Name: Autore in primo piano: Valutazione dell'affidabilità dell'ecografia Doppler nella misurazione del flusso sanguigno delle gambe
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

Il Centro per la ricerca sull'attività fisica (CFAS) è sostenuto da TrygFonden (sovvenzioni ID 101390 e ID 20045. JPH è stato sostenuto da sovvenzioni di Helsefonden e Rigshospitalet. Durante questo lavoro, RMGB è stato supportato da un post.doc. sovvenzione del Rigshospitalet.

Lo studio è stato valutato dal Comitato Etico Regionale della Regione della Capitale della Danimarca (fascicolo n. H-21054272), che ha stabilito che si trattava di uno studio di qualità. In conformità con la legislazione danese, lo studio è stato quindi approvato a livello locale dal Consiglio interno per la ricerca e il miglioramento della qualità presso il Dipartimento di Fisiologia Clinica e Medicina Nucleare, Rigshospitalet (fascicolo n. KF-509-22). Lo studio è stato condotto secondo le linee guida della Dichia...

Valutazione del flusso sanguigno delle gambe nei carichi di lavoro di allenamento

Questo studio ha valutato l'affidabilità della metodologia ecografica Doppler per la valutazione del flusso sanguigno delle gambe (LBF) durante l'esercizio submassimale con estensore del ginocchio a gamba singola in partecipanti sani. I risultati hanno indicato un'elevata affidabilità infragiornaliera e un'affidabilità accettabile tra i giorni, mentre l'affidabilità inter-valutatore è risultata inaccettabile a riposo e a 0 W.
Sebbene la rimozione della sonda tra una misurazione e l'altra ...

L'ecografia Doppler, introdotta negli anni '80, è stata ampiamente utilizzata per determinare la contrazione del flusso sanguigno muscolare, in particolare nel modello con estensore del ginocchio a gamba singola, consentendo la misurazione del flusso sanguigno nell'arteria femorale comune (CFA) durante l'attivazione della piccola massa muscolare 1,2,3,4,5,6 . La tecnologia del flusso sanguigno basata sull'ecografia Doppler ha fornito preziose informazioni sulla regolazione vascolare in varie popolazioni, tra cui adulti sani7,8, individui con diabete9, ipertensione 10, BPCO 11,12 e insufficienza cardiaca 13,14.
Un vantaggio dell'ecografia Doppler è la sua non invasività rispetto ad altri metodi di determinazione del flusso sanguigno come la termodiluizione e può essere combinata con il cateterismo arterioso e venoso, se necessario 3,4,6,15. Consente inoltre la misurazione della velocità del flusso sanguigno da battito a battito, consentendo il rilevamento di rapidi cambiamenti16. Tuttavia, le misurazioni del sangue basate sull'ecodoppler presentano limitazioni, tra cui la difficoltà di ottenere registrazioni stabili durante il movimento eccessivo degli arti a intensità di esercizio quasi massime e il requisito dell'accessibilità ecografica al vaso sanguigno mirato, escluse le valutazioni durante l'ergometro in bicicletta15. Pertanto, il modello di estensore del ginocchio a gamba singola è adatto per la valutazione del LBF utilizzando l'ecografia Doppler durante l'esercizio dinamico a intensità submassimali17, riducendo al minimo l'influenza delle limitazioni cardiache e polmonari legate all'esercizio e facilitando i confronti tra soggetti sani e pazienti con malattie cardio-polmonari11.
Nonostante sia ampiamente utilizzato, l'affidabilità tra i giorni del modello di estensore di ginocchio a gamba singola che utilizza l'ecografia Doppler non è stata studiata su scala più ampia negli ultimi decenni, con studi precedenti che hanno coinvolto piccole popolazioni (n = 2)3,18,19,20.
Questo studio mirava a indagare (1) l'affidabilità del test-retest all'interno del giorno, (2) l'affidabilità del test-retest tra un giorno e l'altro e (3) l'affidabilità inter-rater dell'ecografia Doppler per la valutazione LBF durante l'esercizio con estensore del ginocchio a gamba singola a 0 W, 6 W, 12 W e 18 W. Le misurazioni sono state condotte in uno scenario clinicamente realistico in cui la sonda è stata rimossa tra una misurazione e l'altra. È importante notare che diversi fattori ambientali intrinseci ed estrinseci noti per influenzare la LBF non sono stati controllati durante le misurazioni, il che potrebbe introdurre variabilità e influire sull'affidabilità. Considerando i progressi nella tecnologia ecografica Doppler e nel software di analisi del flusso sanguigno, abbiamo ipotizzato che, anche in un ambiente non controllato, un'affidabilità accettabile all'interno e tra un giorno e l'altro delle misurazioni LBF potrebbe essere raggiunta a tutte le intensità se eseguite dallo stesso ecografista.

<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'ecografia Doppler ha rivoluzionato la valutazione del flusso sanguigno degli organi ed è ampiamente utilizzata nella ricerca e negli ambienti clinici. Mentre la valutazione basata sull'ecografia Doppler della contrazione del flusso sanguigno muscolare delle gambe è comune negli studi sull'uomo, l'affidabilità di questo metodo richiede ulteriori indagini. Pertanto, questo studio mirava a indagare l'affidabilità del test-retest all'interno del giorno, del test-retest tra i giorni e dell'affidabilità tra valutatori dell'ecografia Doppler per la valutazione del flusso sanguigno delle gambe durante il riposo e delle estensioni del ginocchio a gamba singola classificate (0 W, 6 W, 12 W e 18 W), con la sonda ecografica rimossa tra le misurazioni. Lo studio ha incluso trenta soggetti sani (età: 33 ± 9,3, maschi/femmine: 14/16) che hanno visitato il laboratorio in due diversi giorni sperimentali separati da 10 giorni. Lo studio non ha controllato i principali fattori confondenti come lo stato nutrizionale, l'ora del giorno o lo stato ormonale. In diverse intensità di esercizio, i risultati hanno dimostrato un'elevata affidabilità giornaliera con un coefficiente di variazione (CV) compreso tra il 4,0% e il 4,3%, un'affidabilità accettabile tra un giorno e l'altro con un CV compreso tra il 10,1% e il 20,2% e un'affidabilità inter-valutatore con un CV compreso tra il 17,9% e il 26,8%. Pertanto, in uno scenario clinico reale in cui il controllo di vari fattori ambientali è difficile, l'ecografia Doppler può essere utilizzata per determinare il flusso sanguigno delle gambe durante l'esercizio submassimale con estensore del ginocchio a gamba singola con un'elevata affidabilità giornaliera e un'affidabilità accettabile tra i giorni se eseguita dallo stesso ecografista.

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.

Autore in primo piano: Valutazione dell'affidabilità dell'ecografia Doppler nella misurazione del flusso sanguigno delle gambe 

Valutazione del flusso sanguigno delle gambe basata su ecografia Doppler durante l'esercizio con estensore del ginocchio su una gamba sola in un ambiente non controllato

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.

Partecipanti Da maggio 2022 a ottobre 2022, un totale di trenta uomini e donne sani sono stati reclutati per partecipare allo studio. Tutti i partecipanti non avevano una storia di malattie cardiovascolari, metaboliche o neurologiche. Non sono stati istruiti ad apportare modifiche alle loro abitudini abituali, tra cui caffeina, alcol, nicotina, esercizio fisico vigoroso o altri fattori che potrebbero potenzialmente influire sulla funzione vascolare.
Procedure sperim...

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Questo studio di test-retest ha valutato il flusso sanguigno delle gambe misurato con la tecnica ecografica Doppler durante l'esercizio con estensore del ginocchio su una gamba sola. È stata studiata l'affidabilità del metodo all'interno del giorno, tra i giorni e tra valutatori. L'approccio ha dimostrato un'elevata affidabilità giornaliera e accettabile tra un giorno e l'altro. Tuttavia, l'affidabilità tra valutatori era inaccettabilmente bassa durante il riposo e con carichi di lavoro bassi.

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

Questo metodo è ampiamente riconosciuto e applicato in numerosi contesti clinici e di ricerca. L'obiettivo principale di questo studio è stato quello di aiutare la riproducibilità del metodo, fornendo così preziose informazioni sull'errore di misurazione. In questo modo, possiamo dire qual è il vero cambiamento fisiologico e cosa è dovuto all'errore di misurazione.In definitiva, questo migliorerà la nostra comprensione di questo metodo. L'ostacolo principale risiede nell'esplorazione dei cambiamenti fisiologici durante le varie attività della vita quotidiana, poiché condurre tale indagine è fattibile solo in specifiche configurazioni sperimentali. Sono passati più di due decenni da quando l'ultimo studio di affidabilità è stato condotto durante l'esercizio con estensore del ginocchio a gamba singola.In questo periodo, la tecnologia si è evoluta in modo significativo, rendendo imperativo rivisitare quest'area di ricerca per ottenere preziose informazioni sull'era della misurazione associata al metodo attuale. L'ecografia Doppler non è invasiva rispetto ad altri metodi di determinazione del flusso sanguigno come la termodiluizione e può essere combinata con il cateterismo arterioso e venoso, se necessario. Consente inoltre di misurare la velocità del flusso sanguigno da battito a battito in modo da poter rilevare rapidi cambiamenti.In futuro, il nostro obiettivo principale è quello di studiare la regolazione del flusso sanguigno per la contrazione del muscolo scheletrico in pazienti con broncopneumopatia cronica ostruttiva.

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.

Ricerca

Medicina

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.

Configurazione della poltrona con estensore del ginocchio a gamba singola e configurazione dell'apparecchio a ultrasuoni per la valutazione del flusso sanguigno della gamba

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.