I valori medi +/- deviazione standard dei parametri misurati sono stati valutati per ogni stadio dell’esame. In aggiunta, è stata eseguita un' ANOVA ad una via, per misure ripetute, per valutare le differenze tra i valori a riposo e durante esercizio, adottando un post-hoc test di Bonferroni o Kruskal-Wallis, in caso di variabili normalmente distribuite o meno, rispettivamente; p < 0.05 è stato considerato significativo.
Per ogni stadio dell’esame, in ogni volontario, la variabilità è stata espressa tramite coefficiente di variazione (CV), che viene definito come il rapporto tra la deviazione standard delle due misurazioni ed il loro valor medio; il valor medio dei CV di tutti i soggetti è stata poi calcolata per ogni stadio. Sono stati ottenuti anche i coefficienti di variazione della pressione e della valutazione del diametro. Inoltre, la riproducibilità di ogni parametro per l'intero esame è stata valutata usando il coefficiente di correlazione intraclasse (ICC). È stato utilizzato il modello "two-way random effects"205. Tutti i calcoli sono stati effettuati usando SPSS software (SPSS versione 13.0 per Windows, 2004).
RISULTATI
Nelle due sessioni, il 4.3% delle immagini B-mode acquisite è stato considerate di bassa qualità e scartato. La figura mostra un esempio di una immagine B-mode qualità accettabile a riposo (a sinistra) e al picco dello sforzo (a destra)
Per quanto riguarda le acquisizioni con il tonometro, il 2.7% dei dati hanno presentato indice di qualità (QI) non accettabile e sono stati scartati. Questo ha portato ad una percentuale totale di misure rifiutate della elasticità carotidea derivate pari al 5.8%. Dati fisiologici
Rispetto al valore basale HR, SPb, DPb, PPb, Spa, Dpa, Ppa e Mpa sono significativamente incrementate (p < 0.05) ad ogni stadio dell' esercizio. ΔD è risultata significativamente maggiore al 70%, 80% e 85% della HRmax, considerando che D non è variato. Alla fine, CC e DC sono significativamente diminuite all’80% e all’85% della HRmax rispetto al basale. Le variazioni significative persistono nel primo minuto di recupero, poi sono risultate confrontabili ai valori basali per il resto del periodo di recupero.
Dati di riproducibilità :
I CV medi per ogni stadio dell’esercizio sono riassunti nella Tabella.
In aggiunta, la valutazione di robustezza dei parametri di elasticità per l’intero esame tra le due sessioni è risultato in un coefficiente di correlazione intraclasse di 0.780 (95% di intervallo di confidenza CI: 0.686-0.844) per la CC e di 0.694 (95% CI: 0.574-0.780) per la DC.
I coefficienti di correlazione interclasse di pressione e delle misurazioni dei diametri sono risultati i seguenti: 0.934 (95% CI: 0.906-0.954) per SPa; 0.776 (95% CI: 0.660- 0.848) per DPa, 0.962 (95% CI: 0.947-0.971) per SPb, 0.807 (95% CI: 0.712-0.867) DPb e 0.830 (95% CI: 0.759-0.879) per D.
Infine, per quello che riguarda le misurazioni differenziali, il coefficiente di correlazione intraclasse è risultato: 0.876 (95% CI: 0.829-0.909) per PPa; 0.936 (95% CI: 0.911-0.953) per PPb e 0.897 (95% CI: 0.858-0.925) per ΔD.
Sia per i dati fisiologici che per quelli relativi alla riproducibilità, le analisi sono state ripetute considerando solo non-fumatori (n=15), allo scopo di valutare se il sottogruppo di fumatori avesse inciso sui risultati finali del nostro studio, ottenendo risultati sovrapponibili (dati non mostrati).
DISCUSSIONE
La ricerca clinica ha recentemente manifestato un crescente interesse nella valutazione della elasticità carotidea in condizioni di riposo per la stratificazione del rischio cardiovascolare. L’analisi delle proprietà elastiche durante esercizio risulta perfino più interessante, visto che può fornire maggiori informazioni circa le condizioni dinamiche, imitando la vita reale dei pazienti.
Sebbene alcuni studi abbiano valutato parametri vascolari dinamicamente200,201,206,207 esistono veramente pochi studi che riportano dati sull' affidabilità di questa valutazione in letteratura208. Effetti simili di condizioni dinamiche sulla elasticità delle arterie sono stati osservati in questi studi: Myers et al.200 hanno riportato un incremento della rigidità con esercizio isometrico che varia con differenze in base all’età e al sesso e si possono manifestare persino in giovani adulti sani; altri studi201,206,207 hanno trovato una riduzione della elasticità durante esercizio in volontari sani. L’analisi della elasticità durante esercizio fisico è intrigante. Infatti, la precisione della stima del postcarico cardiaco durante esercizio sulla base della pressione brachiale è argomentata, dato che la amplificazione della PP dal centro alla periferia dell’albero arterioso incrementa molto durante esercizio207. Inoltre, uomini con ipercolesterolemia hanno un indice maggiormente aumentato ed una brusca amplificazione della pressione differenziale se paragonati con controlli sani della stessa età durante esercizio di lieve intensità, nonostante valori simili di pressione sistolica brachiale basale e durante esercizio209. E quindi, in un esercizio anormale la pressione centrale può essere alla base di un anormale comportamento della rigidità arteriosa, che fino ad oggi è stata prevalentemente valutata tramite misure indirette, come il timing dell’onda riflessa207. La risposta della pressione arteriosa all’esercizio fisico è un fattore prognostico negativo
per la mortalità cardiovascolare210 e più approfonditamente studi del comportamento della rigidità arteriosa durante esercizio possono portare non solo ad una migliore conoscenza dei meccanismi fisiologici, ma possibilmente anche ad una migliore prevedibilità del rischio cardiovascolare. In questo studio, la distensibilità e la compliance carotidea sono state valutate in un gruppo di volontari sani durante esercizio. Oltre all’atteso incremento della pressione centrale media e della pressione differenziale al picco comparata ai valori basali, è stata documentata una diminuzione della CC e della DC durante esercizio; questo fenomeno è risultato osservabile a partire dall’80% della frequenza massimale rimanendo evidente fino ad un minuto dopo il picco dell’esercizio. Questi dati indicano un aumento della rigidità carotidea durante esercizio, un fenomeno che potrebbe essere dovuto in parte al reclutamento di un maggior numero di fibre di collagene e conseguentemente ad un comportamento meccanico diverso della parete arteriosa ad alte pressioni5. Questi risultati sono in accordo con la relazione non-lineare tra "stress" e "strain" che si pensa caratterizzi le pareti arteriose: in condizioni di aumentato stress (i.e. pressione differenziale) la pendenza della curva stress-strain (i.e. pressione differenziale-distension) aumenta e quindi anche la corrispondente rigidità. Inoltre, l'osservata riduzione della elasticità carotidea dovuta ad esercizio è in accordo con i risultati degli studi precedentemente menzionati.
I soggetti sono stati analizzati in due diverse sessioni distanziate di 3 giorni, allo scopo di valutare la ripetibilità tra le sessioni stesse. Al momento, in base alle nostre conoscenze, non sono disponibili nella letteratura scientifica studi riportanti dati su ripetibilità della stima di elasticità carotidea durante esercizio. D’altro canto, coefficienti di variazione (CV) a riposo dei parametri analizzati, che sono stati considerati appropriati per lo studio delle loro variazioni fisiologiche e patofisiologiche,
sono descritti in vari studi che hanno usato ben note e validate tecniche gold- standard72,211–214. Come esempio Selzer214 riporta CVs = 6.17 – 9.66% per le misurazioni della pressione arteriosa, CV = 1.28% per i diametri arteriosi e CVs da 11.05 a 14.54% per gli indici di rigidità arteriosa; similmente Kool211 trova CV = 4.5%
per i diametri carotidei, CV = 7.9% per la "distension" e CVs da 8.3 a 9.1% per i parametri di rigidità arteriosa. I nostri risultati riguardanti la riproducibilità dei dati basali forniscono valori simili e quindi la affidabilità dell’approccio proposto è in accordo con lo “stato dell’arte” della ricerca scientifica.
Per quanto riguarda i risultati durante esercizio e nel recupero, i CV del diametro carotideo (D e ΔD) e pressioni (SPb, DPb, PPb, Spa, DPa e PPa) sono leggermente più elevati ma confrontabili con i valori a riposo riportati nei sovramenzionati studi72,211–214. Infine i coefficienti di variazione delle misurazioni della elasticità carotidea in condizioni dinamiche sono solo lievemente più elevati ma comparabili ai valori acquisiti a riposo per tutti gli stadi, eccetto per il picco dell’esercizio, dove risultati più alti e uguali a 19±6% e 24±15% rispettivamente per la compliance (CC) e la distensibilità (DC). Tuttavia vale la pena notare che la ripetibilità di CC e DC di nuovo migliorano (i.e. simile ai valori basali) già a partire dal primo minuto di recupero; inoltre, come mostrato nella Tabella 1b dalla analisi ANOVA ad una via dei parametri misurati, il fenomeno della significativa diminuzione della elasticità a confronto con il basale rilevato al picco è ancora osservabile. Possiamo speculare che se confermati in futuri studi, includendo sia controlli che pazienti, questi risultati potrebbero implicare la possibilità di osservare le variazioni della elasticità arteriosa adottando la misurazione subito dopo il picco dell’esercizio, quando i soggetti non stanno pedalando sulla bicicletta, con riduzione degli artefatti, con una minore variabilità e con dati maggiomente rilevabili. Inoltre, è da notare che alla luce di questa considerazione futuri
studi clinici potrebbero essere migliorati ancora di più, visto che analizzando un soggetto non in movimento, risulta possibile eseguire anche una tonometria carotidea diretta e più accurata47, che abbiamo dovuto escludere e sostituire con l’approccio radiale per problemi di migliore fattibilità.
Riguardo alla robustezza dell’intero esame, il coefficiente di correlazione intra-classe (ICC) ottenuto risulta leggermente peggiore rispetto ai valori a riposo delle tecniche validate in precedenti lavori. Come esempio, Selzer214 riporta un valore ICC di circa 0.98 per le misurazioni dei diametri, circa 0.89 per la compliance e la distensibilità arteriosa e tra 0.77 e 0.83 per la stima della pressione. Inoltre, valori di ICC relativi a valutazione dinamica di pressione arteriosa e considerati affidabili sono disponibili in letteratura215 e simili ai nostri (ICC = 0.89).
I nostri risultati riguardanti i parametri che sono derivati direttamente da analisi di immagini B-mode ecografiche (i.e., D e ΔD) provano la solidità dell’algoritmo utilizzato in condizioni maggiormente critiche. Inoltre, questi dati evidenziano la fattibilità della valutazione del diametro vascolare in condizioni dinamiche tramite un validato metodo di tracciamento dei contorni applicato a sequenze di immagini ad ultrasuoni con adeguato frame rate che assicura una risoluzione temporale necessaria per osservare correttamente i rapidi movimenti delle pareti vascolari dovuti alla alta frequenza cardiaca. Le più moderne apparecchiature a ultrasuoni permettono la acquisizione di sequenze di immagini ad alto frame rate e questo, in congiunzione con un metodo preciso e automatico per l'inseguimento delle pareti arteriosa, può essere usato in futuri studi clinici per valutare il diametro istantaneo ad alte frequenze cardiache.
valutazione dei diametri per la stima della elasticità, abbiamo optato per la tonometria radiale che ci permette di stimare la pressione arteriosa centrale tramite una funzione di trasferimento radiale-aortica. Questa scelta, sebbene meno accurata di una tonometria diretta carotidea per la stima della pressione locale, è stata preferita visto che è considerata maggiormente fattibile durante l’esercizio. Visto che la stima delle pressioni aortica e carotidea con il tonometro, almeno a riposo, sono in buon accordo4,203, i dati ottenuti sono stati poi utilizzati in congiunzione con i valori dei diametri per ottenere i parametri di elasticità carotidea. Tuttavia, anche se abbiamo testato la riproducibilità della tecnica della tonometria radiale, non possiamo dimostrare che questo è il metodo piu appropriato per la stima della pressione carotidea durante esercizio, da un punto di vista fisiologico. Per prima cosa attualmente non sappiamo se la differenza tra la pressione aortica e carotidea può essere considerata ancora trascurabile in condizioni dinamiche. Secondo, non c’è consenso216,217 sulla capacità di stimare accuratamente le variabili emodinamiche centrali a partire dalla forma dell’onda di pulsazione radiale tramite funzione di trasferimento in condizioni dinamiche. Alcuni autori216 hanno comparato le misure derivate dalla tonometria radiale con cateterismo su 30 pazienti durante esercizio supino, concludendo che i due approcci mostrano buona concordanza. Tuttavia, altri217 osservando otto volontari sani durante un hand-grip test incrementale hanno concluso che i cambiamenti del tono vascolare dovuti alle condizioni dinamiche possono compromettere l’ipotesi su cui si basa la valutazione aortica derivata dalla tonometria radiale. Ulteriori studi per analizzare i diversi approcci per la valutazione della pressione dinamica aortica o carotidea sono quindi auspicabili.
Alcune limitazioni del nostro studio devono essere riconosciute. Per prima cosa il campione utilizzato è piuttosto ridotto ed una successiva verifica andrebbe condotta su un campione più ampio. Inoltre, sono stati analizzati solo volontari sani e la
riproducibilità del presente approccio dovrebbe essere anche investigata in pazienti che presentano vari fattori di rischio cardiovascolare. Dobbiamo anche far notare che durante i test non siamo stati in grado di elaborare tutti i dati acquisiti: il 4.3% delle sequenze totali delle immagini B-mode e il 2.7% delle onde di pressione sono state scartate per una bassa qualità dovuta a problemi di presenza di artefatti da movimento. Infine, come discusso sopra per la stima della pressione carotidea, abbiamo utilizzato il metodo basato sulla tonometria radiale, senza mostrare che esso è il metodo più appropriato durante esercizio
CONCLUSIONI
Questo studio evidenzia che la riproducibilità delle misurazioni della elasticità carotidea in soggetti sani durante vari stadi di esercizio è comparabile alla variabilità a riposo riportata in letteratura per ben conosciute e validate tecniche gold-standard, con la eccezione dei dati al picco dove risulta più elevata. D’altra parte, in accordo con i nostri risultati, la osservata diminuzione della elasticità carotidea è ancora evidente durante il primo minuto di recupero, e dunque può essere osservata dopo il test al picco, quando il soggetto non pedala e non si muove sul cicloergometro e così la misurazione risulta più precisa. Quindi, l’approccio proposto può essere considerato affidabile e potrebbe essere utilizzato in futuri studi di popolazioni per valutare il comportamento dinamico della elasticità arteriosa ed il suo ruolo nella variazione dell’accoppiamento arterio- ventricolare in condizioni di stress.
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