Non-invasive Beurteilung der mikrovaskulären und Endothelfunktion

Zusammenfassung

Kapillaroskopie ist eine nicht-invasive, relativ kostengünstige Methode zur direkten Visualisierung der Mikrozirkulation. Der Unterarm Blutfluss Technik bietet akzeptiert nicht-invasive Maßnahmen der endothelialen Funktion.

Zusammenfassung

Die Autoren haben Kapillaroskopie und Unterarm Blutfluss Techniken verwendet werden, um die Rolle in der Pathogenese mikrovaskuläre Dysfunktion von kardiovaskulären Erkrankungen untersuchen. Kapillaroskopie ist eine nicht-invasive, relativ kostengünstige Methode zur direkten Visualisierung der Mikrozirkulation. Einstellungsverfahren Prozent Kapillare wird durch Teilen der Erhöhung Kapillardichte durch postokklusiven reaktive Hyperämie (postokklusiven reaktive Hyperämie Kapillardichte minus Basislinie Kapillardichte) induziert wird, durch die maximale Kapillardichte (beobachtet während des passiven Venenverschluss) beurteilt. Prozent perfundiert Kapillaren für den Anteil aller Kapillaren Gegenwart, perfundiert (funktionell aktiv) werden, und durch Dividieren postokklusiven reaktive Hyperämie Kapillardichte durch die maximale Kapillardichte berechnet. Beide Prozent Kapillare Rekrutierung und Prozent perfundiert Kapillaren spiegeln die Anzahl der funktionellen Kapillaren. Der Unterarm des Blutflusses (FBF) Technik provides akzeptiert nicht-invasive Maßnahmen der endothelialen Funktion: Das Verhältnis FBF _max / FBF _Base wird als eine Schätzung der Vasodilatation berechnet, indem der Mittelwert der vier FBF _max-Werte durch den Mittelwert der vier _Basiswerte FBF. Unterarm Gefäßwiderstand bei maximaler Vasodilatation (FVR _max) als mittleren arteriellen Druck (MAP) durch FBF _max dividiert. Sowohl die Kapillaroskopie und Unterarm-Techniken sind leicht für den Patienten akzeptabel und kann schnell erlernt werden.

Die mikrovaskuläre und endotheliale Funktion misst unter Verwendung der Methoden in diesem Papier beschriebene zukünftige Nutzen in klinischen Patienten kardiovaskuläre Risiko-Reduktion Strategien haben. Wie wir veröffentlicht haben Berichte zeigen, dass mikrovaskuläre und endotheliale Dysfunktion in der Anfangsphase der Hypertonie einschließlich prehypertension gefunden werden kann und mikrovaskulären endothelialen Funktion Maßnahmen schließlich Früherkennung helfen, Risiko-Stratifizierung und Prävention von end-stage Gefäßpathologie mit ihren potenziell tödlichen Folgen.

Protokoll

Fallbericht (erforderlich, falls zutreffend): NA, das ist immer noch eine experimentelle Forschung Verfahrens, noch nicht klinisch eingesetzt.

Diagnose, Beurteilung und Plan (erforderlich, falls zutreffend): NA, das ist immer noch eine experimentelle Forschung Verfahrens, noch nicht klinisch eingesetzt.

Procedure (erforderlich): Dieser Teil sollte eine Schritt-für-Schritt-Beschreibung der relevanten Verfahren gehören, erfüllen die Richtlinien unten.

Ein. Kapillar-Mikroskopie (Abbildung 1)

1. Unsere Kapillaroskopie Technik wurde von Serne und seine Kollegen ¹ angepasst. Ein Ausschlusskriterium für dieses Verfahren ist Kollagenosen, da Kollagenosen produziert bekannt Kapillare Veränderungen ^2.
2. Nach einer mindestens 10-hr nächtlichem Fasten und 20 min von sitzenden übrigen sind mikrovaskuläre Messungen für eine halbe Stunde zwischen 7 durchgeführtund 11 Uhr, in einer ruhigen, temperierten Raum (aufrechterhalten zwischen 21,5-22,5 ° C), mit dem Thema in der Sitzposition und die linke Hand auf Herzhöhe.
3. Nagelfalz Kapillaren in die Rückenhaut des dritten Fingers visualisiert mit einem Stereomikroskop (Olympus, Center Valley, PA), mit einem 4-Megapixel-SPOT Insight monochrome Digitalkamera (Modell-Nummer IN-1400: Diagnostic Instruments, Sterling Heights, MI) verbunden ist, und einen Laptop (Dell Latitude D600: Dell, Austin, TX). Um die Bewegung zu begrenzen, werden die linke Hand und Unterarm lose mit einem gefalteten Decke bedeckt, und ruhte auf einem anderen gefalteten Decke an der Basis des Mikroskops positioniert.
4. Nagelbett Beleuchtung mit einer 250-W-Halogenlampe Glasfaser Lampe (KL 2500LCD:; Elmsford, NY Schott-Fostec); erreicht zusätzliche Beleuchtung aus einer ergänzenden 150W LWL Halogen-Lichtquelle (B & B Mikroskope, Ltd, Warrendale, PA) verwendet wird bei dunkelhäutigen Personen.
5. Um die Kapillaren, die Visualisierung3.2x Objektiv (Olympus 3.2/0.07) mit einem Gesamtsystem Vergrößerung 38.4x verwendet.
6. Mit SPOT Imaging-Software mit der Kamera, Licht / Dunkel-Kontrast in der Kapillare Fotografien verstärkt wird unter Verwendung der gleichen Standard-SPOT Software-Funktion (Streckung von hellen und dunklen Bereichen), um die Sichtbarkeit der Kapillaren in allen Fächern zu maximieren.
7. Um Kapillardichte quantifizieren, werden digitale Aufnahmen alle 3-5 sec in jeder der drei Stufen genommen, bei Ruhebasiswert während postokklusiven reaktive Hyperämie, und während Venenverschluss. (A) Bei Ruhebasiswert sind Aufnahmen über einen Zeitraum von drei Minuten zu erkennen Kapillaren in Ruhe durchströmt genommen. (B) Während postokklusiven reaktive Hyperämie, werden Aufnahmen gemacht, um funktionell perfundiert Kapillaren (baseline plus Reserve Kapillaren) zu quantifizieren, wie folgt. Zuerst wird eine Okklusion Manschette auf den linken Oberarm bis 40 mm Hg über systolische Druck für 10 min aufgepumpt. Mikrofotografien werden dann während th genommene ersten Minuten unmittelbar nach Freigabe der arteriellen Verschlusskrankheit, Visualisieren Alle funktional perfundiert Kapillaren. Lower Kapillardichte nach reaktive Hyperämie zeigt beeinträchtigt funktionelle Kapillardichte Rekrutierung und somit funktionale Verdünnung. (C) Während Venenverschluss Mikrophotographien getroffen werden, um eine maximale Kapillardichte, die sowohl perfundierten (mit aktiver roten Blutkörperchen (RBC) motion) und perfundierte (gefüllt mit stehendem, nicht bewegenden RBCs) Kapillaren ³ wie folgt enthält quantifizieren. Nach zehn Minuten Pause nach der reaktiven Hyperämie postokklusiven Verfahren wird der Armmanschette bis 60 mm Hg für 60 Sek. aufgeblasen, passiv dadurch Blut in alle Kapillaren vorliegenden Patentanmeldung und Mikroaufnahmen wurden während dieser Zeit genommen. Da maximalen Kapillardichte umfasst alle Kapillaren vorliegenden strukturell eine Reduzierung der maximalen Kapillardichte zeigt strukturelle Verdünnung.
8. Kapillardichte wird als die Anzahl von Kapillaren pro Quadrat definiert millimeter der Nagelfalz Haut, und wird als Mittelwert aus vier Messungen aus den vier klar fokussierte Bilder, mindestens durch Bewegung verzerrt erhalten berechnet. In unseren Studien haben typische Werte für die Kapillar-counts (Kapillaren / mm ²⁾ waren 55-80 für Baseline, 65-90 für die post-ischämische und 90-105 für venöse Okklusion. Die Werte für Prozent Kapillare Rekrutierung liegen typischerweise zwischen 5% und 25% (Mittelwert ~ 10-15%) und für Prozent perfundiert Kapillaren zwischen 70% und 95% (Mittelwert ~ 80-90%), wobei die Werte niedriger bei Hypertonikern als Normotonikern. Die Reproduzierbarkeit der Zählvorgang mit drei Beobachter, die unabhängige manuelle Einschätzungen von Fotografien von 10 verschiedenen Themen (Abbildung 2) durchgeführt wurden überprüft. Die Beobachter waren auf die Identität und den Blutdruck dieser Themen geblendet. Nach seiner Ausbildung, zeigte Folgezählungen durchgeführt unabhängig voneinander ein hohes Maß an Übereinstimmung. Durchschnittliche Inter-Rater-und Intra-rater Diskrepanzen der order von 2-3 Kapillaren / mm ^2, und Intraklassenkorrelation Koeffizienten waren alle größer als 0,90 ist. Kurzfristige Änderung der Kapillaroskopie Maßnahmen waren von der gleichen Größenordnung wie Inter-Rater-und Intra-Rater-Abweichungen (ca. 2 Kapillaren / mm ^2), aber längerfristige Variation über 2-3 Jahre beobachtet wurde, war eine Größenordnung größer (ca. 15 Kapillaren / mm ^2), die anzeigt, dass Längenänderungen leicht von rater Variation unterscheiden. Zuverlässigkeit der beiden Kapillarwirkung Maßnahmen war ebenfalls hoch (Intraclass Korrelationskoeffizient = 0,84 für Prozent Kapillare Rekrutierung und 0,82 für Prozent perfundiert Kapillaren).

9. Die Ermittler jetzt nutzen einen Computer-basierten Methode zur Quantifizierung Kapillardichte mit Image-Pro Plus Imaging-Software (Version 6.2, Media Cybernetics, Inc., Bethesda, MD: Abbildung 3). Pearson Korrelationen zwischen Baseline, post-ischämische und venouns Staus zählt mit der Software und den entsprechenden manuellen Zählungen in 10 Themen durchgeführt wurden 0,78, 0,78 und 0,71 jeweils (alle p <0,05), was darauf hinweist vernünftige Einigung zwischen den beiden Methoden. Zuverlässigkeit der computerbasierten Zählungen ist geringfügig niedriger als die der manuellen Zählungen aber immer noch hoch (Intraklassen Korrelationskoeffizient = 0,91 für Grundlinie, 0,86 für post-ischämische, und 0,84 für venöse Okklusion). Wir haben unveröffentlichte Daten zeigt doch die Vereinigung von automatisierten zählt mit multiplen kardiovaskulären Risikofaktoren wie Bluthochdruck, die wir derzeit zur Veröffentlichung.

10. Tabelle 1 fasst die Kapillardichte Messungen und Berechnungen. Einstellungsverfahren Prozent Kapillare wird durch Teilen der Erhöhung Kapillardichte durch postokklusiven reaktive Hyperämie (postokklusiven reaktive Hyperämie Kapillardichte minus Basislinie Kapillardichte) induziert wird, durch die maximale Kapillardichte (beobachtet während des passiven veno beurteiltuns Okklusion). Prozent perfundiert Kapillaren für den Anteil aller Kapillaren Gegenwart, perfundiert (funktionell aktiv) werden, und durch Dividieren postokklusiven reaktive Hyperämie Kapillardichte durch die maximale Kapillardichte berechnet. Beide Prozent Kapillare Rekrutierung und Prozent perfundiert Kapillaren spiegeln die Anzahl der funktionellen Kapillaren. Niedrigere Werte für diese Maßnahmen zeigen, funktionelle Kapillardichte Verdünnung.

2. Endothelfunktion Beurteilung

1. Endothelfunktion wird vor und nach postokklusiven reaktive Hyperämie zu beurteilen, mit nicht-invasiven Messungen von Plethysmographie Unterarm Blutfluss, die gemäß dem Verfahren von Sivertsson, ^4, welche die Endothel-abhängige Stimulus der reaktiven Hyperämie um Vasodilatation zu induzieren nutzt.
2. Mit dem Subjekt in der Sitzposition nach 10 min der Rückenlage Rest, gestreckt eine quecksilberfreie in Gummi Dehnungsmesser bis 10% über ihre Ruhelänge aroun umschlungenend des Subjekts Unterarm 5 cm unter der Ellenbeuge.
3. , Die wiederum mit einem Doppler-Recorder (CW-1; DE Hokanson, Inc; Belleveue, WA) verbunden ist;: die Dehnungsmessstreifen auf einen Plethysmograph (Redmond, WA DE Hokanson, Inc EC-4) verbunden ist.
4. Ein Oberarm Okklusion Manschette angelegt ist, und der Arm ist komfortabel auf Herzhöhe suspendiert Verwendung einer Schlinge verbunden Bandage auf einen einstellbaren intravenöse Pol. Systolischen und diastolischen Blutdruck und Herzfrequenz werden mit einem Dinamap ProCare 100 automatische BP Manschette (GE Healthcare, Piscataway, NJ) auf der gegenüberliegenden Arm gelegt erhalten.
5. Eine pädiatrische Manschette um das Handgelenk auf 200 mm Hg zu fließen, um die Hand zu okkludieren aufgeblasen. Die Oberarmmanschette wird auf 50 mm Hg aufgepumpten entleerten für 1,5 sec, und dann wieder aufgeblasen rasch vor jedem Unterarm Blutflussmessung, durch Expansion des Dehnungsmeßstreifens um den Unterarm platziert erhalten.
6. Unterarm Blutfluss (FBF) bei ruhte Baseline (FBF _Basis) gemessen und wieder eint postokklusiven Hyperämie-induzierte maximale Vasodilatation (FBF _max). Für Baseline Blutfluss Messungen werden vier aufeinander FBF Kurven innerhalb von 30 Sekunden (FBF _Basis) erhalten.
7. Die Okklusionsvorrichtung Manschette wird dann auf 40 mm Hg über systolische Druck für 10 min aufgepumpt. Nach Freisetzung von Arterienverschluss (postokklusiven reaktive Hyperämie) werden vier aufeinanderfolgende FBF Kurven innerhalb der ersten 30 sec Strömungsrichtung (FBF _max) erhalten.
8. Das Verhältnis FBF _max / FBF _Base wird als eine Schätzung der Vasodilatation berechnet, indem der Mittelwert der vier FBF _max-Werte durch den Mittelwert der vier _Basiswerte FBF. ⁵ Unterarm Gefäßwiderstand bei maximaler Vasodilation (FVR _max) als das berechnet wird mittleren arteriellen Druck (MAP) durch FBF _max unterteilt. FBF _max während der reaktiven Hyperämie wird direkt an FBF nach maximal Infusion von intra-arterielle Acetylcholin, einem Endothel-abhängige Vasodilatator verwandt. ⁶ Dementsprechend FBF _max und das Verhältnis FBF _max / FBF _Basis sind nicht-invasive Maßnahmen der endothelialen Funktion. ^6-8 Darüber hinaus akzeptiert, spiegeln sowohl FBF _max und FVR _max Widerstand Arterie strukturellen Veränderungen (erhöhte Wand / Lumen-Verhältnis). ⁹

Ergebnisse

Unterschiede im Aussehen der Mikrovaskulatur zwischen normotonen und hypertonen Individuen sind leicht ersichtlich durch Vergleichen den 4 und 5. Abbildung 4 zeigt den typischen Netzwerk von Kapillaren in gerader gut organisierte Zeilen in einem normotensiven Individuum. Im Gegensatz dazu zeigt Abbildung 5 eine ungeordnete Muster der geschrumpften, coiled Kapillaren.

Die Autoren haben ein anhaltendes Interesse an der Rolle der mikrovaskulär...

Diskussion

Kapillaroskopie (Kapillarmikroskopie) ein Nicht-Standard-Maß Kapillarstruktur. Doch derzeit gibt es keine Standard-Methoden für die direkte Beurteilung der Kapillare structure.Furthermore hat Kapillarmikroskopie weithin für die direkte Auswertung der capillarydensity in einer großen und wachsenden Körper der veröffentlichten Arbeiten ^{12, 13, 10, 11, 14-18} verwendet . Darüber hinaus haben wir die Kapillare Mikroskopie-Technik durch Korrelation Kapillaroskopie Erkenntnisse mit Unterarm Durchblutung, ein ...