Die Autoren möchten die vielen Probanden und Patienten zu danken, die in unseren Studien teilgenommen haben, in denen wir die Endothelfunktion mit dem MKS-Test bewertet haben.

HINWEIS: Die folgenden MKS Verfahren routinemäßig während der Gefäßbewertungsstudien im Labor für Integrative Gefäß- und Exercise Physiology (LIVEP) durchgeführt wird. Alle Verfahren folgte den Prinzipien der Deklaration von Helsinki und wurden von der Institutional Review Board an der Georgia Regents Universität genehmigt. Alle Teilnehmer wurden über die Ziele und mögliche Risiken der Technik vor schriftliche Zustimmung zur Teilnahme erhalten. 1 zeigt eine schematische Zusammenfassung der wesentlichen Elemente, die für die Ultraschall Beurteilung der Arteria brachialis MKS berücksichtigt werden sollten. 1. Gegenstand Vorbereitung (vor Ankunft) <ol><li> Bestätigen Sie, dass der Teilnehmer durch das Praktizieren von Übung (≥12 h), Koffein (≥12 h), Rauchen oder Rauchexposition (≥12 h), Vitamin-Supplementierung (&gt; 72 h), und alle Medikamente (≥4 h Halbwertszeit der Stimme enthalten hat von die Droge, nicht-steroidale entzündungshemmende Mittel für 1 day und aspirins für 3 Tage). </li><li> Stellen Sie sicher , dass der Teilnehmer unter Fastenbedingungen ist oder nur fettarmen Mahlzeiten 4 vor dem Test verbraucht. </li><li> Bei prämenopausalen Frauen zu testen, wird vorgeschlagen , das MKS - Protokoll während der Menstruation Phase des Menstruationszyklus zu führen , die Auswirkungen der endogenen Östrogene und Progesterone 8,32,33 zu begrenzen. </li></ol> 2. Gegenstand Vorbereitung (bei der Ankunft) <ol><li> Vor der Messwerterfassung, stellen Sie sicher, dass das Thema für etwa 20 Minuten in einer ruhigen, temperaturgesteuert (22 ° C bis 24 ° C) Raum in Rückenlage ruht ein hämodynamisches stabilen Zustand zu erreichen. </li><li> Bringen Sie ein 3-Kanal-EKG in der Standard-Glied II Position führen. Mit amerikanischen Standardinstrumentierung, legen Sie die weiß / negative Polarität Führung kurz unterhalb des Schlüsselbeins auf der rechten Schulter. Die schwarze / Dual Polarität Führung unterhalb des linken Schlüsselbeins in der Nähe der Schulter und das rote / positive Polarität führenunterhalb der linken Brustmuskel in der seitlichen Basis der Brust. </li><li> Erweitern Sie den Arm des Patienten seitlich bei etwa 80 ° von Schulterabduktion und sichern Sie den distalen Unterarm in einem Vakuum verpackt Kissen während der Messung (Abbildung 2) genaue Position des Arms zu halten. </li><li> Platzieren Sie den Unterarm - Manschette unmittelbar distal des Epicondylus medialis und sicherzustellen , dass nichts die Manschette berührt, einschließlich der folgenden Tabelle (Figur 2). </li></ol> 3. Basismessungen <ol><li> Kartierung der Arteria brachialis mit dem Ultraschall: <ol><li> Während die Sonde mit der Hand halten, stellen sie im Querschnitt und proximal zu dem Einsetzen des Bizeps und fortfahren, beginnend Abtasten der Innenseite des Oberarms beginnen. </li><li> Im B-Modus (Graustufen), identifizieren die Arteria brachialis und Kollateralen und Farbfluss (CF) Modus verwenden, um die Position der Arterie helfen bestätigen. Interpretieren Sie die Farbe und die Pulsatilitätsorgfältig unter Berücksichtigung der Richtung der Wandler Beurteilung der Arterie zu gewährleisten, und nicht die Vene. HINWEIS: Mit der Sonde Anzeige mit Blick auf den Kopf, bedeutet rote Farbe des Wandlers fließen in Richtung (arterielle Strömung), während blaue Mittel weg (venöse Strömung) fließen. </li></ol></li><li> Identifizierung der Arteria brachialis: <ol><li> Nach der Arteria brachialis zu finden, drehen Sie die Sonde 90 °, um den Arm in Längsrichtung zu scannen. Erhalten Sie das Bild zwischen 2 bis 10 cm oberhalb der Ellenbeuge. </li><li> Identifizieren anatomische Orientierungspunkte wie Venen und Faszien für mehrere Untersuchungsverfahren in der gleichen Thema (Abbildung 3). </li></ol></li><li> Die Sicherung der Sonde: <ol><li> Befestigen Sie die Sonde in der Stereotaxie-Sondenhalter. Bestätigen wird die Sonde in geeigneter Weise übermäßige Bewegungen zu vermeiden fixiert. Mit der Sonde in der Halterung befestigt ist, sicherzustellen, dass das Bild so gut wie das Bild, das von Hand ohne den Halter erhalten. </li></ol></li><li> Die Optimierung der Resolution des Bildes: <ol><li> Optimieren Sie das Bild, um die Zeit Gain-Regler (TGC ist) unter Verwendung von mit der Sonde befestigt ist. HINWEIS: Ein optimales Bild erreicht, wenn das klarste B-Modus-Bild von den anterioren und posterioren intimale Schnittstellen zwischen dem Lumen und Gefäßwand erreicht wird. </li><li> Haben die Techniker manuell die Verstärkung, Brennpunkte, Dynamikbereich, und Harmonische einzustellen, um eine klare und definierte Bild der nahen und fernen Wände des Endothels zu bekommen. </li></ol></li><li> Duplex-Doppler-Modus: <ol><li> Im Anschluss an B-Modus-Akquisition, gehen Scannen im gepulsten Doppler Duplex-Mode. </li><li> Verwenden Sie eine Ferse bis zu den Zehen Ansatz mit der Sonde innerhalb des Halters durch den Wandler an einem Ende rocken mehr als der andere die Arteria brachialis Bild einzustellen und einen Winkel von Insonation von 60 ° erhalten. </li></ol></li><li> Baseline-Akquisition: <ol><li> Besorgen Sie sich eine zufriedenstellende B-Modus-Bild, das die Endothel-Schichten mit klaren Intima-Intima Wände der Arterie identifiziert. Ensure, dass das Doppler-Signal ohne Muffeln scharfen und klaren Klang erscheint. </li><li> Setzen Sie die Ultraschall-CINE-Schleife durch das Einfrieren und das Bild unfreezing. Drücken Sie F1 Aufzeichnen von Daten auf Image-Software zu beginnen. Nehmen Sie Basisdaten für mindestens 30 Sekunden. Analysieren Sie den mittleren Durchmesser und Blutgeschwindigkeit für 30 Sekunden die Ausgangswerte zu repräsentieren. Hinweis: Verschiedene Ultraschalls und Software-Setups können unterschiedliche Sequenzen erfordern die gewünschte Aktion zu erhalten. </li></ol></li></ol> 4. Vascular Occlusion Messungen <ol><li> Unterarm- Occlusion: <ol><li> Schnell den Unterarm Okklusion Manschette aufzublasen, Druckluft, zu über systolische Druck (250 mm Hg) für 5 min Arterienverschluss zu induzieren. </li><li> Nach 4 min und 30 s des Unterarms Okklusion, beginnen Daten zu erwerben. HINWEIS: Occlusion Messungen werden durch die letzten 30 Sekunden der Okklusion dargestellt werden. </li></ol></li></ol> 5. Reaktive Hyperämie (Beitrag Cuff Release) Messungen <ol&gt; <li> Fortsetzung Daten aus Pre-Manschette Veröffentlichung zu erwerben: <ol><li> Entlüften der Manschette bei 5 min. </li><li> Pflegen Sie für zwei Minuten nach der Manschette Freigabe der Aufnahme. </li></ol></li><li> Nach 2 min Freisetzungs Aufnahme Post Manschette, zu stoppen und die Aufnahmen zu speichern. Die höchste 5 Sekunden gemittelte Intervall während 2 Minuten nach der Okklusion Sammelperiode verwendet werden, um den Spitzen hyperamisch Durchmesser darzustellen. </li></ol> 6. Die Analyse der Ergebnisse: Kantenerkennung und Wall-Tracking <ol><li> Aufgrund der Komplexität der MKS-Analyse verwenden Kantenerkennung und Wand-Tracking-Software im gesamten MKS-Tests für höhere Reproduzierbarkeit gemäß den Anweisungen des Herstellers. HINWEIS: Diese Offline - Analyse ist weniger abhängig vom Netzbetreiber als die manuelle Bewertung und verbessert somit die Genauigkeit der FMD - Daten 4,34-36. Darüber hinaus erlaubt diese off-line-Analysesystem auch die Synchronisation mit dem ECG für die Identifizierung von enddiastolischen arteriellenDurchmesser, Verzerrung der Pulsbedingte Veränderungen im Durchmesser 4 zu vermeiden. Es sollte beachtet werden , dass, obwohl die Verwendung von ECG unterstützt wird Pulsation Variabilität zu minimieren, ist es auch möglich ist , das Maul- und Klauenseuche - Protokoll ohne ECG gaiting 37 auszuführen. Obwohl es nicht zu empfehlen, wenn Rand computergestützten Analyse nicht verfügbar ist, eine sorgfältige manuelle Bewertung sowohl Durchmesser und Geschwindigkeiten sollten 36 gesammelt werden. </li><li> Für die Auswertung der Gefäßdurchmesser, ist es notwendig , um visuell inspizieren jeden Frame 38 die beste Platzierung der Ultraschallsätteln entlang der B-Mode - Bild zu bestimmen. HINWEIS: Unabhängig von Datenanalyseverfahrens wird empfohlen , 4 Durchmesser und Geschwindigkeitsdaten alle 4 Sekunden während der ersten 20 sec von reaktiven Hyperämie und jeweils 5 sec für die restliche Post Okklusion Periode zu sammeln. </li></ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Eingeführt in 1989 20 hat die FMD - Test bei Menschen als nicht-invasive Messung der Endothelfunktion weit verbreitet. Maul- und Klauenseuche wurde mit kardiovaskulären Beeinträchtigungen 24,25,54 Zukunft Gefäßbedingten Krankheitsrisikos 19,52,53, niedrigere FMD Werte zeigen gewesen zu stark korrelieren nicht nur gezeigt , vorherzusagen. Obwohl es andere Techniken sind beide endothelialen Funktion, zu beurteilen invasiv (Koronarangiographie) und nicht-invasiv (venöse Plethysmograph...

Kardiovaskuläre Erkrankungen sind die häufigste Ursache für Morbidität und Mortalität weltweit. Dysfunktion des vaskulären Endothels ist eine erste Phase in Richtung auf die Entwicklung von mehreren vaskulären bedingten Krankheiten 1. Daher stellt eine genaue Beurteilung der Endothelfunktion bei Menschen eine wichtige Technik, die zum Verständnis der Ätiologie von mehreren kardiovaskulären Pathologien, mit dem Ziel der Verbesserung der Wirksamkeit der Behandlung und Prävention von Krankheiten helfen könnte. Endothel Das Endothel ist eine Monoschicht von Zellen , die zahlreiche vasoaktiven Substanzen wie Stickstoffmonoxid (NO), Prostacyclinen, Endothelin, endotheliale Zellwachstumsfaktor, Interleukine, und Plasminogen - Hemmer 2 synthetisiert. Solche Faktoren tragen zu der Funktion des Endothels an Fließfähigkeit des Blutes, Gefäßtonus, Thrombozytenaggregation, der Permeabilität der Plasmakomponenten und Gefßwand infl regulierenammation 2-4. Darüber hinaus spielt NO eine Schlüssel antiatherogene Rolle in Vasodilatation zu fördern und endothelialen Integrität beibehalten wird. NO reguliert den Gefäßtonus und Durchmesser durch das Gleichgewicht zwischen der Zufuhr von Sauerstoff zu den Geweben und deren Stoffwechselbedarf 3,5 steuern. Es gibt mehrere endogene, exogene und mechanischer Stimulator Faktoren , die NO - Synthase (eNOS) induzieren Endothelzellen , die NO aus L-Arginin synthetisiert 6,7. Die bemerkenswerteste mechanische Reiz ist Scherspannung. Schubspannung Wand trägt zu mehr Aktivierung der eNOS, was zu einer NO - Produktion und die anschließende Entspannung der glatten Muskulatur 4. Aus diesem Grund ist die Abnahme der NO - Bioverfügbarkeit oft als Maß für endotheliale Dysfunktion 8 verwendet. Endothel-Dysfunktion Das Ungleichgewicht zwischen gefäßerweiternde und Vasokonstriktor Faktoren führt zu einer dysfunktionalen Endothels 2. Darüber hinaus ist die release von Entzündungsmediatoren und veränderte lokale Scherkräfte kann die Synthese von endothelialen abgeleiteten reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) zu verbessern. Diese Hochregulierung in redox Signalisierungs nicht nur die Integrität des Endothels modifiziert und reduziert die Synthese von NO 9, kann es eNOS entkoppeln in direkten Herstellung von zusätzlichen freien Radikalen resultieren. Letztlich fördert dies die Verbesserung der NO - Bioverfügbarkeit Vasokonstriktion, Gefäßsteifigkeit und reduziert Arteriendehnbarkeit 4. Der Grad der Dysfunktion des Endothels wurde mit der Schwere von mehreren Krankheiten wie Bluthochdruck 10, Atherosklerose 11, ischämischer Schlaganfall 12, Diabetes 13, Präeklampsie 14 oder Nierenerkrankungen 15 unter anderem in Verbindung gebracht. Daher gibt es große Interesse, nicht nur Veränderungen der endothelialen Funktion über die Zeit zu bewerten, sondern auch therapeutische Interventionen folgende. Verschiedene Methoden wurden verwendet fürdie klinische Beurteilung der Endothelfunktion sowohl invasiv (Herz - Katheterisierung und Venenverschlussplethysmographie 3,16) und nicht-invasiv (Fluss - vermittelten Dilatation, Arteria radialis Tonometrie und Pulskonturanalyse 4,17,18) in koronaren und peripheren Zirkulationen 19. Durchfluss-vermittelten Dilatation Strömungs vermittelte Dilatation (FMD) ist eine nicht-invasive, Ultraschall-Auswertung der Funktion Endothel- und hat mit der Entwicklung der vaskulären Gesundheitsprobleme korreliert. Seit seiner Gründung im Jahr 1989 20 hat der MKS als eine zuverlässige, in vivo - Verfahren zur Bewertung vorwiegend NO-vermittelte endotheliale Funktion beim Menschen 19,21,22 weithin verwendet. Tatsächlich hat die Arteria brachialis FMD Test mit anderen invasiven Techniken 23 und zahlreiche Untersuchungen assoziiert haben eine starke inverse Beziehung zwischen der FMD und kardiovaskulärer Schädigung beschrieben 24,25 , so dass individuals mit mehr Gefäßpathologie zeigen eine niedrigere FMD 25. Dementsprechend betonen diese Daten die prognostische Informationen , dass diese Technik zur Verfügung stellen kann , wie es 26-30 für zukünftige kardiovaskuläre Erkrankungen bei asymptomatischen Patienten betrifft. Während der MKS-Test werden die Durchmesser der Arteria brachialis kontinuierlich zu Beginn der Studie und nach der Veröffentlichung von einem Kreislaufstillstand des Unterarms gemessen. Nach Manschette Freisetzung fördert die induzierte reaktive Hyperämie eine Erhöhung der Scherspannung NO - Freisetzung und die anschließende Vasodilatation 19,31 vermittelt. FMD wird als die prozentuale Erhöhung des arteriellen Durchmesser nach der Freigabe der Manschette verglichen mit dem Durchmesser an der Basislinie (FMD%) ausgedrückt. Trotz der zunehmenden klinischen Interesses an dieser Technik ist die FMD Test eine physiologische Bewertung und daher müssen mehrere Variablen in Betracht gezogen werden, um eine präzise Beurteilung der Endothelfunktion bei Menschen zu führen. Dies einArtikel beschreibt ein standardisiertes Protokoll und die empfohlene Methode, die technischen und biologischen Probleme zu minimieren, um die Genauigkeit, Reproduzierbarkeit und Interpretation des MKS-Test zu verbessern.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Doppler ultrasound</td>
			<td>GE Medical Systems&#160;</td>
			<td>Logiq 7</td>
			<td>Essential to include Duplex mode for simultaneous acquisition of B-mode and Doppler</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrocardiographic (ECG) gating&#160;</td>
			<td>Accusync Medical Research</td>
			<td>Accusync 72</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12-MHz Linear array transducer&#160;</td>
			<td>GE Medical Systems</td>
			<td>11L-D</td>
			<td>A high-resolution linear array probe is essential</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forearm occlusion cuff&#160;</td>
			<td>D.E. Hokanson</td>
			<td>SC5</td>
			<td>5 x 84 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound transmission gel&#160;</td>
			<td>Parker</td>
			<td>01-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rapid cuff inflator</td>
			<td>D.E. Hokanson</td>
			<td>E-20 AG101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterotactic-probe holder</td>
			<td>Flexabar&#160;</td>
			<td>18047</td>
			<td>Magnetic base fine adjustor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Edge detection analysis software</td>
			<td>Medical Imaging Applications</td>
			<td>Brachial Analyzer 5</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ultrasound assessment of endothelial function: a technical guideline of the flow-mediated dilation test

Kardiovaskuläre Erkrankungen sind die Hauptursache für Mortalität und eine der Hauptursachen für Behinderung weltweit. Die Dysfunktion des vaskulären Endothel ist ein pathologischer Zustand zeichnet sich vor allem durch eine Störung des Gleichgewichts zwischen den gefäßerweiternden und Vasokonstriktor Stoffe und wird eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von atherosklerotischen kardiovaskulären Erkrankungen zu spielen vorgeschlagen. Daher stellt eine genaue Bewertung der Endothelfunktion beim Menschen ein wichtiges Instrument, das besser auf die Ätiologie von mehreren Cardio-centric Pathologien verstehen helfen könnte. Im Laufe der letzten 25 Jahre haben sich viele methodische Ansätze wurden eine Bewertung der Endothelfunktion beim Menschen zu schaffen, entwickelt. Eingeführt im Jahr 1989, enthält der MKS-Test einen Unterarm Okklusion und anschließende reaktive Hyperämie, die die Produktion von Stickoxid und Vasodilatation der Arteria brachialis fördert. Die FMD-Test ist nun das am meisten verwendete, nicht-invasive, ultrAsonic Beurteilung der Endothelfunktion bei Menschen und hat mit zukünftigen kardiovaskulären Ereignissen in Verbindung gebracht worden. Obwohl die MKS-Test klinischen Nutzen haben könnte, ist es eine physiologische Einschätzung, dass mehrere Störfaktoren geerbt hat, die berücksichtigt werden müssen. Dieser Artikel beschreibt ein standardisiertes Protokoll zur Bestimmung FMD einschließlich der empfohlenen Methode, um die physiologischen und technische Probleme zu minimieren und die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Prüfung verbessern.

Baseline - Charakteristika von einer scheinbar gesunden Kohorte Gruppe sind in Tabelle 1 Die am häufigsten verwendeten Variablen von MKS - Tests im Labor für Integrative Gefäß- und Exercise Physiology (LIVEP) sind in Tabelle 2 dargestellt durchgeführt dargestellt. Die folgenden Variablen werden die wichtigsten MKS - Parameter in Betracht gezogen Analyse durch die Maul- und Klauenseuche veröffentlicht Tutorial 4 und Richtlinien 36.</...

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Ultrasound Assessment of Endothelial Function: A Technical Guideline of the Flow-mediated Dilation Test

Ultraschall Beurteilung der Endothelfunktion: A Technische Richtlinie der Fluss-vermittelten Dilatation-Test

The flow mediated dilation (FMD) test is the most commonly utilized, non-invasive, ultrasound assessment of endothelial function in humans. Although the FMD test has been related with the prediction of future cardiovascular disease and events, it is a physiological assessment with many inherent confounding factors that need to be considered.

Cardiovascular disease is the primary cause of mortality and a major cause of disability worldwide. The dysfunction of the vascular endothelium is a ...

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Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Medicine

17.3K Aufrufe.  Georgia Regents University. The flow mediated dilation (FMD) test is the most commonly utilized, non-invasive, ultrasound assessment of endothelial function in humans. Although the FMD test has been related with the prediction of future cardiovascular disease and events, it is a physiological assessment with many inherent confounding factors that need to be considered. 

Serie: Ultrasound Assessment of Endothelial Function: A Technical Guideline of the Flow-mediated Dilation Test

Assessing Endothelial Vasodilator Function with the Endo-PAT 2000

The endothelium is a delicate monolayer of cells that lines all blood vessels, and which comprises the systemic and lymphatic capillaries. By virtue of the panoply of paracrine factors that it secretes, the endothelium regulates the contractile and proliferative state of the underlying vascular smooth muscle, as well as the interaction of the vessel wall with circulating blood elements. Because of its central role in mediating vessel tone and growth, its position as gateway to circulating immune cells, and its local regulation of hemostasis and coagulation, the the properly functioning endothelium is the key to cardiovascular health. Conversely, the earliest disorder in most vascular diseases is endothelial dysfunction.
In the arterial circulation, the healthy endothelium generally exerts a vasodilator influence on the vascular smooth muscle. There are a number of methods to assess endothelial vasodilator function. The Endo-PAT 2000 is a new device that is used to assess endothelial vasodilator function in a rapid and non-invasive fashion. Unlike the commonly used technique of duplex ultra-sonography to assess flow-mediated vasodilation, it is totally non-operator-dependent, and the equipment is an order of magnitude less expensive. The device records endothelium-mediated changes in the digital pulse waveform known as the PAT ( peripheral Arterial Tone) signal, measured with a pair of novel modified plethysmographic probes situated on the finger index of each hand. Endothelium-mediated changes in the PAT signal are elicited by creating a downstream hyperemic response. Hyperemia is induced by occluding blood flow through the brachial artery for 5 minutes using an inflatable cuff on one hand. The response to reactive hyperemia is calculated automatically by the system. A PAT ratio is created using the post and pre occlusion values. These values are normalized to measurements from the contra-lateral arm, which serves as control for non-endothelial dependent systemic effects. Most notably, this normalization controls for fluctuations in sympathetic nerve outflow that may induce changes in peripheral arterial tone that are superimposed on the hyperemic response.
In this video we demonstrate how to use the Endo-PAT 2000 to perform a clinically relevant assessment of endothelial vasodilator function.

A noninvasive procedure to assess endothelial function is demonstrated using the Endo-PAT 2000.

Die Beurteilung Endothelial Vasodilator-Funktion mit der Endo-PAT 2000

The endothelium is a delicate monolayer of cells that lines all blood vessels, and which comprises the systemic and lymphatic capillaries. By virtue of ...

Forschung

Medizin

Non-invasive Assessment of Microvascular and Endothelial Function

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of cardiovascular disease. Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. Percent capillary recruitment is assessed by dividing the increase in capillary density induced by postocclusive reactive hyperemia (postocclusive reactive hyperemia capillary density minus baseline capillary density), by the maximal capillary density (observed during passive venous occlusion). Percent perfused capillaries represents the proportion of all capillaries present that are perfused (functionally active), and is calculated by dividing postocclusive reactive hyperemia capillary density by the maximal capillary density. Both percent capillary recruitment and percent perfused capillaries reflect the number of functional capillaries. The forearm blood flow (FBF) technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function: The ratio FBFmax/FBFbase is computed as an estimate of vasodilation, by dividing the mean of the four FBFmax values by the mean of the four FBFbase values. Forearm vascular resistance at maximal vasodilation (FVRmax) is calculated as the mean arterial pressure (MAP) divided by FBFmax. Both the capillaroscopy and forearm techniques are readily acceptable to patients and can be learned quickly.
The microvascular and endothelial function measures obtained using the methodologies described in this paper may have future utility in clinical patient cardiovascular risk-reduction strategies. As we have published reports demonstrating that microvascular and endothelial dysfunction are found in initial stages of hypertension including prehypertension, microvascular and endothelial function measures may eventually aid in early identification, risk-stratification and prevention of end-stage vascular pathology, with its potentially fatal consequences.

Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. The forearm blood flow technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function.

Non-invasive Beurteilung der mikrovaskulären und Endothelfunktion

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of ...

Technical Aspects of the Mouse Aortocaval Fistula

Technical aspects of creating an arteriovenous fistula in the mouse are discussed. Under general anesthesia, an abdominal incision is made, and the aorta and inferior vena cava (IVC) are exposed. The proximal infrarenal aorta and the distal aorta are dissected for clamp placement and needle puncture, respectively. Special attention is paid to avoid dissection between the aorta and the IVC. After clamping the aorta, a 25 G needle is used to puncture both walls of the aorta into the IVC. The surrounding connective tissue is used for hemostatic compression. Successful creation of the AVF will show pulsatile arterial blood flow in the IVC. Further confirmation of successful AVF can be achieved by post-operative Doppler ultrasound.

The goal is to produce an arteriovenous fistula that is simple and reproducible. This method does not use sutures or glue adhesive. Therefore the samples can be used with the least amount of foreign materials for analysis.

Technische Aspekte der Maus aortokavaler Fistel

Technical aspects of creating an arteriovenous fistula in the mouse are discussed. Under general anesthesia, an abdominal incision is made, and the aorta ...

A Novel Application of Musculoskeletal Ultrasound Imaging

Ultrasound is an attractive modality for imaging muscle and tendon motion during dynamic tasks and can provide a complementary methodological approach for biomechanical studies in a clinical or laboratory setting. Towards this goal, methods for quantification of muscle kinematics from ultrasound imagery are being developed based on image processing. The temporal resolution of these methods is typically not sufficient for highly dynamic tasks, such as drop-landing. We propose a new approach that utilizes a Doppler method for quantifying muscle kinematics. We have developed a novel vector tissue Doppler imaging (vTDI) technique that can be used to measure musculoskeletal contraction velocity, strain and strain rate with sub-millisecond temporal resolution during dynamic activities using ultrasound. The goal of this preliminary study was to investigate the repeatability and potential applicability of the vTDI technique in measuring musculoskeletal velocities during a drop-landing task, in healthy subjects. The vTDI measurements can be performed concurrently with other biomechanical techniques, such as 3D motion capture for joint kinematics and kinetics, electromyography for timing of muscle activation and force plates for ground reaction force. Integration of these complementary techniques could lead to a better understanding of dynamic muscle function and dysfunction underlying the pathogenesis and pathophysiology of musculoskeletal disorders.

We describe a new ultrasound-based vector tissue Doppler imaging technique to measure muscle contraction velocity, strain and strain rate with sub-millisecond temporal resolution during dynamic activities. This approach provides complementary measurements of dynamic muscle function and could lead to a better understanding of mechanisms underlying musculoskeletal disorders.

A Novel Anwendung von Muskel-Skelett-Ultraschall-Bildgebung

Ultrasound is an attractive modality for imaging muscle and tendon  motion during dynamic tasks and can provide a complementary methodological  approach ...

Diagnostic Ultrasound Imaging of Mouse Diaphragm Function

Function analysis of rodent respiratory skeletal muscles, particularly the diaphragm, is commonly performed by isolating muscle strips using invasive surgical procedures. Although this is an effective method of assessing in vitro diaphragm activity, it involves non-survival surgery. The application of non-invasive ultrasound imaging as an in vivo procedure is beneficial since it not only reduces the number of animals sacrificed, but is also suitable for monitoring disease progression in live mice. Thus, our ultrasound imaging method may likely assist in the development of novel therapies that alleviate muscle injury induced by various respiratory diseases. Particularly, in clinical diagnoses of obstructive lung diseases, ultrasound imaging has the potential to be used in conjunction with other standard tests to detect the early onset of diaphragm muscle fatigue. In the current protocol, we describe how to accurately evaluate diaphragm contractility in a mouse model using a diagnostic ultrasound imaging technique.

Diagnostic ultrasound imaging has proven to be effective in diagnosing various respiratory diseases in human and animal subjects. We demonstrate a comprehensive ultrasound protocol utilized by Dr. Zuo's lab to analyze diaphragm kinetics specifically in mouse models. This is also a non-invasive research technique which can provide quantitative information on mouse respiratory muscle function.

Diagnostische Ultraschall-Bildgebung der Maus Membranfunktion

Function analysis of rodent respiratory skeletal muscles, particularly the diaphragm, is commonly performed by isolating muscle strips using invasive ...

Ultrasound Assessment of Endothelial-Dependent Flow-Mediated Vasodilation of the Brachial Artery in Clinical Research

The vascular endothelium is a monolayer of cells that cover the interior of blood vessels and provide both structural and functional roles. The endothelium acts as a barrier, preventing leukocyte adhesion and aggregation, as well as controlling permeability to plasma components. Functionally, the endothelium affects vessel tone.
Endothelial dysfunction is an imbalance between the chemical species which regulate vessel tone, thombroresistance, cellular proliferation and mitosis. It is the first step in atherosclerosis and is associated with coronary artery disease, peripheral artery disease, heart failure, hypertension, and hyperlipidemia.
The first demonstration of endothelial dysfunction involved direct infusion of acetylcholine and quantitative coronary angiography. Acetylcholine binds to muscarinic receptors on the endothelial cell surface, leading to an increase of intracellular calcium and increased nitric oxide (NO) production. In subjects with an intact endothelium, vasodilation was observed while subjects with endothelial damage experienced paradoxical vasoconstriction.
There exists a non-invasive, in vivo method for measuring endothelial function in peripheral arteries using high-resolution B-mode ultrasound. The endothelial function of peripheral arteries is closely related to coronary artery function. This technique measures the percent diameter change in the brachial artery during a period of reactive hyperemia following limb ischemia.
This technique, known as endothelium-dependent, flow-mediated vasodilation (FMD) has value in clinical research settings. However, a number of physiological and technical issues can affect the accuracy of the results and appropriate guidelines for the technique have been published. Despite the guidelines, FMD remains heavily operator dependent and presents a steep learning curve. This article presents a standardized method for measuring FMD in the brachial artery on the upper arm and offers suggestions to reduce intra-operator variability.

Endothelial dysfunction is associated with numerous disease states and is predictive of adverse cardiovascular events in humans. Flow-mediated vasodilation (FMD) is a non-invasive ultrasound method of evaluating endothelial function. Methodological choices and operator experience may affect results. A systematic approach to FMD in human studies is discussed here.

Ultraschall Beurteilung der Endothelial Abhängige Fluss Vasodilatation der Arteria brachialis in der klinischen Forschung

The vascular endothelium is a monolayer of cells that cover the interior of blood vessels and provide both structural and functional roles. The ...

Ultrasound Assessment of Flow-Mediated Dilation of the Brachial and Superficial Femoral Arteries in Rats

Arterial vasodilation to increases in wall shear rate is indicative of vascular endothelial function. In humans, the non-invasive measurement of endothelial function can be achieved by employing the flow-mediated dilation technique, typically performed in the brachial or superficial femoral artery. Briefly, a blood pressure cuff placed distal to an ultrasound probe is inflated to a suprasystolic pressure, which results in limb ischemia. After 5 min of occlusion the cuff is deflated, resulting in reactive hyperemia and increases in wall shear rate that signal vasodilatory molecules to be released from the endothelium eliciting vasodilation. Despite the thousands of studies performing flow-mediated dilation in humans, surprisingly, no studies have performed this technique non-invasively in living rats. Considering the recent shift in focus to translational research, the establishment of guidelines for non-invasive measurement of flow-mediated dilation in rats and other rodents would be extremely valuable. In the following article, a protocol is presented for the non-invasive measurement of flow-mediated dilation in brachial and superficial femoral arteries of rats, as those sites are most commonly measured in humans.

Non-invasive assessment of endothelial function in humans can be determined by the flow-mediated dilation technique. Although thousands of studies have used this technique, no study has performed this technique non-invasively in rats. The following article describes non-invasive measurement of flow-mediated dilation in the brachial and superficial femoral arteries of rats.

Ultraschall Beurteilung der Fluss Mediated Dilation des Brachial und Oberflächliche Femoralarterie in Ratten

Arterial vasodilation to increases in wall shear rate is indicative of vascular endothelial function. In humans, the non-invasive measurement of ...

A Computerized Functional Skills Assessment and Training Program Targeting Technology Based Everyday Functional Skills

Today, many functional skills are technology-based, so development of a technology-based training program has broad importance. Here we present a computerized functional skills training program that was paired in half of the participants with a commercially available cognitive training (CCT) program.
Non-impaired older individuals (NC) aged 60+ (n=45) and similarly aged individuals with mild cognitive impairment (MCI; n=50) were randomized to receive 12 weeks of twice-weekly computerized functional skills training (CFST) or 12 weeks of twice-weekly sessions split between CCT and CFST. Skills trained were use of an ATM; internet banking; ticket kiosk; telephone and internet prescription refill; medication management; and internet shopping. As with previous functional capacity assessments, we focus on completion time for each simulation.
51 participants completed the training program, either by mastering all 6 tasks (34) or completing 12 weeks of training. 44 more participants completed 4 or more training sessions so they were also analyzed for improvement up to their last training session. Completion time for all 6 tests significantly improved from the baseline assessment to the final training session in both groups of participants (all p&#60;0.001 with an average improvement in task completion time of 45%). Further, there was no differential improvement in MCI and NC in the 6 tests from baseline to end of training (all t&#60;1.66, all p&#62;0.12). Finally, combined CCT plus CFST did not differ from CSFT alone on any of the percent-change score measures (all t&#60;1.64, all p&#62;0.11).
Both NC and MCI groups evidenced substantial improvements in performance. CCT supplementation led to similar functional gains with half as many training sessions. The NC participants proceeded through the training fairly rapidly even without CCT supplementation; MCI participants required more training but learned equivalently. These findings suggest that even in cases with memory impairments, functional skills can be efficiently learned with training.

This training protocol uses computerized training to teach technology-related everyday functional skills. These skills include financial skills, travel and transit, as well as medication management.

Ein computergestütztes Functional Skills Assessment and Training Program Targeting Technology Based Everyday Functional Skills

Today, many functional skills are technology-based, so development of a technology-based training program has broad importance. Here we present a ...

A Postoperative Evaluation Guideline for Computer-Assisted Reconstruction of the Mandible

Valid comparisons of postoperative accuracy results in computer-assisted reconstruction of the mandible are difficult due to heterogeneity in imaging modalities, mandibular defect classification, and evaluation methodologies between studies. This guideline uses a step-by-step approach guiding the process of imaging, classification of mandibular defects and volume assessment of three-dimensional (3D) models, after which a legitimized quantitative accuracy evaluation method can be performed between the postoperative clinical situation and the preoperative virtual plan. The condyles and the vertical and horizontal corners of the mandible are used as bony landmarks to define virtual lines in the computer-assisted surgery (CAS) software. Between these lines the axial, coronal, and both sagittal mandibular angles are calculated on both pre- and postoperative 3D models of the (neo)mandible and subsequently the deviations are calculated. By superimposing the postoperative 3D model to the preoperative virtually planned 3D model, which is fixed to the XYZ axis, the deviation between pre- and postoperative virtually planned dental implant positions can be calculated. This protocol continues and specifies an earlier publication of this evaluation guideline.

Here, we propose a practical, feasible and reproducible evaluation guideline for computer-assisted reconstruction of the mandible in order to create uniformity between studies regarding postoperative accuracy evaluation. This protocol continues and specifies an earlier publication of this evaluation guideline.

Eine postoperative Evaluierungsleitlinie für die computergestützte Rekonstruktion des Mandibles

Valid comparisons of postoperative accuracy results in computer-assisted reconstruction of the mandible are difficult due to heterogeneity in imaging ...

A Non-Invasive Method for Generating the Cyclic Loading-Induced Intra-Articular Cartilage Lesion Model of the Rat Knee

The pathophysiology of primary osteoarthritis (OA) remains unclear. However, a specific subclassification of OA in relatively younger age groups is likely correlated with a history of articular cartilage damage and ligament avulsion. Surgical animal models of OA of the knee play an important role in understanding the onset and progression of post-traumatic OA and aid in the development of novel therapies for this disease. However, non-surgical models have been recently considered to avoid traumatic inflammation that could affect the evaluation of the intervention. 
In this study, an intra-articular cartilage lesion rat model induced by in vivo cyclic compressive loading was developed, which allowed researchers to (1) determine the optimal magnitude, speed, and duration of load that could cause focal cartilage damage; (2) assess post-traumatic spatiotemporal pathological changes in chondrocyte vitality; and (3) evaluate the histological expression of destructive or protective molecules that are involved in the adaptation and repair mechanisms against joint compressive loads. This report describes the experimental protocol for this novel cartilage lesion in a rat model.

Here, we present the cyclic loading-induced intra-articular cartilage lesion model of the rat knee, generated by 60 cyclic compressions over 20 N, resulting in damage to the femoral condylar cartilage in rats.

Eine nicht-invasive Methode zur Erzeugung des zyklischen Belastungsinduzierten intraartikulären Knorpelläsionsmodells des Rattenknies

The pathophysiology of primary osteoarthritis (OA) remains unclear. However, a specific subclassification of OA in relatively younger age groups is likely ...