Name: Pleins feux sur l’auteur : Évaluation de la fiabilité de l’échographie Doppler dans la mesure du débit sanguin des jambes
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

Le Centre de recherche sur l’activité physique (CFAS) est soutenu par TrygFonden (subventions ID 101390 et ID 20045). JPH a bénéficié de subventions de Helsefonden et de Rigshospitalet. Au cours de ce travail, RMGB a été soutenu par un post.doc. subvention du Rigshospitalet.

L’étude a été évaluée par le Comité régional d’éthique de la région de la capitale du Danemark (dossier n° H-21054272), qui a déterminé qu’il s’agissait d’une étude de qualité. Conformément à la législation danoise, l’étude a donc été approuvée localement par le Conseil interne de recherche et d’amélioration de la qualité du Département de physiologie clinique et de médecine nucléaire du Rigshospitalet (dossier n° 100). KF-509-22). L’étude a été réalisée conformément aux d...

Évaluation du flux sanguin des jambes dans les charges de travail d’entraînement

Cette étude a évalué la fiabilité de la méthodologie d’échographie Doppler pour évaluer le débit sanguin des jambes (LBF) lors d’un exercice sous-maximal d’extenseur du genou sur une jambe chez des participants en bonne santé. Les résultats ont indiqué une fiabilité élevée à l’intérieur d’un jour et une fiabilité acceptable entre les jours, tandis qu’une fiabilité inter-évaluateurs s’est avérée inacceptable au repos et à 0 W.
Bien que le retrait de la sonde ...

L’échographie Doppler, introduite dans les années 1980, a été largement utilisée pour déterminer le flux sanguin musculaire contractant, en particulier dans le modèle d’extenseur du genou sur une jambe, permettant de mesurer le flux sanguin dans l’artère fémorale commune (CFA) lors de l’activation de la petite masse musculaire 1,2,3,4,5,6 . La technologie de circulation sanguine basée sur l’échographie Doppler a fourni des informations précieuses sur la régulation vasculaire dans diverses populations, y compris les adultes en bonne santé7,8, les personnes atteintes de diabète9, d’hypertension10, de BPCO 11,12 et d’insuffisance cardiaque13,14.
L’un des avantages de l’échographie Doppler est son caractère non invasif par rapport à d’autres méthodes de détermination du débit sanguin comme la thermodilution, et elle peut être associée à un cathétérisme artériel et veineux si nécessaire 3,4,6,15. Il permet également de mesurer la vitesse du flux sanguin d’un battement à l’autre, ce qui permet de détecter des changements rapides16. Cependant, les mesures sanguines basées sur l’échographie Doppler présentent des limites, notamment des difficultés à obtenir des enregistrements stables lors de mouvements excessifs des membres à des intensités d’exercice proches de la maxime et l’exigence d’accessibilité échographique au vaisseau sanguin ciblé, à l’exclusion des évaluations pendant le vélo ergomètre15. Par conséquent, le modèle d’extenseur du genou sur une jambe est bien adapté à l’évaluation de la LBF à l’aide d’une échographie Doppler lors d’un exercice dynamique à des intensités sous-maximales17, minimisant l’influence des limitations cardiaques et pulmonaires liées à l’exercice et facilitant les comparaisons entre les sujets sains et les patients atteints de maladies cardio-pulmonaires11.
Bien qu’il soit largement utilisé, la fiabilité entre les jours du modèle d’extenseur du genou sur une jambe utilisant l’échographie Doppler n’a pas été étudiée à plus grande échelle au cours des dernières décennies, avec des études antérieures portant sur de petites populations (n = 2)3,18,19,20.
Cette étude visait à étudier (1) la fiabilité test-retest au cours de la journée, (2) la fiabilité test-retest entre les jours et (3) la fiabilité inter-évaluateurs de l’échographie Doppler pour l’évaluation de la LBF lors d’un exercice d’extenseur du genou sur une jambe à 0 W, 6 W, 12 W et 18 W. Les mesures ont été effectuées dans un scénario cliniquement réaliste où la sonde a été retirée entre les mesures. Il est important de noter que plusieurs facteurs environnementaux intrinsèques et extrinsèques connus pour influencer la FBL n’ont pas été contrôlés pendant les mesures, ce qui pourrait introduire de la variabilité et affecter la fiabilité. Compte tenu des progrès de la technologie d’échographie Doppler et des logiciels d’analyse du débit sanguin, nous avons émis l’hypothèse que, même dans un environnement non contrôlé, une fiabilité acceptable des mesures de la FBL pendant et entre les jours pouvait être atteinte à toutes les intensités lorsqu’elles étaient effectuées par le même échographiste.

<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

L’échographie Doppler a révolutionné l’évaluation du flux sanguin des organes et est largement utilisée dans les milieux de recherche et cliniques. Bien que l’évaluation par échographie Doppler de la contraction du flux sanguin des muscles des jambes soit courante dans les études humaines, la fiabilité de cette méthode nécessite une enquête plus approfondie. Par conséquent, cette étude visait à étudier la fiabilité de l’échographie Doppler pour évaluer le débit sanguin des jambes au repos et des extensions de genou sur une jambe (0 W, 6 W, 12 W et 18 W), la sonde à ultrasons étant retirée entre les mesures. L’étude a inclus trente sujets sains (âge : 33 ± 9,3, homme/femme : 14/16) qui ont visité le laboratoire lors de deux jours expérimentaux différents séparés de 10 jours. L’étude n’a pas contrôlé les facteurs de confusion majeurs tels que l’état nutritionnel, l’heure de la journée ou le statut hormonal. À travers différentes intensités d’exercice, les résultats ont démontré une fiabilité élevée dans la journée avec un coefficient de variation (CV) allant de 4,0 % à 4,3 %, une fiabilité acceptable entre les jours avec un CV allant de 10,1 % à 20,2 % et une fiabilité inter-évaluateurs avec un CV allant de 17,9 % à 26,8 %. Par conséquent, dans un scénario clinique réel où le contrôle de divers facteurs environnementaux est difficile, l’échographie Doppler peut être utilisée pour déterminer le flux sanguin des jambes lors d’un exercice sous-maximal d’extenseur du genou sur une jambe avec une fiabilité élevée dans la journée et une fiabilité acceptable entre les jours lorsqu’elle est effectuée par le même échographiste.

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.

Pleins feux sur l’auteur : Évaluation de la fiabilité de l’échographie Doppler dans la mesure du débit sanguin des jambes 

Évaluation du débit sanguin des jambes par échographie Doppler lors d’un exercice d’extenseur du genou sur une jambe dans un environnement non contrôlé

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.

Participants De mai 2022 à octobre 2022, une trentaine d’hommes et de femmes en bonne santé ont été recrutés pour participer à l’étude. Tous les participants n’avaient aucun antécédent de maladies cardiovasculaires, métaboliques ou neurologiques. On ne leur a pas demandé d’apporter de changements à leurs habitudes habituelles, y compris la caféine, l’alcool, la nicotine, l’exercice vigoureux ou tout autre facteur susceptible d’avoir un impact sur la fonction vasculaire.
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Cette étude test-retest a évalué le débit sanguin des jambes mesuré par la technique d’échographie Doppler lors d’un exercice d’extenseur du genou sur une jambe. La fiabilité de la méthode à l’intérieur de la journée, entre les jours et entre les évaluateurs a été étudiée. L’approche s’est avérée très fiable à l’intérieur de la journée et acceptable entre les jours. Cependant, la fiabilité inter-évaluateurs était inacceptablement faible pendant le repos et à de faibles charges de travail.

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

Cette méthode est largement reconnue et appliquée dans de nombreux contextes cliniques et de recherche. L’objectif principal de cette étude était d’aider à la reproductibilité de la méthode, fournissant ainsi des informations précieuses sur l’erreur de mesure. Ce faisant, nous pouvons dire ce qui est un véritable changement physiologique et ce qui est dû à une erreur de mesure.En fin de compte, cela améliorera notre compréhension de cette méthode. Le principal obstacle réside dans l’exploration des changements physiologiques au cours de diverses activités de la vie quotidienne, car la réalisation d’une telle enquête n’est réalisable que dans des configurations expérimentales spécifiques. Cela fait plus de deux décennies que la dernière étude de fiabilité a été menée lors d’un exercice d’extenseur du genou sur une jambe.Au cours de cette période, la technologie a considérablement évolué, ce qui rend impératif de revisiter ce domaine de recherche pour obtenir des informations précieuses sur l’ère de mesure associée à la méthode actuelle. L’échographie Doppler est non invasive par rapport à d’autres méthodes de détermination du débit sanguin comme la thermodilution, et elle peut être associée à un cathétérisme artériel et veineux si nécessaire. Il permet également de mesurer la vitesse du flux sanguin d’un battement à l’autre, ce qui nous permet de détecter des changements rapides.À l’avenir, notre objectif principal est d’étudier la régulation du flux sanguin vers le muscle squelettique contractant chez les patients atteints de bronchopneumopathie chronique obstructive.

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.

Recherche

Médecine

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.

Configuration d’un fauteuil d’extension du genou sur une jambe et configuration d’un appareil à ultrasons pour l’évaluation du flux sanguin dans les jambes

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.