Erkennung von peripheren arteriellen Verschlusskrankheiten mit dem Puls

Spezifisches Ziel 1: Bestimmen, ob segmentale Pulswellenlaufzeiten eine periphere arterielle Verschlusskrankheit der unteren Extremitäten vorhersagen können, bewertet mit dem Knöchel-Arm-Index und dem 6-Minuten-Gehtest.

Spezifisches Ziel 2: Bestimmen der Auswirkungen des Alters auf segmentale Pulswellenlaufzeiten.

Nach dem Prozess der informierten Einwilligung werden deskriptive Messungen durchgeführt. Deskriptive Messungen umfassen Körpergröße, Gewicht, Körperzusammensetzung, Alter und Geschlecht. Körpergröße und Gewicht werden jeweils mit einem Standard-Stadiometer und einer Waage gemessen. Die Körperzusammensetzung wird nicht-invasiv mit Bioimpedanzanalyse bewertet (Omron HBF-306C Handscanner, OMRON Healthcare, Kyoto, Japan). Bioimpedanzgeräte senden einen kleinen elektrischen Strom durch den Körper und schätzen den Körperfettanteil basierend auf dem Widerstand gegen den elektrischen Fluss durch die Körpersegmente. Unser Bioimpedanzgerät erstellt einen Stromkreis zwischen Händen und Füßen des Probanden, um den Körperfettanteil zu schätzen. Der in Bioimpedanzgeräten verwendete elektrische Strom ist sehr klein und wird vom Teilnehmer nicht gespürt. Probanden geben auch ihre Medikamente und Krankengeschichte selbst an.

Nach der Erfassung der deskriptiven Messungen ruhen die Probanden 20 Minuten in Rückenlage. Nach 20 Minuten Ruhe wird entweder der Knöchel-Arm-Index (ABI) oder die segmentalen Pulswellenlaufzeiten (PATs) gemessen. Nach einer weiteren 10-minütigen Ruhephase wird die andere Messung durchgeführt (entweder ABI oder PAT). Die Reihenfolge von ABI und PAT wird randomisiert, und alle Probanden werden sowohl ABI als auch PAT messen lassen.

1a) Messung der PAT mit dem Prüfgerät: Die Probanden werden mit einem Prüfgerät ausgestattet, das aus einem Array von vier Photoplethysmographie (PPG)-Sensoren und einem 3-Kanal-Elektrokardiogramm (EKG)-Sensor besteht. Elektrokardiogramm ist eine nicht-invasive Technik, die verwendet wird, um die elektrischen Dipole zu überwachen, die durch Membranpotentiale innerhalb des Myokards und der elektrischen Leitungssysteme des Herzens erzeugt werden. PPG ist eine nicht-invasive Technik zur Beurteilung des Hämoglobingehalts in der Mikrozirkulation der Haut. Unsere PPG-Sensoren werden oberflächlich auf der Haut angebracht und senden kontinuierlich grünes Licht in die Haut (580 nm). Das grüne Licht wird von Hämoglobin absorbiert. Daher gibt die Menge des zum PPG-Gerät zurückreflektierten Lichts nach dem modifizierten Beer-Lambert-Gesetz einen Index für den Hämoglobingehalt in der Mikrogefäßbahn. Die PPG- und EKG-Sensoren sind in einen Mikrocontroller (kleinen Computer) integriert, der die Spannungen der Sensoren ausliest und die Daten in Echtzeit in einer speziellen Computersoftware anzeigt. Jeder PPG-Sensor hat ein hautverträgliches doppelseitiges Klebeband, das am Sensorgehäuse angebracht ist. Zwei PPG-Sensoren werden an beiden Mittelfingern auf der Handflächenseite der Hände befestigt. Zwei PPG-Sensoren werden an der Plantarseite beider großer Zehen befestigt. Insgesamt gibt es einen PPG-Sensor pro Hand und einen PPG-Sensor pro Fuß. Der EKG-Sensor wird so angebracht, dass Extremitätenableitungen gebildet werden: eine Elektrode pro Handgelenk auf der ventralen Seite des Unterarms und eine Elektrode auf einem haarlosen Teil des linken Beins. Wenn mit Extremitätenableitungen kein ausreichendes EKG-Signal erhalten wird, werden Brustwandableitungen verwendet. In dieser Konfiguration werden Elektroden inferior zur linken und rechten Klavikula und medial zu den Schultern platziert, und eine Elektrode wird am linken lateralen Aspekt des Brustkorbs in der Nähe der Herzspitze platziert. Sobald alle Sensoren platziert sind, ruht der Proband 15 Minuten in Rückenlage, und alle Signale werden kontinuierlich aufgezeichnet. PAT wird für jeden Arm und jedes Bein als Zeitdifferenz zwischen der im EKG-Signal erscheinenden R-Zacke und der in den distalen PPG-Signalen erscheinenden Pulswelle berechnet. Alle vier PAT-Werte werden verwendet, um einen zusammengesetzten Score zu entwickeln, um das Vorliegen einer pAVK der unteren Extremitäten abzuschätzen. Die Beinasymmetrie wird mit dem Verhältnis der PATs von linkem und rechtem Bein bewertet. Die durch atherosklerotische Plaques vermittelte Verlangsamung der Pulswelle wird als Verhältnis der PATs in den Armen im Vergleich zu den Beinen bewertet. Das Produkt dieser Verhältnisse bildet den zusammengesetzten Score zur Erkennung von pAVK der unteren Extremitäten, der sowohl empfindlich ist für 1) Asymmetrie der PATs in den Beinen (kann auf einseitige pAVK hinweisen) als auch 2) längere PATs in den Beinen im Vergleich zu den Armen (kann auf das Vorliegen von pAVK der unteren Extremitäten hinweisen).

1b) Thermographie: Unmittelbar vor dem Anbringen und unmittelbar nach dem Entfernen der PPG-Sensoren wird eine Wärmebildkamera (FLIR T540) verwendet, um ein Wärmebild der Haut zu erstellen, wo die PPG-Sensoren angebracht werden/waren. Der Zweck der Verwendung der Wärmebildkamera ist es, die lokale Hauttemperatur vor und nach der Verwendung des Prüfgeräts zu dokumentieren. Die Wärmebildkamera wählt automatisch die wärmste Region des Bildes aus und dokumentiert die Temperatur. Es ist zu beachten, dass die Wärmebildkamera auf die Finger und Zehen zoomt, wo sich die PPG-Sensoren befanden, und dass keine identifizierbaren Körperteile (z.B. Gesicht) oder Gruppen von Körperteilen (z.B. herausgezoomte Bilder) in den Wärmebildern enthalten sein werden. Daher wird das Risiko, Probanden mit den Wärmebildern zu identifizieren, minimiert.

2) Messung des ABI: ABI wird gemäß den aktuellen Richtlinien der American Heart Association und des American College of Cardiology bewertet. Blutdruck wird in beiden Beinen und in beiden Armen gemessen. Für alle Blutdruckmessungen wird die Blutdruckmanschette manuell auf einen supra-systolischen Druck aufgepumpt. Während des langsamen manuellen Ablassens der Manschette wird ein Doppler-Ultraschall (nicht-invasiv) verwendet, um auf das erste Korotkoff-Geräusch zu hören, welches dem systolischen Blutdruck entspricht. Mit diesem Verfahren wird der systolische Blutdruck für sowohl die ipsilaterale Arteria dorsalis pedis als auch die Arteria tibialis posterior für beide Beine quantifiziert. Darüber hinaus wird der systolische Blutdruck in den Arteriae brachiales beider Arme gemessen. ABI wird als Verhältnis des höheren systolischen Blutdrucks in den Beinen geteilt durch den höheren systolischen Blutdruck in den Armen quantifiziert.

3) 6-Minuten-Gehtest: Nach den Messungen von ABI und PAT nehmen die Probanden an einem 6-Minuten-Gehtest teil, um die Belastbarkeit objektiv zu quantifizieren. Zwei Pylonen werden im Abstand von 30 m auf einem geraden und flachen Gehweg aufgestellt. Die Probanden werden angewiesen, 6 Minuten lang so schnell wie möglich zwischen den Pylonen hin und her zu gehen, um die größtmögliche Distanz zurückzulegen. Probanden dürfen während des Tests pausieren, aber die Stoppuhrzeit wird nicht angehalten. Alle Komponenten des Tests werden vor der Durchführung klar erklärt. Das Verständnis der Testziele wird vor Testbeginn bestätigt. Vor der Durchführung des 6-Minuten-Gehtests werden Blutdruck, Herzfrequenz und die Bewertung der empfundenen Anstrengung (RPE) im Sitzen aufgezeichnet. Darüber hinaus werden Blutdruck, Herzfrequenz und RPE unmittelbar nach der Belastung und danach alle 5 Minuten im Sitzen aufgezeichnet, bis die Herzfrequenz und der Blutdruck vor der Belastung wiederhergestellt sind (innerhalb von +/-5 Schlägen und +/-5 mmHg) gemäß den Richtlinien des American College of Sports Medicine.

Die Studiendauer wird voraussichtlich ~2 Stunden betragen, und es wird keine Nachbeobachtung geben.