Name: ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery in clinical research
Uploaded: 2014-10-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 42 s
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血管の統合生理学実験治療（VIPERx）研究室から、この作品は、外科、カリフォルニア州、サンフランシスコの大学と研究教育のための北カリフォルニア大学からの資金によってサポートされていました。記載されたプロジェクトは、研究資源のための国立センターから受賞数KL2RR024130によってサポートされていました。内容はもっぱら著者の責任であり、必ずしも研究資源国立センターや国立衛生研究所の公式見解を示すものではありません。

研究者主導の研究の一環として開発された以下の手順は、見直され、カリフォルニア大学によって承認され、ヒューマン研究サンフランシスコ校（UCSF）委員会（CHR）とすべての参加者がインフォームドコンセントを得た。 1。装置<ol><li>口蹄疫を記録し、分析するためにEKGゲート制御画像キャプチャシステムを使用してください。デスクトップPCにフィリップスHD11超音波を接続します。 </li><li> PC上で特別なフレームグラバーカードを搭載した超音波からのビデオ信号を接続します。 </li><li>信号を増幅するEKGゲーティングモジュールへの超音波からの音声信号を中継する。心周期における一貫性の点で画像を識別し、記録するための画像キャプチャソフトウェアを可能にするために、PCに増幅された信号を運ぶ。 EKGのR波の鋭いたわみからの信号を生成します。 </li><li>上腕動脈の深さ分解能を最適化するために5-12 MHzのリニアアレイトランスデューサを使用してください。 </li></ol> 2。件名の準備<ol><li>参加者は、高速での試験の前に8時間の練習を避けるだけでなく、少なくとも4つの四つんばいのためにカフェインやニコチンを避けていることを確認してください。参加者は4半減期のための血管緊張や心拍出量に影響を与える薬を避けることを確認してください。 注：ダイエット、薬、そして一日の時間が結果に影響する場合があります。 </li><li> 21℃での静かな、暗い部屋での試験を実施する。長期的な研究を行う場合、日の同じ時間に繰り返し試験を開催しています。 </li></ol> 3ベースライン測定<ol><li>試験テーブルの上に仰向けに位置するように件名を確認して下さい。標準位置に3 - 鉛EKGを取り付けます。被写体が快適になることを確認し、試験中に運動を控えるようあらゆる整形外科の問題に対処する。 </li><li>被験者は、試験の開始前に10分間休ませます。 5分間の休息後、オシロメトリック、非侵襲性血圧モニタによって、被験者の血圧を測定する。 <ol><li>に5センチの適用近位または遠位位置のいずれかにおけるurniquetカフが上腕技術を実証する。 </li><li>横方向に被験者の腕を伸ばして、心のレベルで維持する。 </li><li>オペレータの好みに依存して、被験者の腕を拘束するためにテーブルと枕を使用しています。 </li><li>疲労に抵抗し、手首のサポートを提供する立場にオペレータの腕を置きます。手首の延長を最小限にし、解剖学的中立位置に前腕に保つようにしてください。 </li></ol></li><li>力こぶの挿入から始まり、近位に進み、上腕動脈の断面スキャンを実施する。上腕動脈を確認し、ランドマークとして機能することができる副血管を見つけるためにカラーフローイメージングを使用してください。 </li><li>適切な位置が見つかると、近位端は、超音波画面の左側に表示されるように、プローブと90度回転。かなりの練習と繊細なタッチを使用して動脈上の位置を維持します。 VERIFyの遠位端付近の組織を押して向き。プローブの遠位端部に沿って被験者の皮膚をマークします。 </li><li>画像の横方向の解像度を向上させるために上腕動脈の深いまたは「遠い」壁とプローブの焦点設定を合わせます。軸方向の解像度を向上させる、より高い周波数で軸方向分解能上のプローブの設定を変更します。 </li><li>近くと遠くの壁の両方のコントラスト分解能を最適化するために、プローブの角度を調整します。角に小さな変化が改善されたコントラストをもたらすことができる。シリアル試験が被験者に対して実施している場合は、簡単な分度器で角度を推定します。 </li><li>品質測定を確保するために、容器は横と縦軸と一致することを確認してください。圧力の小さな変更を行い、動脈の位置合わせを支援する（プローブの一端をヒーリング）。全体的に、オペレータの疲労を防ぐために、圧力、光を保つ。 </li><li>最適化されたとき、私は「Pignoliの二重線」は見ることができていることを確認nは両方の壁は、内膜メディアの厚さに対応する。血管内腔にエコーを低減するために、ゲイン調整を使用してください。両側の内膜 - 媒介厚さ（IMT）の少なくとも2cm、正確な直径の測定を可能にする。 </li></ol> 4。ベースライン測定<ol><li> 2Dドップラーモードを使用して、ベースラインの速度を記録しておきます。内腔の中央にサンプルゲートを置き、60度の超音波照射角度を維持します。データの60秒を収集します。 </li></ol> 5。オクルージョンフェーズ<ol><li>被験者の収縮期血圧は50 mmHgまでカフ空気を入れます。 5cmの止血カフを使用すると、収縮期圧を過大評価します。閉塞を確認するために、2Dドップラーモードを使用します。 </li><li>多くの血圧カフをゆっくりと5分間かけて圧力を失うことになるように閉塞の継続時間を追跡するためにタイマーを使用します。完全閉塞を確認するために、2Dドップラーモードを使用します。 </li><li>閉塞の午前4時30分の後、縦にやや表面的な2D-ドップラーゲートを配置動脈の軸。ベースラインより2〜3倍高い速度を考慮して、垂直方向のスケールを調整します。 </li><li>記録の3時10分のために画像キャプチャソフトの設定を調整します。 </li><li>カフ放出、データ解析中に直径がピークに達する時間を測定する重要なパラメータの時間をキャプチャするためにカフのリリース前に10秒の記録を開始する。 </li></ol> 6。充血<ol><li>カフを離します。動脈がカフリリース後に表面的にシフトすることができるように、シフトを補う支援する音の増幅のために聞いている間、プローブの位置に小さな変更を加えます。動脈シフトした場合のドップラーサンプルゲートと超音波照射角の位置を変更。 </li><li>速記録の30秒後に、Bモードに超音波を切り替えます。 </li><li>プローブは、試験中に近位側にスライドプローブの位置を確認するために被験者の皮膚に血管ランドマークまたはマークを使用することが一般的であるからである。試験のこのフェーズでは、正確な取得のために重要である結果。 </li><li>小さな変化が、実質的にイメージを向上させることができ、両方の壁にIMTを最適化するために、プローブの位置や角度を調整します。 3分間の直径を記録します。 </li><li>繰り返し測定が計画されている場合は、肘前窩からレコード距離に被験者の皮膚上のマーキングを使用しています。自分の腕を90度曲げて折り目をマークする対象を確認して下さい。以前作ら行に次の行から測定します。 </li></ol>

著者らは、開示することは何もない。

内皮機能不全は、血管トーンとアテローム性動脈硬化症の開発の初期段階に影響する化学伝達物質の不均衡である。動脈の反応性を測定することは、これらの化学経路の状態を評価する方法です。反応性を評価する直接的および間接的な方法の両方は、冠循環中の内皮アゴニストの直接注入から人差し指38で非侵襲的、パルス波形分析に至るまで、異なる血管床のために存在する。 </...

ヒト血管内皮は、体内の構造的および機能的役割を提供しています。組織学的切片では、内皮、平滑筋細胞（メディア）および結合組織（外膜）の厚さの層の層の上に座っている1から2ミクロンの厚さの細胞の薄い層を含む、小さな現れる。全体として、内皮は血液と血管平滑筋組織の間の情報交換のための広い領域を提供する。一説、700メートル2の断面積と70kgのヒトにおける1,000-1,500グラムの質量、肝臓1質量に匹敵します。健康な内皮は、血管の恒常性を維持するために、化学的シグナル伝達に機械を可能にする。内皮機能不全は、これらのメディエーターの不均衡および血管疾患の最初のステップ、アテローム性動脈硬化症の組織学的証拠を前に存在します。ヒトの血管拡張機能を定量化するための非侵襲性、in vivo法動脈は存在しています。この方法は、内皮依存性、流動媒介血管拡張（FMD）が広く臨床試験で使用されている。 内皮は、血管系の構造成分として機能し、グリコサミノグリカンおよびフィブロネクチン2のような細胞外マトリックスの成分を製造しています。動脈への血流および急性損傷における長期間の変化は構造変化につながる可能性がある。機能的には、血管内皮細胞は、血管緊張、炎症過程、抗血栓および抗凝固の調節に関与する。血管拡張は、過分極因子（EDHF）3-6由来の一酸化窒素（NO）、プロスタサイクリン、および内皮によって仲介されている間、内皮細胞は、エンドセリンを介して血管収縮に影響を与える。 内皮機能不全は、これらのメディエーターのうちのいずれかの機能障害とアテローム性動脈硬化症の最初のステップです。驚くべきことに、病気のメカニズムとして、それは臨床的に重要な数に関連付けられていないこのような冠動脈疾患、高血圧および糖尿病などの条件7-11。重要なことは、内皮機能障害を診断、心血管疾患のない個体で観察され、将来の心血管イベント7,12,13を予測することができます。内皮機能不全の1つの尺度は、フラミンガムスコアと組み合わせて、単独尺度14以上の追加の予後情報を提供することができる。 内皮機能障害の対策は、薬剤の直接注入を含むことができる。アセチルコリンのIntercoronary注入は、例えば、定量的血管造影と組み合わせた、無傷の内皮と被験者で血管拡張を示しています。しかし、内皮障害の経験を逆説的な血管収縮を持つ個人。15末梢動脈では、ゲージ-ひずみ容積脈波による流量の測定と薬剤の注入は16可能です。 エージェント直接内皮に影響を及ぼし、化学信号を引き出すsは内皮依存性血管拡張剤と呼ばれる。アセチルコリンは、例えば、増大した細胞内カルシウム濃度、一酸化窒素シンターゼおよび血管拡張の活性化をもたらす、内皮細胞上のムスカリン受容体に作用する。内皮の関与なしに血管拡張に影響を与える薬剤は、内皮​​に依存しないエージェントと呼ばれます。細胞内カルシウム濃度17を調節するタンパク質キナーゼを介して血管壁に血管拡張を媒介する5&#39;-monophasphate（cGMPの） -ニトログリセリンは、例えば、可溶性グアニル酸シクラーゼおよび環状グアノシン-3 &#39;、活性化する。 「フロー媒介、内皮依存性血管拡張」（FMD）18と呼ばれるCelermajerと関連付けることによって導入内皮機能不全を定量化するための非侵襲性、 インビボでの方法がある。簡単に説明すると、変更が血流のオープンせん断応力に敏感なイオンちゃん動脈する内皮に​​おけるネル。信号は、第2メッセンジャーカスケードを介して形質導入および内皮一酸化窒素合成酵素（eNOSの）を活性化する、NO発生している。この種は、隣接する平滑筋細胞（SMC）への細胞膜を横切って拡散する。 SMC内では、信号は、細胞内カルシウム濃度を低下させ、血管弛緩19に影響を与え、形質導入されている。動脈内腔の直径は、ハーゲン - Poiseullie方程式と一致血流の増加をもたらす、増加する。 FMDの効果は、例えば、モノメチルアルギニン（L-NMMA）20としてNO合成酵素阻害剤の投与を廃止することができる。 Celermajer らの革新的な仕事は、虚血に続く反応性充血時の動脈径の変化を評価するために高分解能Bモード超音波の使用を可能にした。この技術において、ヒト対象は、仰臥位に置かれ、上腕動脈の直径は、長手方向の平面内で測定される。血液pressuカフ再肢における虚血を生成するために使用される。血圧カフの放出後に動脈の直径を再度測定する。せん断応力の急激な変化は、NO介在性血管拡張のための刺激である。簡単な式は、ベースラインの直径（ 式1）に、直径の相対変化を説明しています。この式、充血、ベースライン直径のパラメータの完全な議論は、 議定書に見られるとセクション結果することができます。 複数の研究では、パーセントFMDが確立心血管疾患21-24を有する患者における心血管イベントを予測することが見出されている。上腕動脈パーセントのFMDと冠状動脈との間に相関関係がAnderson らによって設立されたFMD。、悪魔を周辺の測定値と、心臓25、より臨床的に関連する虚血性変化との間のリンクをtrating。 FMDは、血管の最大血管拡張を示さない。これを評価するために、口蹄疫は、同じ血管の内皮依存性、ニトログリセリン媒介血管拡張を続けることができます。 パーセントFMDの測定に影響を与える技術的な問題があります。技術の導入以来、いくつかの研究は、高被験者内の程度およびオペレータ間変動26を示した。このような喫煙、血圧降下薬、時刻、および絶食状態などの生理的要因はパーセントFMDに影響を与えることが示されている。同様に、このような閉塞の測定と持続時間の部位に対するカフの位置のような技術的選択肢は、測定27,28に影響を及ぼすことが示されている。ガイドラインは、現在のコンセンサスを記述し、技術の標準化との間にできるよう、その公開されている研究室19,29。 技術上の進化の合意にもかかわらず、血流依存性血管拡張は重く、長い学習曲線を持つ依存オペレータのままです。 Correttiは、例えば、音波検査者は、独立して操作する前に、経験豊富な研究者の監督の下で100のスキャンを完了をお勧めします。十分な専門知識のレベルを維持するためには、毎年、技術者、完全な100のスキャンをお勧めします。小さなサンプル集団とリソースが限られている研究者のために、学習曲線は参入障壁を提示します。この記事では、上アームの上腕動脈の流れ媒介血管拡張のための方法を実証し、オペレータ内のばらつきを低減するための技術的なアドバイスを提供します。

<table><tbody><tr><td>Philips HD 11XE ultrasound</td><td>Philips Healthcare</td><td></td><td></td></tr><tr><td>5-12 MHz linear array transducer</td><td>Philips Healthcare</td><td>L12-5</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasound gel</td><td>Parker Laboratories</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vascular Research Tools v.5.0</td><td>Medical Imaging Applications, LLC</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MIA Gating module</td><td>Medical Imaging Applications, LLC</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Windows XP</td><td>Microsoft, Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hand-held aneroid manometer</td><td>Welch Allyn</td><td>DS66</td><td></td></tr></tbody></table>

ultrasound assessment of endothelial-dependent flow-mediated vasodilation of the brachial artery in clinical research

血管内皮は、血管の内側を覆い、両方の構造的および機能的役割を提供する細胞の単層である。内皮細胞は、白血球の接着および凝集を防ぐだけでなく、血漿成分への浸透性を制御する、障壁として作用する。機能的には、内皮は血管の緊張に影響を与えます。 内皮機能不全は、血管緊張、thombroresistance、細胞増殖や有糸分裂を調節する化学種間の不均衡です。これは、アテローム性動脈硬化症の最初のステップであり、冠動脈疾患、末梢動脈疾患、心不全、高血圧、および高脂血症に関連している。 内皮機能障害の最初のデモでは、アセチルコリンおよび定量的冠動脈造影の直接注入を含んだ。アセチルコリンは、細胞内カルシウムの増加著の増加をもたらす、内皮細胞表面上のムスカリン性受容体に結合するトリC酸化物（NO）産生。内皮損傷を有する被験体は、逆説的な血管収縮を経験しながら、無傷の内皮を有する被験体において、血管拡張が観察された。 高解像度のBモード超音波を用いて末梢動脈における内皮機能を測定するための非侵襲性のインビボの方法が存在する。末梢動脈の内皮機能は、冠動脈機能と密接に関係している。この技術は、下肢虚血以下の反応性充血の期間中に上腕動脈の直径の割合変化を測定する。 内皮依存性、流動媒介血管拡張（FMD）として知られるこの技術は、臨床研究の設定で値を有している。しかし、生理学的および技術的な問題の数は結果の精度に影響を与えることができ、技術のための適切なガイドラインは、発表されている。ガイドラインにもかかわらず、口蹄疫が大きく依存し、オペレータのままであり、急な学習曲線を提示します。この記事では、上腕部に上腕動脈にFMDを測定するための標準化された方法を提示し、オペレータ内のばらつきを低減するための提案を提供しています。

血流依存性血管拡張の重要な変数は、 表1に示す。 <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" fo:keep-together.within-page="always"><tbody><tr><td>変数</td><td>説明</td></tr><tr><td>平均速度（センチ/秒） </td><td>血流に比例し、断面積に反比例するドップラースペクトル波形から推定一心周期中の内腔の中央50％内の血液の平均動脈速度（ 図1参照）。 </td></tr><tr><td>直径（mm） </td><td>血管...

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Ultrasound Assessment of Endothelial-Dependent Flow-Mediated Vasodilation of the Brachial Artery in Clinical Research

内皮機能不全は、多くの疾患状態に関連した、ヒトでの有害心血管イベントの予測です。血流依存性血管拡張（FMD）は、内皮機能を評価する非侵襲的な超音波法である。方法論的な選択とオペレータの経験が結果に影響を与える場合があります。ヒト試験における口蹄疫への体系的なアプローチは、ここで議論されている。

臨床研究における上腕動脈の内皮依存血流依存性血管拡張の超音波評価

The vascular endothelium is a monolayer of cells that cover the interior of blood vessels and provide both structural and functional roles. The ...

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27.3K ビュー.  University of California, San Francisco. 内皮機能不全は、多くの疾患状態に関連した、ヒトでの有害心血管イベントの予測です。血流依存性血管拡張（FMD）は、内皮機能を評価する非侵襲的な超音波法である。方法論的な選択とオペレータの経験が結果に影響を与える場合があります。ヒト試験における口蹄疫への体系的なアプローチは、ここで議論されている。 

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Assessing Endothelial Vasodilator Function with the Endo-PAT 2000

The endothelium is a delicate monolayer of cells that lines all blood vessels, and which comprises the systemic and lymphatic capillaries. By virtue of the panoply of paracrine factors that it secretes, the endothelium regulates the contractile and proliferative state of the underlying vascular smooth muscle, as well as the interaction of the vessel wall with circulating blood elements. Because of its central role in mediating vessel tone and growth, its position as gateway to circulating immune cells, and its local regulation of hemostasis and coagulation, the the properly functioning endothelium is the key to cardiovascular health. Conversely, the earliest disorder in most vascular diseases is endothelial dysfunction.
In the arterial circulation, the healthy endothelium generally exerts a vasodilator influence on the vascular smooth muscle. There are a number of methods to assess endothelial vasodilator function. The Endo-PAT 2000 is a new device that is used to assess endothelial vasodilator function in a rapid and non-invasive fashion. Unlike the commonly used technique of duplex ultra-sonography to assess flow-mediated vasodilation, it is totally non-operator-dependent, and the equipment is an order of magnitude less expensive. The device records endothelium-mediated changes in the digital pulse waveform known as the PAT ( peripheral Arterial Tone) signal, measured with a pair of novel modified plethysmographic probes situated on the finger index of each hand. Endothelium-mediated changes in the PAT signal are elicited by creating a downstream hyperemic response. Hyperemia is induced by occluding blood flow through the brachial artery for 5 minutes using an inflatable cuff on one hand. The response to reactive hyperemia is calculated automatically by the system. A PAT ratio is created using the post and pre occlusion values. These values are normalized to measurements from the contra-lateral arm, which serves as control for non-endothelial dependent systemic effects. Most notably, this normalization controls for fluctuations in sympathetic nerve outflow that may induce changes in peripheral arterial tone that are superimposed on the hyperemic response.
In this video we demonstrate how to use the Endo-PAT 2000 to perform a clinically relevant assessment of endothelial vasodilator function.

A noninvasive procedure to assess endothelial function is demonstrated using the Endo-PAT 2000.

遠藤- PAT 2000で内皮血管拡張機能を評価する

The endothelium is a delicate monolayer of cells that lines all blood vessels, and which comprises the systemic and lymphatic capillaries. By virtue of ...

医学

The Use of Pharmacological-challenge fMRI in Pre-clinical Research: Application to the 5-HT System

Pharmacological MRI (phMRI) is a new and promising method to study the effects of substances on brain function that can ultimately be used to unravel underlying neurobiological mechanisms behind drug action and neurotransmitter-related disorders, such as depression and ADHD. Like most of the imaging methods (PET, SPECT, CT) it represents a progress in the investigation of brain disorders and the related function of neurotransmitter pathways in a non-invasive way with respect of the overall neuronal connectivity. Moreover it also provides the ideal tool for translation to clinical investigations. MRI, while still behind in molecular imaging strategies compared to PET and SPECT, has the great advantage to have a high spatial resolution and no need for the injection of a contrast-agent or radio-labeled molecules, thereby avoiding the repetitive exposure to ionizing radiations. Functional MRI (fMRI) is extensively used in research and clinical setting, where it is generally combined with a psycho-motor task. phMRI is an adaptation of fMRI enabling the investigation of a specific neurotransmitter system, such as serotonin (5-HT), under physiological or pathological conditions following activation via administration of a specific challenging drug.
The aim of the method described here is to assess brain 5-HT function in free-breathing animals. By challenging the 5-HT system while simultaneously acquiring functional MR images over time, the response of the brain to this challenge can be visualized. Several studies in animals have already demonstrated that drug-induced increases in extracellular levels of e.g. 5-HT (releasing agents, selective re-uptake blockers, etc) evoke region-specific changes in blood oxygenation level dependent (BOLD) MRI signals (signal due to a change of the oxygenated/deoxygenated hemoglobin levels occurring during brain activation through an increase of the blood supply to supply the oxygen and glucose to the demanding neurons) providing an index of neurotransmitter function. It has also been shown that these effects can be reversed by treatments that decrease 5-HT availability16,13,18,7. In adult rats, BOLD signal changes following acute SSRI administration have been described in several 5-HT related brain regions, i.e. cortical areas, hippocampus, hypothalamus and thalamus9,16,15. Stimulation of the 5-HT system and its response to this challenge can be thus used as a measure of its function in both animals and humans2,11.

The goal of this technique is to assess serotonin (5-HT) neurotransmitter function in the live and free-breathing animal with pharmacological magnetic resonance imaging (phMRI) and an intravenous challenge with a selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI), fluoxetine.

前臨床研究における薬理学的チャレンジのfMRIの利用：5-HTシステムへの応用

Pharmacological MRI (phMRI) is a new and promising method to study the effects of substances on brain function that can ultimately be used to unravel ...

Non-invasive Assessment of Microvascular and Endothelial Function

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of cardiovascular disease. Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. Percent capillary recruitment is assessed by dividing the increase in capillary density induced by postocclusive reactive hyperemia (postocclusive reactive hyperemia capillary density minus baseline capillary density), by the maximal capillary density (observed during passive venous occlusion). Percent perfused capillaries represents the proportion of all capillaries present that are perfused (functionally active), and is calculated by dividing postocclusive reactive hyperemia capillary density by the maximal capillary density. Both percent capillary recruitment and percent perfused capillaries reflect the number of functional capillaries. The forearm blood flow (FBF) technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function: The ratio FBFmax/FBFbase is computed as an estimate of vasodilation, by dividing the mean of the four FBFmax values by the mean of the four FBFbase values. Forearm vascular resistance at maximal vasodilation (FVRmax) is calculated as the mean arterial pressure (MAP) divided by FBFmax. Both the capillaroscopy and forearm techniques are readily acceptable to patients and can be learned quickly.
The microvascular and endothelial function measures obtained using the methodologies described in this paper may have future utility in clinical patient cardiovascular risk-reduction strategies. As we have published reports demonstrating that microvascular and endothelial dysfunction are found in initial stages of hypertension including prehypertension, microvascular and endothelial function measures may eventually aid in early identification, risk-stratification and prevention of end-stage vascular pathology, with its potentially fatal consequences.

Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. The forearm blood flow technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function.

微小血管と内皮機能の非侵襲的評価

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of ...

A Novel Application of Musculoskeletal Ultrasound Imaging

Ultrasound is an attractive modality for imaging muscle and tendon motion during dynamic tasks and can provide a complementary methodological approach for biomechanical studies in a clinical or laboratory setting. Towards this goal, methods for quantification of muscle kinematics from ultrasound imagery are being developed based on image processing. The temporal resolution of these methods is typically not sufficient for highly dynamic tasks, such as drop-landing. We propose a new approach that utilizes a Doppler method for quantifying muscle kinematics. We have developed a novel vector tissue Doppler imaging (vTDI) technique that can be used to measure musculoskeletal contraction velocity, strain and strain rate with sub-millisecond temporal resolution during dynamic activities using ultrasound. The goal of this preliminary study was to investigate the repeatability and potential applicability of the vTDI technique in measuring musculoskeletal velocities during a drop-landing task, in healthy subjects. The vTDI measurements can be performed concurrently with other biomechanical techniques, such as 3D motion capture for joint kinematics and kinetics, electromyography for timing of muscle activation and force plates for ground reaction force. Integration of these complementary techniques could lead to a better understanding of dynamic muscle function and dysfunction underlying the pathogenesis and pathophysiology of musculoskeletal disorders.

We describe a new ultrasound-based vector tissue Doppler imaging technique to measure muscle contraction velocity, strain and strain rate with sub-millisecond temporal resolution during dynamic activities. This approach provides complementary measurements of dynamic muscle function and could lead to a better understanding of mechanisms underlying musculoskeletal disorders.

筋骨格超音波画像の新規応用

Ultrasound is an attractive modality for imaging muscle and tendon  motion during dynamic tasks and can provide a complementary methodological  approach ...

Assessment of Vascular Function in Patients With Chronic Kidney Disease

Patients with chronic kidney disease (CKD) have significantly increased risk of cardiovascular disease (CVD) compared to the general population, and this is only partially explained by traditional CVD risk factors. Vascular dysfunction is an important non-traditional risk factor, characterized by vascular endothelial dysfunction (most commonly assessed as impaired endothelium-dependent dilation [EDD]) and stiffening of the large elastic arteries. While various techniques exist to assess EDD and large elastic artery stiffness, the most commonly used are brachial artery flow-mediated dilation (FMDBA) and aortic pulse-wave velocity (aPWV), respectively. Both of these noninvasive measures of vascular dysfunction are independent predictors of future cardiovascular events in patients with and without kidney disease. Patients with CKD demonstrate both impaired FMDBA, and increased aPWV. While the exact mechanisms by which vascular dysfunction develops in CKD are incompletely understood, increased oxidative stress and a subsequent reduction in nitric oxide (NO) bioavailability are important contributors. Cellular changes in oxidative stress can be assessed by collecting vascular endothelial cells from the antecubital vein and measuring protein expression of markers of oxidative stress using immunofluorescence. We provide here a discussion of these methods to measure FMDBA, aPWV, and vascular endothelial cell protein expression.

The degree of vascular dysfunction and contributing physiological mechanisms can be assessed in patients with chronic kidney disease by measuring brachial artery flow-mediated dilation, aortic pulse-wave velocity, and vascular endothelial cell protein expression.

慢性腎臓病患者における血管機能の評価

Patients with chronic kidney disease (CKD) have significantly increased risk of cardiovascular disease (CVD) compared to the general population, and this ...

Clinical Assessment of Spatiotemporal Gait Parameters in Patients and Older Adults

Spatial and temporal characteristics of human walking are frequently evaluated to identify possible gait impairments, mainly in orthopedic and neurological patients1-4, but also in healthy older adults5,6. The quantitative gait analysis described in this protocol is performed with a recently-introduced photoelectric system (see&#160;Materials table) which has the potential to be used in the clinic because it is portable, easy to set up (no subject preparation is required before a test), and does not require maintenance and sensor calibration. The photoelectric system consists of series of high-density floor-based photoelectric cells with light-emitting and light-receiving diodes that are placed parallel to each other to create a corridor, and are oriented perpendicular to the line of progression7. The system simply detects interruptions in light signal, for instance due to the presence of feet within the recording area. Temporal gait parameters and 1D spatial coordinates of consecutive steps are subsequently calculated to provide common gait parameters such as step length, single limb support and walking velocity8, whose validity against a criterion instrument has recently been demonstrated7,9. The measurement procedures are very straightforward; a single patient can be tested in less than 5 min&#160;and a comprehensive report can be generated in less than 1&#160;min.

This protocol is used to evaluate spatial and temporal gait variables of neurological/orthopedic patients and older persons by means of a recently-introduced floor-based photocell system.

患者と高齢者における時空間歩行パラメータの臨床的評価

Spatial and temporal characteristics of human walking are frequently evaluated to identify possible gait impairments, mainly in orthopedic and ...

A Methodological Approach to Non-invasive Assessments of Vascular Function and Morphology

The endothelium is the innermost lining of the vasculature and is involved in the maintenance of vascular homeostasis. Damage to the endothelium may predispose the vessel to atherosclerosis and increase the risk for cardiovascular disease. Assessments of peripheral endothelial function are good indicators of early abnormalities in the vascular wall and correlate well with assessments of coronary endothelial function. The present manuscript details the important methodological steps necessary for the assessment of microvascular endothelial function using laser Doppler imaging with iontophoresis, large vessel endothelial function using flow-mediated dilatation, and carotid atherosclerosis using carotid artery ultrasound. A discussion on the methodological considerations for each of the techniques is also presented, and recommendations are made for future research.

The present article describes the methodological considerations for several non-invasive assessments of vascular function and morphology that are commonly used in medical research to assess different stages of atherosclerosis.

血管機能と形態の非侵襲的なアセスメントに方法論的アプローチ

The endothelium is the innermost lining of the vasculature and is involved in the maintenance of vascular homeostasis.  Damage to the endothelium may ...

Ultrasound Assessment of Endothelial Function: A Technical Guideline of the Flow-mediated Dilation Test

Cardiovascular disease is the primary cause of mortality and a major cause of disability worldwide. The dysfunction of the vascular endothelium is a pathological condition characterized mainly by a disruption in the balance between vasodilator and vasoconstrictor substances and is proposed to play an important role in the development of atherosclerotic cardiovascular disease. Therefore, a precise evaluation of endothelial function in humans represents an important tool that could help better understand the etiology of multiple cardio-centric pathologies.
Over the past twenty-five years, many methodological approaches have been developed to provide an assessment of endothelial function in humans. Introduced in 1989, the FMD test incorporates a forearm occlusion and subsequent reactive hyperemia that promotes nitric oxide production and vasodilation of the brachial artery. The FMD test is now the most widely utilized, non-invasive, ultrasonic assessment of endothelial function in humans and has been associated with future cardiovascular events.
Although the FMD test could have clinical utility, it is a physiological assessment that has inherited several confounding factors that need to be considered. This article describes a standardized protocol for determining FMD including the recommended methodology to help minimize the physiological and technical issues and improve the precision and reproducibility of the assessment.

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.

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

Cardiovascular disease is the primary cause of mortality and a major cause of disability worldwide. The dysfunction of the vascular endothelium is a ...

Ultrasound Assessment of Flow-Mediated Dilation of the Brachial and Superficial Femoral Arteries in Rats

Arterial vasodilation to increases in wall shear rate is indicative of vascular endothelial function. In humans, the non-invasive measurement of endothelial function can be achieved by employing the flow-mediated dilation technique, typically performed in the brachial or superficial femoral artery. Briefly, a blood pressure cuff placed distal to an ultrasound probe is inflated to a suprasystolic pressure, which results in limb ischemia. After 5 min of occlusion the cuff is deflated, resulting in reactive hyperemia and increases in wall shear rate that signal vasodilatory molecules to be released from the endothelium eliciting vasodilation. Despite the thousands of studies performing flow-mediated dilation in humans, surprisingly, no studies have performed this technique non-invasively in living rats. Considering the recent shift in focus to translational research, the establishment of guidelines for non-invasive measurement of flow-mediated dilation in rats and other rodents would be extremely valuable. In the following article, a protocol is presented for the non-invasive measurement of flow-mediated dilation in brachial and superficial femoral arteries of rats, as those sites are most commonly measured in humans.

Non-invasive assessment of endothelial function in humans can be determined by the flow-mediated dilation technique. Although thousands of studies have used this technique, no study has performed this technique non-invasively in rats. The following article describes non-invasive measurement of flow-mediated dilation in the brachial and superficial femoral arteries of rats.

ラットにおける上腕と浅大腿動脈のフロー依存性血管拡張の超音波評価

Arterial vasodilation to increases in wall shear rate is indicative of vascular endothelial function. In humans, the non-invasive measurement of ...

<meta charset="utf8"></head><body>動脈硬化と内皮機能を使用した心血管評価

Pulse-Wave Velocity, Flow-Mediated Dilation, and Carotid Intima-Media Thickness to Assess Cardiovascular Risk in Population with Metabolic Syndrome

Pulse-wave velocity (PWV), flow-mediated dilation (FMD), and carotid intima-media thickness (CIMT) are established methods used in research and clinical settings to assess arterial stiffness, endothelial function, and subclinical atherogenesis. These measurements may reflect vascular disease and atherosclerotic progression, which are major causes of adverse cardiovascular events. These methods are particularly valuable in determining cardiovascular dysfunction among populations with different risk factors, such as diabetes mellitus, hypertension, and other metabolic dysfunction-related conditions. They provide a non-invasive and reliable source of information that complements clinical practice. Early detection, risk assessment, and therapeutic decisions regarding cardiovascular disease can be achieved, ultimately contributing to improved patient outcomes. Traditional tools for evaluating cardiovascular disease do not reveal whether metabolic syndrome affects early subclinical cardiovascular disease in patients with obesity. Recent research has highlighted the importance of including arterial stiffness and endothelial function in a comprehensive cardiovascular assessment. Therefore, the aim of the present study is to describe methods that provide information on early subclinical vascular aging, endothelial dysfunction, and atherogenic disease, enabling vascular-targeted risk stratification among populations with obesity and different metabolic profiles.

<meta charset="utf8"></head><body>著者スポットライト:メタボリックシンドローム患者の心血管プロファイルの評価

Endothelial/vascular aging and atherogenesis are key mechanisms that promote the development of cardiovascular diseases. The present protocol describes methods to evaluate arterial stiffness, endothelial dysfunction, and atherogenesis in patients with related risk factors, which are highly valuable in the cardiovascular research field.

メタボリックシンドローム集団の心血管リスクを評価するための脈波速度、流れ媒介拡張、および頸動脈内膜中膜の厚さ

Pulse-wave velocity (PWV), flow-mediated dilation (FMD), and carotid intima-media thickness (CIMT) are established methods used in research and clinical ...