制御されていない環境での片脚膝伸筋運動中のドップラー超音波ベースの脚の血流評価

要約

このテスト再テスト研究では、片脚膝伸筋運動中にドップラー超音波技術によって測定された脚の血流を評価しました。分析法の日中、日中、および評価者間の信頼性を調査しました。このアプローチは、日中および許容可能な日中の信頼性が高いことを実証しました。しかし、評価者間の信頼性は、安静時や低作業負荷時に許容できないほど低かった。

要約

ドップラー超音波は、臓器の血流の評価に革命をもたらし、研究や臨床現場で広く使用されています。収縮した脚の筋肉の血流のドップラー超音波ベースの評価は人間の研究では一般的ですが、この方法の信頼性にはさらなる調査が必要です。したがって、この研究は、安静時の脚の血流を評価するためのドップラー超音波の日内テスト-再テスト、日中のテスト-再テスト、および評価者間の信頼性を調査することを目的としていました グレード付き片脚膝伸展(0 W、6 W、12 W、および18 W)は、測定と測定の間に超音波プローブを取り外します。この研究には、30人の健康な被験者(年齢:33±9.3、男性/女性:14/16)が含まれ、10日間隔の2つの異なる実験日に実験室を訪れました。この研究では、栄養状態、時間帯、ホルモン状態などの主要な交絡因子は制御されていなかった。さまざまな運動強度において、変動係数(CV)が4.0%から4.3%の範囲で高い日中信頼性、CVが10.1%から20.2%の範囲で許容できる日中信頼性、CVが17.9%から26.8%の範囲で評価者間信頼性が実証されました。したがって、さまざまな環境要因の制御が困難な実際の臨床シナリオでは、ドップラー超音波を使用して、同じ超音波検査技師が実施した場合、高い日内信頼性と許容可能な日中信頼性を備えた、最大下片脚膝伸筋運動中の脚の血流を決定することができます。

概要

1980年代に導入されたドップラー超音波は、特に片足膝伸筋モデルにおいて、収縮する筋肉の血流を測定するために広く使用されており、小筋肉量の活性化中の総大腿動脈(CFA)の血流を測定できます1,2,3,4,5,6 .ドップラー超音波ベースの血流技術は、健康な成人^7,8、糖尿病患者⁹、高血圧患者10、COPD11,12、心不全^13,14など、さまざまな集団の血管調節に関する貴重な洞察を提供しています。

ドップラー超音波の利点の1つは、熱希釈などの他の血流測定方法と比較して非侵襲性であり、必要に応じて動脈および静脈カテーテル法と組み合わせることができます3,4,6,15。また、拍動間の血流速度測定も可能になり、急激な変化の検出が可能になります¹⁶。しかし、ドップラー超音波による血液測定には限界があり、最大に近い運動強度での過度の四肢運動中に安定した記録を得ることが困難であることや、エルゴメーターによる自転車運転中の評価を除いて、標的血管への超音波アクセス性が要求されるなどがある¹⁵。したがって、片脚膝伸筋モデルは、最大下強度での動的運動中にドップラー超音波を使用したLBF評価に適しており¹⁷、運動関連の心臓および肺の制限の影響を最小限に抑え、健康な被験者と心肺疾患の患者との比較を容易にします¹¹。

広く使用されているにもかかわらず、ドップラー超音波を使用した片脚膝伸筋モデルの日中信頼性は、ここ数十年で大規模に調査されておらず、以前の研究では小さな集団(n = ²⁾3,18,19,20が対象となっています。

本研究は、(1)0W、6W、12W、18Wでの片脚膝伸筋運動中のLBF評価のためのドップラー超音波の評価者間信頼性、(2)日中のテスト-再テストの信頼性、および(3)評価者間の信頼性を調査することを目的とした。測定は、測定と測定の間にプローブを取り外すという臨床的に現実的なシナリオで実施されました。LBFに影響を与えることが知られているいくつかの内因性および外因性の環境要因は、測定中に制御されていなかったため、ばらつきが生じ、信頼性に影響を与える可能性があることに注意することが重要です。ドップラー超音波技術と血流分析ソフトウェアの進歩を考慮すると、制御されていない設定でも、同じ超音波検査技師が実行した場合、LBF測定の許容可能な日内および日中の信頼性がすべての強度で達成できるという仮説を立てました。

プロトコル

この研究は、デンマーク首都圏の地域倫理委員会(ファイル番号H-21054272)によって評価され、質の高い研究であると判断されました。したがって、デンマークの法律に従って、この研究は、リグスホスピタレットの臨床生理学および核医学部門の内部研究および品質改善委員会によって現地で承認されました(ファイル番号。KF-509-22)。この研究は、ヘルシンキ宣言のガイドラインに従って実施されました。すべての被験者は、登録前に口頭および書面によるインフォームドコンセントを提供しました。≥18歳の男女が研究に含まれた。末梢動脈疾患、心不全、神経学的および筋骨格系疾患のある個人 KEEの取り組み、および研究前2週間以内の疾患の症状は除外されました。

1. 参加者の設定

1. 参加者を片脚膝伸筋椅子に置き、参加者の背もたれを椅子に寄り付けます(補足図1)。超音波プローブで鼠径部にアクセスできるように、参加者に下着を着せます。
2. 参加者に3つのECG電極( 材料表を参照)を配置します。胸壁の右側の第3肋間腔、左側の第3肋間腔、左側の第11肋間腔に電極を配置し、電極が心臓から等距離になるようにします。
3. 腹部と大腿部の間に>90度の角度で参加者を置きます。
4. 片膝伸筋椅子をフライホイールに接続しているアームを調整して、参加者が膝を完全に伸ばせるようにします。
5. 参加者の脚を椅子のペダルにしっかりと結び付けて、手足の下部の筋肉を使わないようにします。
6. 椅子やベンチを置いて、活動していない脚を安定させます。
   注意: >90度の角度は最小と見なされます。角度を大きくすると、鼠径部が開き、超音波プローブで大腿動脈へのアクセスが良くなります。このアプローチは、被験者がスキャンを妨げる可能性のある腹部脂肪を持っている場合によく使用されます。
   片脚膝伸筋チェアへの抵抗の追加は、タイプやモデルによって異なるため、詳細には説明されていません。絶対強度と相対強度の両方を報告できます。相対強度を報告するには、前日に疲労度までのテストを実行します。

2.超音波装置のセットアップ

1. [電源を入れる]ボタンを押します。
2. [患者]を押して、検査を保存するファイルを作成します。カーソルを「new patient」に移動し、Enterキーを押します。「患者ID」を入力し、カーソルを「作成」に移動して、Enterキーを押します(補足図2および補足図3)。
3. プローブを押し、リニアプローブ(9 MHz)を選択し、超音波ゲル(材料表を参照)をプローブに塗布します。
   注:「患者ID」を割り当てずに参加者のデータを保存することはできません。このシートにさらにデータを割り当てることは可能ですが、検査の実行に必須ではありません。

3.ドップラー超音波スキャン

1. 参加者に最も近い手でリニアプローブを操作し、鼠径部に配置します。LBF測定値を取得するための最良の動脈切片を慎重に見つけてください。これは鼠径靭帯の下にあり、動脈の直線部分の総大腿動脈の分岐部から3〜4 cm上にあります。
2. プローブを容器に対して垂直に保持します。2Dボタンを押して、総大腿動脈(CFA)の断面画像を作成します。
3. 実験全体を通して維持されるゲインと深さを最適化して、動脈が画面の中央にあり、血液が黒くなっていることを確認します。ゲインボタンを時計回りに回すとゲインが増加し、反時計回りに回すと ゲイン が減少します。深さを時計回りに回すと深さが増し、反時計回りに回すと 深さ が減ります。
   注意: ボタンの位置特定については補足図2と補足図3を、ゲインと深度で最適化された超音波画像については補足図4を参照してください。
4. 2Dモードで、 Freeze を1回押し、トラックボールを使用してスクロールして収縮期末の画像を見つけます。これは、心電図ガイダンスの下で、T波の最後に画像を停止することによって実行します。
5. [測定]を 1 回押して、カーソルを動脈の表在内膜層に移動し、Enter キーを押します。カーソルを動脈の深部内膜層に移動し、Enterを押して収縮末期の直径を取得します。直径は左上隅に表示されます。
6. フリーズを押して、動脈を画面の中央に保ち、動脈と平行に保持しながらプローブを時計回りに90度回転させて、縦方向のビューを作成します。パルス波ボタンPWを押してから、測定を押します。これにより、画面の右側にドロップダウンメニューが作成されます。カーソルを CFA に移動し、Enter キーを押します。
7. カーソルを「自動」に移動し、 Enterキーを押します。カーソルを「Flow volume」に移動し、 Enterを押します。カーソルを「Live」に移動し、 Enter を押してトレースを取得し、 Measure を1回押して終了します。
8. 可能な限り低い共振角で、常に60度未満で速度を取得します。 ステア角度 ボタンを時計回りに回すと減少し、反時計回りに回すと増加します。 角度補正 ボタンを回して、 補足図4に示すように、カーソルが動脈に対して水平な状態でトレースが得られるようにします。
9. Sample vol.を押して、動脈の幅に合わせて調整し、動脈の壁に近づけないようにします。サンプルサイズを小さくするには、左矢印を押します。サンプルサイズを大きくするには、右矢印を押します。
10. 動脈の2D可視化と視聴覚血速フィードバックを同時に行うことで、血流速度トレースを取得します。サウンドボタンを時計回りに回して、 サウンド がオンになっていることを確認します。
11. 最低 30 秒間座って休んでいるときに最初のトレースを取得し、 イメージ ストア を 2 回押してトレースを保存します。次に、テスト中は毎分60ラウンド(RPM)のペースを維持し、大腿四頭筋のみを使用して脚の伸展を行い、ハムストリングの筋肉をリラックスさせるように参加者に指示します。実験中はプローブを固定したままにしてください。
12. 参加者に、毎分60ラウンド(RPM)のペースを0Wで維持し、大腿四頭筋のみを使用して脚の伸展を行い、ハムストリングの筋肉をリラックスさせるように指示します。実験中はプローブを固定したまま、 Image Store を 2 回押してトレースを保存します。
13. 抵抗を追加し、参加者に少なくとも 150 秒の運動を完了してもらい、30 秒のトレースを取得してから、 画像ストア を 2 回押してトレースを保存します。

4. 血流の定量

1. すべての画像を取得したら、[ レビュー]を押します。
2. トラックボールを押して、欲望の画像にカーソルを移動し、Enterをダブルクリックします。
3. 目的のトレースが表示されたら、[ 測定 ]を押し、画面右側のドロップダウンメニューの[流量]にカーソルを移動して、 Enterキーを押します。
4. カーソルを2D超音波画像に移動し、Enterを押してから、静止時に測定された直径に達するまでカーソルをドラッグし、もう一度Enterを押します。
5. カーソル選択ボタンを時計回りに2回回し、トラックボールをスクロールしてEnterキーを押して、2本の垂直線の間に表示される30秒のトレースを選択します。
6. LBFは、平均血流速度(cm / s)と大腿動脈の断面積(cm²)の積として計算し、左上隅に表示されます。
   注意: トレースの目視検査により、データ分析の前に品質管理を実行し、モーションアーチファクトや不整脈の影響を受ける脈波を除外します。検査終了後、 Angle Corr. ボタンを時計回りに回して下げ、反時計回りに回して大きくすることで、カーソルが動脈に対して水平になるように角度補正を調整することができます。

結果

参加者
2022 年 5 月から 2022 年 10 月にかけて、合計 30 人の健康な男女が研究に参加するために募集されました。すべての参加者は、心血管疾患、代謝疾患、または神経疾患の病歴がありませんでした。カフェイン、アルコール、ニコチン、激しい運動、または血管機能に影響を与える可能性のあるその他の要因など、通常の習慣を変更するように指示されていません。

ディスカッション

この研究では、健康な参加者における最大下片脚膝伸筋運動中の脚血流(LBF)を評価するためのドップラー超音波法の信頼性を評価しました。その結果、日中の信頼性は高く、日中の信頼性は許容できるが、評価者間の信頼性は安静時および0Wでは許容できないことがわかった。

測定と測定の間のプローブの取り外しはほとんど影響がないように見えましたが、日中測定と?...

資料

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