Name: تسليط الضوء على المؤلف: تقييم موثوقية الموجات فوق الصوتية دوبلر في قياس تدفق الدم في الساق
Uploaded: 2023-12-15T13:50:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessing the Reliability of Doppler Ultrasound in Measuring Leg Blood Flow at JoVE.com

يتم دعم مركز أبحاث النشاط البدني (CFAS) من قبل TrygFonden (منح ID 101390 و ID 20045. تم دعم JPH بمنح من Helsefonden و Rigshospitalet. خلال هذا العمل ، تم دعم RMGB من خلال منشور .doc. منحة من ريجسهوسبيتاليت.

تم تقييم الدراسة من قبل اللجنة الأخلاقية الإقليمية لمنطقة العاصمة الدنماركية (ملف رقم H-21054272) ، الذي قرر أن هذه كانت دراسة جودة. ووفقا للتشريعات الدانمركية، تمت الموافقة على الدراسة محليا من قبل مجلس البحوث الداخلية وتحسين الجودة في قسم علم وظائف الأعضاء السريرية والطب النووي، ريغسهوسبيت...

تقييم تدفق الدم في الساق في أعباء العمل التدريبية

قيمت هذه الدراسة موثوقية منهجية الموجات فوق الصوتية دوبلر لتقييم تدفق الدم في الساق (LBF) أثناء تمرين الباسطة للركبة بساق واحدة دون الحد الأقصى لدى المشاركين الأصحاء. أشارت النتائج إلى موثوقية عالية خلال اليوم وموثوقية مقبولة بين اليوم ، في حين وجد أن الموثوقية بين المقيمين غير مقبولة في ح?...

الموجات فوق الصوتية دوبلر ، التي أدخلت في ثمانينيات القرن العشرين ، وقد استخدمت على نطاق واسع لتحديد تدفق الدم العضلات الانقباض ، وخاصة في نموذج الركبة الباسطة ساق واحدة ، مما يسمح بقياس تدفق الدم في الشريان الفخذي المشترك (CFA) أثناء تنشيط كتلة العضلات الصغيرة1،2،3،4،5،6. قدمت تقنية تدفق الدم القائمة على الموجات فوق الصوتية دوبلر رؤى قيمة حول تنظيم الأوعية الدموية في مختلف المجموعات السكانية ، بما في ذلك البالغين الأصحاء7,8 ، والأفراد المصابين بداء السكري9 ، وارتفاع ضغط الدم 10 ، ومرض الانسداد الرئوي المزمن 11,12 ، وفشل القلب 13,14.
تتمثل إحدى مزايا الموجات فوق الصوتية دوبلر في عدم غزوها مقارنة بطرق تحديد تدفق الدم الأخرى مثل التخفيف الحراري ، ويمكن دمجها مع القسطرة الشريانية والوريدية إذا لزم الأمر3،4،6،15. كما أنه يتيح قياس سرعة تدفق الدم من نبضة إلى نبضة ، مما يسمح باكتشاف التغيرات السريعة16. ومع ذلك ، فإن قياسات الدم القائمة على الموجات فوق الصوتية دوبلر لها قيود ، بما في ذلك الصعوبات في الحصول على تسجيلات مستقرة أثناء الحركة المفرطة للأطراف بكثافة تمرين قريبة من الحد الأقصى ومتطلبات إمكانية الوصول بالموجات فوق الصوتية إلى الأوعية الدموية المستهدفة ، باستثناء التقييمات أثناء ركوب الدراجات في مقياس الجهد15. ومن ثم ، فإن نموذج باسطة الركبة أحادية الساق مناسب تماما لتقييم LBF باستخدام الموجات فوق الصوتية دوبلر أثناء التمرين الديناميكي بكثافة دون الحد الأقصى17 ، مما يقلل من تأثير قيود القلب والرئة المرتبطة بالتمرين ويسهل المقارنات بين الأشخاص الأصحاء والمرضى الذين يعانون من أمراض القلب والرئة11.
على الرغم من استخدامها على نطاق واسع ، إلا أن موثوقية نموذج باسطة الركبة أحادية الساق باستخدام الموجات فوق الصوتية دوبلر لم يتم التحقيق فيها على نطاق أوسع في العقود الأخيرة ، مع دراسات سابقة شملت مجموعات صغيرة (ن = 2) 3،18،19،20.
تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في (1) موثوقية الاختبار وإعادة الاختبار خلال اليوم ، (2) موثوقية الاختبار وإعادة الاختبار بين اليوم ، و (3) الموثوقية بين المقيمين لموجات دوبلر فوق الصوتية لتقييم LBF أثناء تمرين باسطة الركبة أحادية الساق عند 0 واط و 6 واط و 12 واط و 18 واط. أجريت القياسات في سيناريو واقعي سريريا حيث تمت إزالة المسبار بين القياسات. من المهم ملاحظة أن العديد من العوامل البيئية الجوهرية والخارجية المعروفة بتأثيرها على LBF لم يتم التحكم فيها أثناء القياسات ، مما قد يؤدي إلى التباين والتأثير على الموثوقية. بالنظر إلى التطورات في تقنية الموجات فوق الصوتية دوبلر وبرامج تحليل تدفق الدم ، افترضنا أنه حتى في بيئة غير خاضعة للرقابة ، يمكن تحقيق موثوقية مقبولة داخل وبين اليوم لقياسات LBF بجميع الشدة عند إجرائها بواسطة نفس أخصائي التصوير بالموجات فوق الصوتية.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>EKO GEL</td>
			<td>EKKOMED A7S</td>
			<td>DK-7500 Holstebro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RStudio, version 1.4.1717</td>
			<td>R Project for Statistical Computing</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saltin Chair</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>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.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound apparatus equipped with a linear probe (9 MHz, Logic E9)</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>Unknown</td>
			<td>GE Healthcare, Milwaukee, WI, USA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160; &#160;</td>
			<td>&#160; &#160;</td>
			<td>&#160; &#160;</td>
			<td>Ultrasound gel</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

doppler ultrasound-based leg blood flow assessment during single-leg knee-extensor exercise in an uncontrolled setting

أحدثت الموجات فوق الصوتية دوبلر ثورة في تقييم تدفق الدم في الأعضاء وتستخدم على نطاق واسع في الأبحاث والإعدادات السريرية. في حين أن التقييم القائم على الموجات فوق الصوتية دوبلر لتدفق الدم في عضلات الساق أمر شائع في الدراسات البشرية ، فإن موثوقية هذه الطريقة تتطلب مزيدا من التحقيق. لذلك ، تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في إعادة الاختبار خلال اليوم ، وإعادة الاختبار بين الأيام ، والموثوقية بين المقيمين لموجات دوبلر بالموجات فوق الصوتية لتقييم تدفق الدم في الساق أثناء الراحة وتمديدات الركبة أحادية الساق المتدرجة (0 واط ، 6 واط ، 12 واط ، و 18 واط) ، مع إزالة مسبار الموجات فوق الصوتية بين القياسات. شملت الدراسة ثلاثين شخصا سليما (العمر: 33 ± 9.3 ، ذكر / أنثى: 14/16) زاروا المختبر في يومين تجريبيين مختلفين يفصل بينهما 10 أيام. لم تتحكم الدراسة في العوامل المربكة الرئيسية مثل الحالة الغذائية أو الوقت من اليوم أو الحالة الهرمونية. عبر شدة التمرين المختلفة ، أظهرت النتائج موثوقية عالية خلال اليوم مع معامل اختلاف (CV) يتراوح من 4.0٪ إلى 4.3٪ ، وموثوقية مقبولة بين اليوم مع سيرة ذاتية تتراوح من 10.1٪ إلى 20.2٪ ، وموثوقية بين المقيمين مع سيرة ذاتية تتراوح من 17.9٪ إلى 26.8٪. لذلك ، في سيناريو سريري واقعي حيث يكون التحكم في العوامل البيئية المختلفة أمرا صعبا ، يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية دوبلر لتحديد تدفق الدم في الساق أثناء تمرين الركبة الباسطة بساق واحدة دون الحد الأقصى مع موثوقية عالية خلال اليوم وموثوقية مقبولة بين اليوم عند إجرائها بواسطة نفس أخصائي التصوير بالموجات فوق الصوتية.

Doppler ultrasound, introduced in the 1980s, has been extensively used to determine contracting muscle blood flow, particularly in the single-leg knee-extensor model, allowing measurement of blood flow in the common femoral artery (CFA) during small muscle mass activation1,2,3,4,5,6. Doppler ultrasound-based blood flow technology has provided valuable insights into vascular regulation in various populations, including healthy adults7,8, individuals with diabetes9, hypertension10, COPD11,12, and heart failure13,14.
One advantage of Doppler ultrasound is its non-invasiveness compared to other blood flow determination methods like thermodilution, and it can be combined with arterial and venous catheterization if necessary3,4,6,15. It also enables beat-to-beat blood flow velocity measurement, allowing for the detection of rapid changes16. However, Doppler ultrasound-based blood measurements have limitations, including difficulties in obtaining stable recordings during excessive limb movement at near-maximal exercise intensities and the requirement for ultrasound accessibility to the targeted blood vessel, excluding evaluations during ergometer bicycling15. Hence, the single-leg knee-extensor model is well-suited for LBF evaluation using Doppler ultrasound during dynamic exercise at submaximal intensities17, minimizing the influence of exercise-related heart and lung limitations and facilitating comparisons between healthy subjects and patients with cardio-pulmonary diseases11.
Despite being widely used, the between-day reliability of the single-leg knee-extensor model using Doppler ultrasound has not been investigated on a larger scale in recent decades, with prior studies involving small populations (n = 2)3,18,19,20.
This study aimed to investigate (1) the within-day test-retest reliability, (2) the between-day test-retest reliability, and (3) the inter-rater reliability of Doppler ultrasound for LBF evaluation during single-leg knee-extensor exercise at 0 W, 6 W, 12 W, and 18 W. The measurements were conducted in a clinically realistic scenario where the probe was removed between measurements. It is important to note that several intrinsic and extrinsic environmental factors known to influence LBF were not controlled during the measurements, which could introduce variability and affect reliability. Considering advancements in Doppler ultrasound technology and blood flow analysis software, we hypothesized that, even in an uncontrolled setting, acceptable within- and between-day reliability of LBF measurements could be achieved at all intensities when performed by the same sonographer.

تسليط الضوء على المؤلف: تقييم موثوقية الموجات فوق الصوتية دوبلر في قياس تدفق الدم في الساق 

تقييم تدفق الدم في الساق بالموجات فوق الصوتية دوبلر أثناء تمرين باسطة الركبة بساق واحدة في بيئة غير خاضعة للرقابة

This method is widely recognized and applied in numerous clinical and research settings. The primary objective of this study was to assist the reproducibility of the method, thereby providing valuable insights into the measurement error. By doing so, we can say what is genuine physiological change and what is due to measurement error.Ultimately, this will enhance our understanding of this method. The primary obstacle lies in exploring physiological changes during various activities in everyday life, as conducting such investigation is feasible only under specific experimental setups. t has been over two decades since the last reliability study was conducted during single leg knee extensor exercise.Over this period, technology has significantly evolved, making it imperative to revisit this research area to gain valuable insight into the measurement era associated with the current method. Doppler ultrasound is non-invasive compared to other blood flow determination methods like Thermodilution, and it can be combined with arterial and venous catheterization if necessary. It also enables beat to beat blood flow velocity measurements so we could detect rapid changes.In the future, our main goal is to investigate the regulation of blood flow to contracting skeletal muscle in patients with chronic obstructive pulmonary disease.

المشاركون من مايو 2022 إلى أكتوبر 2022 ، تم تجنيد ما مجموعه ثلاثين رجلا وامرأة أصحاء للمشاركة في الدراسة. لم يكن لدى جميع المشاركين تاريخ من أمراض القلب والأوعية الدموية أو التمثيل الغذائي أو الأمراض العصبية. لم يتم توجيههم لإجراء أي تغييرات على عاداتهم المعتادة ، بما في ذلك الكافي?...

Watch this Scientific Journal Video about Assessing the Reliability of Doppler Ultrasound in Measuring Leg Blood Flow at JoVE.com

قيمت دراسة الاختبار وإعادة الاختبار هذه تدفق الدم في الساق الذي تم قياسه بواسطة تقنية الموجات فوق الصوتية دوبلر أثناء تمرين باسطة الركبة بساق واحدة. تم التحقيق في موثوقية الطريقة داخل اليوم وبين اليوم وبين المقيمين. أظهر النهج موثوقية عالية داخل اليوم ومقبولة بين اليوم. ومع ذلك ، كانت الموثوقية بين المقيمين منخفضة بشكل غير مقبول أثناء الراحة وفي أعباء العمل المنخفضة.

Doppler ultrasound has revolutionized the assessment of organ blood flow and is widely used in research and clinical settings. While Doppler ...

هذه الطريقة معترف بها على نطاق واسع وتطبق في العديد من الإعدادات السريرية والبحثية. كان الهدف الأساسي من هذه الدراسة هو المساعدة في استنساخ الطريقة ، وبالتالي توفير رؤى قيمة حول خطأ القياس. من خلال القيام بذلك ، يمكننا أن نقول ما هو التغيير الفسيولوجي الحقيقي وما هو بسبب خطأ القياس.في النهاية ، سيعزز هذا فهمنا لهذه الطريقة. تكمن العقبة الأساسية في استكشاف التغيرات الفسيولوجية خلال الأنشطة المختلفة في الحياة اليومية ، حيث أن إجراء مثل هذا التحقيق ممكن فقط في ظل إعدادات تجريبية محددة. لقد مر أكثر من عقدين منذ إجراء آخر دراسة موثوقية أثناء تمرين باسطة الركبة ذات الساق الواحدة.خلال هذه الفترة ، تطورت التكنولوجيا بشكل كبير ، مما يجعل من الضروري إعادة النظر في هذا المجال البحثي لاكتساب نظرة ثاقبة قيمة في عصر القياس المرتبط بالطريقة الحالية. الموجات فوق الصوتية دوبلر غير جراحية مقارنة بطرق تحديد تدفق الدم الأخرى مثل التخفيف الحراري ، ويمكن دمجها مع القسطرة الشريانية والوريدية إذا لزم الأمر. كما أنه يمكن النبض من التغلب على قياسات سرعة تدفق الدم حتى نتمكن من اكتشاف التغيرات السريعة.في المستقبل ، هدفنا الرئيسي هو التحقيق في تنظيم تدفق الدم إلى تقلص العضلات والهيكل العظمي في المرضى الذين يعانون من مرض الانسداد الرئوي المزمن.

doppler-ultrasound-based-leg-blood-flow-assessment-during-single-leg

Research

JoVE Journal

Medicine

Doppler Ultrasound-Based Leg Blood Flow Assessment During Single-Leg Knee-Extensor Exercise in an Uncontrolled Setting

Doppler ultrasound has revolutionized the assessment of organ blood flow and is widely used in research and clinical settings. While Doppler ultrasound-based assessment of contracting leg muscle blood flow is common in human studies, the reliability of this method requires further investigation. Therefore, this study aimed to investigate the within-day test-retest, between-day test-retest, and inter-rater reliability of Doppler ultrasound for assessing leg blood flow during rest and graded single-leg knee-extensions (0 W, 6 W, 12 W, and 18 W), with the ultrasound probe being removed between measurements. The study included thirty healthy subjects (age: 33 &#177; 9.3, male/female: 14/16) who visited the laboratory on two different experimental days separated by 10 days. The study did not control for major confounders such as nutritional state, time of day, or hormonal status. Across different exercise intensities, the results demonstrated high within-day reliability with a coefficient of variation (CV) ranging from 4.0% to 4.3%, acceptable between-day reliability with a CV ranging from 10.1% to 20.2%, and inter-rater reliability with a CV ranging from 17.9% to 26.8%. Therefore, in a real-life clinical scenario where controlling various environmental factors is challenging, Doppler ultrasound can be used to determine leg blood flow during submaximal single-leg knee-extensor exercise with high within-day reliability and acceptable between-day reliability when performed by the same sonographer.

This test-retest study evaluated leg blood flow measured by the Doppler ultrasound technique during single-leg knee-extensor exercise. The within-day, between-day, and inter-rater reliability of the method was investigated. The approach demonstrated high within-day and acceptable between-day reliability. However, the inter-rater reliability was unacceptably low during rest and at low workloads.

Single-Leg Knee-Extensor Chair Setup and Ultrasound Apparatus Configuration for Leg Blood Flow Assessment

To begin, position the participant in the single leg knee extensor chair with their back resting against the chair. Place a chair or bench to stabilize the inactive leg. To ensure the electrodes are equidistant from the heart, fix one ECG electrode on the right side of the chest wall in the third intercostal space.Place the second one on the left side in the third intercostal space. Then place the third one on the left side in the 11th intercostal space. After electrode placement, position the participant at an angle greater than 90 degrees between the abdomen and thigh.Adjust the arm connecting the single knee extensor chair to the flywheel. This enables the participant to extend the knee fully. Tie the leg tightly to the pedal of the chair to avoid the usage of muscles in the lower part of the limb.Next, press the turn on button on the ultrasound apparatus. Press patient to create a new file for the examination. Move the cursor to new patient and press enter.Then fill out the patient ID.Move the cursor to create and press enter. Connect the lead to the electrodes. Press probe and choose the linear probe.Apply ultrasound gel to the probe.

إعداد كرسي الركبة الباسطة بساق واحدة وتكوين جهاز الموجات فوق الصوتية لتقييم تدفق الدم في الساق

Doppler Ultrasound Scan and Blood Flow Quantitation in Leg-Extension Exercises

To begin, place the probe on the inguinal region of the participant then find the optimal arterial section for leg blood flow or LBF measurements. Make a cross-sectional image of the common femoral artery. Turn the Gain button clockwise to increase gain and counterclockwise to decrease gain.Turn the Depth button clockwise to increase the depth and counterclockwise to decrease it. After adjustment, ensure that the artery is in the middle of the screen and the blood is black. In 2D mode, press Freeze once then scroll using the track ball to find an end-systolic image.Press Measure once and move the cursor to the superficial intimal layer of the artery then press Enter. Next, move the cursor to the deep intimal layer of the artery and press Enter to obtain the diameter at end-systole. Press Freeze then turn the probe 90 degrees clockwise while keeping the artery centered on the screen and probe parallel to the artery to create a longitudinal view.Press the PW button, followed by the Measure button. Move the cursor to auto and press Enter then click Flow Volume and press Enter. Move the cursor to Live and press Enter to obtain the trace and finish by pressing Measure once.To obtain the velocity at an insonation angle of less than 60 degrees. Turn the Steer Angle button clockwise to decrease it and counterclockwise to increase it. Turn the Angle Correction button to validate the trace captured with the cursor horizontal to the artery.Press Sample Volume to adjust the volume according to the width of the artery while avoiding contact with the artery wall. To decrease the sample size, press the left arrow and increase by pressing the right arrow. Next, turn the Sound button clockwise then obtain the blood flow velocity trace with simultaneous 2D visualization of the artery and audiovisual blood velocity feedback.Obtain the first trace during seated rest for 30 seconds, and press Image Store twice to save the trace. Then, instruct the participant to maintain a pace of 60 RPM during the test. Using the same conditions, record the trace data at a pace of 60 RPM and zero watts.Add resistance to the single leg knee extensor chair. Then, ask the participant to complete a minimum of 150 seconds of exercise before obtaining 30 seconds of trace. Press Image Store twice to save the trace.Once all the images are obtained, press Review, press track ball and move the cursor to the desired image then double click on Enter. Once the desired trace appears, press Measure. Then, from the dropdown menu, select Flow Volume and press Enter.Next, select 2D Ultrasound Image and press Enter. Then drag the cursor until it reaches the diameter measured during rest and press Enter again. Turn the Cursor Select button clockwise twice.Then, by scrolling the track ball and pressing Enter, choose a 30-second trace between two vertical lines. There were no statistically significant differences in the absolute LBF values between the Within Day or Between Day measurements. LBF increased progressively across the incremental workloads.The value ranges from 0.36 liter per minute at rest to 2.44 liter per minute during exercise at 18 watts. Bland Altman Plots of LBF measurements for Within Day reliability showed no outliers. In contrast, a few outliers were observed in the Between Day measurements, and several outliers were observed during the Interrater measurements.In test/retest reliability, the smallest real difference values were lower for Within Day measurements compared to the Between Day and Interrater measurements. Similarly, the coefficient of variation values were higher in the Between Day and Interrater measurements compared to the Within Day measurements. The intraclass correlation coefficient values showed that the reliability at all workloads during Within Day and Between Day were higher than 0.90.Conversely, the Interrater measurements yielded ICC values as low as 0.41.