Aus dem Gefäß Integrierte Physiologie und Experimental Therapeutics (VIPERx) Labor wurde diese Arbeit durch Mittel aus der Abteilung für Chirurgie, Universität von Kalifornien, San Francisco und dem Northern California Institute für Forschung und Bildung unterstützt. Das beschriebene Projekt wurde von Auszeichnungen Anzahl KL2RR024130 vom National Center for Research Resources unterstützt. Der Inhalt ist allein in der Verantwortung der Autoren und nicht unbedingt die offizielle Meinung des National Center for Research Resources oder der National Institutes of Health.

Die folgende Vorgehensweise, als Teil einer Forschern initiierte Studie entwickelt wurde, überprüft und von der Universität von Kalifornien zugelassen, San Francisco (UCSF) Ausschuss für Human Research (CHR) und alle Teilnehmer gaben ihr Einverständnis. 1. Ausrüstung <ol><li> Verwenden Sie ein EKG gated Bilderfassungssystem zu erfassen und zu analysieren, die MKS. Schließen Sie einen Philips HD11 Ultraschall zu einem Desktop-PC. </li><li> Verbinden eines Videosignals von der Ultraschall mit einem besonderen Frame-Grabber-Karte auf dem PC. </li><li> Relais ein Audiosignal von dem Ultraschall auf ein EKG-Gating-Modul, das das Signal verstärkt. Tragen das verstärkte Signal an den PC, damit der Bildaufnahmesoftware zu einem konsistenten Punkt im Herzzyklus zu identifizieren und speichern. Generieren Sie das Signal von der scharfen Umlenkung der R-Welle im EKG. </li><li> Verwenden Sie ein 5-12 MHz-Linear Array-Schallkopf, um die Auflösung in der Tiefe von der Arteria brachialis zu optimieren. </li></ol> 2.Thema Vorbereitung <ol><li> Stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer schnell und vermeiden Übung für 8 Stunden vor der Prüfung sowie die Vermeidung von Koffein oder Nikotin für mindestens vier Vieren. Stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer zu vermeiden Medikamente beeinflussen vaskulären Tonus oder der Herzleistung für vier Halbwertszeiten. HINWEIS: Diät, Medikamente und Tageszeit können die Ergebnisse beeinflussen. </li><li> Führen die Prüfung in einem ruhigen, abgedunkelten Raum bei 21 ° C. Bei der Durchführung von Längsschnittstudien, halten Wiederholungsprüfungen zur gleichen Tageszeit. </li></ol> 3. Baseline-Messungen <ol><li> Bitten Sie das Motiv auf einem Untersuchungstisch liegen in Rückenlage. Bringen Sie ein 3-Kanal-EKG in einer Standardposition. Wenden Sie sich bei Fragen, um sicherzustellen, orthopädische Gegenstand bequem sein wird und alles unterlassen Bewegung während der Prüfung. </li><li> Dass sich das Motiv 10 min vor Beginn der Prüfung ruhen. Nach 5 min Ruhe, messen der Person Blutdruck von einer oszillometrischen, nicht-invasive Blutdruckmessgerät. <ol><li> Tragen Sie eine 5 cmurniquet Manschette entweder in einer proximalen oder distalen Position, um den Oberarm Technik zu demonstrieren. </li><li> Erweitern Sie das Thema Arm seitlich und halten auf der Ebene des Herzens. </li><li> Je nach Präferenz des Betreibers, verwenden Sie einen Tisch und Kissen zu der Person Arm beschränken. </li><li> Legen Sie den Arm des Bedieners in einer Position, die Müdigkeit wider und bietet Unterstützung für das Handgelenk. Versuchen Sie, Streckung des Handgelenks minimieren und den Unterarm in der anatomischen Neutralstellung. </li></ol></li><li> Führen Sie eine Querschnitts Scan der Arteria brachialis, beginnend mit dem Einsetzen der Bizeps und proximal verläuft. Verwenden Sie Farbfluss-Bildgebung, die Arteria brachialis Akkreditierung und Kollateralen, die als Landmarken dienen können zu lokalisieren. </li><li> Wenn eine geeignete Position gefunden ist, drehen Sie die Sonde 90 °, so dass der proximale Rand auf der linken Seite des Ultraschall-Bildschirm erscheint. Pflegen Position auf der Arterie mit erheblichen Praxis und eine feine Note. Verify die Orientierung, indem das Gewebe in der Nähe des distalen Rand. Markieren Sie die Haut des Patienten entlang der distalen Rand der Sonde. </li><li> Richten Sie die Fokuseinstellung der Sonde mit dem tiefen oder &quot;weit&quot; Wand der Arteria brachialis zur Verbesserung der lateralen Auflösung des Bildes. Variieren Sonde Einstellungen auf der axiale Auflösung mit einer höheren Frequenz Verbesserung axiale Auflösung. </li><li> Stellen Sie den Winkel der Sonde an Kontrastauflösung sowohl der in der Nähe und der Ferne Mauern zu optimieren. Kleine Änderungen an der Winkel kann in verbesserten Kontrast führen. Schätzen Sie die Winkel mit einem einfachen Winkelmesser, wenn die Serien Prüfungen werden zu dem Thema durchgeführt. </li><li> Die Qualitätsmessungen zu gewährleisten, dass der Behälter horizontal und mit der Längsachse ausgerichtet ist. Machen Sie kleine Änderungen im Druck (Krängung einer Kante der Sonde) zum Ausrichten der Arterie. Insgesamt halten Druck Licht, um zu verhindern Ermüdungserscheinungen. </li><li> Wenn optimiert, sicherzustellen, dass das &quot;Double Lines of Pignoli&quot; Kann ich sehenn beide Wände, auf die Intima-Media-Dicke entsprechend. Verwenden Verstärkungseinstellungen, um Echo in das Gefäßlumen zu reduzieren. Lassen Sie mindestens 2 cm von der Intima-schen-Dicke (IMT) auf beiden Seiten für genaue Messungen des Durchmessers. </li></ol> 4. Baseline-Messungen <ol><li> Nehmen Sie die Grundlinie Geschwindigkeit mit Hilfe von 2D-Doppler-Modus. Die Probe wird Gates in der Mitte des Lumens und eine Beschallungswinkel von 60 ° erhalten. Sammeln Sie 60 Sekunden von Daten. </li></ol> 5. Occlusion Phase <ol><li> Pumpen Sie die Manschette auf 50 mm Hg über dem systolischen Blutdruck. Mit einem 5 cm Staumanschette wird den systolischen Druck zu überschätzen. Verwenden Sie die 2D-Doppler-Modus, um die Okklusion zu überprüfen. </li><li> Verwenden Sie einen Timer, um die Dauer der Okklusion verfolgen, wie viele Blutdruckmanschetten wird der Druck über 5 min langsam zu verlieren. Verwenden Sie 2D-Doppler-Modus, um die vollständige Okklusion überprüfen. </li><li> Nach 04.30 Uhr der Okklusion, legen Sie die 2D-Doppler-Gate etwas oberflächlich auf die LängsAchse der Arterie. Stellen Sie die vertikale Skala für Geschwindigkeiten 2-3 x höher als Ausgangswert zu berücksichtigen. </li><li> Passen Sie die Einstellungen auf das Bild-Capture-Software für 03.10 der Aufnahme. </li><li> Starten Sie die Aufnahme 10 Sekunden vor Manschette Freisetzung in die Zeit der Manschette Release, ein wichtiger Parameter bei der Messung von Zeit-zu-Durchmesser bei der Datenanalyse Höhepunkt zu erfassen. </li></ol> 6. Hyperämie <ol><li> Lassen Sie die Manschette. Da die Arterie kann oberflächlich nach Manschette Release zu verschieben, machen kleine Änderungen, die Position der Sonde beim Hören zur Verstärkung des Klangs zu helfen, einen Ausgleich für die Verschiebung. Positionieren Sie den Doppler-Probe Tor und Beschallungswinkel, wenn die Arterienschichten. </li><li> Nach 30 Sekunden der Geschwindigkeitsaufzeichnung, schalten Sie den Ultraschall zur B-Mode. </li><li> Da ist es üblich, die Sonde nach proximal während einer Prüfung schieben, Gefäßlandmarken oder die Markierung verwenden auf der Haut der Probanden, um die Sondenposition überprüfen. Diese Phase der Prüfung entscheidend, um genau istErgebnisse. </li><li> Stellen Sie die Sonde Position oder der Winkel, um den IMT an beiden Wänden zu optimieren, wie kleine Veränderungen können wesentlich das Bild zu verbessern. Notieren Sie den Durchmesser für 3 min. </li><li> Wenn bei Nachmessungen sind geplant, verwenden Sie die Markierung auf die Haut des Patienten auf Rekord Abstand von der Ellenbeuge. Bitten Sie das Motiv auf dem Arm 90 ° biegen und markieren Sie die Bügelfalte. Messen Sie von dieser Linie an die Leitung früher gemacht. </li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Endotheliale Dysfunktion ist ein Ungleichgewicht in den chemischen Mediatoren zu beeinflussen Schiff Ton und einen frühen Schritt in der Entwicklung von Atherosklerose. Messen der Reaktivität einer Arterie ist ein Weg, um den Zustand dieser Synthesewege zu bewerten. Direkte und indirekte Methoden zur Beurteilung der Reaktivität existieren für die verschiedenen Gefäßbetten, die von direkten Infusion einer Endothel-Agonisten in der Herz-Kreislauf, um nicht-invasive, Pulswellenformanalyse in den Zeigefinger 38.<...

Das menschliche vaskuläre Endothel eine strukturelle und funktionelle Rollen innerhalb des Körpers. In histologischen Schnitten, erscheint das Endothel kleinen, mit einer dünnen Schicht von Zellen 1-2 Mikrometer dick sitzt oben auf einer Schicht aus glatten Muskelzellen (der Medien) und einer dicken Schicht von Bindegewebe (Adventitia). Insgesamt betrachtet stellt die Endothel eine große Fläche für den Informationsaustausch zwischen dem Blut und der vaskulären glatten Muskulatur. Laut einer Schätzung, einer Querschnittsfläche von 700 m 2 und einer Masse von 1000-1500 Gramm in einem 70 kg schweren Mann, ist in der Masse der Leber 1 vergleichbar. Eine gesunde Endothel ermöglicht mechanischen zur chemischen Signaltransduktion, die Homöostase des Blutgefäßes zu halten. Endotheldysfunktion ein Ungleichgewicht dieser Mediatoren und der erste Schritt in Gefäßerkrankung haben, vor der histologische Nachweis von Atherosklerose. Eine nicht-invasive, In-vivo-Verfahren zur Quantifizierung der gefäßerweiternde Funktion des menschlichenArterie vorhanden ist. Dieses Verfahren, Endothel-abhängige, flussvermittelte Vasodilatation (FMD) ist weit verbreitet in klinischen Studien verwendet. Das Endothel dient als eine strukturelle Komponente des Gefäßsystems und stellt Komponenten der extrazellulären Matrix, wie Glykosaminoglykane und Fibronektin 2. Langfristige Veränderungen des Blutflusses und akuter Verletzung der Arterie kann zu strukturellen Veränderungen führen kann. Funktionell sind die vaskulären Endothelzellen beteiligt an der Regulation des Gefäßtonus, entzündliche Prozesse, Thrombose und Antikoagulation. Endothelzellen beeinflussen Vasokonstriktion durch Endothelin während Vasodilatation durch Stickstoffmonoxid (NO), Prostacyclin und Endothelzellen abgeleitet hyperpolarisierender Faktor (EDHF) 3-6 vermittelt. Endothelialen Dysfunktion ist eine Beeinträchtigung der jeder dieser Mediatoren und der erste Schritt bei der Atherosklerose. Nicht überraschend, als ein Mechanismus der Krankheit, mit einer Reihe von klinisch wichtigen zugeordnet istErkrankungen wie koronarer Herzkrankheit, Bluthochdruck und Diabetes mellitus 7-11. Wichtig ist, dass die endotheliale Dysfunktion bei Patienten ohne kardiovaskuläre Erkrankungen diagnostiziert beobachtet werden und ist prädiktiv für zukünftige kardiovaskuläre Ereignisse 7,12,13. Ein Maß der endothelialen Dysfunktion, in Kombination mit dem Framingham-Score, können zusätzliche prognostische Informationen über beiden Maßnahme allein 14 liefern. Maßnahmen der endothelialen Dysfunktion kann es sich um die direkte Infusion eines pharmakologischen Wirkstoffs. Intercoronary Infusion von Acetylcholin, beispielsweise in Verbindung mit quantitativen Angiographie zeigt Vasodilatation in Patienten mit intaktem Endothel. Jedoch Personen mit Endothelschädigungen Erfahrung paradoxen Vasokonstriktion. In 15 peripheren Arterien, ist die Infusion von einem pharmakologischen Wirkstoff mit der Messung der Durchflussmesser von Stamm-Plethysmographie möglich 16. Agents, die sich unmittelbar auf die Endothel und entlocken ein chemisches Signal werden als Endothel-abhängige Vasodilatatoren. Acetylcholin, beispielsweise wirkt auf Muscarin-Rezeptoren auf Endothelzellen, die zu intrazellulären Calcium-Konzentration, die Aktivierung der NO-Synthase und Vasodilatation erhöht. Agenten, die Vasodilatation beeinflussen ohne Beteiligung des Endothels sind Endothel-unabhängige Agenten genannt. Nitroglycerin, zum Beispiel aktiviert die lösliche Guanylzyklase und cyclische Guanosin-3 &#39;, - 5&#39;-monophasphate (cGMP), die Vasodilatation durch Proteinkinasen in der Gefäßwand Regulierung der intrazellulären Calciumkonzentrationen 17. Es ist eine nicht-invasive, In-vivo-Verfahren zur Quantifizierung von endothelialen Dysfunktion Celermajer und assoziierten eingeführt sogenannte &quot;Flow-vermittelte, Endothel-abhängige Vasodilatation&quot; (FMD) 18. Kurz gesagt, Änderungen an den Blutfluss offen Schubspannung empfindlich Ionen-chan arteriellenKanäle im Endothel. Das Signal wird über eine zweite Kaskade-messenger tranduced und aktiviert endotheliale NO-Synthase (eNOS), Erzeugung von NO. Diese Art diffundiert durch die Zellmembran zu benachbarten glatten Muskelzellen (SMC). Innerhalb der SMC wird das Signal transduziert, Senken intrazellulären Calciumkonzentration und beeinflussen Vasorelaxation 19. Der Durchmesser der Arterie Lumen erhöht, was zu einer Zunahme des Blutflusses im Einklang mit der Gleichung Hagen-Poiseullie. Die Wirkung von MKS kann mit der Verabreichung eines NO-Synthase-Inhibitor, wie Mono-Methyl (L-NMMA) 20 abgeschafft werden. Celermajer et al. Die innovative Arbeit hat die Verwendung von hochauflösenden B-Mode-Ultraschall erlaubt, um die Änderung in der Arterie Durchmesser während der Ischämie, die reaktive Hyperämie folgt zu beurteilen. Bei diesem Verfahren liegt ein menschliches Subjekt Rücken und der Durchmesser der Oberarmarterie in einer Längsebene gemessen. Ein blut pressuWieder Manschette wird verwendet, um Ischämie in der Extremität zu erzeugen. Nach der Freigabe der Blutdruckmanschette der Durchmesser der Arterie wird erneut gemessen. Der rasche Wandel in Schubspannung ist der Reiz für NO-vermittelte Vasodilatation. Eine einfache Gleichung beschreibt die Änderung des Durchmessers gegenüber dem Basisdurchmesser (Gleichung 1). Eine vollständige Diskussion der Parameter dieser Gleichung, Hyperämie und Grundliniendurchmesser kann im Protokoll gefunden werden und Ergebnisse Abschnitte.  In mehreren Studien, MKS Prozent wurde festgestellt, kardiovaskuläre Ereignisse bei Patienten mit Herz-Kreislauf-Krankheit etabliert 21-24 vorherzusagen. Eine Korrelation zwischen Arteria brachialis Prozent MKS und koronare Herz MKS wurde von Anderson et al etabliert., Dämonenschaulicht die Verbindung zwischen Peripheriemessungen und den klinisch-relevanten ischämischen Veränderungen der Herz 25. FMD nicht die maximale Vasodilatation des Schiffes zu demonstrieren. Um dies zu bewerten, kann MKS durch Endothel-abhängige, Nitroglycerin-vermittelte Vasodilatation des gleichen Schiffes verfolgt werden. Es gibt technische Fragen, die die Messung der FMD Prozent. Seit der Einführung der Technik, zeigten mehrere Studien eine hohe intraindividuelle und Inter-Operator-Variabilität 26. Es hat sich gezeigt, dass physiologische Faktoren wie Rauchen, blutdrucksenkende Medikamente, die Tageszeit und nüchternen Zustand beeinflussen Prozent MKS. Ebenso technischen Entscheidungen, wie die Position der Manschette relativ zu dem Ort der Messung und die Dauer der Okklusion wurde gezeigt, dass die Messung 27,28 beeinflussen. Leitlinien wurden veröffentlicht, die den aktuellen Konsens zu beschreiben und damit für Standardisierung der Technik zwischenLaboratorien 19,29. Trotz der sich entwickelnden Konsens über Technik, bleibt flussvermittelte Vasodilatation stark abhängig vom Netzbetreiber mit einer langen Lernkurve. Corretti, zum Beispiel, empfiehlt die Untersucher komplette 100 Scans unter der Aufsicht eines erfahrenen Ermittler vor unabhängig arbeitet. Auf ein Niveau von ausreichend Know-how zu erhalten, ist es die Techniker komplette 100 Scans pro Jahr empfohlen. Für die Ermittler mit einer kleinen Stichprobe und der begrenzten Ressourcen, stellt die Lernkurve eine Eintrittsbarriere. Dieser Artikel wird ein Verfahren zum flussvermittelte Vasodilatation der Arteria brachialis in den Oberarm zu demonstrieren und bieten technische Vorschläge, um intra-Betreiber Variabilität zu reduzieren.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Philips HD 11XE ultrasound</td>
			<td style="width:71px;">Philips Healthcare</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">5-12 MHz linear array transducer</td>
			<td style="width:71px;">Philips Healthcare</td>
			<td style="width:119px;">L12-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Ultrasound gel</td>
			<td style="width:71px;">Parker Laboratories</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Vascular Research Tools v.5.0</td>
			<td style="width:71px;">Medical Imaging Applications, LLC</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">MIA Gating module</td>
			<td style="width:71px;">Medical Imaging Applications, LLC</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Desktop PC</td>
			<td style="width:71px;">Dell, Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Windows XP</td>
			<td style="width:71px;">Microsoft, Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">5 cm tourniquet blood pressure cuff</td>
			<td style="width:71px;">Hokanson</td>
			<td style="width:119px;">SC 5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Hand-held aneroid manometer</td>
			<td style="width:71px;">Welch Allyn</td>
			<td style="width:119px;">DS66</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery in clinical research

Das vaskuläre Endothelium ist ein Monolayer von Zellen, die das Innere der Blutgefäße abdecken und sowohl strukturelle und funktionelle Rollen. Das Endothel wirkt als Barriere, die Verhütung Leukozytenadhäsion und Aggregation sowie Steuern Permeabilität der Plasmakomponenten. Funktionell, wirkt das Endothel Schiff Ton. Endotheliale Dysfunktion ist ein Ungleichgewicht zwischen den chemischen Spezies, die den Gefäßtonus, thombroresistance, Zellproliferation und der Mitose regulieren. Es ist der erste Schritt bei der Atherosklerose und ist mit koronarer Herzerkrankung, peripherer Gefäßerkrankung, Herzversagen, Bluthochdruck und Hyperlipidämie verbunden. Die erste Demonstration der endothelialen Dysfunktion beteiligt direkte Infusion von Acetylcholin und quantitative Koronarangiographie. Acetylcholin bindet an Muscarin-Rezeptoren auf der Oberfläche von Endothelzellen, die zu einer Erhöhung der intrazellulären Calcium und erhöhten NiTric-Oxid (NO)-Produktion. Bei Patienten mit einem intakten Endothel wurde Vasodilatation beobachtet, während Patienten mit endothelialer Schädigungen erfahren paradoxen Vasokonstriktion. Es existiert eine nicht-invasive, In-vivo-Verfahren zur Messung der Endothelfunktion in peripheren Arterien unter Verwendung von hochauflösenden B-Mode-Ultraschall. Die endotheliale Funktion der peripheren Arterien ist eng mit koronarer Herzfunktion beziehen. Dieses Verfahren misst die Veränderung Prozent Durchmesser der Oberarmarterie während eines Zeitraums von reaktiven Hyperämie folgenden Extremitäten-Ischämie. Diese Technik, die als Endothel-abhängige, flussvermittelte Vasodilatation bekannt (MKS) hat den Wert in der klinischen Forschung Einstellungen. Jedoch kann eine Reihe von physiologischen und technischen Fragen auf die Genauigkeit der Ergebnisse und entsprechende Richtlinien für die Technik sind veröffentlicht worden. Trotz der Leitlinien bleibt MKS stark abhängig vom Netzbetreiber und präsentiert eine steile Lernkurve.Dieser Artikel stellt eine standardisierte Methode zur Messung von MKS in der Arteria brachialis am Oberarm und bietet Vorschläge für den inner Betreiber Variabilität zu reduzieren.

Die Hauptvariablen flussvermittelte Vasodilatation sind in Tabelle 1 gezeigt. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" fo:keep-together.within-page="always"><tbody><tr><td> Variable </td><td> Beschreibung </td></tr><tr><td> Mittlere Geschwindigkeit (cm / sec) </td><td> Der mittlere arterielle Blutgeschwindigkeit in der Mitte 50% des Lumens während eines Herzzyklus von spektralen Doppler-Wellenformen, um den Blutstrom proportional und umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche geschätz...

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Ultrasound Assessment of Endothelial-Dependent Flow-Mediated Vasodilation of the Brachial Artery in Clinical Research

Endotheliale Dysfunktion ist mit zahlreichen Krankheitszuständen verbunden und prädiktiv für unerwünschte kardiovaskuläre Ereignisse bei Menschen. Flussvermittelte Vasodilatation (FMD) ein nicht-invasiven Ultraschall Verfahren zur Bewertung der endothelialen Funktion. Methodische Entscheidungen und Erfahrung des Bedieners können die Ergebnisse beeinflussen. Ein systematischer Ansatz zur Bekämpfung der MKS in Studien am Menschen wird hier diskutiert.

Ultraschall Beurteilung der Endothelial Abhängige Fluss Vasodilatation der Arteria brachialis in der klinischen Forschung

The vascular endothelium is a monolayer of cells that cover the interior of blood vessels and provide both structural and functional roles. The ...

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27.1K Aufrufe.  University of California, San Francisco.  Endotheliale Dysfunktion ist mit zahlreichen Krankheitszuständen verbunden und prädiktiv für unerwünschte kardiovaskuläre Ereignisse bei Menschen. Flussvermittelte Vasodilatation (FMD) ein nicht-invasiven Ultraschall Verfahren zur Bewertung der endothelialen Funktion. Methodische Entscheidungen und Erfahrung des Bedieners können die Ergebnisse beeinflussen. Ein systematischer Ansatz zur Bekämpfung der MKS in Studien am Menschen wird hier diskutiert. 

Serie: Ultrasound Assessment of Endothelial-Dependent Flow-Mediated Vasodilation of the Brachial Artery in Clinical Research

The Use of Pharmacological-challenge fMRI in Pre-clinical Research: Application to the 5-HT System

Pharmacological MRI (phMRI) is a new and promising method to study the effects of substances on brain function that can ultimately be used to unravel underlying neurobiological mechanisms behind drug action and neurotransmitter-related disorders, such as depression and ADHD. Like most of the imaging methods (PET, SPECT, CT) it represents a progress in the investigation of brain disorders and the related function of neurotransmitter pathways in a non-invasive way with respect of the overall neuronal connectivity. Moreover it also provides the ideal tool for translation to clinical investigations. MRI, while still behind in molecular imaging strategies compared to PET and SPECT, has the great advantage to have a high spatial resolution and no need for the injection of a contrast-agent or radio-labeled molecules, thereby avoiding the repetitive exposure to ionizing radiations. Functional MRI (fMRI) is extensively used in research and clinical setting, where it is generally combined with a psycho-motor task. phMRI is an adaptation of fMRI enabling the investigation of a specific neurotransmitter system, such as serotonin (5-HT), under physiological or pathological conditions following activation via administration of a specific challenging drug.
The aim of the method described here is to assess brain 5-HT function in free-breathing animals. By challenging the 5-HT system while simultaneously acquiring functional MR images over time, the response of the brain to this challenge can be visualized. Several studies in animals have already demonstrated that drug-induced increases in extracellular levels of e.g. 5-HT (releasing agents, selective re-uptake blockers, etc) evoke region-specific changes in blood oxygenation level dependent (BOLD) MRI signals (signal due to a change of the oxygenated/deoxygenated hemoglobin levels occurring during brain activation through an increase of the blood supply to supply the oxygen and glucose to the demanding neurons) providing an index of neurotransmitter function. It has also been shown that these effects can be reversed by treatments that decrease 5-HT availability16,13,18,7. In adult rats, BOLD signal changes following acute SSRI administration have been described in several 5-HT related brain regions, i.e. cortical areas, hippocampus, hypothalamus and thalamus9,16,15. Stimulation of the 5-HT system and its response to this challenge can be thus used as a measure of its function in both animals and humans2,11.

The goal of this technique is to assess serotonin (5-HT) neurotransmitter function in the live and free-breathing animal with pharmacological magnetic resonance imaging (phMRI) and an intravenous challenge with a selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI), fluoxetine.

Die Verwendung von pharmakologischen fMRT-Herausforderung in der präklinischen Forschung: Anwendung auf die 5-HT-System

Pharmacological MRI (phMRI) is a new and promising method to study the effects of substances on brain function that can ultimately be used to unravel ...

Forschung

Medizin

A Novel Application of Musculoskeletal Ultrasound Imaging

Ultrasound is an attractive modality for imaging muscle and tendon motion during dynamic tasks and can provide a complementary methodological approach for biomechanical studies in a clinical or laboratory setting. Towards this goal, methods for quantification of muscle kinematics from ultrasound imagery are being developed based on image processing. The temporal resolution of these methods is typically not sufficient for highly dynamic tasks, such as drop-landing. We propose a new approach that utilizes a Doppler method for quantifying muscle kinematics. We have developed a novel vector tissue Doppler imaging (vTDI) technique that can be used to measure musculoskeletal contraction velocity, strain and strain rate with sub-millisecond temporal resolution during dynamic activities using ultrasound. The goal of this preliminary study was to investigate the repeatability and potential applicability of the vTDI technique in measuring musculoskeletal velocities during a drop-landing task, in healthy subjects. The vTDI measurements can be performed concurrently with other biomechanical techniques, such as 3D motion capture for joint kinematics and kinetics, electromyography for timing of muscle activation and force plates for ground reaction force. Integration of these complementary techniques could lead to a better understanding of dynamic muscle function and dysfunction underlying the pathogenesis and pathophysiology of musculoskeletal disorders.

We describe a new ultrasound-based vector tissue Doppler imaging technique to measure muscle contraction velocity, strain and strain rate with sub-millisecond temporal resolution during dynamic activities. This approach provides complementary measurements of dynamic muscle function and could lead to a better understanding of mechanisms underlying musculoskeletal disorders.

A Novel Anwendung von Muskel-Skelett-Ultraschall-Bildgebung

Ultrasound is an attractive modality for imaging muscle and tendon  motion during dynamic tasks and can provide a complementary methodological  approach ...

Clinical Assessment of Spatiotemporal Gait Parameters in Patients and Older Adults

Spatial and temporal characteristics of human walking are frequently evaluated to identify possible gait impairments, mainly in orthopedic and neurological patients1-4, but also in healthy older adults5,6. The quantitative gait analysis described in this protocol is performed with a recently-introduced photoelectric system (see&#160;Materials table) which has the potential to be used in the clinic because it is portable, easy to set up (no subject preparation is required before a test), and does not require maintenance and sensor calibration. The photoelectric system consists of series of high-density floor-based photoelectric cells with light-emitting and light-receiving diodes that are placed parallel to each other to create a corridor, and are oriented perpendicular to the line of progression7. The system simply detects interruptions in light signal, for instance due to the presence of feet within the recording area. Temporal gait parameters and 1D spatial coordinates of consecutive steps are subsequently calculated to provide common gait parameters such as step length, single limb support and walking velocity8, whose validity against a criterion instrument has recently been demonstrated7,9. The measurement procedures are very straightforward; a single patient can be tested in less than 5 min&#160;and a comprehensive report can be generated in less than 1&#160;min.

This protocol is used to evaluate spatial and temporal gait variables of neurological/orthopedic patients and older persons by means of a recently-introduced floor-based photocell system.

Klinische Bewertung der Spatiotemporal Gangparameter bei Patienten und ältere Erwachsene

Spatial and temporal characteristics of human walking are frequently evaluated to identify possible gait impairments, mainly in orthopedic and ...

Ultrasound Based Assessment of Coronary Artery Flow and Coronary Flow Reserve Using the Pressure Overload Model in Mice

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow reserve (CFR) in humans. Reduced CFR is accompanied by marked intramyocardial and pericoronary fibrosis and is used as an indication of the severity of dysfunction. This study explores, step-by-step, the real-time changes measured in the coronary flow velocity, CFR and systolic to diastolic peak velocity (S/D) ratio in the setting of an aortic banding model in mice. By using a Doppler transthoracic imaging technique that yields reproducible and reliable data, the method assesses changes in flow in the septal coronary artery (SCA), for a period of over two weeks in mice, that previously either underwent aortic banding or thoracotomy. 
During imaging, hyperemia in all mice was induced by isoflurane, an anesthetic that increased coronary flow velocity when compared with resting flow. All images were acquired by a single imager. Two ratios, (1) CFR, the ratio between hyperemic and baseline flow velocities, and (2) systolic (S) to diastolic (D) flow were determined, using a proprietary software and by two independent observers. Importantly, the observed changes in coronary flow preceded LV dysfunction as evidenced by normal LV mass and fractional shortening (FS). 
The method was benchmarked against the current gold standard of coronary assessment, histopathology. The latter technique showed clear pathologic changes in the coronary artery in the form of peri-coronary fibrosis that correlated to the flow changes as assessed by echocardiography. 
The study underscores the value of using a non-invasive technique to monitor coronary circulation in mouse hearts. The method minimizes redundant use of research animals and demonstrates that advanced ultrasound-based indices, such as CFR and S/D ratios, can serve as viable diagnostic tools in a variety of investigational protocols including drug studies and the study of genetically modified strains.

Coronary flow reserve (CFR) is useful for assessment of myocardial oxygen demand and evaluation of cardiovascular risk. This study establishes a step-by-step transthoracic Doppler echocardiographic (TTDE) method for longitudinal monitoring of the changes in CFR, as measured from coronary artery in mice, under the experimental pressure overload of aortic banding.

Ultraschall Basierend Beurteilung der koronaren Herzfluss und koronare Flussreserve Mit der Drucküberlastung Modell an der Maus

Transthoracic Doppler echocardiography (TTDE) is a clinically useful, noninvasive tool for studying coronary artery flow velocity and coronary flow ...

Ultrasound Assessment of Endothelial Function: A Technical Guideline of the Flow-mediated Dilation Test

Cardiovascular disease is the primary cause of mortality and a major cause of disability worldwide. The dysfunction of the vascular endothelium is a pathological condition characterized mainly by a disruption in the balance between vasodilator and vasoconstrictor substances and is proposed to play an important role in the development of atherosclerotic cardiovascular disease. Therefore, a precise evaluation of endothelial function in humans represents an important tool that could help better understand the etiology of multiple cardio-centric pathologies.
Over the past twenty-five years, many methodological approaches have been developed to provide an assessment of endothelial function in humans. Introduced in 1989, the FMD test incorporates a forearm occlusion and subsequent reactive hyperemia that promotes nitric oxide production and vasodilation of the brachial artery. The FMD test is now the most widely utilized, non-invasive, ultrasonic assessment of endothelial function in humans and has been associated with future cardiovascular events.
Although the FMD test could have clinical utility, it is a physiological assessment that has inherited several confounding factors that need to be considered. This article describes a standardized protocol for determining FMD including the recommended methodology to help minimize the physiological and technical issues and improve the precision and reproducibility of the assessment.

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.

Ultraschall Beurteilung der Endothelfunktion: A Technische Richtlinie der Fluss-vermittelten Dilatation-Test

Cardiovascular disease is the primary cause of mortality and a major cause of disability worldwide. The dysfunction of the vascular endothelium is a ...

Ultrasound-based Pulse Wave Velocity Evaluation in Mice

Arterial stiffness can be evaluated by calculating pulse wave velocity (PWV), i.e., the speed with which the pulse wave travels in a conduit vessel. This parameter is being increasingly investigated in small rodent models in which it is used for assessing alterations in vascular function related to particular genotypes/treatments or for characterizing cardiovascular disease progression. This protocol describes an image processing algorithm which leads to non-invasive arterial PWV measurement in mice using ultrasound (US) images only. The proposed technique has been used to assess abdominal aorta PWV in mice and evaluate its age-associated changes.
Abdominal aorta US scans are obtained from mice under gaseous anesthesia using a specific US device equipped with high-frequency US probes. B-mode and Pulse-Wave Doppler (PW-Doppler) images are analyzed in order to obtain diameter and mean velocity instantaneous values, respectively. For this purpose, edge detection and contour tracking techniques are employed. The single-beat mean diameter and velocity waveforms are time aligned and combined in order to achieve the diameter-velocity (lnD-V) loop. PWV values are obtained from the slope of the linear part of the loop, which corresponds to the early systolic phase.
With the present approach, anatomical and functional information about the mouse abdominal aorta can be non-invasively achieved. Requiring the processing of US images only, it may represent a useful tool for the non-invasive characterization of different arterial sites in the mouse in terms of elastic properties. The application of the present technique can be easily extended to other vascular districts, such as the carotid artery, thus providing the possibility to obtain a multi-site arterial stiffness assessment.

Arterial stiffness represents a key factor in cardiovascular disease and pulse wave velocity (PWV) can be considered as a surrogate index for arterial stiffness. This protocol describes an image processing algorithm for calculating PWV in mice based on ultrasound image processing that is applicable at different arterial sites.

Ultraschall-basierte Pulswellengeschwindigkeit Auswertung bei Mäusen

Arterial stiffness can be evaluated by calculating pulse wave velocity (PWV), i.e., the speed with which the pulse wave travels in a conduit vessel. This ...

Ultrasound Assessment of Flow-Mediated Dilation of the Brachial and Superficial Femoral Arteries in Rats

Arterial vasodilation to increases in wall shear rate is indicative of vascular endothelial function. In humans, the non-invasive measurement of endothelial function can be achieved by employing the flow-mediated dilation technique, typically performed in the brachial or superficial femoral artery. Briefly, a blood pressure cuff placed distal to an ultrasound probe is inflated to a suprasystolic pressure, which results in limb ischemia. After 5 min of occlusion the cuff is deflated, resulting in reactive hyperemia and increases in wall shear rate that signal vasodilatory molecules to be released from the endothelium eliciting vasodilation. Despite the thousands of studies performing flow-mediated dilation in humans, surprisingly, no studies have performed this technique non-invasively in living rats. Considering the recent shift in focus to translational research, the establishment of guidelines for non-invasive measurement of flow-mediated dilation in rats and other rodents would be extremely valuable. In the following article, a protocol is presented for the non-invasive measurement of flow-mediated dilation in brachial and superficial femoral arteries of rats, as those sites are most commonly measured in humans.

Non-invasive assessment of endothelial function in humans can be determined by the flow-mediated dilation technique. Although thousands of studies have used this technique, no study has performed this technique non-invasively in rats. The following article describes non-invasive measurement of flow-mediated dilation in the brachial and superficial femoral arteries of rats.

Ultraschall Beurteilung der Fluss Mediated Dilation des Brachial und Oberflächliche Femoralarterie in Ratten

Arterial vasodilation to increases in wall shear rate is indicative of vascular endothelial function. In humans, the non-invasive measurement of ...

Brachial Artery Catheterization in Swine

The video describes in detail the catheterization of the distal brachial artery in swine. This technique enables researchers to measure arterial blood pressure continuously and collect arterial blood samples to assess arterial blood gas measurements. Arterial blood pressures and arterial blood gases are important physiological parameters to monitor during experimental procedures. In swine, four common methods of arterial catheterization have been described, including catheterization of the carotid, femoral, auricular, and medial saphenous arteries. Each of these techniques have advantages, such as ease of access for the auricular artery, and disadvantages that include deep tissue dissection for carotid artery catheterization. The described alternative method of arterial catheterization in swine, the catheterization of the distal aspect of the brachial artery, is a rapid procedure that requires relatively minimal tissue dissection and provides information that is in line with data collected from other arterial catheterization sites. The procedure uses a medial approach along an oblique plane of the lower brachium, positioned between the olecranon and the flexor aspect of the elbow joint, and this approach allows researchers the major advantage of unimpeded freedom for procedures that involve the caudoventral, caudodorsal back, or hind limbs of the pig. Due to the location of the upper forelimb of the catheterized vessel and potential challenges of effective homeostasis following catheter removal from the artery, this technique may be limited to non-recovery procedures.

The video describes in detail the catheterization of the distal brachial artery in swine. This procedure accurately measures arterial blood pressure and is a simple and fast method to collect samples for arterial blood gas measurements.

Brachial Arterie Katheterisierung bei Schweinen

The video describes in detail the catheterization of the distal brachial artery in swine. This technique enables researchers to measure arterial blood ...

Providing Visual Biofeedback Using Brightness Mode Ultrasound During a Golf Swing

Using ultrasound biofeedback in conjunction with verbal cueing can increase muscle thickness more than verbal cueing alone and may augment traditional rehabilitation techniques in an athletic, physically active population. Brightness mode (B-mode) ultrasound can be applied using frame-by-frame analysis synchronized with video to understand muscle thickness changes during these dynamic tasks. Visual biofeedback with ultrasound has been established in static positions for the muscles of the lateral abdominal wall. However, by securing the transducer to the abdomen using an elastic belt and foam block, biofeedback can be applied during more specific tasks prevalent in lifetime sports, such as golf. To analyze muscle activity during a golf swing, muscle thickness changes can be compared. The thickness must increase throughout the task, indicating that the muscle is more active. This methodology allows clinicians to immediately replay ultrasound videos for patients as a visual tool to instruct proper activity of the muscles of interest. For example, ultrasound can be used to target the external and internal obliques, which play an important role in swinging a golf club or any other rotational sport or activity. This methodology aims to increase oblique muscle thickness during the golf swing. Additionally, the timing of muscle contraction can be targeted by instructing the patient to contract the abdominal muscles at specific time points, such as the beginning of the downswing, with the goal of improving muscle firing patterns during tasks.

Brightness mode ultrasound can be used to provide visual biofeedback of the muscles of the lateral abdominal wall during a golf swing. Post-swing visual and verbal instruction can increase the muscle activation and timing of the external and internal obliques.

Bereitstellung von visuellem Biofeedback mit Helligkeitsmodus-Ultraschall während eines Golfschwungs

Using ultrasound biofeedback in conjunction with verbal cueing can increase muscle thickness more than verbal cueing alone and may augment traditional ...

Technik zur Ultraschalluntersuchung des Speicheldrüsensyndroms beim Sjögren-Syndrom

Ultrasonographic Evaluation of Salivary Glands for Sjogren's Syndrome: Diagnostic and Monitoring Insights

Sjogren's syndrome (SS) is a chronic autoimmune condition commonly affecting the exocrine glands, causing oral or ocular dryness and extraglandular manifestations including arthralgia, cytopenia, and lymphoma. The presence of autoantibodies against SSA/Ro, labial salivary gland biopsy, ocular staining, Schirmer's test, or salivary flow assessment are included in the current classification criteria of SS. However, the availability and invasiveness of these procedures limit their widespread use in clinical settings. Salivary gland ultrasonography (SGUS) is a non-invasive imaging modality for the evaluation of the salivary gland parenchyma and is increasingly utilized to aid diagnosis and monitoring in SS. 
This article presents the protocol of SGUS for image acquisition at the parotid and submandibular glands. The objective is to present a standardized, reproducible, and practical approach to diagnostic SGUS for SS in daily clinical settings. Major salivary glands are scanned in a stepwise approach, beginning at the angle of the mandible for the superficial lobe of the parotid gland, followed by the deep lobe below the ramus of the mandible. Submandibular areas are then scanned for the submandibular glands. The steps in obtaining salivary gland images at each anatomical site are explained in the accompanying video. The echogenicity and echotexture at the thyroid gland are taken as a reference. The homogeneity, the presence and distribution of hypoechoic areas within the glands, and the border of the salivary glands are examined. The sizes and features of intra-/peri-glandular lymph nodes are recorded. The most distinctive sonographic feature in SS is glandular heterogeneity with the presence of hypoechoic/hyperechoic areas within the glands. 
In summary, while SGUS cannot diagnose SS on its own, it can supplement the current classification criteria of SS and guide the clinical decision for salivary gland biopsy to support the diagnosis of SS in patients with sicca syndrome or suspicious systemic features, combined with autoantibody testing.

Autor im Rampenlicht: Ein Fokus auf ein standardisiertes Speicheldrüsen-Ultraschallprotokoll in der Forschung zu Bindegewebserkrankungen

Salivary gland ultrasonography is a promising tool for the diagnosis and evaluation of disease activity and complications in Sjogren's syndrome (SS). The scanning technique for salivary gland ultrasound examination relevant to SS is described in the article.

Ultraschalluntersuchung der Speicheldrüsen beim Sjögren-Syndrom: Diagnostische und überwachende Erkenntnisse

Sjogren's syndrome (SS) is a chronic autoimmune condition commonly affecting the exocrine glands, causing oral or ocular dryness and extraglandular ...