Name: В центре внимания автора: Оценка надежности ультразвуковой допплерографии при измерении кровотока в ногах
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

Центр исследований физической активности (CFAS) поддерживается TrygFonden (гранты ID 101390 и ID 20045). JPH была поддержана грантами от Helsefonden и Rigshospitalet. В ходе этой работы RMGB был поддержан пост-.doc. грант от Rigshospitalet.

Исследование было оценено Региональным этическим комитетом столичного региона Дании (файл No H-21054272), который определил, что это качественное исследование. Таким образом, в соответствии с датским законодательством, исследование было одобрено на местном уровне внутренним Советом по исс?...

Оценка кровотока в ногах при тренировочных нагрузках

В этом исследовании оценивалась надежность ультразвуковой методологии допплерографии для оценки кровотока в ногах (LBF) во время субмаксимальных упражнений с разгибателем коленного сустава на одной ноге у здоровых участников. Результаты показали высокую внутридневную надежность и пр...

Ультразвуковая допплерография, представленная в 1980-х годах, широко использовалась для определения сокращающегося мышечного кровотока, особенно в модели разгибателя коленного сустава на одной ноге, что позволяет измерять кровоток в общей бедренной артерии (КФА) при активации малой мышечной массы 1,2,3,4,5,6 . Технология кровотока на основе ультразвуковой допплерографии предоставила ценную информацию о регуляции сосудов в различных группах населения, включая здоровых взрослых7,8, людей с диабетом9, гипертонией 10, ХОБЛ 11,12 и сердечной недостаточностью 13,14.
Одним из преимуществ ультразвуковой допплерографии является ее неинвазивность по сравнению с другими методами определения кровотока, такими как термодилюция, и при необходимости ее можно сочетать с артериальной и венозной катетеризацией 3,4,6,15. Кроме того, он позволяет измерять скорость кровотока от удара к удару, что позволяет обнаруживать быстрые изменения16. Тем не менее, ультразвуковые допплеровские измерения крови имеют ограничения, в том числе трудности в получении стабильных записей при чрезмерных движениях конечностей при почти максимальной интенсивности упражнений и требование доступа ультразвука к целевому кровеносному сосуду, за исключением оценок во время езды на велосипеде с эргометром15. Таким образом, модель разгибателя коленного сустава на одной ноге хорошо подходит для оценки LBF с помощью ультразвуковой допплерографии во время динамических упражнений с субмаксимальной интенсивностью17, сводя к минимуму влияние связанных с физической нагрузкой ограничений сердца и легких и облегчая сравнение между здоровыми субъектами и пациентами с сердечно-легочными заболеваниями11.
Несмотря на широкое распространение, междневная надежность модели разгибателя коленного сустава с использованием ультразвуковой допплерографии не исследовалась в больших масштабах в последние десятилетия, с предыдущими исследованиями с участием небольших популяций (n = 2)3,18,19,20.
Это исследование было направлено на изучение (1) надежности теста-ретеста в течение дня, (2) надежности теста-ретеста между днями и (3) межоценочной надежности ультразвуковой допплерографии для оценки LBF во время упражнений на разгибатель коленного сустава на одной ноге при 0 Вт, 6 Вт, 12 Вт и 18 Вт. Измерения проводились в клинически реалистичном сценарии, когда зонд удалялся между измерениями. Важно отметить, что некоторые внутренние и внешние факторы окружающей среды, которые, как известно, влияют на LBF, не контролировались во время измерений, что могло внести изменчивость и повлиять на надежность. Принимая во внимание достижения в области ультразвуковой допплерографии и программного обеспечения для анализа кровотока, мы предположили, что даже в неконтролируемых условиях приемлемая надежность измерений LBF в течение и между днями может быть достигнута при любой интенсивности при выполнении одним и тем же сонографистом.

<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

Ультразвуковая допплерография произвела революцию в оценке кровотока органов и широко используется в научных исследованиях и клинических условиях. Несмотря на то, что ультразвуковая допплеровская оценка кровотока сокращающихся мышц ног широко распространена в исследованиях на людях, надежность этого метода требует дальнейшего изучения. Таким образом, это исследование было направлено на изучение внутридневного теста-ретеста, междневного теста-ретеста и межоценочной надежности ультразвуковой допплерографии для оценки кровотока в ногах во время покоя и градуированных разгибаний коленного сустава на одной ноге (0 Вт, 6 Вт, 12 Вт и 18 Вт), при этом ультразвуковой датчик удалялся между измерениями. В исследовании приняли участие 30 здоровых испытуемых (возраст: 33 ± 9,3 года, мужчина/женщина: 14/16 лет), которые посещали лабораторию в два разных экспериментальных дня с интервалом в 10 дней. В исследовании не учитывались основные искажающие факторы, такие как состояние питания, время суток или гормональный статус. При разной интенсивности упражнений результаты продемонстрировали высокую внутридневную надежность с коэффициентом вариации (CV) от 4,0% до 4,3%, приемлемую междневную надежность с CV от 10,1% до 20,2% и межочередную надежность с CV от 17,9% до 26,8%. Таким образом, в реальном клиническом сценарии, где контроль различных факторов окружающей среды является сложной задачей, ультразвуковая допплерография может быть использована для определения кровотока в ногах во время субмаксимальной нагрузки на разгибатель коленного сустава с высокой надежностью в течение дня и приемлемой надежностью между днями при выполнении одним и тем же сонографистом.

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.

В центре внимания автора: Оценка надежности ультразвуковой допплерографии при измерении кровотока в ногах 

Ультразвуковая допплеровская оценка кровотока ног во время упражнений на разгибатель коленного сустава на одной ноге в неконтролируемых условиях

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.

Участников С мая 2022 года по октябрь 2022 года для участия в исследовании было набрано в общей сложности тридцать здоровых мужчин и женщин. У всех участников в анамнезе не было сердечно-сосудистых, метаболических или неврологических заболеваний. Они не были проинструктированы ?...

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

В этом тестово-ретестовом исследовании оценивали кровоток в ногах, измеренный с помощью ультразвуковой допплерографии во время упражнений на разгибатель коленного сустава на одной ноге. Исследована внутридневная, междневная и межоценочная надежность метода. Подход продемонстрировал высокую внутридневную и приемлемую междневную надежность. Тем не менее, надежность между оценщиками была недопустимо низкой во время отдыха и при низких рабочих нагрузках.

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

Этот метод широко признан и применяется во многих клинических и исследовательских учреждениях. Основная цель этого исследования заключалась в том, чтобы повысить воспроизводимость метода, тем самым предоставив ценную информацию об ошибке измерения. Таким образом, мы можем сказать, что является подлинным физиологическим изменением, а что связано с погрешностью измерения.В конечном счете, это расширит наше понимание этого метода. Основное препятствие заключается в изучении физиологических изменений во время различных видов деятельности в повседневной жизни, так как проведение таких исследований возможно только в определенных экспериментальных условиях. Прошло более двух десятилетий с тех пор, как было проведено последнее исследование надежности упражнений на разгибателе коленного сустава на одной ноге.За этот период технологии значительно эволюционировали, что делает необходимым вернуться к этой области исследований, чтобы получить ценное представление об эпохе измерений, связанной с нынешним методом. Ультразвуковая допплерография является неинвазивной по сравнению с другими методами определения кровотока, такими как термодилюция, и при необходимости ее можно сочетать с артериальной и венозной катетеризацией. Он также позволяет измерять скорость кровотока от удара к удару, чтобы мы могли обнаруживать быстрые изменения.В дальнейшем нашей основной целью является исследование регуляции кровотока к сокращающимся скелетным мышцам у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких.

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

Настройка кресла с разгибателем коленного сустава на одной ноге и конфигурация ультразвукового аппарата для оценки кровотока в ногах  

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.

Настройка кресла с разгибателем коленного сустава на одной ноге и конфигурация ультразвукового аппарата для оценки кровотока в ногах

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

Ультразвуковая допплерография и количественная оценка кровотока в упражнениях на разгибание ног  

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.