反应性充血期间的近红外光谱评估下肢血管功能

摘要

在这里，我们描述了一种使用近红外光谱来评估下肢反应性充血的非侵入性方法。该方案提供了血管和微血管反应性的标准化评估，可用于确定血管功能障碍的存在以及治疗干预的疗效。

摘要

下肢血管疾病对心血管疾病和糖尿病等合并症的全球负担造成了重大影响。重要的是，微血管功能障碍可能发生在大血管病变之前或同时发生，并且都可能导致患者的症状和疾病负担。在这里，我们描述了一种在反应性充血期间使用近红外光谱 （NIRS） 的无创方法，该方法提供了下肢血管（异常）功能的标准化评估和评估治疗干预疗效的潜在方法。与对比增强超声等替代方法不同，这种方法不需要静脉通路或复杂的图像分析，而且价格低廉，对操作员的依赖性较小。NIRS 方法的描述包括代表性结果和标准术语，以及对测量注意事项、局限性和替代方法的讨论。这项工作的未来应用将提高血管研究设计、数据收集程序和协调报告的标准化，从而加强下肢血管（异常）功能、疾病和治疗领域的转化研究成果。

引言

心血管疾病 （CVD） 是导致全球死亡的主要原因¹。虽然心肌梗死和中风是 CVD 最常见的表现，但下肢血管疾病，如外周动脉疾病 （PAD） 和糖尿病足病，对 CVD 的个人、社会和医疗保健负担有很大影响 ^2,3,4。重要的是，这些疾病状态的特征是微血管和大血管功能障碍⁵ （microvascular and macrovascular dysfunction），这会导致症状（例如间歇性跛行）、功能障碍、行动不便以及社会孤立和生活质量下降⁶ （life quality）。从历史上看，上肢血管评估技术一直被用作全身血管功能和相关心血管风险的衡量标准;然而，这些方法可能对下肢血管功能的局部损伤不敏感 ^7,8。虽然目前有一系列技术用于评估下肢血管功能，例如血流介导的扩张 （FMD） 和对比增强超声，但每种方法都有缺点和局限性，例如设备成本、操作者技能或需要有创静脉通路。由于这些原因，需要标准化和有效的技术来评估下肢血管（异常）功能，这些技术可以更容易地在研究和临床环境中实施。

研究方案

此处描述的所有方法均已获得阳光海岸大学人类研究伦理委员会的批准。此外，所有参与者都书面知情同意参与本协议中概述的测量。请注意，下肢血管闭塞测试禁用于以前接受过涉及股动脉或腘动脉血管移植术的血运重建手术的个体。准备好设备后，指示参与者仰卧休息 10 分钟。此时，NIRS 数据收集开始，初始周期为 2 分钟，可实现 NIRS 信号的稳定性。然后收集基线数据 1 分钟，此时立即给位于大腿的袖带充气以实现动脉闭塞。在袖带快速放气之前，闭塞保持 5 分钟。数据收集在整个反应性充血期间持续进行，直到信号恢复到基线。 图 1 描述了反应性充血方案的概述，详细步骤如下。用于研究的设备列在 材料表中。

图 1：概述的 NIRS 反应性充血测量方案和时间的示意图。 NIRS：近红外光谱。

结果

近红外光谱
连续波近红外光谱设备测量含氧 （O₂Hb） 和脱氧 （HHb） 血红蛋白的相对变化，这些血红蛋白通过发光源和光电探测器反映局部 O₂ 的输送 和利用， 从而设置特定距离。发射的光波长在 ~700 nm 和 850 nm 之间，对应于 O₂Hb 和 HHb 的峰值吸光度。一旦近红外光穿透骨骼肌，光的散射和吸收就取决于波长。骨骼肌是一种异质组织，因此散射和吸收?.......

讨论

本文概述了使用 CW-NIRS TSI 评估下肢反应性充血以评估微血管功能的标准化程序。通过检查袖带闭塞持续时间对反应幅度、反应性充血期间 NIRS 重测信度以及 NIRS 与其他微血管评估方法（如对比增强超声）之间的一致性水平，该协议已得到改进^23,24。较长的袖带闭塞持续时间对应于较低的 TSI_MIN²³，如图 8 和.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cuff Inflator Air Source	Hokanson	AG101 AIR SOURCE
Elastic Cohesive Bandage	MaxoWrap	18228-BL	For blocking out ambient light
OxySoft	Artinis	3.3.341 x64
PortaLite (NIRS)	Artinis	0302-00019-00
PortaSync MKII (Remote)	Artinis	0702-00860-00	For Marking milestones during measurement
Rapid Cuff Inflator	Hokanson	E20 RAPID CUFF INFLATOR
Thigh Cuff	Hokanson	CC17
Transpore Surgical Tape	3M	1527-1	For fixing probe to skin