在不受控制的环境中进行单腿膝伸肌运动期间基于多普勒超声的腿部血流评估

摘要

这项重测研究评估了单腿膝伸肌运动期间通过多普勒超声技术测量的腿部血流量。研究了该方法的日内、日间和评分者间信度。该方法在日内和可接受的日间可靠性方面表现出很高。然而，在休息和低工作量下，评分者之间的可靠性低得令人无法接受。

摘要

多普勒超声彻底改变了器官血流的评估，并广泛用于研究和临床环境。虽然基于多普勒超声的腿部肌肉收缩血流评估在人体研究中很常见，但这种方法的可靠性需要进一步研究。因此，本研究旨在调查多普勒超声在休息和分级单腿膝关节伸展（0 W、6 W、12 W 和 18 W）期间评估腿部血流的日内重测、日间重测和评估者间可靠性，在测量之间移除超声探头。该研究包括 30 名健康受试者（年龄：33 ± 9.3，男性/女性：14/16），他们在两个不同的实验日访问实验室，相隔 10 天。该研究没有控制主要的混杂因素，如营养状态、一天中的时间或荷尔蒙状态。在不同的运动强度下，结果显示出较高的日内可靠性，变异系数 （CV） 范围为 4.0% 至 4.3%，可接受的日间可靠性，CV 范围为 10.1% 至 20.2%，评分者间可靠性为 17.9% 至 26.8%。因此，在控制各种环境因素具有挑战性的现实临床场景中，多普勒超声可用于确定次最大单腿膝伸肌运动期间的腿部血流量，当由同一超声医师进行时，日内可靠性高，日间可靠性可接受。

引言

多普勒超声于 1980 年代引入，已广泛用于确定收缩的肌肉血流，特别是在单腿膝伸肌模型中，允许在小肌肉质量激活期间测量股总动脉 （CFA） 的血流 1,2,3,4,5,6 .基于多普勒超声的血流技术为各种人群的血管调节提供了宝贵的见解，包括健康成年人^7,8、糖尿病患者⁹、高血压 10、慢性阻塞性肺病 11,12 和心力衰竭 ^13,14。

多普勒超声的一个优点是，与热稀释等其他血流测定方法相比，多普勒超声具有非侵入性，必要时可与动脉和静脉导管插入术结合使用3,4,6,15。它还能够进行心跳到心跳的血流速度测量，从而可以检测快速变化¹⁶。然而，基于多普勒超声的血液测量具有局限性，包括在接近最大运动强度的过度肢体运动期间难以获得稳定的记录，以及要求超声可及目标血管，不包括测力计骑自行车期间的评估¹⁵。因此，单腿膝伸肌模型非常适合在次最大强度的动态运动期间使用多普勒超声进行 LBF 评估¹⁷，最大限度地减少与运动相关的心肺限制的影响，并促进健康受试者与心肺疾病患者之间的比较¹¹。

尽管被广泛使用，但近几十年来，使用多普勒超声的单腿膝伸肌模型的日间可靠性尚未得到更大规模的研究，先前的研究涉及小人群 （n = 2）3,18,19,20。

本研究旨在调查 （1） 日内重测信度，（2） 日间重测信度，以及 （3） 多普勒超声在 0 W、6 W、12 W 和 18 W 下单腿膝伸肌运动期间评估 LBF 的评分者间信度。测量是在临床现实场景中进行的，在两次测量之间移除探头。需要注意的是，在测量过程中，已知影响LBF的几个内在和外在环境因素没有得到控制，这可能会引入可变性并影响可靠性。考虑到多普勒超声技术和血流分析软件的进步，我们假设，即使在不受控制的环境中，当由同一超声医师进行时，也可以在所有强度下实现可接受的日内和日间 LBF 测量可靠性。

研究方案

该研究由丹麦首都地区区域伦理委员会（文件编号 H-21054272）评估，该委员会确定这是一项高质量的研究。根据丹麦立法，该研究因此在当地获得了Rigshospitalet临床生理学和核医学系内部研究和质量改进委员会的批准（文件编号。KF-509-22）。该研究是根据《赫尔辛基宣言》的指导方针进行的。所有受试者在入组前都提供了口头和书面知情同意书。该研究包括≥18岁的男性和女性。排除了患有外周动脉疾病、心力衰竭、阻碍 KEE 努力的神经和肌肉骨骼疾病以及研究前 2 周内出现疾病症状的个体。

1. 参与者的设置

1. 将参与者放在单腿膝伸椅上，参与者的背部靠在椅子上（补充图1）。给参与者穿上内衣，以便用超声探头进入腹股沟区域。
2. 将三个心电图电极（参见 材料表）放在参与者身上。将电极放置在第三肋间隙的胸壁右侧，第三肋间隙的左侧和第十一肋间隙的左侧，使电极与心脏等距。
3. 将参与者置于腹部和大腿之间 >90 度角。
4. 调整将单膝伸肌椅连接到飞轮的手臂，使参与者能够完全伸展膝盖。
5. 将参与者的腿紧紧地绑在椅子的踏板上，以避免使用肢体下部的肌肉。
6. 放置一把椅子或长凳以稳定不活动的腿。
   注意： >90 度的角度被认为是最小角度。增加角度将打开腹股沟区域，从而使用超声探头更好地进入股动脉。当受试者有可能干扰扫描的腹部肥胖时，通常使用这种方法。
   根据类型和型号的不同，增加单腿膝伸椅的阻力会有所不同，因此不作详细描述。绝对强度和相对强度均可报告。为了报告相对强度，请在前一天进行疲惫测试。

2. 超声仪器的设置

1. 按 打开 按钮。
2. 按 “患者 ”创建一个文件，用于保存检查。将光标移动到“新患者”，然后按回车键。填写“患者ID”，将光标移动到“创建”，然后按Enter键（补充图2 和 补充图3）。
3. 按探头，选择线性探头 （9 MHz），然后将超声凝胶（参见材料表）涂在探头上。
   注意：如果不分配“患者 ID”，则无法保存参与者的数据。可以为这张纸分配更多数据，但不是执行检查的必要条件。

3. 多普勒超声扫描

1. 用最靠近参与者的手操作线性探头，并将其放置在腹股沟区域。找到最佳动脉切片，以便仔细获得 LBF 测量值。这是在腹股沟韧带下方，在动脉直段的股总动脉分叉上方 3-4 厘米处。
2. 将探头垂直于容器。按下 2D 按钮并制作股总动脉 （CFA） 的横截面图像。
3. 优化增益和深度，在整个实验过程中保持，以确保动脉位于屏幕中间，血液是黑色的。顺时针转动增益按钮可增加增益，逆时针转动按钮可降低 增益 。顺时针转动深度以增加 深度 ，逆时针转动以减小深度。
   注意： 请参阅补充图 2 和补充图 3 了解按钮的定位，请参阅补充图 4 了解使用增益和深度优化的超声图像。
4. 在 2D 模式下，按一次 冻结 并使用轨迹球滚动以查找收缩末期图像。在心电图引导下，通过在 T 波结束时停止图像来执行此操作。
5. 按一次 测量 ，将光标移动到动脉的浅表内膜层，然后按 Enter。将光标移动到动脉的深层内膜层，然后按 Enter 键以获得收缩末期的直径。直径将显示在左上角。
6. 按 Freeze 并将探头顺时针旋转 90 度，同时将动脉保持在屏幕中间并使其与动脉平行以创建纵向视图。按下脉搏波按钮 PW ，然后按 测量。这将在屏幕右侧创建一个下拉菜单。将光标移动到 CFA，然后按 Enter 键。
7. 将光标移动到“自动”，然后按 Enter。将光标移动到“流量”，然后按 Enter。将光标移动到“实时”，然后按 Enter 获取跟踪，然后按一次 测量 完成。
8. 以尽可能低的共振角获得速度，并且始终低于 60 度。顺时针转动转向角按钮可减小转向角，逆时针转动按钮可增大 转向角 。转动 角度校正 按钮，确保在光标与动脉水平的情况下获得迹线，如 补充图 4 所示。
9. 按 Sample vol. 根据动脉的宽度进行调整，并远离动脉壁。要减小样本数量，请按 向左箭头。要增加样本数量，请按 向右箭头。
10. 通过动脉的同步 2D 可视化和视听血流速度反馈获得血流速度轨迹。顺时针转动声音按钮，确保 声音 已打开。
11. 在坐姿休息至少 30 秒期间获取第一条轨迹，然后按两次 图像存储 以保存轨迹。然后指导参与者在测试期间保持每分钟 60 轮 （RPM） 的速度，并且仅使用股四头肌进行腿部伸展并保持腘绳肌放松。在整个实验过程中保持探头固定。
12. 指导参与者在 60 W 时保持每分钟 0 轮 （RPM） 的速度，并且仅使用股四头肌进行腿部伸展并保持腘绳肌放松。在整个实验过程中保持探头固定，并按两次 图像存储 以保存迹线。
13. 增加阻力并让参与者完成至少 150 秒的运动，然后获得 30 秒的轨迹，然后按两次 图像存储 以保存轨迹。

4. 血流定量

1. 获得所有图像后，按 “查看”。
2. 按 Track Ball 并将光标移动到欲望图像上，然后双击 Enter。
3. 出现所需的迹线后，按 测量 并将光标移动到屏幕右侧下拉菜单中的“流量”，然后按 Enter。
4. 将光标移动到 2D 超声图像上，按 Enter 键，然后拖动光标直到达到静止期间测量的直径，然后再次按 Enter 键。
5. 顺时针转动 光标选择 按钮两次，然后通过滚动轨迹球并按 Enter 键选择将在两条垂直线之间显示的 30 秒轨迹。
6. 将 LBF 计算为平均血流速度 （cm/s） 和股动脉横截面积 （cm²） 的乘积，将显示在左上角。
   注意： 在数据分析之前，通过目视检查迹线进行质量控制，并排除受运动伪影和不规则心跳影响的脉搏波。完成检查后，可以通过顺时针转动 Angle Corr. 按钮减小角度，逆时针转动角度调整校正角度，以确保光标与动脉水平。

结果

参与者
2022 年 5 月至 2022 年 10 月，共招募了 30 名健康男性和女性参与研究。所有受试者均无心血管、代谢或神经系统疾病史。他们没有被指示改变他们的日常习惯，包括咖啡因、酒精、尼古丁、剧烈运动或任何其他可能影响血管功能的因素。

实验步骤
参与者在两个不同的实验日向实验室报告，相隔 10 天。对于每个参与者，实验在一天中的同一...

讨论

本研究评估了多普勒超声方法在健康参与者次最大单腿膝伸肌运动期间评估腿部血流量 （LBF） 的可靠性。结果表明，日内信度高，日间信度可接受，而评分者间信度在静息和0 W时不可接受。

尽管测量之间的探头移除似乎影响不大，但日内和日间测量之间的可靠性差异可归因于不受控制的环境因素。在整个研究过程中，扫描部位、超声医师和实验装置保持一致。然而，参与者...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
EKO GEL	EKKOMED A7S	DK-7500 Holstebro
RStudio, version 1.4.1717	R Project for Statistical Computing
Saltin Chair			This was built from an ergometer bike and a carseat owned by Professor Bengt Saltin. The steelconstruction was built from a specialist who custommade it.
Ultrasound apparatus equipped with a linear probe (9 MHz, Logic E9)	GE Healthcare	Unknown	GE Healthcare, Milwaukee, WI, USA
			Ultrasound gel