Évaluation du débit sanguin des jambes par échographie Doppler lors d’un exercice d’extenseur du genou sur une jambe dans un environnement non contrôlé

Résumé

Cette étude test-retest a évalué le débit sanguin des jambes mesuré par la technique d’échographie Doppler lors d’un exercice d’extenseur du genou sur une jambe. La fiabilité de la méthode à l’intérieur de la journée, entre les jours et entre les évaluateurs a été étudiée. L’approche s’est avérée très fiable à l’intérieur de la journée et acceptable entre les jours. Cependant, la fiabilité inter-évaluateurs était inacceptablement faible pendant le repos et à de faibles charges de travail.

Résumé

L’échographie Doppler a révolutionné l’évaluation du flux sanguin des organes et est largement utilisée dans les milieux de recherche et cliniques. Bien que l’évaluation par échographie Doppler de la contraction du flux sanguin des muscles des jambes soit courante dans les études humaines, la fiabilité de cette méthode nécessite une enquête plus approfondie. Par conséquent, cette étude visait à étudier la fiabilité de l’échographie Doppler pour évaluer le débit sanguin des jambes au repos et des extensions de genou sur une jambe (0 W, 6 W, 12 W et 18 W), la sonde à ultrasons étant retirée entre les mesures. L’étude a inclus trente sujets sains (âge : 33 ± 9,3, homme/femme : 14/16) qui ont visité le laboratoire lors de deux jours expérimentaux différents séparés de 10 jours. L’étude n’a pas contrôlé les facteurs de confusion majeurs tels que l’état nutritionnel, l’heure de la journée ou le statut hormonal. À travers différentes intensités d’exercice, les résultats ont démontré une fiabilité élevée dans la journée avec un coefficient de variation (CV) allant de 4,0 % à 4,3 %, une fiabilité acceptable entre les jours avec un CV allant de 10,1 % à 20,2 % et une fiabilité inter-évaluateurs avec un CV allant de 17,9 % à 26,8 %. Par conséquent, dans un scénario clinique réel où le contrôle de divers facteurs environnementaux est difficile, l’échographie Doppler peut être utilisée pour déterminer le flux sanguin des jambes lors d’un exercice sous-maximal d’extenseur du genou sur une jambe avec une fiabilité élevée dans la journée et une fiabilité acceptable entre les jours lorsqu’elle est effectuée par le même échographiste.

Introduction

L’échographie Doppler, introduite dans les années 1980, a été largement utilisée pour déterminer le flux sanguin musculaire contractant, en particulier dans le modèle d’extenseur du genou sur une jambe, permettant de mesurer le flux sanguin dans l’artère fémorale commune (CFA) lors de l’activation de la petite masse musculaire 1,2,3,4,5,6 . La technologie de circulation sanguine basée sur l’échographie Doppler a fourni des informations précieuses sur la régulation vasculaire dans diverses populations, y compris les adultes en bonne santé^7,8, les personnes atteintes de diabète⁹, d’hypertension¹⁰, de BPCO 11,12 et d’insuffisance cardiaque^13,14.

L’un des avantages de l’échographie Doppler est son caractère non invasif par rapport à d’autres méthodes de détermination du débit sanguin comme la thermodilution, et elle peut être associée à un cathétérisme artériel et veineux si nécessaire 3,4,6,15. Il permet également de mesurer la vitesse du flux sanguin d’un battement à l’autre, ce qui permet de détecter des changements rapides¹⁶. Cependant, les mesures sanguines basées sur l’échographie Doppler présentent des limites, notamment des difficultés à obtenir des enregistrements stables lors de mouvements excessifs des membres à des intensités d’exercice proches de la maxime et l’exigence d’accessibilité échographique au vaisseau sanguin ciblé, à l’exclusion des évaluations pendant le vélo ergomètre¹⁵. Par conséquent, le modèle d’extenseur du genou sur une jambe est bien adapté à l’évaluation de la LBF à l’aide d’une échographie Doppler lors d’un exercice dynamique à des intensités sous-maximales¹⁷, minimisant l’influence des limitations cardiaques et pulmonaires liées à l’exercice et facilitant les comparaisons entre les sujets sains et les patients atteints de maladies cardio-pulmonaires¹¹.

Bien qu’il soit largement utilisé, la fiabilité entre les jours du modèle d’extenseur du genou sur une jambe utilisant l’échographie Doppler n’a pas été étudiée à plus grande échelle au cours des dernières décennies, avec des études antérieures portant sur de petites populations (n = 2)3,18,19,20.

Cette étude visait à étudier (1) la fiabilité test-retest au cours de la journée, (2) la fiabilité test-retest entre les jours et (3) la fiabilité inter-évaluateurs de l’échographie Doppler pour l’évaluation de la LBF lors d’un exercice d’extenseur du genou sur une jambe à 0 W, 6 W, 12 W et 18 W. Les mesures ont été effectuées dans un scénario cliniquement réaliste où la sonde a été retirée entre les mesures. Il est important de noter que plusieurs facteurs environnementaux intrinsèques et extrinsèques connus pour influencer la FBL n’ont pas été contrôlés pendant les mesures, ce qui pourrait introduire de la variabilité et affecter la fiabilité. Compte tenu des progrès de la technologie d’échographie Doppler et des logiciels d’analyse du débit sanguin, nous avons émis l’hypothèse que, même dans un environnement non contrôlé, une fiabilité acceptable des mesures de la FBL pendant et entre les jours pouvait être atteinte à toutes les intensités lorsqu’elles étaient effectuées par le même échographiste.

Protocole

L’étude a été évaluée par le Comité régional d’éthique de la région de la capitale du Danemark (dossier n° H-21054272), qui a déterminé qu’il s’agissait d’une étude de qualité. Conformément à la législation danoise, l’étude a donc été approuvée localement par le Conseil interne de recherche et d’amélioration de la qualité du Département de physiologie clinique et de médecine nucléaire du Rigshospitalet (dossier n° 100). KF-509-22). L’étude a été réalisée conformément aux directives de la Déclaration d’Helsinki. Tous les sujets ont donné leur consentement éclairé oral et écrit avant de s’inscrire. Les hommes et les femmes de ≥18 ans ont été inclus dans l’étude. Les personnes atteintes d’une maladie artérielle périphérique, d’une insuffisance cardiaque, d’une maladie neurologique et musculo-squelettique entravant l’effort KEE et de symptômes de la maladie dans les 2 semaines précédant l’étude ont été exclues.

1. Mise en place du participant

1. Placez le participant dans le fauteuil d’extension du genou à une jambe, le dos du participant reposant contre le fauteuil (figure supplémentaire 1). Habillez le participant avec des sous-vêtements qui permettent d’accéder à la région inguinale à l’aide d’une sonde à ultrasons.
2. Placez trois électrodes ECG (voir le tableau des matériaux) sur le participant. Placez les électrodes sur le côté droit de la paroi thoracique dans le troisième espace intercostal, sur le côté gauche dans le troisième espace intercostal et sur le côté gauche dans le onzième espace intercostal de manière à ce que les électrodes soient équidistantes du cœur.
3. Placez le participant à un angle de >90 degrés entre l’abdomen et la cuisse.
4. Ajustez le bras reliant le fauteuil d’extenseur à un genou au volant d’inertie pour permettre au participant d’étendre complètement le genou.
5. Attachez fermement la jambe du participant à la pédale de la chaise pour éviter l’utilisation des muscles de la partie inférieure du membre.
6. Placez une chaise ou un banc pour stabiliser la jambe inactive.
   REMARQUE : L’angle de >90 degrés est considéré comme un minimum. L’augmentation de l’angle ouvrira la zone inguinale permettant un meilleur accès à l’artère fémorale avec la sonde à ultrasons. Cette approche est souvent utilisée lorsque les sujets ont une adiposité abdominale qui peut interférer avec l’examen.
   L’ajout de résistance à la chaise d’extension du genou à une jambe se fait différemment selon le type et le modèle et n’est donc pas décrit en détail. L’intensité absolue et l’intensité relative peuvent être rapportées. Afin de signaler l’intensité relative, effectuez un test d’épuisement un jour précédent.

2. Mise en place de l’appareil à ultrasons

1. Appuyez sur le bouton Activer .
2. Appuyez sur Patient pour créer un fichier dans lequel l’examen sera enregistré. Déplacez le curseur sur « nouveau patient » et appuyez sur Entrée. Remplissez le champ « ID patient », déplacez le curseur sur « Créer » et appuyez sur Entrée (Figure supplémentaire 2 et Figure supplémentaire 3).
3. Appuyez sur Sonde, choisissez la sonde linéaire (9 MHz) et appliquez un gel à ultrasons (voir le tableau des matériaux) sur la sonde.
   REMARQUE : Il n’est pas possible d’enregistrer les données du participant sans lui attribuer un « identifiant de patient ». Il est possible d’attribuer plus de données à cette feuille, mais ce n’est pas nécessaire pour que l’examen soit effectué.

3. Échographie Doppler

1. Actionnez la sonde linéaire avec la main la plus proche du participant et placez-la dans la région inguinale. Trouvez la meilleure section artérielle pour obtenir soigneusement des mesures LBF. Celui-ci se trouve sous le ligament inguinal et à 3-4 cm au-dessus de la bifurcation de l’artère fémorale commune sur un segment droit de l’artère.
2. Tenez la sonde perpendiculairement au vaisseau. Appuyez sur le bouton 2D et faites une image en coupe transversale de l’artère fémorale commune (CFA).
3. Optimiser le gain et la profondeur, qui doivent être maintenus tout au long de l’expérience, pour s’assurer que l’artère est au milieu de l’écran et que le sang est noir. Tournez le bouton Gain dans le sens des aiguilles d’une montre pour augmenter le gain et dans le sens inverse des aiguilles d’une montre pour le diminuer. Tournez la profondeur dans le sens des aiguilles d’une montre pour augmenter la profondeur et dans le sens inverse des aiguilles d’une montre pour la diminuer.
   REMARQUE : Veuillez consulter la Figure 2 supplémentaire et la Figure 3 supplémentaire pour l’emplacement des boutons et la Figure 4 supplémentaire pour une image échographique optimisée en termes de gain et de profondeur.
4. En mode 2D, appuyez une fois sur Freeze et faites défiler à l’aide de la boule de commande pour trouver une image de fin de systolique. Effectuez cette opération sous guidage ECG en arrêtant l’image à la fin de l’onde T.
5. Appuyez une fois sur Mesurer et déplacez le curseur sur la couche intimale superficielle de l’artère, puis appuyez sur Entrée. Déplacez le curseur sur la couche intimale profonde de l’artère, puis appuyez sur Entrée pour obtenir le diamètre à la fin de la systole. Le diamètre sera affiché dans le coin supérieur gauche.
6. Appuyez sur Freeze et tournez la sonde de 90 degrés dans le sens des aiguilles d’une montre tout en gardant l’artère au milieu de l’écran et en la maintenant parallèle à l’artère pour créer une vue longitudinale. Appuyez sur le bouton d’onde d’impulsion PW , puis appuyez sur Mesurer. Cela créera un menu déroulant sur le côté droit de l’écran. Déplacez le curseur sur CFA et appuyez sur Entrée.
7. Déplacez le curseur sur « Auto » et appuyez sur Entrée. Déplacez le curseur sur « Volume de débit » et appuyez sur Entrée. Déplacez le curseur sur « En direct » et appuyez sur Entrée pour obtenir le traçage et terminez en appuyant une fois sur Mesurer .
8. Obtenir la vitesse à l’angle d’insonation le plus bas possible et toujours en dessous de 60 degrés. Tournez le bouton Angle de braquage dans le sens des aiguilles d’une montre pour le diminuer et dans le sens inverse des aiguilles d’une montre pour l’augmenter. Tournez le bouton Correction de l’angle pour vous assurer que le tracé est obtenu avec le curseur à l’horizontale par rapport à l’artère, comme illustré à la figure supplémentaire 4.
9. Appuyez sur Sample vol . pour ajuster en fonction de la largeur de l’artère et restez à l’écart des parois de l’artère. Pour réduire la taille de l’échantillon, appuyez sur la flèche gauche. Pour augmenter la taille de l’échantillon, appuyez sur la flèche droite.
10. Obtenez le tracé de la vitesse du flux sanguin grâce à la visualisation 2D simultanée de l’artère et à la rétroaction audiovisuelle de la vitesse du sang. Assurez-vous que le son est activé en tournant le bouton Son dans le sens des aiguilles d’une montre.
11. Obtenez la première trace pendant le repos assis pendant au moins 30 s et appuyez deux fois sur Image Store pour enregistrer la trace. Ensuite, demandez au participant de garder un rythme de 60 tours par minute (RPM) pendant le test et de n’utiliser que le muscle quadriceps pour effectuer les extensions de jambes et garder le muscle ischio-jambier détendu. Gardez la sonde fixe pendant toute la durée de l’expérience.
12. Demandez au participant de maintenir un rythme de 60 tours par minute (RPM) à 0 W et de n’utiliser que le muscle quadriceps pour effectuer les extensions de jambes et garder le muscle ischio-jambier détendu. Gardez la sonde fixe pendant toute la durée de l’expérience et appuyez deux fois sur Image Store pour enregistrer la trace.
13. Ajoutez de la résistance et demandez au participant d’effectuer au moins 150 s d’exercice avant d’obtenir les 30 s de trace, puis appuyez deux fois sur Image Store pour enregistrer la trace.

4. Quantification du flux sanguin

1. Une fois toutes les images obtenues, appuyez sur Vérifier.
2. Appuyez sur Track Ball et déplacez le curseur sur l’image du désir, puis double-cliquez sur Entrée.
3. Une fois que la trace souhaitée apparaît, appuyez sur Mesurer et déplacez le curseur sur « Volume de débit » dans le menu déroulant sur le côté droit de l’écran et appuyez sur Entrée.
4. Déplacez le curseur sur l’image échographique 2D, appuyez sur Entrée, puis faites glisser le curseur jusqu’à ce qu’il atteigne le diamètre mesuré pendant le repos, puis appuyez à nouveau sur Entrée .
5. Tournez deux fois le bouton de sélection du curseur dans le sens des aiguilles d’une montre et choisissez les 30 s de trace qui s’afficheront entre deux lignes verticales en faisant défiler la boule de commande et en appuyant sur Entrée.
6. Calculez le LBF comme le produit de la vitesse moyenne du sang (cm/s) et de la section transversale de l’artère fémorale (cm²), qui sera indiquée dans le coin supérieur gauche.
   REMARQUE : Effectuer un contrôle de la qualité avant l’analyse des données par une inspection visuelle de la trace et exclure les ondes de pouls affectées par des artefacts de mouvement ainsi que des battements cardiaques irréguliers. Il est possible d’ajuster la correction de l’angle après avoir terminé l’examen en tournant le bouton Angle Corr . dans le sens des aiguilles d’une montre pour le diminuer et dans le sens inverse des aiguilles d’une montre pour l’augmenter afin de s’assurer que le curseur est horizontal par rapport à l’artère.

Résultats

Participants
De mai 2022 à octobre 2022, une trentaine d’hommes et de femmes en bonne santé ont été recrutés pour participer à l’étude. Tous les participants n’avaient aucun antécédent de maladies cardiovasculaires, métaboliques ou neurologiques. On ne leur a pas demandé d’apporter de changements à leurs habitudes habituelles, y compris la caféine, l’alcool, la nicotine, l’exercice vigoureux ou tout autre facteur susceptible d’avoir un impact sur la fonction vasculaire.

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Discussion

Cette étude a évalué la fiabilité de la méthodologie d’échographie Doppler pour évaluer le débit sanguin des jambes (LBF) lors d’un exercice sous-maximal d’extenseur du genou sur une jambe chez des participants en bonne santé. Les résultats ont indiqué une fiabilité élevée à l’intérieur d’un jour et une fiabilité acceptable entre les jours, tandis qu’une fiabilité inter-évaluateurs s’est avérée inacceptable au repos et à 0 W.

Bien que le retrait de la sonde ...

matériels

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