Enhanced diastolic reflections on arterial pressure pulse during exercise recovery

RESUMEDurant la phase de récupération d'un exercice de course à pied d'intensité maximale ou submaximale, une augmentation de la pression artérielle systolique centrale (aortique) résultant de la réflexion des ondes de pouls sur l'arbre vasculaire est constatée chez l'individu en bonne santé. En diastole cependant, l'impact de la réflexion de ces ondes de pouls sur la pression centrale demeure inconnu durant la récupération d'un exercice.Nous avons évalué les ondes de pouls centrales systolique et diastolique chez onze athlètes d'endurance durant la phase de récupération d'un exercice de course à pied dans des conditions d'effort maximal (sur tapis de course) et lors d'un effort submaximal lors d'une course à pied de 4000 mètres en plein air sur terrain mixte.Pour chaque sujet et lors des deux exercices, l'onde de pouls a été mesurée au niveau radial par tonométrie d'aplanation durant une phase de repos précédant l'exercice, puis à 5, 15, 25, 35 et 45 minutes après la fin de l'exercice. En utilisant une fonction mathématique de transfert, l'onde de pouls centrale a été extrapolée à partir de l'onde de pouls radiale. En compilant la forme de l'onde de pouls centrale avec une mesure simultanée de la pression artérielle brachiale, un index d'augmentation de l'onde de pouls en systole (Alx) et en diastole (Als) peut être calculé, reflétant l'augmentation des pressions résultant de la réflexion des ondes sur l'arbre vasculaire périphérique.A 5 minutes de la fin de l'exercice, les deux index ont été mesurés moindres que ceux mesurés lors de la phase précédant celui-ci. Lors des mesures suivantes, Alx est resté bas, alors que Aid a progressivement augmenté pour finalement dépasser la valeur de repos après 45 minutes de récupération. Le même phénomène a été constaté pour les deux modalités d'exercice (maximal ou submaximal). Ainsi, au-delà de quelques minutes de récupération après un exercice de course d'intensité maximale ou submaximale, nous avons montré par ces investigations que les ondes de pouls réfléchies en périphérie augmentent de façon sélective la pression centrale en diastole chez l'athlète d'endurance.ABSTRACTDuring recovery from a maximal or submaximal aerobic exercise, augmentation of central (aortic) systolic pressure by reflected pressure waves is blunted in healthy humans. However, the extent to which reflected pressure waves modify the central pulse in diastole in these conditions remains unknown. We evaluated systolic and diastolic central reflected waves in 11 endurance-trained athletes on recovery from a maximal running test on a treadmill (treadmill-max) and a 4000m run in field conditions. On both occasions in each subject, the radial pulse was recorded with applanation tonometry in the resting preexercise state and then 5, 15, 25, 35, and 45 minutes after exercise termination. From the central waveform, as reconstructed by application of a generalized transfer function, we computed a systolic (Alx) and a diastolic index (Aid) of pressure augmentation by reflections. At 5 minutes, both indices were below preexercise. At further time-points, Alx remained low, while Aid progressively increased, to overshoot above preexercise at 45 minutes. The same behavior was observed with both exercise types. Beyond the first few minutes of recovery following either maximal or submaximal aerobic exercise, reflected waves selectively augment the central pressure pulse in diastole, at least in endurance- trained athletes.

A combined ear sensor for pulse oximetry and carbon dioxide tension monitoring: accuracy in critically ill children.

IMPLICATIONS: A new combined ear sensor was tested for accuracy in 20 critically ill children. It provides noninvasive and continuous monitoring of arterial oxygen saturation, arterial carbon dioxide tension, and pulse rate. The sensor proved to be clinically accurate in the tested range.

Wide-pulse-high-frequency neuromuscular stimulation of triceps surae induces greater muscle fatigue compared with conventional stimulation.

We compared the extent and origin of muscle fatigue induced by short-pulse-low-frequency [conventional (CONV)] and wide-pulse-high-frequency (WPHF) neuromuscular electrical stimulation. We expected CONV contractions to mainly originate from depolarization of axonal terminal branches (spatially determined muscle fiber recruitment) and WPHF contractions to be partly produced via a central pathway (motor unit recruitment according to size principle). Greater neuromuscular fatigue was, therefore, expected following CONV compared with WPHF. Fourteen healthy subjects underwent 20 WPHF (1 ms-100 Hz) and CONV (50 μs-25 Hz) evoked isometric triceps surae contractions (work/rest periods 20:40 s) at an initial target of 10% of maximal voluntary contraction (MVC) force. Force-time integral of the 20 evoked contractions (FTI) was used as main index of muscle fatigue; MVC force loss was also quantified. Central and peripheral fatigue were assessed by voluntary activation level and paired stimulation amplitudes, respectively. FTI in WPHF was significantly lower than in CONV (21,717 ± 11,541 vs. 37,958 ± 9,898 N·s P<0,001). The reductions in MVC force (WPHF: -7.0 ± 2.7%; CONV: -6.2 ± 2.5%; P < 0.01) and paired stimulation amplitude (WPHF: -8.0 ± 4.0%; CONV: -7.4 ± 6.1%; P < 0.001) were similar between conditions, whereas no change was observed for voluntary activation level (P > 0.05). Overall, our results showed a different motor unit recruitment pattern between the two neuromuscular electrical stimulation modalities with a lower FTI indicating greater muscle fatigue for WPHF, possibly limiting the presumed benefits for rehabilitation programs.

Pulse wave analysis of aortic pressure: diastole should also be considered.

BACKGROUND: : The systolic augmentation index (sAix), calculated from the central aortic pulse wave (reconstructed from the noninvasive recording of the radial pulse with applanation tonometry), is widely used as a simple index of central arterial stiffness, but has the disadvantage of also being influenced by the timing of the reflected with respect to the forward pressure wave, as shown by its inverse dependence on heart rate (HR). During diastole, the central aortic pulse also contains reflected waves, but their relationship to arterial stiffness and HR has not been studied. METHODS: : In 48 men and 45 women, all healthy, with ages ranging from 19 to 70 years, we measured pulse wave velocity (PWV, patients supine), a standard evaluator of arterial stiffness, and carried out radial applanation tonometry (patients sitting and supine). The impact of reflected waves on the diastolic part of the aortic pressure waveform was quantified in the form of a diastolic augmentation index (dAix). RESULTS: : Across ages, sexes, and body position, there was an inverse relationship between the sAix and the dAix. When PWV and HR were added as covariates to a prediction model including age, sex and body position as main factors, the sAix was directly related to PWV (P < 0.0001) and inversely to HR (P < 0.0001). With the same analysis, the dAix was inversely related to PWV (P < 0.0001) and independent of HR (P = 0.52). CONCLUSION: : The dAix has the same degree of linkage to arterial stiffness as the more conventional sAix, while being immune to the confounding effect of HR. The quantification of diastolic aortic pressure augmentation by reflected waves could be a useful adjunct to pulse wave analysis.

Profound impact of uncomplicated pregnancy on diastolic, but not systolic pulse contour of aortic pressure

RESUME: L'objectif de cette étude était de déterminer l'impact de la grossesse non compliquée sur l'onde de pouls de la pression aortique centrale. Méthode 66 femmes au total avec une grossesse simple ont été réparties en trois groupes selon le stade de leur gestation: premier trimestre (T1, n=22), deuxième trimestre (T2, n=20) et troisième trimestre (T3, n=24). Le groupe contrôle (C, n=21) était constitué de femmes non enceintes, en bonne santé habituelle, prenant une contraception oestroprogestative. La tonométrie d'aplanation a été utilisée pour l'acquisition des ondes de pouls centrale un appareil disponible dans le commerce (SphygmoCor) permet l'enregistrement de l'onde de pouls périphérique avec un tonomètre d'aplanation de l'artère radiale au niveau du poignet, puis effectue sa transformation en sa forme centrale, grâce à une analyse de Fourrier et une fonction de transfert. L'influence des ondes réfléchies sur l'onde de pouls a été déterminée non seulement pendant la systole (augmentation systolique), comme on procède habituellement dans l'analyse de l'onde de pouls, mais aussi pendant la diastole (augmentation diastolique). Résultats Au cours de la grossesse, les pressions centrales systolique et diastolique sont restées inchangées et comparables aux valeurs mesurées chez les femmes qui ne sont pas enceintes. Dans le groupe contrôle, l'augmentation systolique s'élevait à 8.1±7.5% de la pression de pouls ; il n'y avait pas de différence statistiquement significative avec les valeurs obtenues chez les femmes enceintes, et ce, à n'importe quel stade de la grossesse (T1 : 4.6±11.4%, T2: 5.0±9.3%, T3 : 4.7±8.1%). Par contre, l'amplitude de l'augmentation diastolique diminuait avec la progression de la grossesse (C 6.5±2.4%, T1 : 5.2±3.1%, T2 : 3.8±2.6%; P=0.002 versus C; T3 : 2.3±2.0%; P<0.0001 versus C et P=0.004 versus T 1). Conclusion La grossesse ne modifie pas la forme de l'onde de pouls systolique centrale, ce qui implique de la part du système cardiovasculaire une adaptation fine à la demande croissante de flux sanguin, et ce, à tous les stades de la grossesse. Par contre, l'amplitude de l'onde de réflexion atteignant l'aorte pendant la diastole diminue progressivement au cours de la grossesse. Perspectives De récentes études montrent qu'une valeur anormalement haute de l'augmentation systolique de la pression centrale, comme on peut la déterminer avec la tonométrie d'aplanation, pourrait être un indice de trouble hypertensif de la grossesse débutant. Cette technique simple pourrait être d'autant plus facile à mettre en oeuvre si les valeurs normales pour l'augmentation systolique étaient indépendantes du stade de la grossesse, comme le suggèrent nos résultats, du moins pour les mesures prises en position assise.

Chest pulse-wave velocity: a novel approach to assess arterial stiffness.

Pulse-wave velocity (PWV) is considered as the gold-standard method to assess arterial stiffness, an independent predictor of cardiovascular morbidity and mortality. Current available devices that measure PWV need to be operated by skilled medical staff, thus, reducing the potential use of PWV in the ambulatory setting. In this paper, we present a new technique allowing continuous, unsupervised measurements of pulse transit times (PTT) in central arteries by means of a chest sensor. This technique relies on measuring the propagation time of pressure pulses from their genesis in the left ventricle to their later arrival at the cutaneous vasculature on the sternum. Combined thoracic impedance cardiography and phonocardiography are used to detect the opening of the aortic valve, from which a pre-ejection period (PEP) value is estimated. Multichannel reflective photoplethysmography at the sternum is used to detect the distal pulse-arrival time (PAT). A PTT value is then calculated as PTT = PAT - PEP. After optimizing the parameters of the chest PTT calculation algorithm on a nine-subject cohort, a prospective validation study involving 31 normo- and hypertensive subjects was performed. 1/chest PTT correlated very well with the COMPLIOR carotid to femoral PWV (r = 0.88, p < 10 (-9)). Finally, an empirical method to map chest PTT values onto chest PWV values is explored.

RF pulse concatenation for spatially selective inversion

It is shown that spatially selective inversion and saturation can be achieved by concatenation of RF pulses with lower flip angles. A concatenation rule which enables global doubling of the flip angle of any given excitation pulse applied to initial z magnetization is proposed. In this fashion, the selectivity of the single pulse is preserved, making the high selectivity achievable in the low flip-angle regime available for inversion and large flip-angle saturation purposes. The profile quality achievable with exemplary concatenated pulses is investigated in comparison with adiabatic inversion. It is verified that by using concatenated inversion in the transfer insensitive labeling technique (TILT), the MT artifact is suppressed. Copyright 2000 Academic Press.

Non invasive transcutaneous blood carboxyhemoglobine level: reliability in victims of carbon monoxide poisoning

Introduction: Carbon monoxide (CO) poisoning is one of the mostcommon causes of fatal poisoning. Symptoms of CO poisoning arenonspecific and the documentation of elevated carboxyhemoglobin(HbCO) levels in arterial blood sample is the only standard ofconfirming suspected exposure. The treatment of CO poisoning requiresnormobaric or hyperbaric oxygen therapy, according to the symptomsand HbCO levels. A new device, the Rad-57 pulse CO-oximeter allowsnoninvasive transcutaneous measurement of blood carboxyhemoglobinlevel (SpCO) by measurement of light wavelength absorptions.Methods: Prospective cohort study with a sample of patients, admittedbetween October 2008 - March 2009 and October 2009 - March 2010,in the emergency services (ES) of a Swiss regional hospital and aSwiss university hospital (Burn Center). In case of suspected COpoisoning, three successive noninvasive measurements wereperformed, simultaneously with one arterial blood HbCO test. A controlgroup includes patients admitted in the ES for other complaints (cardiacinsufficiency, respiratory distress, acute renal failure), but necessitatingarterial blood testing. Informed consent was obtained from all patients.The primary endpoint was to assess the agreement of themeasurements made by the Rad-57 (SpCO) and the blood levels(HbCO).Results: 50 patients were enrolled, among whom 32 were admittedfor suspected CO poisoning. Baseline demographic and clinicalcharacteristics of patients are presented in table 1. The median age was37.7 ans ± 11.8, 56% being male. Median laboratory carboxyhemoglobinlevels (HbCO) were 4.25% (95% IC 0.6-28.5) for intoxicated patientsand 1.8% (95% IC 1.0-5.3) for control patients. Only five patientspresented with HbCO levels >= 15%. The results disclose relatively faircorrelations between the SpCO levels obtained by the Rad-57 and thestandard HbCO, without any false negative results. However, theRad-57 tend to under-estimate the value of SpCO for patientsintoxicated HbCO levels >10% (fig. 1).Conclusion: Noninvasive transcutaneous measurement of bloodcarboxyhemoglobin level is easy to use. The correlation seems to becorrect for low to moderate levels (<15%). For higher values, weobserve a trend of the Rad-57 to under-estimate the HbCO levels. Apartfrom this potential limitation and a few cases of false-negative resultsdescribed in the literature, the Rad-57 may be useful for initial triageand diagnosis of CO.

DNA topology: feeling the pulse of a topoisomerase.

The action of individual type II DNA topoisomerases has been followed in real time by observing the elastic response of single DNA molecules to sequential strand passage events. Micromanipulation methods provide a complementary approach to biochemical studies for investigating the mechanism of DNA topoisomerases.

Pulse wave analysis aortic pressure . distole should also be considered

La rigidité anormalement haute des artères à grande conductance est un marqueur de l'augmentation du risque cardiovasculaire et est typiquement retrouvée chez les patients diabétiques ou hypertendus. Ces vaisseaux deviennent plus rigides avec l'âge, expliquant la haute prévalence d'hypertension systolique chez les personnes âgées. Cette rigidification agit sur la pression sanguine de plusieurs façons. Notamment la fonction windkessel est gênée, menant à l'augmentation de la pression systolique et de la pression puisée, la diminution de la pression diastolique, et ainsi à l'augmentation de la postcharge ventriculaire gauche associée à une probable diminution de la perfusion coronarienne. De plus, la propagation des ondes de pression le long de l'arbre vasculaire est accélérée, de sorte que les ondes réfléchies générées au site de décalage d'impédance atteignent l'aorte ascendante plus tôt par rapport au début de l'éjection ventriculaire, aboutissant à une augmentation de la pression systolique centrale, ce qui n'arriverait pas en présence de vaisseaux moins rigides. Dans ce cas, au contraire, les ondes de pression antérogrades et réfléchies voyages plus lentement, de sorte que les ondes de réflexion tendent à atteindre l'aorte centrale une fois l'éjection terminée, augmentant la pression diastolique et contribuant à la perfusion coronarienne. La tonométrie d'applanation est une méthode non invasive permettant l'évaluation de la forme de l'onde de pression au niveau l'aorte ascendante, basée sur l'enregistrement du pouls périphérique, au niveau radial dans notre étude. Nous pouvons dériver à partir de cette méthode un index d'augmentation systolique (sAIX) qui révèle quel pourcentage de la pression centrale est du aux ondes réfléchies. Plusieurs études ont montré que cet index est corrélé à d'autres mesures de la rigidité artérielle comme la vitesse de l'onde de pouls, qu'il augmente avec l'âge et avec les facteurs de risques cardiovasculaires, et qu'il est capable de préciser le pronostic cardiovasculaire. En revanche, peu d'attention a été portée à l'augmentation de la pression centrale diastolique due aux ondes réfléchies (dAIX). Nous proposons donc de mesurer cet index par un procédé d'analyse développé dans notre laboratoire, et ce dans la même unité que l'index systolique. Etant donné que les modifications de la paroi artérielle modulent d'une part la vitesse de l'onde de pouls (PWV) et d'autre part le temps de voyage aller-retour des ondes de pression réfléchies aux sites de réflexion, toute augmentation de la quantité d'énergie réfléchie atteignant l'aorte pendant la systole devrait être associée à une diminution de l'énergie arrivant au même point pendant la diastole. Notre étude propose de mesurer ces deux index, ainsi que d'étudier la relation de l'index d'augmentation diastolique (dAIX) avec la vitesse de propagation de l'onde de pouls (PWV) et avec le rythme cardiaque (HR), ce dernier étant connu pour influencer l'index d'augmentation systolique (sAIX) . L'influence de la position couchée et assise est aussi étudiée. Les mesures de la PWV et des sAIX et dAIX est réalisée chez 48 hommes et 45 femmes âgées de 18 à 70 ans, classés en 3 groupes d'âges. Les résultats montrent qu'en fonction de l'âge, le genre et la position du corps, il y a une relation inverse entre sAIX et dAIX. Lorsque PWV et HR sont ajoutés comme covariables à un modèle de prédiction comprenant l'âge, le genre et la position du corps comme facteurs principaux, sAIX est directement lié à PWV (p<0.0001) et inversement lié à HR (p<0.0001). Avec la même analyse, dAIX est inversement lié à PWV (p<0.0001) et indépendant du rythme cardiaque (p=0.52). En conclusion, l'index d'augmentation diastolique est lié à la rigidité vasculaire au même degré que l'index d'augmentation systolique, alors qu'il est affranchi de l'effet confondant du rythme cardiaque. La quantification de l'augmentation de la pression aortique diastolique due aux ondes réfléchies pourrait être une partie utile de l'analyse de l'onde de pouls.

Bilateral symmetry of radial pulse in high-level tennis players : implications for the validity of central aortic pulse wave analysis

Rapport de synthèse Ce travail de thèse s'articule autour de l'importance de l'évaluation de la fonction vasculaire et des répercussions au niveau central, cardiaque, des perturbations du réseau vasculaire. Les maladies cardiovasculaires sont prédominantes dans notre société et causes de morbidité et mortalité importante. La mesure de la pression artérielle classique reste le moyen le plus utilisé pour suivre la santé des vaisseaux, mais ne reflète pas directement ce qui se passe au niveau du coeur. La tonométrie d'aplanation permet depuis quelques années de mesurer l'onde de pouls radial, et par le biais d'une fonction mathématique de transfert validée, il est possible d'en déduire la forme et Γ amplitude de l'onde de pouls central, donc de la pression aortique centrale. Cette dernière est un reflet bien plus direct de la post-charge cardiaque, et de nombreuses études cliniques actuelles s'intéressent à cette mesure pour stratifier le risque ou évaluer l'effet d'un traitement vasculaire. Toutefois, bien que cet outil soit de plus en plus utilisé, il est rarement précisé si la latéralité de la mesure joue un rôle, sachant que certaines propriétés des membres supérieurs peuvent être affectées par un usage préférentiel (masse musculaire, densité osseuse, diamètre des artères, capillarisation musculaire, et même fonction endothéliale). On a en effet observé que ces divers paramètre étaient tous augmentés sur un bras entraîné. Dès lors on peut se poser la question de l'influence de ces adaptations physiologiques sur la mesure indirecte effectuée par le biais du pouls radial. Nous avons investigué les deux membres supérieurs de sujets jeunes et sédentaires (SED), ainsi que ceux de sujets sportifs avec un développement fortement asymétrique des bras, soit des joueurs de tennis de haut niveau (TEN). Des mesures anthropométriques incluant la composition corporelle et la circonférence des bras et avant-bras ont montré que TEN présente une asymétrie hautement significative aux deux mesures entre le bras dominant (entraîné) et l'autre, ce qui est aussi présent pour la force de serrage (mesurée au dynamomètre de Jamar). L'analyse des courbes centrales de pouls ne montre aucune différence entre les deux membres dans chaque groupe, par contre on peut observer une différence entre SED et TEN, avec un index d'augmentation diastolique qui est 50 % plus élevé chez TEN. Les index d'augmentation systolique sont identiques dans les deux groupes. On peut retenir de cette étude la validité de la méthode de tonométrie d'aplanation quel que soit le bras utilisé (dominant ou non-dominant) et ce même si une asymétrie conséquente est présente. Ces données sont clairement nouvelles et permettent de s'affranchir de cette variable dans la mesure d'un paramètre cardiovasculaire dont l'importance est actuellement grandissante. Les différences d'index diastolique sont expliquées par la fréquence cardiaque et la vitesse de conduction de l'onde de pouls plus basses chez TEN, causant un retard diastolique du retour de l'onde au niveau central, phénomène précédemment bien décrit dans la littérature.

Pulse pressure variation-guided fluid therapy after cardiac surgery: A pilot before-and-after trial.

PURPOSE: The aim of this study is to study the feasibility, safety, and physiological effects of pulse pressure variation (PPV)-guided fluid therapy in patients after cardiac surgery. MATERIALS AND METHODS: We conducted a pilot prospective before-and-after study during mandatory ventilation after cardiac surgery in a tertiary intensive care unit. We introduced a protocol to deliver a fluid bolus for a PPV ≥13% for at least >10 minutes during the intervention period. RESULTS: We studied 45 control patients and 53 intervention patients. During the intervention period, clinicians administered a fluid bolus on 79% of the defined PPV trigger episodes. Median total fluid intake was similar between 2 groups during mandatory ventilation (1297 mL [interquartile range 549-1968] vs 1481 mL [807-2563]; P = .17) and the first 24 hours (3046 mL [interquartile range 2317-3982] vs 3017 mL [2192-4028]; P = .73). After adjusting for several baseline factors, PPV-guided fluid management significantly increased fluid intake during mandatory ventilation (P = .004) but not during the first 24 hours (P = .47). Pulse pressure variation-guided fluid therapy, however, did not significantly affect hemodynamic, renal, and metabolic variables. No serious adverse events were noted. CONCLUSIONS: Pulse pressure variation-guided fluid management was feasible and safe during mandatory ventilation after cardiac surgery. However, its advantages may be clinically small.