Valutazione del flusso sanguigno delle gambe basata su ecografia Doppler durante l'esercizio con estensore del ginocchio su una gamba sola in un ambiente non controllato

Riepilogo

Questo studio di test-retest ha valutato il flusso sanguigno delle gambe misurato con la tecnica ecografica Doppler durante l'esercizio con estensore del ginocchio su una gamba sola. È stata studiata l'affidabilità del metodo all'interno del giorno, tra i giorni e tra valutatori. L'approccio ha dimostrato un'elevata affidabilità giornaliera e accettabile tra un giorno e l'altro. Tuttavia, l'affidabilità tra valutatori era inaccettabilmente bassa durante il riposo e con carichi di lavoro bassi.

Abstract

L'ecografia Doppler ha rivoluzionato la valutazione del flusso sanguigno degli organi ed è ampiamente utilizzata nella ricerca e negli ambienti clinici. Mentre la valutazione basata sull'ecografia Doppler della contrazione del flusso sanguigno muscolare delle gambe è comune negli studi sull'uomo, l'affidabilità di questo metodo richiede ulteriori indagini. Pertanto, questo studio mirava a indagare l'affidabilità del test-retest all'interno del giorno, del test-retest tra i giorni e dell'affidabilità tra valutatori dell'ecografia Doppler per la valutazione del flusso sanguigno delle gambe durante il riposo e delle estensioni del ginocchio a gamba singola classificate (0 W, 6 W, 12 W e 18 W), con la sonda ecografica rimossa tra le misurazioni. Lo studio ha incluso trenta soggetti sani (età: 33 ± 9,3, maschi/femmine: 14/16) che hanno visitato il laboratorio in due diversi giorni sperimentali separati da 10 giorni. Lo studio non ha controllato i principali fattori confondenti come lo stato nutrizionale, l'ora del giorno o lo stato ormonale. In diverse intensità di esercizio, i risultati hanno dimostrato un'elevata affidabilità giornaliera con un coefficiente di variazione (CV) compreso tra il 4,0% e il 4,3%, un'affidabilità accettabile tra un giorno e l'altro con un CV compreso tra il 10,1% e il 20,2% e un'affidabilità inter-valutatore con un CV compreso tra il 17,9% e il 26,8%. Pertanto, in uno scenario clinico reale in cui il controllo di vari fattori ambientali è difficile, l'ecografia Doppler può essere utilizzata per determinare il flusso sanguigno delle gambe durante l'esercizio submassimale con estensore del ginocchio a gamba singola con un'elevata affidabilità giornaliera e un'affidabilità accettabile tra i giorni se eseguita dallo stesso ecografista.

Introduzione

L'ecografia Doppler, introdotta negli anni '80, è stata ampiamente utilizzata per determinare la contrazione del flusso sanguigno muscolare, in particolare nel modello con estensore del ginocchio a gamba singola, consentendo la misurazione del flusso sanguigno nell'arteria femorale comune (CFA) durante l'attivazione della piccola massa muscolare 1,2,3,4,5,6 . La tecnologia del flusso sanguigno basata sull'ecografia Doppler ha fornito preziose informazioni sulla regolazione vascolare in varie popolazioni, tra cui adulti sani^7,8, individui con diabete⁹, ipertensione 10, BPCO 11,12 e insufficienza cardiaca ^13,14.

Un vantaggio dell'ecografia Doppler è la sua non invasività rispetto ad altri metodi di determinazione del flusso sanguigno come la termodiluizione e può essere combinata con il cateterismo arterioso e venoso, se necessario 3,4,6,15. Consente inoltre la misurazione della velocità del flusso sanguigno da battito a battito, consentendo il rilevamento di rapidi cambiamenti¹⁶. Tuttavia, le misurazioni del sangue basate sull'ecodoppler presentano limitazioni, tra cui la difficoltà di ottenere registrazioni stabili durante il movimento eccessivo degli arti a intensità di esercizio quasi massime e il requisito dell'accessibilità ecografica al vaso sanguigno mirato, escluse le valutazioni durante l'ergometro in bicicletta¹⁵. Pertanto, il modello di estensore del ginocchio a gamba singola è adatto per la valutazione del LBF utilizzando l'ecografia Doppler durante l'esercizio dinamico a intensità submassimali¹⁷, riducendo al minimo l'influenza delle limitazioni cardiache e polmonari legate all'esercizio e facilitando i confronti tra soggetti sani e pazienti con malattie cardio-polmonari¹¹.

Nonostante sia ampiamente utilizzato, l'affidabilità tra i giorni del modello di estensore di ginocchio a gamba singola che utilizza l'ecografia Doppler non è stata studiata su scala più ampia negli ultimi decenni, con studi precedenti che hanno coinvolto piccole popolazioni (n = 2)3,18,19,20.

Questo studio mirava a indagare (1) l'affidabilità del test-retest all'interno del giorno, (2) l'affidabilità del test-retest tra un giorno e l'altro e (3) l'affidabilità inter-rater dell'ecografia Doppler per la valutazione LBF durante l'esercizio con estensore del ginocchio a gamba singola a 0 W, 6 W, 12 W e 18 W. Le misurazioni sono state condotte in uno scenario clinicamente realistico in cui la sonda è stata rimossa tra una misurazione e l'altra. È importante notare che diversi fattori ambientali intrinseci ed estrinseci noti per influenzare la LBF non sono stati controllati durante le misurazioni, il che potrebbe introdurre variabilità e influire sull'affidabilità. Considerando i progressi nella tecnologia ecografica Doppler e nel software di analisi del flusso sanguigno, abbiamo ipotizzato che, anche in un ambiente non controllato, un'affidabilità accettabile all'interno e tra un giorno e l'altro delle misurazioni LBF potrebbe essere raggiunta a tutte le intensità se eseguite dallo stesso ecografista.

Protocollo

Lo studio è stato valutato dal Comitato Etico Regionale della Regione della Capitale della Danimarca (fascicolo n. H-21054272), che ha stabilito che si trattava di uno studio di qualità. In conformità con la legislazione danese, lo studio è stato quindi approvato a livello locale dal Consiglio interno per la ricerca e il miglioramento della qualità presso il Dipartimento di Fisiologia Clinica e Medicina Nucleare, Rigshospitalet (fascicolo n. KF-509-22). Lo studio è stato condotto secondo le linee guida della Dichiarazione di Helsinki. Tutti i soggetti hanno fornito il consenso informato orale e scritto prima dell'iscrizione. Uomini e donne, ≥18 anni, sono stati inclusi nello studio. Sono stati esclusi gli individui con arteriopatia periferica, insufficienza cardiaca, malattie neurologiche e muscoloscheletriche che ostacolano lo sforzo KEE e sintomi di malattia entro 2 settimane prima dello studio.

1. Configurazione del partecipante

1. Posizionare il partecipante sulla sedia con estensore del ginocchio a gamba singola con lo schienale del partecipante appoggiato alla sedia (Figura supplementare 1). Vestire il partecipante con biancheria intima che consenta di accedere alla regione inguinale con una sonda ecografica.
2. Posizionare tre elettrodi ECG (vedere la tabella dei materiali) sul partecipante. Posizionare gli elettrodi sul lato destro della parete toracica nel terzo spazio intercostale, sul lato sinistro nel terzo spazio intercostale e sul lato sinistro nell'undicesimo spazio intercostale in modo che gli elettrodi siano equidistanti dal cuore.
3. Posizionare il partecipante con un angolo di >90 gradi tra l'addome e la coscia.
4. Regolare il braccio che collega la sedia con estensore a ginocchio singolo al volano per consentire al partecipante di estendere completamente il ginocchio.
5. Legare saldamente la gamba del partecipante al pedale della sedia per evitare l'uso dei muscoli nella parte inferiore dell'arto.
6. Posiziona una sedia o una panca per stabilizzare la gamba inattiva.
   NOTA: L'angolo di >90 gradi è considerato un minimo. Aumentando l'angolo si aprirà l'area inguinale consentendo un migliore accesso all'arteria femorale con la sonda ecografica. Questo approccio viene spesso utilizzato quando i soggetti hanno adiposità addominale che può interferire con la scansione.
   L'aggiunta di resistenza alla sedia con estensore del ginocchio a gamba singola viene eseguita in modo diverso a seconda del tipo e del modello e quindi non è descritta in dettaglio. È possibile riportare sia l'intensità assoluta che quella relativa. Per segnalare l'intensità relativa, eseguire un test fino all'esaurimento il giorno precedente.

2. Messa a punto dell'apparecchio ad ultrasuoni

1. Premere il pulsante Accensione .
2. Premere Paziente per creare un file in cui verrà salvato l'esame. Spostare il cursore su "nuovo paziente" e premere invio. Compilare l'"ID paziente", spostare il cursore su "Crea" e premere Invio (Figura supplementare 2 e Figura supplementare 3).
3. Premere Sonda, scegliere la sonda lineare (9 MHz) e applicare il gel per ultrasuoni (vedere la tabella dei materiali) sulla sonda.
   NOTA: Non è possibile salvare i dati del partecipante senza assegnare un "ID paziente". L'assegnazione di più dati a questa scheda è possibile ma non necessaria per l'esecuzione dell'esame.

3. Ecografia Doppler

1. Azionare la sonda lineare con la mano più vicina al partecipante e posizionarla nella regione inguinale. Trovare con attenzione la sezione arteriosa migliore per ottenere misurazioni LBF. Questo si trova al di sotto del legamento inguinale e 3-4 cm al di sopra della biforcazione dell'arteria femorale comune su un segmento rettilineo dell'arteria.
2. Tenere la sonda perpendicolare al recipiente. Premere il pulsante 2D e creare un'immagine in sezione trasversale dell'arteria femorale comune (CFA).
3. Ottimizzare il guadagno e la profondità, che devono essere mantenuti durante l'esperimento, per garantire che l'arteria sia al centro dello schermo e che il sangue sia nero. Ruotare il pulsante Gain in senso orario per aumentare il guadagno e in senso antiorario per diminuirlo. Ruotare la profondità in senso orario per aumentare la profondità e in senso antiorario per diminuirla.
   NOTA: Vedere la Figura 2 e la Figura 3 supplementari per la localizzazione dei pulsanti e la Figura 4 supplementare per un'immagine ecografica ottimizzata con guadagno e profondità.
4. In modalità 2D, premi Blocca una volta e scorri utilizzando la trackball per trovare un'immagine di fine sistolica. Eseguire questa operazione sotto guida ECG fermando l'immagine alla fine dell'onda T.
5. Premere Misura una volta e spostare il cursore sullo strato intimale superficiale dell'arteria, quindi premere Invio. Spostare il cursore sullo strato intimale profondo dell'arteria, quindi premere Invio per ottenere il diametro in corrispondenza della sistole terminale. Il diametro verrà visualizzato nell'angolo in alto a sinistra.
6. Premere Freeze e ruotare la sonda di 90 gradi in senso orario mantenendo l'arteria al centro dello schermo e tenendola parallela all'arteria per creare una vista longitudinale. Premere il pulsante dell'onda di impulso PW e quindi premere Misura. Questo creerà un menu a discesa sul lato destro dello schermo. Spostare il cursore su CFA e premere invio.
7. Spostare il cursore su "Auto" e premere Invio. Spostare il cursore su "Volume di flusso" e premere Invio. Spostare il cursore su "Live" e premere Invio per ottenere la traccia e terminare premendo una volta Misura .
8. Ottenere la velocità all'angolo di insonazione più basso possibile e sempre al di sotto di 60 gradi. Ruotare il pulsante dell'angolo di sterzata in senso orario per diminuirlo e in senso antiorario per aumentarlo. Ruotare il pulsante di correzione dell'angolo per assicurarsi che la traccia sia ottenuta con il cursore orizzontale rispetto all'arteria, come mostrato nella Figura 4 supplementare.
9. Premere Sample vol . per regolare in base alla larghezza dell'arteria e tenersi lontani dalle pareti dell'arteria. Per ridurre la dimensione del campione, premere la freccia sinistra. Per aumentare la dimensione del campione, premere la freccia destra.
10. Ottieni la traccia della velocità del flusso sanguigno con visualizzazione 2D simultanea dell'arteria e feedback audiovisivo della velocità del sangue. Assicurarsi che l'audio sia attivo ruotando il pulsante Suono in senso orario.
11. Ottenere la prima traccia durante il riposo seduto per un minimo di 30 secondi e premere due volte Memorizza immagine per salvare la traccia. Quindi istruire il partecipante a mantenere un ritmo di 60 giri al minuto (RPM) durante il test e a utilizzare solo il muscolo quadricipite per eseguire le estensioni delle gambe e mantenere rilassato il muscolo bicipite femorale. Tenere la sonda fissa durante l'intero esperimento.
12. Istruire il partecipante a mantenere un ritmo di 60 giri al minuto (RPM) a 0 W e a utilizzare solo il muscolo quadricipite per eseguire le estensioni delle gambe e mantenere rilassato il muscolo dei muscoli posteriori della coscia. Tenere la sonda fissa durante l'intero esperimento e premere due volte Image Store per salvare la traccia.
13. Aggiungi resistenza e chiedi al partecipante di completare almeno 150 secondi di esercizio prima di ottenere i 30 secondi di traccia, quindi premi due volte Memorizza immagine per salvare la traccia.

4. Quantificazione del flusso sanguigno

1. Una volta ottenute tutte le immagini, premere Revisione.
2. Premere Track Ball e spostare il cursore sull'immagine desiderata, quindi fare doppio clic su Invio.
3. Una volta visualizzata la traccia desiderata, premere Misura e spostare il cursore su "Volume di flusso" nel menu a discesa sul lato destro dello schermo e premere Invio.
4. Spostare il cursore sull'immagine ecografica 2D, premere Invio, quindi trascinare il cursore fino a raggiungere il diametro misurato durante la pausa e premere nuovamente Invio .
5. Ruotare due volte il pulsante Cursor Select in senso orario e scegliere i 30 s di traccia che verranno visualizzati tra due linee verticali scorrendo la trackball e premendo Invio.
6. Calcola il LBF come il prodotto della velocità media del sangue (cm/s) e dell'area della sezione trasversale dell'arteria femorale (cm²), che verrà mostrato nell'angolo in alto a sinistra.
   NOTA: Eseguire il controllo di qualità prima dell'analisi dei dati mediante ispezione visiva della traccia ed escludere le onde di polso influenzate da artefatti da movimento e battiti cardiaci irregolari. È possibile regolare la correzione dell'angolo dopo aver completato l'esame ruotando il pulsante Angle Corr . in senso orario per diminuirlo e in senso antiorario per aumentarlo per assicurarsi che il cursore sia orizzontale rispetto all'arteria.

Risultati

Partecipanti
Da maggio 2022 a ottobre 2022, un totale di trenta uomini e donne sani sono stati reclutati per partecipare allo studio. Tutti i partecipanti non avevano una storia di malattie cardiovascolari, metaboliche o neurologiche. Non sono stati istruiti ad apportare modifiche alle loro abitudini abituali, tra cui caffeina, alcol, nicotina, esercizio fisico vigoroso o altri fattori che potrebbero potenzialmente influire sulla funzione vascolare.

Procedure sperim...

Discussione

Questo studio ha valutato l'affidabilità della metodologia ecografica Doppler per la valutazione del flusso sanguigno delle gambe (LBF) durante l'esercizio submassimale con estensore del ginocchio a gamba singola in partecipanti sani. I risultati hanno indicato un'elevata affidabilità infragiornaliera e un'affidabilità accettabile tra i giorni, mentre l'affidabilità inter-valutatore è risultata inaccettabile a riposo e a 0 W.

Sebbene la rimozione della sonda tra una misurazione e l'altra ...

Materiali

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