La valutazione non invasiva della funzione endoteliale e microvascolare

Riepilogo

Capillaroscopia è un non-invasiva, metodo relativamente poco costoso per la visualizzazione diretta del microcircolo. Il sangue tecnica dell'avambraccio flusso fornisce accettate non invasive misure della funzione endoteliale.

Abstract

Gli autori hanno utilizzato capillaroscopia e l'avambraccio tecniche per il flusso del sangue per indagare il ruolo della disfunzione microvascolare nella patogenesi della malattia cardiovascolare. Capillaroscopia è un non-invasiva, metodo relativamente poco costoso per la visualizzazione diretta del microcircolo. Assunzione cento capillare viene valutata dividendo l'aumento della densità capillare indotta da postocclusive iperemia reattiva (postocclusive iperemia reattiva densità capillare minus densità basale capillare), dalla densità massima capillare (osservata durante occlusione venosa passiva). Cento capillari perfusi rappresenta la proporzione di tutti i presenti capillari che vengono perfuse (funzionalmente attiva), ed è calcolato dividendo postocclusive iperemia reattiva densità capillare per la densità massima capillare. Entrambi reclutamento capillare per cento e per cento capillari perfusi riflettere il numero di capillari funzionale. Il flusso ematico dell'avambraccio (FBF) tecnica di provides accettata non invasive misure della funzione endoteliale: Il rapporto FBF _max / FBF _base è calcolata come una stima della vasodilatazione, dividendo la media dei quattro valori FBF _max per la media dei quattro valori di _base FBF. Resistenza vascolare dell'avambraccio a vasodilatazione massima (FVR _max) viene calcolato come la pressione arteriosa media (MAP) diviso per FBF _max. Sia la capillaroscopia e le tecniche di avambraccio sono facilmente accettabili per i pazienti e può essere imparato in fretta.

La funzione endoteliale microvascolare e le misure ottenute utilizzando le metodologie descritte in questo documento possono avere utilità futura clinici dei pazienti cardiovascolari rischio-strategie di riduzione. Come abbiamo pubblicato rapporti che dimostrano che la disfunzione endoteliale microvascolare e si trovano nelle fasi iniziali di ipertensione tra cui pre-ipertensione, le misure di funzione endoteliale microvascolari e può eventualmente aiutare nella identificazione precoce, Rischio-stratificazione e la prevenzione di stadio terminale patologia vascolare, con le sue conseguenze potenzialmente fatali.

Protocollo

Caso Presentazione (richiesto, se del caso): NA, questo è ancora una procedura di ricerca sperimentale, non ancora utilizzato nella pratica clinica.

Diagnosi, valutazione, e Piano (richiesta, se del caso): NA, questo è ancora una procedura di ricerca sperimentale, non ancora utilizzato nella pratica clinica.

Procedura (richiesto): Questa parte dovrebbe includere uno step-by-step descrizione delle relative procedure, soddisfare le indicazioni riportate di seguito.

1. Microscopia capillare (Figura 1)

1. La nostra tecnica capillaroscopia è stato adattato da Serne ei suoi colleghi ^1. Un criterio di esclusione per questa procedura è la malattia vascolare del collagene, in quanto malattia vascolare del collagene produce noti cambiamenti capillari ^2.
2. A seguito di un minimo di 10 ore a digiuno e 20 minuti di riposo seduto, le misurazioni microvascolari sono condotte per una mezz'ora tra il 7e le 11, in una zona tranquilla, a temperatura ambiente controllata (mantenuta tra 21,5-22,5 ° C), con il soggetto in posizione seduta e la mano sinistra a livello del cuore.
3. Ungueale capillari nella pelle dorsale del terzo dito sono visualizzati utilizzando uno stereomicroscopio (Olympus, Center Valley, PA), legato ad una Insight 4 megapixel SPOT monocromatico fotocamera digitale (Modello IN-1400: Strumenti diagnostici, Sterling Heights, MI), e un computer portatile (Dell Latitude D600: Dell, Austin, TX). Per limitare il movimento, la mano sinistra e l'avambraccio sono liberamente una coperta piegata, e riposto su un'altra coperta piegata posizionato alla base del microscopio.
4. Illuminazione letto ungueale si ottiene con una da 250 W lampada alogena a fibre ottiche (KL 2500LCD: Schott-Fostec, Elmsford, NY); illuminazione aggiuntiva da una supplementare fonte di illuminazione a fibre ottiche alogena 150W (B & B Microscopi, Ltd., Warrendale, PA) è usato in individui cupamente pigmentate.
5. Per visualizzare i capillari, la3.2x obiettivo (Olympus 3.2/0.07) viene utilizzato con un ingrandimento totale del sistema di 38.4x.
6. Utilizzando software di imaging SPOT fornito con la fotocamera, chiaro / scuro di contrasto nelle fotografie capillari è aumentata utilizzando lo stesso standard di funzione software SPOT (allungamento dei livelli chiari e scuri) per massimizzare la visibilità dei capillari in tutte le materie.
7. Per quantificare la densità capillare, microfotografie digitali vengono prese ogni 3-5 secondi durante ciascuna delle tre fasi, al basale a riposo, durante postocclusive iperemia reattiva, e durante l'occlusione venosa. (A) Al basale a riposo, microfotografie sono prese per un periodo di tre minuti per rilevare capillari perfusi a riposo. (B) Durante postocclusive iperemia reattiva, microfotografie sono adottate per quantificare funzionalmente capillari perfusi (linea di base più riserva capillari), come segue. Primo, un bracciale occlusione sul braccio sinistro viene gonfiato a 40 mmHg sopra la pressione sistolica per 10 min. Microfotografie vengono prese durante thminuti prima e subito dopo rilascio di occlusione arteriosa, visualizzando tutte funzionalmente perfusi capillari. Bassa densità capillare dopo iperemia reattiva indica ridotta assunzione funzionale capillare, e rarefazione quindi funzionale. (C) Nel corso venosi microfotografie occlusione sono adottate per quantificare la massima densità capillare, che comprende sia perfuso (con attivo di globuli rossi (RBC), movimento) e nonperfused (riempito con stagnanti, non in movimento GR) capillari ^{3 nel modo} seguente. Dopo dieci minuti di riposo dopo la procedura postocclusive iperemia reattiva, il bracciale viene gonfiato a 60 mm Hg per 60 sec, passivamente costringendo il sangue in tutte presenti brevetto capillari e microfotografie sono state prese durante questo tempo. Poiché massima densità capillare comprende tutte strutturalmente presenti capillari, una riduzione della massima densità capillare indica rarefazione strutturale.
8. Densità capillare è definito come il numero di capillari per quadrato millimeter ungueale di pelle, ed è calcolato come la media di quattro misurazioni ottenute dai quattro immagini più chiaramente finalizzate, almeno distorte da movimento. Nei nostri studi, valori tipici per il conteggio dei capillari (capillari / mm ²⁾ sono stati in linea di base 55-80, 65-90 per il post-ischemica, e 90-105 per occlusione venosa. I valori per il reclutamento capillare per cento sono in genere tra il 5% e il 25% (media ~ 10-15%) e per i capillari perfusi per cento tra il 70% e il 95% (media ~ 80-90%), con valori che sono più bassa tra i soggetti ipertesi che normotesi. La riproducibilità della procedura di conteggio è stato verificato con tre osservatori indipendenti che hanno eseguito la valutazione manuale di fotografie di 10 soggetti diversi (Figura 2). Gli osservatori sono stati accecati alla pressione identità e il sangue di questi soggetti. Dopo la formazione, conta successive eseguite in modo indipendente ha mostrato un alto livello di accordo. Media discrepanze inter-e intra-rater rater erano di order di 2-3 capillari / mm ^2, e coefficienti di correlazione intraclasse erano tutti maggiori di 0,90. Variazione a breve termine delle misure capillaroscopia erano dello stesso ordine di grandezza di discrepanze inter-rater e intra-rater (circa 2 capillari / mm ^2), ma più lungo termine variazione osservata 2-3 anni era un ordine di grandezza maggiore (circa 15 capillari / mm ^2), indicando che i cambiamenti longitudinali possono essere facilmente distinguibili dalle variazioni rater. Affidabilità delle due misure di funzione dei capillari è stato anche elevato (coefficiente di correlazione intraclasse = 0,84 per cento per il reclutamento capillare e 0,82 per cento capillari perfusi).

9. I ricercatori ora utilizzare un computer basato su metodo per quantificare la densità capillare con Image-Pro Plus software di imaging (Versione 6.2, Media Cybernetics, Inc., Bethesda, MD: Figura 3). Correlazioni di Pearson tra il basale, post-ischemica, e venonoi conta congestione fatto con il software e relativi conteggi manuali in 10 soggetti sono stati 0,78, 0,78, e 0,71 rispettivamente (tutti p <0,05), indicando ragionevole accordo tra i due metodi. Affidabilità dei computer basati conta è leggermente inferiore a quello della conta manuale ma ancora elevato (coefficiente di correlazione intraclasse = 0,91 per baseline, 0,86 per la post-ischemica, e 0,84 per occlusione venosa). Abbiamo dati non pubblicati che dimostrano anche l'associazione dei conteggi automatici con più fattori di rischio cardiovascolare tra cui l'ipertensione, che si stanno preparando per la pubblicazione.

10. La tabella 1 riassume le misurazioni della densità capillare e calcoli. Assunzione cento capillare viene valutata dividendo l'aumento della densità capillare indotta da postocclusive iperemia reattiva (postocclusive iperemia reattiva densità capillare minus densità basale capillare), dalla densità massima capillare (osservata durante passiva venonoi occlusione). Cento capillari perfusi rappresenta la proporzione di tutti i presenti capillari che vengono perfuse (funzionalmente attiva), ed è calcolato dividendo postocclusive iperemia reattiva densità capillare per la densità massima capillare. Entrambi reclutamento capillare per cento e per cento capillari perfusi riflettere il numero di capillari funzionale. Valori più bassi per queste misure indicano funzionale rarefazione capillare.

2. Funzione di valutazione endoteliale

1. Funzione endoteliale viene valutata prima e dopo postocclusive iperemia reattiva, utilizzando misurazioni non invasive pletismografia di flusso sanguigno dell'avambraccio, secondo il metodo di Sivertsson, ⁴ che utilizza l'endotelio-dipendente stimolo di iperemia reattiva per indurre vasodilatazione.
2. Con il soggetto in posizione seduta dopo 10 minuti di riposo in posizione supina, a mercurio del tipo a estensimetro gomma allungato al 10% oltre la sua lunghezza a riposo è in loop aroundel soggetto d avambraccio 5 cm sotto la fossa antecubitale.
3. L'estensimetro è collegato ad un pletismografo (EC-4: DE Hokanson, Inc; Bellevue, WA), che a sua volta è collegato ad un registratore Doppler (CW-1; DE Hokanson, Inc; Belleveue, WA).
4. Una tomaia bracciale occlusione braccio è applicata, e il braccio è sospeso comodamente a livello del cuore utilizzando una benda imbracatura collegata ad un palo regolabile endovenosa. Pressione sistolica e diastolica e la frequenza cardiaca sono ottenuti con una ProCare Dinamap 100 bracciale automatica BP (GE Healthcare, Piscataway, NJ) posto sul braccio opposto.
5. Un bracciale pediatrico intorno al polso viene gonfiato a 200 mm Hg per occludere il flusso alla mano. Il bracciale viene gonfiato superiore a 50 mm Hg, deflazionato per 1,5 secondi, e poi ri-gonfiato rapidamente prima di ogni misurazione del flusso sanguigno dell'avambraccio, ottenuto attraverso l'espansione della cella posta attorno all'avambraccio.
6. Flusso ematico dell'avambraccio (FBF) viene misurata al basale riposato (FBF _base) e di nuovo unt postocclusive iperemia indotta dalla vasodilatazione massimale (FBF _max). Per le misure di base del flusso di sangue, quattro curve consecutive FBF si ottengono entro 30 secondi (FBF _base).
7. Il bracciale occlusione viene gonfiato a 40 mmHg sopra la pressione sistolica per 10 min. A seguito di rilascio di occlusione arteriosa (postocclusive iperemia reattiva), quattro curve consecutive FBF si ottengono entro i primi 30 secondi del flusso (FBF _max).
8. Il rapporto FBF _max / FBF _base è calcolata come una stima della vasodilatazione, dividendo la media dei FBF quattro valori _massimi per la media dei quattro valori _{di base} FBF. ⁵ resistenza avambraccio vascolare vasodilatazione massima (FVR _max) è calcolato come pressione arteriosa media (MAP) diviso per FBF _max. FBF _max durante iperemia reattiva è direttamente correlata al FBF dopo massima di infusione intra-arteriosa di acetilcolina, un vasodilatatore endotelio-dipendente. ⁶ Di conseguenza, FBF _max e il rapporto FBF _max / FBF _{di base} sono accettati non invasive misure della funzione endoteliale. ^6-8 Inoltre, sia _max FBF e FVR _max riflettere i cambiamenti strutturali delle arterie di resistenza (aumentata da parete / lume ratio) ^9.

Risultati

Differenze nella comparsa del microcircolo tra individui normotesi e ipertesi sono evidenti confrontando le figure 4 e 5. Figura 4 mostra la rete, tipiche dei capillari in righe ben organizzati in un individuo normotesi. Al contrario, la Figura 5 mostra un modello più scomposta di ristretto, a spirale capillari.

Gli autori hanno interesse in corso nel ruolo di disfunzione microvascolare nella patogenesi della malattia cardiovascolare. Nel l...

Discussione

Capillaroscopia (microscopia capillare) è un non-standard misura della struttura capillare. Tuttavia, attualmente, non esistono metodi standard per la valutazione diretta del capillare structure.Furthermore, microscopia capillare è stato ampiamente utilizzato per la valutazione diretta di capillarydensity in un corpo grande e crescente di lavoro pubblicato ^{12, 13, 10, 11, 14-18} . Inoltre, abbiamo convalidato la tecnica di microscopia capillare, correlando i risultati con capillaroscopia flusso sanguigno del...