Exploring the oxygen challenge test as a microcirculation evaluation model

Abstract

Biomedical and Biopharmaceutical Research J o r n a l d e I n v e s t i g a ç ã o B i o m é d i c a e B i o f a r m a c ê u t i c a Exploring the oxygen challenge test as a microcirculation evaluation model AbstractCutaneous microcirculation has emerged in recent years as a practical accessible subject for the study of peripheral circulation. Non-invasive techniques such as Laser Doppler Flowmetry (LDF), skin Evaporimetry and Transcutaneous Gasimetry in association with provocation tests, render cutaneous circulation a very attractive research model. This study was applied to a group of healthy young female volunteers, (n = 8, (21,6 ± 2,6) years old) breathing a 100 % oxygen atmosphere for 10 minutes. This test allowed us to evaluate the circulatory response in the lower limb microcirculation. Measurement techniques included local blood flow by LDF, Transcutaneous (tc) pO 2 partial pressure and Transepidermal Water Loss (TEWL) by Evaporimetry. Data analysis revels that tc-pO 2 and LDF changed significantly during the test. A reciprocal evolution profile was registered in LDF and TEWL, which seems to support previous data that changes in local blood flow may influence the epidermal "barrier" function. This model seems suitable to characterize the lower limb microcirculation.Keywords: LDF, tc-pO 2 , oxygen breathing, hyperoxia, TEWL ResumoA microcirculação cutânea surgiu, nos últimos anos, como uma alternativa pratica e acessível para o estudo da circulação periférica. Técnicas não-invasivas, como a Fluxometria por Laser Doppler (FLD), a Evaporimetria e a Gasimetria transcutânea em associação a testes de provocação têm transformado a circulação cutânea num atraente modelo de investigação. Este estudo foi aplicado a um grupo de voluntárias jovens saudáveis (n = 8, (21,6 ± 2,6) anos) respirando uma atmosfera de 100 % oxigénio durante 10 minutos. Este teste permitiu-nos avaliar a resposta circulatória na microcirculação do membro inferior. As técnicas de medição incluíram o fluxo sanguíneo local por FLD, a pO 2 transcutânea (tc) e a Perda Transepidérmica de Água (PTEA) por evaporimetria. A análise de dados revela que tc-pO 2 e FLD se alteraram significativamente durante o teste. Um perfil de evolução recíproca foi registrado para FLD e PTEA, que parece apoiar dados anteriores de que as alterações no fluxo sanguíneo local podem influenciar a função de "barreira" epidérmica. Este modelo parece adequado para caracterizar a microcirculação do membro inferior in vivo.Palavras-chave: FLD, tc-pO 2 , respiração de oxigénio, hiperóxia, PTEA

Comparing passive leg raising and suprasystolic ankle occlusion responses to quantify age-related microcirculatory status

“…Laser Doppler Flowmetry (LDF) and transcutaneous (tc) gasimetry are among some of the most widely employed techniques to assess this microcirculatory status [4][5][6] . However, standardization of procedures and measuring conditions is lacking [7][8][9][10] , which justifies their limited use and their limited diagnostic utility. Since the measurement of resting microcirculation does not provide relevant information of the microcirculation, "provocation" tests are often used to increase the sensitivity of these quantification techniques.…”

“…By changing the resting perfusion conditions, local, regional or systemic compensatory responses can be elicited and easily quantified [5] . The tests most used to date are limb occlusion [11] , postural changes [12] , oxygen breathing [13] , and drug applications [14] . Attending to our previous experience in exploring methods to quantitatively describe the human in vivo peripheral vascular function, in the present paper, we assess and compare the vascular response of healthy subjects with different ages to two provocation maneuvers known to be used with this purpose as stress tests -passive leg raising and suprasystolic ankle occlusion.…”

“…A fluxometria por laser Doppler (FLD) e a gasimetria transcutânea (tc) estão entre algumas das técnicas mais amplamente utilizadas para avaliar este estado da microcirculação [4][5][6] . No entanto, a padronização de procedimentos e condições de medição está em falta [7][8][9][10] , o que justifica a sua utilização limitada bem como a sua limiatada utilidade diagnóstica. Uma vez que a medição da microcirculação em repouso não fornece informações relevantes acerca da microcirculação, são muitas vezes utilizados testes de "provocação" para aumentar a sensibilidade destas técnicas de quantificação.…”

The wavelet transform as a tool for the characterization of the vascular response in the human lower limb

“…As componentes mencionadas estão relacionados com várias atividades de regulação da perfusão -atividade cardíaca (de 0,6 Hz a 2 Hz), respiratória (de 0,15 Hz a 0,6 Hz), atividade miogénica na parede do vaso (de 0,052 Hz a 0,15 Hz), atividade simpática (de 0,021 Hz a 0,052 Hz) e atividade endotelial (mediada pelo óxido nítrico) (de 0,0095 Hz a 0.021 Hz) [10,11] . Uma abordagem comum para a avaliação do status da microcirculação cutânea é a realização de testes de provocação que induzam alterações locais ou sistémicas no fluxo sanguíneo cutâneo (ex: alterações posturais, oclusão arterial e inalação de oxigénio) [12,13] . O nosso objetivo foi explorar essas alterações nas componentes do sinal de FDL na microcirculação do membro inferior provocadas pela aplicação de dois protocolos de restrição de perfusão diferentes.…”

“…A common approach for the assessment of the cutaneous microcirculatory status is to perform provocation tests which induce local or systemic changes in the skin blood flow (e.g. postural changes, arterial occlusion and oxygen breathing) [12,13] . Our aim was to explore these evoked changes in the LDF signal components in the lower limb skin microcirculation by applying two different perfusion restriction protocols.…”