血管内皮功能的超声评估:血流介导的舒张试验的技术指导原则

摘要

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.

摘要

心血管疾病是死亡的主要原因和残疾的主要病因全世界。血管内皮功能障碍是一种病理状况，其特征主要由中断在血管舒张和血管收缩的物质之间的平衡，并提出在动脉粥样硬化的心血管疾病的发展中发挥重要的作用。因此，血管内皮功能在人类一个准确的评估，是一个重要的工具，可以帮助人们更好地理解多心为中心的病症的病因。

在过去的25年里，许多方式方法已被开发，以提供内皮功能的评估在人中。在1989年推出的口蹄疫测试采用了前臂闭塞和随后的反应性充血，促进一氧化氮的产生和肱动脉血管舒张。现在口蹄疫测试是使用最广泛的，非侵入性，ULTR在人类和内皮功能asonic评估已经与未来心血管事件相关联。

虽然口蹄疫测试可能有临床应用，它是继承了需要考虑的几个混杂因素生理评估。本文介绍了确定口蹄疫包括推荐的方法，以帮助减少生理和技术问题，提高了评价的精度和可重复性的标准化协议。

引言

心血管疾病是全世界发病率和死亡率的首要原因。血管内皮功能障碍表示朝向多种血管相关疾病的发展¹的初始阶段。因此，血管内皮功能的人类的准确评估是一个重要的技术，可以帮助理解多种心血管病症的病因，以改善治疗和预防疾病的疗效的最终目标。

内皮

内皮是细胞单层该合成众多血管活性物质，诸如一氧化氮（NO），前列环素，内皮素，内皮细胞生长因子，白细胞介素，和纤溶酶原抑制剂^2。这些因素有助于内皮的功能来调节血液的流动性，血管张力，血小板聚集，血浆成分和血管壁INFL的渗透性ammation ^2-4。此外，没有在促进血管扩张和维持内皮完整性的关键抗动脉粥样硬化的作用。通过控制输送氧气到组织和它们的代谢需求^3,5-之间的平衡NO调节血管张力和直径。有多个内源性，外源性，和机械刺激因子诱导内皮NO合酶（eNOS），它从NO合成的L-精氨酸^6,7。最显着的机械刺激是剪切应力。壁剪切应力与eNOS更大激活，导致NO的产生和随后的平滑肌松弛^4。出于这个原因中的NO生物利用度的减少通常被用作内皮功能障碍⁸的量度。

内皮功能障碍

血管扩张和血管收缩因子之间的失衡导致内皮机能障碍^2。此外，relea炎症介质和改变的局部剪切力本身可以提高内皮衍生的活性氧（ROS）的合成。这种上调在氧化还原不仅信令 ​​修改内皮的完整性，并降低NO ⁹的合成，它可以脱开的eNOS导致直接生产的额外自由基。最终，这改善中的NO生物利用度促进血管收缩，血管硬度，降低动脉扩张^4。

内皮功能障碍的程度已与若干疾病，如其中包括高血压^10，动脉粥样硬化^11，缺血性中风^12，糖尿病^13，先兆子痫¹⁴或肾脏疾病¹⁵的严重程度有关。因此，有广阔的兴趣，不仅评估随时间的血管内皮功能的变化，也下列的治疗性干预。不同的方法已被用于在冠状动脉和外周环流¹⁹内皮功能都侵入（心导管和静脉闭塞容积描记^3,16）和非侵入性（流动介导的扩张，桡动脉张力计和脉冲轮廓分析^4,17,18）的临床评估。

血流介导的舒张

流动介导的舒张（FMD）是血管内皮功能的非侵入性的，超声评价，并已与血管的健康问题的发展密切相关。公司自1989年成立以来^20，口蹄疫已被广泛用作可靠， 体内方法评估人类^19,21,22主要是NO介导的血管内皮功能。事实上，肱动脉FMD试验已经与其他微创技术²³和众多调查相关的所描述的口蹄疫和心血管损伤^24,25这样INDIVI之间存在很强的负相关关系偶与更多的血管病变具有更低的FMD ^25。因此，这些数据强调的预后信息，这种技术可提供，因为它涉及到未来心血管疾病中的无症状受试者^26-30。

在口蹄疫检测，肱动脉的直径在基线和前臂的停循环上映后连续测量。在袖口发布，诱导反应性充血促进介导的NO释放和后续血管舒张^19,31在剪切应力的增加。口蹄疫被表示为压脉袋的释放在基线直径（FMD％）相比，按照动脉直径增加的百分比。

尽管在此技术的日益临床利益，口蹄疫测试是一种生理评估，因此，几个变量需要，以便在人体中进行的血管内皮功能的精确评估被考虑。这是rticle描述的标准化协议和推荐的方法来最小化的技术和生物问题，以帮助改善口蹄疫测试的准确性，再现性和解释。

研究方案

注:以下FMD过程中中西医血管和运动生理学（LIVEP）的血管实验室评估研究常规进行。所有的程序遵循赫尔辛基宣言的原则和乔治亚大学校务由机构审查委员会的批准。所有的参与者被告知的目标和获得参与该技术可能的风险的书面同意之前， 图1说明了应考虑肱动脉口蹄疫超声评估的基本要素的概要总结。

1.除准备（在抵达前）

1. 确认参与者从实践锻炼（≥12小时），咖啡因（≥12小时），吸烟或二手烟暴露（≥12小时），补充维生素（> 72小时）和任何药物（≥4小时半衰期弃权药，为1大的非甾体抗炎剂y和3天阿司匹林）。
2. 确保参与者空腹条件下或只在测试消耗低脂肪膳食⁴之前。
3. 当测试绝经前妇女，因此建议在月经周期的月经期来进行口蹄疫协议来限制内源性雌激素和孕酮^8,32,33的影响。

2.除准备（抵达时）

1. 测量收购前，验证对象是在仰卧位休息在一个安静，温度控制（22°C至24°C）的房间约20分钟，使血流动力学稳定状态。
2. 在标准肢体附加3导联心电图导致II位置。使用美国标准仪器，将白/负极铅只是右肩锁骨下方。黑/双极性导线连接附近的肩膀锁骨左侧下方，连接红色/正极引线下面在胸部的横向基部左侧胸肌。
3. 延长受试者的臂横向在约80℃肩外展的并固定前臂远端在真空包装枕头的测定（ 图2）期间保持臂的精确位置。
4. 放置前臂箍立即远端肱骨内上髁，并确保没有正在触摸的压脉袋，包括下表（ 图2）。

3.测量基线

1. 映射肱动脉的超声:
   1. 同时用手握住探头，横截面的位置，并开始扫描上臂的内侧开始在二头肌的插入和近侧进行。
   2. 内B模式（灰度），确定肱动脉和侧支血管，并使用彩色流量（CF）方式，以帮助确认动脉的位置。解释颜色和搏动仔细考虑换能器的方向，以确保动脉，而不是静脉评估。
      注意:对于面向头探头指示灯，红色意味着流向换能器（动脉血流），而蓝色表示流走（静脉血流）。
2. 肱动脉鉴别:
   1. 发现肱动脉后，旋转探头90°纵向扫描臂。获得2至10厘米肘窝上面之间的图像。
   2. 确定解剖标志，如静脉和在同一主题的多个评估筋膜（ 图3）。
3. 固定探头:
   1. 固定探头的立体探头支架。确认探针被适当地固定，以避免过度的运动。与固定在支架上的探头，确保图像是作为手动得到无支架的图像一样好。
4. 优化Resolutio图像的N:
   1. 与固定探头优化使用时间增益控制图像（TGC的）。
      注:获得从腔和血管壁之间的前部和后部内膜接口清亮的B模式图像时，一个最佳的图像实现。
   2. 有技术人员手动调节增益，联络点，动态范围，和谐波，以获得内皮的远近壁的清晰定义的图像。
5. 多普勒模式:
   1. 继B-模式采集，进行双工在脉冲多普勒模式扫描。
   2. 使用脚跟由摇摆传感器上的一端比其它调节肱动脉图像，将获得的60°声波作用的角度与支架内的探针趾方法。
6. 基线采集:
   1. 获取标识与该动脉的内膜清晰内膜壁内皮层的满意的B模式图像。 ENS该多普勒信号出现锐利和清晰的声音，没有围巾URE。
   2. 通过冻结和解冻图像重置超声波电影圈。按F1键开始在图像处理软件记录数据。为至少30秒记录的基准数据。分析平均直径和血流速度为30秒，以表示基线值。注:不同的超声波及软件调校可能需要不同的顺序，以获得所需的操作。

4.血管闭塞测量

1. 前臂闭塞:
   1. 迅速膨胀前臂闭塞袖口，使用压缩空气，至超收缩压（250毫米汞柱）5分钟以诱导动脉闭塞。
   2. 4分钟和前臂闭塞30秒后，开始采集数据。
      注:闭塞测量将通过闭塞的最后30秒来表示。

5.反应性充血（邮政袖口释放）测量

1. 继续从预发布袖口数据采集:
   1. 袖带放气5分钟。
   2. 保持以下袖带释放记录两分钟。
2. 下面的帖子发布袖口录制2分钟，停止并保存录音。最高5秒平均在整个2分钟闭塞后收集期间的时间间隔将被用来代表峰充血直径。

6.结果分析:边缘检测和跟踪墙

1. 由于口蹄疫分析的复杂性，根据制造商的说明使用的边缘检测和壁跟踪软件整个口蹄疫测试更高的再现性。
   注意:此离线分析是操作者较少地依赖比手动评估，因此提高了口蹄疫数据^4,34-36的准确性。此外，这种离线分析系统也允许与ECG终了舒张动脉的识别同步直径，避免了^4个直径的脉冲相关的变化失真。应当指出的是，虽然使用心电图被认可，以减少脉动变化，它也可以没有心电图gaiting ³⁷执行口蹄疫协议。虽然不建议，如果边缘计算机辅助分析是不可用的，直径和速度的仔细的手工评估应收集^36。
2. 对于血管直径的评价，这是必要的目视检查每个帧确定沿B模式图像³⁸超声波卡钳的最佳位置。
   注意:不管数据分析方法的，建议的第20秒反应性充血和每5秒对剩余阻塞后周期⁴期间，收集直径和速度数据每4秒。

结果

从明显健康的队列组的基线特征在表1中呈现在综合血管和运动生理学（LIVEP）的实验室进行的口蹄疫测试的最常见的变量在表2中，以下的变量被认为是主要的口蹄疫参数在公布的FMD教程⁴和准则³⁶分析。

基线和峰值直径

下列适当的驯化阶段?...

讨论

在1989年²⁰引入，口蹄疫测试已被广泛用于在人中作为内皮功能的非侵入性的措施。口蹄疫不仅被证明是预测未来的血管相关疾病的风险^19,52,53，降低FMD值已经显示与心血管损伤^24,25,54强烈相关。虽然也有其他的技术来评估血管内皮功能，既侵入（冠状动脉造影）和非侵入性（静脉体积描记术和手指体积描记法），口蹄疫一直是最广泛使用的，由于它的非侵入性和外周动脉功...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
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