Name: Auteur in de schijnwerpers: beoordeling van de betrouwbaarheid van Doppler-echografie bij het meten van de bloedstroom in de benen
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

Het Centre for Physical Activity Research (CFAS) wordt ondersteund door TrygFonden (subsidies ID 101390 en ID 20045. JPH werd ondersteund door subsidies van Helsefonden en Rigshospitalet. Tijdens deze werkzaamheden werd RMGB ondersteund door een post.doc. subsidie van Rigshospitalet.

De studie werd geëvalueerd door de Regionale Ethische Commissie van het Hoofdstedelijk Gewest van Denemarken (dossiernr. H-21054272), die vaststelde dat dit een kwaliteitsstudie was. In overeenstemming met de Deense wetgeving werd de studie dus ter plaatse goedgekeurd door de interne Raad voor Onderzoek en Kwaliteitsverbetering van de afdeling Klinische Fysiologie en Nucleaire Geneeskunde, Rigshospitalet (dossiernr. KF-509-22). Het onderzoek werd uitgevoerd volgens de richtlijnen van de Verklaring van Helsinki. Alle pro...

Beoordeling van de bloedstroom in de benen bij trainingsbelasting

Deze studie beoordeelde de betrouwbaarheid van de Doppler-echografiemethodologie voor het evalueren van de bloedstroom in de benen (LBF) tijdens submaximale knie-strekoefeningen met één been bij gezonde deelnemers. De resultaten duidden op een hoge betrouwbaarheid binnen de dag en een acceptabele betrouwbaarheid tussen de dagen, terwijl de interbeoordelaarsbetrouwbaarheid onaanvaardbaar bleek te zijn in rust en bij 0 W.
Hoewel het verwijderen van de sonde tussen metingen weinig impact leek t...

Doppler-echografie, geïntroduceerd in de jaren 1980, is op grote schaal gebruikt om de samentrekkende spierbloedstroom te bepalen, met name in het knie-strekmodel met één been, waardoor de bloedstroom in de gemeenschappelijke dijbeenslagader (CFA) kan worden gemeten tijdens activering van kleine spiermassa 1,2,3,4,5,6 . Doppler-echografie-gebaseerde bloedstroomtechnologie heeft waardevolle inzichten opgeleverd in vasculaire regulatie in verschillende populaties, waaronder gezonde volwassenen7,8, personen met diabetes9, hypertensie 10, COPD 11,12 en hartfalen 13,14.
Een voordeel van Doppler-echografie is de niet-invasieve werking in vergelijking met andere methoden voor het bepalen van de bloedstroom, zoals thermodilutie, en het kan indien nodig worden gecombineerd met arteriële en veneuze katheterisatie 3,4,6,15. Het maakt ook hartslagmeting van de bloedstroomsnelheid mogelijk, waardoor snelle veranderingen kunnen worden gedetecteerd16. Doppler-bloedmetingen op basis van echografie hebben echter beperkingen, waaronder moeilijkheden bij het verkrijgen van stabiele opnames tijdens overmatige beweging van ledematen bij bijna maximale inspanningsintensiteiten en de vereiste voor ultrasone toegankelijkheid van het beoogde bloedvat, met uitzondering van evaluaties tijdens ergometerfietsen15. Daarom is het knie-strekmodel met één been zeer geschikt voor LBF-evaluatie met behulp van Doppler-echografie tijdens dynamische inspanning met submaximale intensiteiten17, waardoor de invloed van inspanningsgerelateerde hart- en longbeperkingen wordt geminimaliseerd en vergelijkingen tussen gezonde proefpersonen en patiënten met hart- en longziekten worden vergemakkelijkt11.
Ondanks dat het op grote schaal wordt gebruikt, is de betrouwbaarheid tussen de dagen van het knie-extensormodel met één been met behulp van Doppler-echografie de afgelopen decennia niet op grotere schaal onderzocht, met eerdere studies met kleine populaties (n = 2)3,18,19,20.
Deze studie had tot doel (1) de betrouwbaarheid van de test-hertest binnen de dag te onderzoeken, (2) de betrouwbaarheid van de test-hertest tussen de dag en (3) de interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van Doppler-echografie voor LBF-evaluatie tijdens knie-strekoefeningen met één been bij 0 W, 6 W, 12 W en 18 W. De metingen werden uitgevoerd in een klinisch realistisch scenario waarbij de sonde tussen de metingen werd verwijderd. Het is belangrijk op te merken dat verschillende intrinsieke en extrinsieke omgevingsfactoren waarvan bekend is dat ze LBF beïnvloeden, tijdens de metingen niet werden gecontroleerd, wat variabiliteit zou kunnen introduceren en de betrouwbaarheid zou kunnen beïnvloeden. Gezien de vooruitgang in Doppler-echografietechnologie en software voor bloedstroomanalyse, veronderstelden we dat, zelfs in een ongecontroleerde omgeving, acceptabele betrouwbaarheid binnen en tussen de dag van LBF-metingen bij alle intensiteiten zou kunnen worden bereikt wanneer ze door dezelfde echoscopist worden uitgevoerd.

<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

Doppler-echografie heeft een revolutie teweeggebracht in de beoordeling van de doorbloeding van organen en wordt veel gebruikt in onderzoeks- en klinische omgevingen. Hoewel Doppler-echografie gebaseerde beoordeling van de samentrekkende bloedstroom van de beenspieren gebruikelijk is in studies bij mensen, vereist de betrouwbaarheid van deze methode verder onderzoek. Daarom was deze studie gericht op het onderzoeken van de test-hertest binnen de dag, de test-hertest tussen de dag en de interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van Doppler-echografie voor het beoordelen van de bloedstroom in de benen tijdens rust en graduele knie-extensies met één been (0 W, 6 W, 12 W en 18 W), waarbij de ultrasone sonde tussen de metingen wordt verwijderd. De studie omvatte dertig gezonde proefpersonen (leeftijd: 33 ± 9,3, man/vrouw: 14/16) die het laboratorium bezochten op twee verschillende experimentele dagen met een tussenpoos van 10 dagen. De studie controleerde niet op belangrijke confounders zoals voedingstoestand, tijdstip van de dag of hormonale status. Bij verschillende inspanningsintensiteiten toonden de resultaten een hoge betrouwbaarheid binnen de dag met een variatiecoëfficiënt (CV) variërend van 4,0% tot 4,3%, acceptabele betrouwbaarheid tussen de dag met een CV variërend van 10,1% tot 20,2%, en interbeoordelaarsbetrouwbaarheid met een CV variërend van 17,9% tot 26,8%. Daarom kan Doppler-echografie in een real-life klinisch scenario waarin het beheersen van verschillende omgevingsfactoren een uitdaging is, worden gebruikt om de bloedstroom in de benen te bepalen tijdens submaximale knie-strekoefeningen met één been met een hoge betrouwbaarheid binnen de dag en een acceptabele betrouwbaarheid tussen de dag wanneer uitgevoerd door dezelfde echoscopist.

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.

Auteur in de schijnwerpers: beoordeling van de betrouwbaarheid van Doppler-echografie bij het meten van de bloedstroom in de benen 

Doppler-op echografie gebaseerde beoordeling van de bloedstroom in de benen tijdens knie-strekoefeningen met één been in een ongecontroleerde omgeving

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.

Deelnemers Van mei 2022 tot oktober 2022 werden in totaal dertig gezonde mannen en vrouwen gerekruteerd om deel te nemen aan het onderzoek. Alle deelnemers hadden geen voorgeschiedenis van cardiovasculaire, metabole of neurologische aandoeningen. Ze kregen geen instructies om veranderingen aan te brengen in hun gebruikelijke gewoonten, waaronder cafeïne, alcohol, nicotine, krachtige lichaamsbeweging of andere factoren die mogelijk van invloed kunnen zijn op de vasculaire functie.
<p class="jove_c...

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

Deze test-herteststudie evalueerde de bloedstroom in de benen, gemeten met de Doppler-echografietechniek tijdens knie-strekoefeningen met één been. De binnen-, tussen-dag- en interbeoordelaarsbetrouwbaarheid van de methode werd onderzocht. De aanpak toonde een hoge betrouwbaarheid binnen de dag en acceptabele tussendagen. De interbeoordelaarsbetrouwbaarheid was echter onaanvaardbaar laag tijdens rust en bij lage werkdruk.

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

Deze methode wordt algemeen erkend en toegepast in tal van klinische en onderzoeksomgevingen. Het primaire doel van dit onderzoek was om de reproduceerbaarheid van de methode te ondersteunen en zo waardevolle inzichten te verschaffen in de meetfout. Door dit te doen, kunnen we zeggen wat echte fysiologische verandering is en wat te wijten is aan meetfouten.Uiteindelijk zal dit ons begrip van deze methode vergroten. Het belangrijkste obstakel ligt in het onderzoeken van fysiologische veranderingen tijdens verschillende activiteiten in het dagelijks leven, aangezien het uitvoeren van dergelijk onderzoek alleen haalbaar is onder specifieke experimentele opstellingen. Het is meer dan twee decennia geleden dat het laatste betrouwbaarheidsonderzoek werd uitgevoerd tijdens knie-strekoefeningen met één been.In deze periode is de technologie aanzienlijk geëvolueerd, waardoor het absoluut noodzakelijk is om dit onderzoeksgebied opnieuw te bekijken om waardevol inzicht te krijgen in het meettijdperk dat met de huidige methode is geassocieerd. Doppler-echografie is niet-invasief in vergelijking met andere methoden voor het bepalen van de bloedstroom, zoals thermodilutie, en kan indien nodig worden gecombineerd met arteriële en veneuze katheterisatie. Het maakt het ook mogelijk om de bloedstroomsnelheid te verslaan, zodat we snelle veranderingen kunnen detecteren.In de toekomst is ons belangrijkste doel om de regulatie van de bloedtoevoer naar samentrekkende skeletspieren te onderzoeken bij patiënten met chronische obstructieve longziekte.

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.

Opstelling van de knie-strekstoel met één been en configuratie van ultrasone apparaten voor beoordeling van de bloedstroom in de benen

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.