内皮機能の超音波評価：フロー依存性血管拡張テストの技術ガイドライン

要約

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.

要約

心血管疾患は死亡率の主要な原因と世界中の障害の主要な原因です。血管内皮の機能不全は、血管拡張と血管収縮物質のバランスに破壊によって主に特徴づけられる病的状態であり、アテローム性動脈硬化性心血管疾患の発症に重要な役割を果たすことが提案されています。したがって、ヒトにおける内皮機能の正確な評価は、より優れた複数の心臓中心の病状の病因を理解するのに役立つ可能性が重要なツールを表します。

過去25年にわたって、多くの方法論的アプローチは、ヒトの内皮機能の評価を提供するために開発されてきました。 1989年に導入され、FMD検査は、一酸化窒素産生と上腕動脈の血管拡張を促進する前腕の閉塞およびその後の反応性充血を内蔵しています。 FMD検査は、現在最も広く利用されている、非侵襲性、ultrですasonicヒトにおける内皮機能の評価とは、将来の心血管イベントに関連しています。

FMD試験は臨床的有用​​性を持つことができるが、それを考慮する必要があるいくつかの交絡因子を継承している生理的な評価です。この記事では、生理学的および技術的な問題を最小限に抑え、評価の精度と再現性を向上させるために推奨される方法論を含めFMDを決定するための標準化されたプロトコルについて説明します。

概要

心臓血管疾患は、世界中で罹患率および死亡率の主な原因です。血管内皮の機能不全は、複数の血管関連疾患¹の開発に向けた初期段階を表しています。したがって、ヒトにおける内皮機能の正確な評価は、病気の治療や予防の有効性を向上させることの究極の目標で、複数の心血管病変の病因を理解するのに役立つ可能性が重要な技術を表しています。

内皮

内皮細胞は、一酸化窒素（NO）、プロスタサイクリン、エンドセリン、内皮細胞増殖因子、インターロイキン、およびプラスミノーゲンインヒビター²のような多数の血管作動性物質を合成する細胞の単層です。このような因子は、血液流動性、血管緊張、血小板凝集、血漿成分と血管壁INFLの透過性を調節するために内皮の機能に貢献しますammation ^2-4。さらに、NOは血管拡張を促進し、内皮の完全性を維持する上で重要な抗動脈硬化的な役割を果たしています。 NOは、組織への酸素の送達およびそれらの代謝需要^3,5間の平衡を制御することによって血管のトーンと直径を調節します。複数の内因性、外因性、および内皮にL-アルギニン^6,7からNOを合成するNO合成酵素（eNOSの）を誘発しない機械的刺激因子があります。最も顕著な機械的刺激は、せん断応力です。壁せん断応力は、NO産生とその後の平滑筋弛緩⁴で、その結果、eNOSのより多くの活性化に貢献しています。そのためNO生物学的利用能の低下は、多くの場合、内皮機能不全⁸の尺度として使用されます。

内皮機能不全

血管拡張剤および血管収縮薬の要因との間の不均衡は、機能不全の内皮²につながります。また、relea炎症性メディエーターおよび変更された局所せん断力のSEは、内皮由来の反応性酸素種（ROS）の合成を高めることができます。のみならず、シグナリングレドックスのこのアップレギュレーションは、内皮の完全性を変更し、NO ⁹の合成を減少させ、それは追加のフリーラジカルの直接産生をもたらすのeNOSを切り離すことができます。最終的には、NOバイオアベイラビリティのこの改善は、血管収縮、血管硬化、および減少した動脈の伸展性^4を促進^します 。

内皮の機能障害の程度は、とりわけ、高血圧^10、アテローム性動脈硬化症^11、虚血性脳卒中^12、糖尿病^13、子癇前症¹⁴または腎臓疾患¹⁵のようないくつかの病態の重症度と関係しています。したがって、だけでなく、時間をかけて血管内皮機能の変化を評価するための広大な関心があるだけでなく、治療的介入を以下に示します。種々の方法がために使用されています内皮機能の臨床評価の両方侵襲的冠動脈および末梢循環^19（心臓カテーテルおよび静脈閉塞プレチスモグラフィ^3,16）と、非侵襲的に（流れ媒介の拡張、橈骨動脈眼圧測定とパルス輪郭分析^{4,17,18）。}

フロー依存性血管拡張

フロー媒介拡張（FMD）は、内皮機能の非侵襲性超音波評価であり、血管の健康問題の発症と相関しています。 1989年²⁰の創業以来、FMDは、広く人間^19,21,22で主にNO媒介内皮機能を評価するための信頼性の高い、in vivo法として利用されてきました。確かに、上腕動脈FMD検査は他の侵襲的技術^23、数多くの調査に関連している口蹄疫と心血管傷害^24,25ようINDIVIの間に強い逆の関係を記載していますより多くの血管病態を呈する低いFMD ²⁵と双対。したがって、これらのデータは、無症候性の被験者^26-30将来の心血管疾患に関連するこの技術が提供できる予後情報を強調する。

FMD試験中、上腕動脈の直径を連続的にベースライン時と前腕の循環停止のリリース後に測定されています。カフ放出されると、誘導された反応性充血はNO放出とその後の血管拡張^19,31を媒介しないせん断応力の増加を促進します。 FMDはベースライン時の直径（FMDの％）と比較してカフのリリース後の動脈直径増加パーセントとして表現さ​​れます。

この手法で増加臨床関心にもかかわらず、FMDの試験は、生理的な評価であり、したがって、いくつかの変数は、ヒトにおける内皮機能の正確な評価を行うために考慮される必要があります。このArticleは、標準化されたプロトコルとFMD検査の精度、再現性および解釈を改善するための技術的および生物学的な問題を最小限にするための推奨方法を説明します。

プロトコル

注：以下のFMDの手順を日常統合血管や運動生理学（LIVEP）の研究室で血管評価研究中に行われます。すべての手順は、ヘルシンキ宣言の原則に従い、ジョージアリージェンツ大学で治験審査委員会によって承認されました。すべての参加者は、参加前に書面による同意を得た目的や手法のリスクの可能性を知らされた。 図1は、上腕動脈FMDの超音波評価のために考慮されるべき重要な要素の概略概要を示しています。

1.件名準備（到着前に）

1. 参加者は（≥4時間の半減期の運動（≥12時間）、カフェイン（≥12時間）、喫煙や煙曝露（≥12時間）、ビタミン補給（> 72時間）と任意の薬物療法を実践控えていることを確認してください薬物、1 DAのための非ステロイド性抗炎症剤yおよび3日間アスピリン）。
2. 参加者は空腹状態下でのみ、試験前に低脂肪食^4を消費していることを確認してください。
3. 閉経前の女性を試験する場合、内因性のエストロゲンおよびプロゲステロン^8,32,33の影響を制限するために、月経周期の月経期の間、FMDプロトコルを実施することが提案されています。

2.件名の準備（到着時）

1. 測定データの集録に先立ち、被験者は血行動態安定状態を達成するために、約20分間静かに、温度制御（24℃〜22℃）部屋で仰臥位に載っていることを確認します。
2. 標準四肢リードII位置の3誘導ECGを取り付けます。アメリカの標準機器を使用して、右の肩にちょうど鎖骨の下に白/負極性リードを配置します。肩の近くに左鎖骨下の黒/デュアル極性のリードを接続し、赤/正極性のリードを接続します胸の横方向ベースで左胸筋下の。
3. 約80℃の肩の外転の時に横方向に被験者の腕を拡張し、測定（ 図2）の間にアームの正確な位置を維持するために真空パックされた枕で、遠位前腕を固定します。
4. 内側上顆のすぐ遠位前腕カフを配置し、何も以下の表（ 図2）を含む、カフに触れていないことを確認してください。

3.ベースライン測定

1. 超音波で上腕動脈のマッピング：
   1. 手でプローブを保持しながら、断面がそれを配置し、上腕の内側上腕の挿入で始まり、近位に進むのスキャンを開始。
   2. Bモード（グレースケール）内では、上腕動脈および担保血管を特定し、動脈の位置を確認するために役立つカラーフロー（CF）モードを使用します。色や拍動を解釈します慎重に動脈と静脈ではないの評価を確実にするために、トランスデューサの方向性を考慮。
      注：ヘッドが直面しているプローブ・インジケータを使用すると、赤い色は青手段が離れて（静脈の流れを）流れながら、トランスデューサ（動脈血流）に向かって流れることを意味します。
2. 上腕動脈の同定：
   1. 上腕動脈を見つけた後、縦方向に腕をスキャンするためにプローブを90°回転させます。肘前窩上記2〜10cmの間の画像を入手します。
   2. このような静脈と同じ被写体で複数の評価のための筋膜面（ 図3）のような解剖学的目印を識別します。
3. プローブの保護：
   1. 定位プローブホルダにプローブを固定します。プローブの確認を適切に過度の動きを回避するために固定されています。ホルダーに固定したプローブを使用すると、画像がホルダーなしで手動で得られた画像と同様に良好であることを確認してください。
4. Resolutioの最適化画像のn個：
   1. 確保したプローブで（TGCの）時間ゲインコントロールを使用して画像を最適化します。
      注：内腔と血管壁との間の前方および後方の内膜界面から明確Bモード画像が得られたときに最適な画像が得られます。
   2. 技術者が手動で内皮の近くと遠くの壁のはっきりと定義された画像を取得するには、ゲイン、フォーカルポイント、ダイナミックレンジ、および高調波を調整しています。
5. 二重ドップラーモード：
   1. Bモード買収後、パルスドプラモードでスキャンを二重化に進みます。
   2. 上腕動脈の画像を調整し、60°の超音波照射の角度を得るために、複数の他のより一端にトランスデューサを揺動することによりホルダ内のプローブとつま先のアプローチにヒールを使用してください。
6. ベースラインの取得：
   1. 動脈の明確な内膜内膜の壁を有する内皮層を識別し、良好Bモード画像を取得します。 ENSドップラー信号が無いマッフルとシャープでクリアなサウンドを表示さURE。
   2. 画像を凍結および解凍することによって超音波CINEループをリセットします。映像ソフトへのデータ記録を開始するためにF1キーを押します。少なくとも30秒間録音するベースラインデータ。ベースラインの値を表すために30秒間の平均直径と血流速度を分析します。注：異なる超音波およびソフトウェアのセットアップが必要なアクションを得るために、異なる配列を必要とするかもしれません。

4.血管閉塞の測定

1. 前腕の閉塞：
   1. 急速に動脈閉塞を誘導するために5分間超収縮圧（250mL mmHgで）に、圧縮空気を使用して、前腕閉塞カフを膨張させます。
   2. 4分と前腕閉塞の30秒後に、データの収集を開始。
      注：閉塞の測定は、閉塞の最後の30秒で表されます。

5.反応性充血（ポスト袖口リリース）測定

1. プレカフのリリースからデータを取得し続けます：
   1. 5分でカフを収縮させます。
   2. カフリリース後2分間の記録を維持。
2. ポストカフリリース記録の2分後、録音を停止し、保存します。最高5秒、2分後に閉塞収集期間にわたって間隔を平均ピーク充血直径を表すために使用されます。

結果の6.分析：エッジ検出とウォール追跡

1. FMD解析の複雑さに起因して、製造元の指示に従って、より高い再現性FMD検査を通じてエッジ検出と壁追跡ソフトウェアを使用しています。
   注：このオフライン分析は、手動評価よりも依存少ない演算子であり、したがって、FMDデータ^4,34-36の精度を向上させることができます。また、このオフライン分析システムは、拡張末期動脈の同定のためのECGと同期を可能にします直径、直径⁴パルスに関連した変化の歪みを回避することができます。 ECGの使用が脈動の変動を最小限にするために承認されているが、ECG ^37を織り付けずにFMDプロトコルを実行することも可能であることに留意すべきです。お勧めはできませんが、エッジのコンピュータ支援分析が利用できない場合、直径と速度の両方を慎重に手動評価は^、36を収集する必要があります。
2. 血管直径を評価するために、視覚的にBモード画像³⁸に沿って超音波キャリパーの最適な配置を決定するために各フレームを検査する必要があります。
   注：関係なく、データ解析方法の、それは反応性充血の最初の20秒であり、残りのポスト閉塞期間⁴ごとに5秒の間、毎4秒直径と速度データを収集することをお勧めします。

結果

明らかに健康コホート群からのベースライン特性は、統合血管と運動生理学（LIVEP）の研究室で行われFMD検査の最も一般的な変数は、表2に示されている表1に提示されている。以下の変数がメインFMDパラメータと考えられています公開されたFMDチュートリアル⁴とガイドライン³⁶によって分析します。

ディスカッション

1989 ²⁰に導入され、FMDの試験が広く内皮機能の非侵襲的測定としてヒトに用いられてきました。 FMDは、将来の血管関連疾患のリスク^19,52,53を予測することが示されていない、低いFMD値は強く心血管障害^24,25,54と相関することを示してきました。内皮機能を評価するための他の技術、両方の侵襲（冠動脈造影）と非侵襲的に（静脈プレチスモグラフィと指プレチスモグラ...

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Doppler ultrasound	GE Medical Systems	Logiq 7	Essential to include Duplex mode for simultaneous acquisition of B-mode and Doppler
Electrocardiographic (ECG) gating	Accusync Medical Research	Accusync 72
12-MHz Linear array transducer	GE Medical Systems	11L-D	A high-resolution linear array probe is essential
Forearm occlusion cuff	D.E. Hokanson	SC5	5 x 84 cm
Ultrasound transmission gel	Parker	01-08
Rapid cuff inflator	D.E. Hokanson	E-20 AG101
Sterotactic-probe holder	Flexabar	18047	Magnetic base fine adjustor
Edge detection analysis software	Medical Imaging Applications	Brachial Analyzer 5