34. Woodman, R. J., et al. Improved analysis of brachial artery ultrasound using a novel edge-detection software system. J Appl Physiol. 91, 929-937 (1985).
  35. Mancini, G. B., Yeoh, E., Abbott, D., Chan, S. Validation of an automated method for assessing brachial artery endothelial dysfunction. The Canadian journal of cardiology. 18, 259-262 (2002).
  36. Thijssen, D. H., et al. Assessment of flow-mediated dilation in humans: a methodological and physiological guideline. American journal of physiology. 300, 2-12 (2011).
  37. Kizhakekuttu, T. J., et al. Measuring FMD in the brachial artery: how important is QRS gating. J Appl Physiol. 109, 959-965 (2010).
  38. Celermajer, D. S. Noninvasive detection of atherosclerosis. N Engl J Med. 339, 2014-2015 (1998).
  39. Pyke, K. E., Tschakovsky, M. E. Peak vs. total reactive hyperemia: which determines the magnitude of flow-mediated dilation. J Appl Physiol. 102, 1510-1519 (2007).
  40. Charakida, M., Masi, S., Luscher, T. F., Kastelein, J. J., Deanfield, J. E. Assessment of atherosclerosis: the role of flow-mediated dilatation. Eur Heart J. 31, 2854-2861 (2010).
  41. Peretz, A., et al. Flow mediated dilation of the brachial artery: an investigation of methods requiring further standardization. BMC cardiovascular disorders. 7, (2007).
  42. Davies, P. F., Tripathi, S. C. Mechanical stress mechanisms and the cell. An endothelial paradigm. Circulation research. 72, 239-245 (1993).
  43. Harris, R. A., et al. The effect of oral antioxidants on brachial artery flow-mediated dilation following 5 and 10 min of ischemia. European journal of applied physiology. 107, 445-453 (2009).
  44. Mitchell, G. F., et al. Local shear stress and brachial artery flow-mediated dilation: the Framingham Heart Study. Hypertension. 44, 134-139 (2004).
  45. Flammer, A. J., et al. The assessment of endothelial function: from research into clinical practice. Circulation. 126, 753-767 (2012).
  46. Padilla, J., et al. Normalization of flow-mediated dilation to shear stress area under the curve eliminates the impact of variable hyperemic stimulus. Cardiovasc Ultrasound. 6, 44 (2008).
  47. Stoner, L., Tarrant, M. A., Fryer, S., Faulkner, J. How should flow-mediated dilation be normalized to its stimulus. Clin Physiol Funct Imaging. 33, 75-78 (2013).
  48. Atkinson, G., Batterham, A. M. Allometric scaling of diameter change in the original flow-mediated dilation protocol. Atherosclerosis. 226, 425-427 (2013).
  49. Black, M. A., Cable, N. T., Thijssen, D. H., Green, D. J. Importance of measuring the time course of flow-mediated dilatation in humans. Hypertension. 51, 203-210 (2008).
  50. Padilla, J., et al. Adjusting flow-mediated dilation for shear stress stimulus allows demonstration of endothelial dysfunction in a population with moderate cardiovascular risk. J Vasc Res. 46, 592-600 (2009).
  51. Liuni, A., et al. Observations of time-based measures of flow-mediated dilation of forearm conduit arteries: implications for the accurate assessment of endothelial function. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 299, 939-945 (2010).
  52. Yeboah, J., Crouse, J. R., Hsu, F. C., Burke, G. L., Herrington, D. M. Brachial flow-mediated dilation predicts incident cardiovascular events in older adults: the Cardiovascular Health Study. Circulation. 115, 2390-2397 (2007).
  53. 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).
  54. Rundek, T., et al. Endothelial dysfunction is associated with carotid plaque: a cross-sectional study from the population based Northern Manhattan Study. BMC Cardiovasc Disord. 6, 35 (2006).
  55. Joannides, R., et al. Nitric oxide is responsible for flow-dependent dilatation of human peripheral conduit arteries in vivo. Circulation. 91, 1314-1319 (1995).
  56. Kooijman, M., et al. Flow-mediated dilatation in the superficial femoral artery is nitric oxide mediated in humans. J Physiol. 586, 1137-1145 (2008).
  57. Charakida, M., et al. Variability and reproducibility of flow-mediated dilatation in a multicentre clinical trial. Eur Heart J. 34, 3501-3507 (2013).
  58. Corretti, M. C., Plotnick, G. D., Vogel, R. A. Technical aspects of evaluating brachial artery vasodilatation using high-frequency ultrasound. Am J Physiol. 268, 1397-1404 (1995).
  59. Leeson, P., et al. Non-invasive measurement of endothelial function: effect on brachial artery dilatation of graded endothelial dependent and independent stimuli. Heart (British Cardiac Society). 78, 22-27 (1997).
  60. Zweier, J. L., Talukder, M. A. The role of oxidants and free radicals in reperfusion injury. Cardiovasc Res. 70, 181-190 (2006).
  61. Gemignani, V., et al. Ultrasound measurement of the brachial artery flow-mediated dilation without ECG gating. Ultrasound Med Biol. 34, 385-391 (2008).
  62. Gemignani, V., Faita, F., Ghiadoni, L., Poggianti, E., Demi, M. A system for real-time measurement of the brachial artery diameter in B-mode ultrasound images. IEEE Trans Med Imaging. 26, 393-404 (2007).
  63. Doshi, S. N., et al. Flow-mediated dilatation following wrist and upper arm occlusion in humans: the contribution of nitric oxide. Clin Sci (Lond). 101, 629-635 (2001).
  64. 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. 286, 442-448 (2004).
  65. Agewall, S., et al. Comparison of ultrasound assessment of flow-mediated dilatation in the radial and brachial artery with upper and forearm cuff positions. Clin Physiol. 21, 9-14 (2001).

Tags

UltrasoundEndothelial FunctionFlow-mediated DilationFMD TestCardiovascularVascular HealthNoninvasive AssessmentBrachial ArteryECGForearm CuffHemodynamic Steady StateB-modeColor Flow ModeAnatomical Landmarks

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Rodriguez-Miguelez, P., Seigler, N., Harris, R. A. Ultrasound Assessment of Endothelial Function: A Technical Guideline of the Flow-mediated Dilation Test. J. Vis. Exp. (110), e54011, doi:10.3791/54011 (2016).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image