Name: מחבר זרקור: הערכת המהימנות של אולטרסאונד דופלר במדידת זרימת הדם ברגליים
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

המרכז לחקר פעילות גופנית (CFAS) נתמך על ידי TrygFonden (מענק מזהה 101390 ומזהה 20045. JPH נתמך על ידי מענקים של Helsefonden ו Rigshospitalet. במהלך עבודה זו, RMGB נתמך על ידי פוסט.doc. מענק מ Rigshospitalet.

המחקר הוערך על ידי הוועדה האתית האזורית של אזור הבירה של דנמרק (תיק מס' H-21054272), שקבעה כי מדובר במחקר איכותי. בהתאם לחקיקה הדנית, המחקר אושר באופן מקומי על ידי המועצה הפנימית למחקר ושיפור איכות במחלקה לפיזיולוגיה קלינית ורפואה גרעינית, Rigshospitalet (תיק מספר. KF-509-22). המחקר בוצע על פי הנחיות הצהרת ה?...

הערכת זרימת הדם ברגליים בעומסי עבודה באימונים

מחקר זה העריך את המהימנות של מתודולוגיית אולטרסאונד דופלר להערכת זרימת הדם ברגליים (LBF) במהלך פעילות גופנית תת-מקסימלית של רגל אחת להרחבת הברך בקרב משתתפים בריאים. התוצאות הצביעו על אמינות גבוהה בתוך היום ואמינות מקובלת בין היום, בעוד שמהימנות בין-מדרגית נמצאה בלתי קבילה במנוחה וב-0 ואט.
...

אולטרסאונד דופלר, שהוצג בשנות ה-80 של המאה ה-20, נמצא בשימוש נרחב כדי לקבוע את זרימת הדם המתכווצת בשרירים, במיוחד במודל מרחיב הברך של רגל אחת, המאפשר מדידה של זרימת הדם בעורק הירך המשותף (CFA) במהלך הפעלת מסת שריר קטנה 1,2,3,4,5,6 . טכנולוגיית זרימת דם מבוססת אולטרסאונד דופלר סיפקה תובנות חשובות לגבי ויסות כלי הדם באוכלוסיות שונות, כולל מבוגרים בריאים7,8, אנשים עם סוכרת9, יתר לחץ דם 10, COPD 11,12 ואי ספיקת לב 13,14.
אחד היתרונות של אולטרסאונד דופלר הוא הלא פולשניות שלו בהשוואה לשיטות אחרות לקביעת זרימת הדם כמו תרמודילציה, וניתן לשלב אותו עם צנתור עורקי וורידי במידת הצורך 3,4,6,15. הוא גם מאפשר מדידת מהירות זרימת דם מקצב לפעימה, ומאפשר זיהוי שינויים מהירים16. עם זאת, למדידות דם מבוססות אולטרסאונד דופלר יש מגבלות, כולל קשיים בהשגת רישומים יציבים במהלך תנועת גפיים מוגזמת בעוצמות פעילות כמעט מקסימליות והדרישה לנגישות אולטרסאונד לכלי הדם הממוקד, למעט הערכות במהלך אופני ארגומטר15. לפיכך, מודל הרחבת הברך על רגל אחת מתאים היטב להערכת LBF באמצעות אולטרסאונד דופלר במהלך פעילות גופנית דינמית בעוצמות תת-מקסימליות17, ממזער את ההשפעה של מגבלות לב וריאות הקשורות לפעילות גופנית ומקל על השוואה בין נבדקים בריאים לחולים עם מחלות לב-ריאה11.
למרות היותו בשימוש נרחב, האמינות בין היום של מודל מרחיב הברך על רגל אחת באמצעות אולטרסאונד דופלר לא נחקרה בקנה מידה גדול יותר בעשורים האחרונים, עם מחקרים קודמים שכללו אוכלוסיות קטנות (n = 2)3,18,19,20.
מחקר זה נועד לחקור (1) את מהימנות הבדיקה החוזרת בתוך היום, (2) את המהימנות בין היום לבדיקה חוזרת, ו-(3) את המהימנות הבין-מדרגית של אולטרסאונד דופלר להערכת LBF במהלך תרגיל מרחיב ברך על רגל אחת ב-0 W, 6 W, 12 W ו-18 W. המדידות נערכו בתרחיש ריאליסטי קליני שבו הגשושית הוסרה בין המדידות. חשוב לציין כי מספר גורמים סביבתיים פנימיים וחיצוניים הידועים כמשפיעים על LBF לא נשלטו במהלך המדידות, מה שעלול להכניס שונות ולהשפיע על אמינות. בהתחשב בהתקדמות בטכנולוגיית אולטרסאונד דופלר ובתוכנה לניתוח זרימת דם, שיערנו כי אפילו בסביבה בלתי מבוקרת, אמינות מקובלת בתוך ובין היום של מדידות LBF יכולה להיות מושגת בכל העוצמות כאשר היא מבוצעת על ידי אותו סונוגרף.

<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

אולטרסאונד דופלר חולל מהפכה בהערכת זרימת הדם של איברים ונמצא בשימוש נרחב במחקר ובמסגרות קליניות. בעוד הערכה מבוססת אולטרסאונד דופלר של זרימת דם שרירי הרגליים נפוצה במחקרים בבני אדם, האמינות של שיטה זו דורשת חקירה נוספת. לכן, מחקר זה נועד לחקור את הבדיקות החוזרות בתוך היום, בין היום לבדיקה-בדיקה חוזרת, ואת המהימנות הבין-מדרגית של אולטרסאונד דופלר להערכת זרימת הדם ברגל בזמן מנוחה ודירוג הארכות ברך על רגל אחת (0 W, 6 W, 12 W ו- 18 W), כאשר בדיקת האולטרסאונד מוסרת בין המדידות. המחקר כלל שלושים נבדקים בריאים (גיל: 33 ± 9.3, זכר/נקבה: 14/16) שביקרו במעבדה בשני ימי ניסוי שונים בהפרש של 10 ימים. המחקר לא בדק גורמים מבלבלים עיקריים כגון מצב תזונתי, שעה ביום או מצב הורמונלי. בעוצמות אימון שונות, התוצאות הראו אמינות גבוהה בתוך היום עם מקדם שונות (CV) שנע בין 4.0% ל-4.3%, אמינות מקובלת בין היום עם קורות חיים שנעה בין 10.1% ל-20.2%, ומהימנות בין-מדרגית עם קורות חיים שנעה בין 17.9% ל-26.8%. לכן, בתרחיש קליני בחיים האמיתיים שבו השליטה בגורמים סביבתיים שונים היא מאתגרת, ניתן להשתמש באולטרסאונד דופלר כדי לקבוע את זרימת הדם ברגל במהלך תרגיל תת-מקסימלי של רגל אחת עם אמינות גבוהה בתוך היום ואמינות מקובלת בין היום כאשר הוא מבוצע על ידי אותו סונוגרף.

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.

מחבר זרקור: הערכת המהימנות של אולטרסאונד דופלר במדידת זרימת הדם ברגליים 

הערכת זרימת דם ברגל המבוססת על אולטרסאונד דופלר במהלך פעילות גופנית להארכת ברך על רגל אחת בסביבה בלתי מבוקרת

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.

המשתתפים ממאי 2022 עד אוקטובר 2022 גויסו בסך הכל שלושים גברים ונשים בריאים להשתתף במחקר. לכל המשתתפים לא הייתה היסטוריה של מחלות לב וכלי דם, מטבוליות או נוירולוגיות. הם לא הונחו לבצע שינויים כלשהם בהרגלים הרגילים שלהם, כולל קפאין, אלכוהול, ניקוטין, פעילות גופנית נמרצת או כל גורם אחר ?...

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

מחקר בדיקה חוזרת זה העריך את זרימת הדם ברגליים שנמדדה על ידי טכניקת האולטרסאונד דופלר במהלך תרגיל מרחיב ברך על רגל אחת. נבדקה מהימנותה של השיטה בתוך היום, בין היום והבין-יומי. הגישה הפגינה אמינות גבוהה בתוך היום ומקובלת בין היום. עם זאת, המהימנות הבין-מדרגית הייתה נמוכה באופן בלתי מתקבל על הדעת במנוחה ובעומסי עבודה נמוכים.

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

שיטה זו מוכרת באופן נרחב ומיושמת במסגרות קליניות ומחקריות רבות. המטרה העיקרית של מחקר זה הייתה לסייע בשחזור השיטה, ובכך לספק תובנות חשובות לגבי טעות המדידה. בכך נוכל לומר מהו שינוי פיזיולוגי אמיתי ומה נובע מטעות מדידה.בסופו של דבר, זה ישפר את ההבנה שלנו של שיטה זו. המכשול העיקרי טמון בחקירת שינויים פיזיולוגיים במהלך פעילויות שונות בחיי היומיום, שכן ביצוע חקירה כזו אפשרי רק תחת מערכי ניסוי ספציפיים. T עבר יותר משני עשורים מאז מחקר המהימנות האחרון שנערך במהלך תרגיל מרחיב ברך רגל אחת.במהלך תקופה זו, הטכנולוגיה התפתחה באופן משמעותי, ולכן הכרחי לחזור לתחום מחקר זה כדי לקבל תובנה חשובה לגבי עידן המדידה הקשור לשיטה הנוכחית. אולטרסאונד דופלר אינו פולשני בהשוואה לשיטות אחרות לקביעת זרימת הדם כמו תרמודילציה, וניתן לשלב אותו עם צנתור עורקי וורידי במידת הצורך. זה גם מאפשר לפעימה לנצח את מדידות מהירות זרימת הדם כדי שנוכל לזהות שינויים מהירים.בעתיד, המטרה העיקרית שלנו היא לחקור את ויסות זרימת הדם לכיווץ שרירי השלד בחולים עם מחלת ריאות חסימתית כרונית.

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.

הגדרת כיסא מרחיב ברך על רגל אחת ותצורת מכשיר אולטרסאונד להערכת זרימת הדם ברגל

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.