Ультразвуковая допплеровская оценка кровотока ног во время упражнений на разгибатель коленного сустава на одной ноге в неконтролируемых условиях

Резюме

В этом тестово-ретестовом исследовании оценивали кровоток в ногах, измеренный с помощью ультразвуковой допплерографии во время упражнений на разгибатель коленного сустава на одной ноге. Исследована внутридневная, междневная и межоценочная надежность метода. Подход продемонстрировал высокую внутридневную и приемлемую междневную надежность. Тем не менее, надежность между оценщиками была недопустимо низкой во время отдыха и при низких рабочих нагрузках.

Аннотация

Ультразвуковая допплерография произвела революцию в оценке кровотока органов и широко используется в научных исследованиях и клинических условиях. Несмотря на то, что ультразвуковая допплеровская оценка кровотока сокращающихся мышц ног широко распространена в исследованиях на людях, надежность этого метода требует дальнейшего изучения. Таким образом, это исследование было направлено на изучение внутридневного теста-ретеста, междневного теста-ретеста и межоценочной надежности ультразвуковой допплерографии для оценки кровотока в ногах во время покоя и градуированных разгибаний коленного сустава на одной ноге (0 Вт, 6 Вт, 12 Вт и 18 Вт), при этом ультразвуковой датчик удалялся между измерениями. В исследовании приняли участие 30 здоровых испытуемых (возраст: 33 ± 9,3 года, мужчина/женщина: 14/16 лет), которые посещали лабораторию в два разных экспериментальных дня с интервалом в 10 дней. В исследовании не учитывались основные искажающие факторы, такие как состояние питания, время суток или гормональный статус. При разной интенсивности упражнений результаты продемонстрировали высокую внутридневную надежность с коэффициентом вариации (CV) от 4,0% до 4,3%, приемлемую междневную надежность с CV от 10,1% до 20,2% и межочередную надежность с CV от 17,9% до 26,8%. Таким образом, в реальном клиническом сценарии, где контроль различных факторов окружающей среды является сложной задачей, ультразвуковая допплерография может быть использована для определения кровотока в ногах во время субмаксимальной нагрузки на разгибатель коленного сустава с высокой надежностью в течение дня и приемлемой надежностью между днями при выполнении одним и тем же сонографистом.

Введение

Ультразвуковая допплерография, представленная в 1980-х годах, широко использовалась для определения сокращающегося мышечного кровотока, особенно в модели разгибателя коленного сустава на одной ноге, что позволяет измерять кровоток в общей бедренной артерии (КФА) при активации малой мышечной массы 1,2,3,4,5,6 . Технология кровотока на основе ультразвуковой допплерографии предоставила ценную информацию о регуляции сосудов в различных группах населения, включая здоровых взрослых^7,8, людей с диабетом⁹, гипертонией 10, ХОБЛ 11,12 и сердечной недостаточностью ^13,14.

Одним из преимуществ ультразвуковой допплерографии является ее неинвазивность по сравнению с другими методами определения кровотока, такими как термодилюция, и при необходимости ее можно сочетать с артериальной и венозной катетеризацией 3,4,6,15. Кроме того, он позволяет измерять скорость кровотока от удара к удару, что позволяет обнаруживать быстрые изменения¹⁶. Тем не менее, ультразвуковые допплеровские измерения крови имеют ограничения, в том числе трудности в получении стабильных записей при чрезмерных движениях конечностей при почти максимальной интенсивности упражнений и требование доступа ультразвука к целевому кровеносному сосуду, за исключением оценок во время езды на велосипеде с эргометром¹⁵. Таким образом, модель разгибателя коленного сустава на одной ноге хорошо подходит для оценки LBF с помощью ультразвуковой допплерографии во время динамических упражнений с субмаксимальной интенсивностью¹⁷, сводя к минимуму влияние связанных с физической нагрузкой ограничений сердца и легких и облегчая сравнение между здоровыми субъектами и пациентами с сердечно-легочными заболеваниями¹¹.

Несмотря на широкое распространение, междневная надежность модели разгибателя коленного сустава с использованием ультразвуковой допплерографии не исследовалась в больших масштабах в последние десятилетия, с предыдущими исследованиями с участием небольших популяций (n = 2)3,18,19,20.

Это исследование было направлено на изучение (1) надежности теста-ретеста в течение дня, (2) надежности теста-ретеста между днями и (3) межоценочной надежности ультразвуковой допплерографии для оценки LBF во время упражнений на разгибатель коленного сустава на одной ноге при 0 Вт, 6 Вт, 12 Вт и 18 Вт. Измерения проводились в клинически реалистичном сценарии, когда зонд удалялся между измерениями. Важно отметить, что некоторые внутренние и внешние факторы окружающей среды, которые, как известно, влияют на LBF, не контролировались во время измерений, что могло внести изменчивость и повлиять на надежность. Принимая во внимание достижения в области ультразвуковой допплерографии и программного обеспечения для анализа кровотока, мы предположили, что даже в неконтролируемых условиях приемлемая надежность измерений LBF в течение и между днями может быть достигнута при любой интенсивности при выполнении одним и тем же сонографистом.

протокол

Исследование было оценено Региональным этическим комитетом столичного региона Дании (файл No H-21054272), который определил, что это качественное исследование. Таким образом, в соответствии с датским законодательством, исследование было одобрено на местном уровне внутренним Советом по исследованиям и улучшению качества при Департаменте клинической физиологии и ядерной медицины Rigshospitalet (файл No. КФ-509-22). Исследование проводилось в соответствии с рекомендациями Хельсинкской декларации. Все испытуемые предоставили устное и письменное информированное согласие до зачисления. В исследование были включены мужчины и женщины в возрасте ≥18 лет). Лица с заболеваниями периферических артерий, сердечной недостаточностью, неврологическими заболеваниями и заболеваниями опорно-двигательного аппарата, препятствующими усилиям КЭЭ, и симптомами заболевания в течение 2 недель до исследования, были исключены.

1. Настройка участника

1. Посадите участника на стул с разгибателем колена на одной ноге так, чтобы спина участника упиралась в стул (дополнительный рисунок 1). Оденьте участника в нижнее белье, позволяющее получить доступ к паховой области с помощью ультразвукового датчика.
2. Поместите на участника три электрода ЭКГ (см. Таблицу материалов). Расположите электроды с правой стороны грудной стенки в третьем межреберье, с левой стороны в третьем межреберье и с левой стороны в одиннадцатом межреберье так, чтобы электроды были равноудалены от сердца.
3. Расположите участника под углом >90 градусов между животом и бедром.
4. Отрегулируйте руку, соединяющую кресло-разгибатель одного колена с маховиком, чтобы участник мог полностью разогнуть колено.
5. Плотно привяжите ногу участника к педали стула, чтобы избежать использования мышц нижней части конечности.
6. Поставьте стул или скамейку, чтобы стабилизировать неактивную ногу.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Угол >90 градусов считается минимальным. Увеличение угла открывает паховую область, обеспечивая лучший доступ к бедренной артерии с помощью ультразвукового датчика. Этот подход часто используется, когда у испытуемых есть абдоминальное ожирение, которое может мешать сканированию.
   Добавление сопротивления к креслу-разгибателю на одной ножке выполняется по-разному в зависимости от типа и модели и, таким образом, не описывается подробно. Можно сообщать как об абсолютной, так и об относительной интенсивности. Для того, чтобы сообщить об относительной интенсивности, проведите тест на истощение в предыдущий день.

2. Настройка аппарата УЗИ

1. Нажмите кнопку Включить .
2. Нажмите Пациент, чтобы создать файл, в котором будет сохранено исследование. Наведите курсор на пункт «Новый пациент» и нажмите Enter. Заполните поле «Идентификатор пациента», переместите курсор в положение «Создать» и нажмите Enter (дополнительный рисунок 2 и дополнительный рисунок 3).
3. Нажмите Probe, выберите линейный датчик (9 МГц) и нанесите на датчик ультразвуковой гель (см. Таблицу материалов).
   ПРИМЕЧАНИЕ: Невозможно сохранить данные участника без присвоения «Идентификатора пациента». Для проведения исследования возможно, но не обязательно присвоить этому листу дополнительные данные.

3. Ультразвуковая допплерография

1. Управляйте линейным зондом рукой, ближайшей к участнику, и поместите его в паховую область. Тщательно подберите лучшее артериальное сечение для измерения LBF. Это ниже паховой связки и на 3-4 см выше бифуркации общей бедренной артерии на прямом отрезке артерии.
2. Держите зонд перпендикулярно сосуду. Нажмите кнопку 2D и сделайте снимок поперечного сечения общей бедренной артерии (КФА).
3. Оптимизируйте усиление и глубину, которые должны поддерживаться на протяжении всего эксперимента, чтобы убедиться, что артерия находится в середине экрана, а кровь черная. Поверните кнопку усиления по часовой стрелке, чтобы увеличить усиление, и против часовой стрелки, чтобы уменьшить усиление. Поверните глубину по часовой стрелке, чтобы увеличить глубину , и против часовой стрелки, чтобы уменьшить ее.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Пожалуйста, см. Дополнительный рисунок 2 и Дополнительный рисунок 3 для локализации кнопок и Дополнительный рисунок 4 для ультразвукового изображения, оптимизированного по усилению и глубине.
4. Находясь в 2D-режиме, нажмите «Заморозить » один раз и прокрутите с помощью трекбола, чтобы найти изображение конечной систолической системы. Выполняйте это под контролем ЭКГ, останавливая изображение в конце зубца Т.
5. Нажмите кнопку «Измерить» один раз и переместите курсор на поверхностный интимальный слой артерии, а затем нажмите клавишу Enter. Наведите курсор на глубокий интимальный слой артерии, а затем нажмите Enter, чтобы получить диаметр в конце систолы. Диаметр будет показан в левом верхнем углу.
6. Нажмите «Заморозить» и поверните датчик на 90 градусов по часовой стрелке, удерживая артерию в центре экрана и удерживая ее параллельно артерии, чтобы создать продольное изображение. Нажмите кнопку пульсовой волны PW, а затем нажмите кнопку Measure. Это создаст выпадающее меню в правой части экрана. Наведите курсор на CFA и нажмите Enter.
7. Переместите курсор в положение «Авто» и нажмите Enter. Наведите курсор на «Объем потока» и нажмите Enter. Переместите курсор в положение "Live" и нажмите клавишу Enter , чтобы получить трассировку, и завершите работу, нажав кнопку "Измерить" один раз.
8. Получите скорость при минимально возможном угле инзонации и всегда ниже 60 градусов. Поверните кнопку угла поворота рулевого колеса по часовой стрелке, чтобы уменьшить его, и против часовой стрелки, чтобы увеличить. Поверните кнопку Коррекция угла , чтобы убедиться, что трассировка получена с помощью курсора, расположенного горизонтально по отношению к артерии, как показано на дополнительном рисунке 4.
9. Нажмите Sample vol., чтобы отрегулировать ширину артерии и держаться подальше от стенок артерии. Чтобы уменьшить размер выборки, нажмите стрелку влево. Чтобы увеличить размер выборки, нажмите стрелку вправо.
10. Получение трека скорости кровотока с одновременной 2D-визуализацией артерии и аудиовизуальной обратной связью по скорости кровотока. Убедитесь, что звук включен, повернув кнопку «Звук » по часовой стрелке.
11. Получите первую трассировку во время сидячего отдыха в течение не менее 30 секунд и дважды нажмите Image Store , чтобы сохранить трассировку. Затем проинструктируйте участника поддерживать темп 60 раундов в минуту (RPM) во время теста и использовать только четырехглавую мышцу для выполнения разгибаний ног и держать мышцу подколенного сухожилия расслабленной. Держите зонд неподвижным в течение всего эксперимента.
12. Проинструктируйте участника поддерживать темп 60 оборотов в минуту (RPM) при мощности 0 Вт и использовать только четырехглавую мышцу для выполнения разгибаний ног и держать мышцу подколенного сухожилия расслабленной. Держите зонд неподвижным в течение всего эксперимента и дважды нажмите кнопку Image Store , чтобы сохранить трассировку.
13. Добавьте сопротивление и попросите участника выполнить упражнение не менее 150 секунд, прежде чем получить 30 секунд трассировки, а затем дважды нажмите кнопку Image Store , чтобы сохранить трассировку.

4. Количественная оценка кровотока

1. После того, как все изображения будут получены, нажмите кнопку Review.
2. Нажмите Track Ball и наведите курсор на изображение желания, а затем дважды щелкните по Enter.
3. Как только появится нужная трасса, нажмите « Измерить » и переместите курсор на «Объем потока» в выпадающем меню в правой части экрана и нажмите Enter.
4. Наведите курсор на 2D-изображение УЗИ, нажмите клавишу Enter, затем перетащите курсор, пока он не достигнет диаметра, измеренного в состоянии покоя, и снова нажмите клавишу Enter.
5. Дважды поверните кнопку Cursor Select по часовой стрелке и выберите 30 секунд трассы, которая будет показана между двумя вертикальными линиями, прокрутив трекбол и нажав Enter.
6. Рассчитайте LBF как произведение средней скорости крови (см/с) и площади поперечного сечения бедренной артерии (^см2), которое будет показано в левом верхнем углу.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Перед анализом данных выполните контроль качества путем визуального осмотра трассировки и исключите пульсовые волны, на которые влияют артефакты движения, а также нерегулярные сердцебиения. Коррекцию угла можно настроить после завершения исследования, повернув кнопку Angle Corr . по часовой стрелке, чтобы уменьшить его, и против часовой стрелки, чтобы увеличить его, чтобы убедиться, что курсор находится горизонтально по отношению к артерии.

Результаты

Участников
С мая 2022 года по октябрь 2022 года для участия в исследовании было набрано в общей сложности тридцать здоровых мужчин и женщин. У всех участников в анамнезе не было сердечно-сосудистых, метаболических или неврологических заболеваний. Они не были проинструктированы ?...

Обсуждение

В этом исследовании оценивалась надежность ультразвуковой методологии допплерографии для оценки кровотока в ногах (LBF) во время субмаксимальных упражнений с разгибателем коленного сустава на одной ноге у здоровых участников. Результаты показали высокую внутридневную надежность и пр...

Материалы

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