Evaluation of The Effects of Simulated Stenosis on Spectral Analysis of Arterial Doppler Signals

AIM: To analyze the spectral characteristics of the pre- and poststenotic arterial flow patterns in cases with simulated stenosis. MATERIAL AND METHODS: The study was conducted on 21 healthy volunteers, by using Toshiba Nemio XG color Doppler instrument and a 11 MHz linear array probe. In each case stenosis was simulated by inflating a sphygmomanometer cuff over the brachial artery up to 180 mm Hg. Four different brachial artery signals were obtained at two different arterial segments: 1. Proximal to the cuff, before and after inflation (simulation of prestenotic flow), and 2. distal to the cuff, before and after inflation (simulation of poststenotic flow). The signal was conveyed from the audio output of the Doppler instrument to a personal PC, in which Fourier transform operations using Mathlab software (Version 7.1). For statistical study, two different set of data within each segment (normal v.s. Pre- or poststenotic flow) were compared. The comparative data were Pulsatility Index, flow rate, maximum power spectral density and the frequency corresponding to maximum power spectral density in case of prestenotic flow, whereas they were maximum systolic velocity, end diastolic velocity, the difference between the former and the latter, flow rate, maximum power spectral density and the frequency corresponding to maximum power spectral density in case of poststenotic flow. FINDINGS: Increased distal arterial resistance resulted in: 1. An increased Pulsatiliy Index; and 2. Decreased flow volume and maximum power spectral density. In poststenotic flow, the frequency components in maximum power spectrum shifted to the earlier phases of systole, along with a decrease in the maximum systolic velocity, increase in the end diastolic velocity, decrease in the flow volume and maximum power spectral density. In both settings, the frequency corresponding to maximum power spectral density did not show a significant change. CONCLUSION: Confirmed by clinical studies, these finding may serve as a surrogate marker for arterial pulsatility and/or “tardus” component in the poststenotic flow.

Darlık Taklidi İle Elde Edilmiş Arteryel Doppler Sinyaline Ait Spektral Analiz Bulgularının İncelenmesi

AMAÇ: Darlık taklidi yapılmış bir arterde darlıktan önceki ve sonraki arter kan akımın ait spektral özelliklerideğerlendirmek. GEREÇ VE YÖNTEM: Çalışma 21 sağlıklı gönüllü üzerinde Toshiba Nemio XG renkli Doppler ultrason aygıtı ve 11 MHz olan doğrusal dizilimli prob kullanılarak gerçekleştirildi. Her bir gönüllüde darlık taklidi brakiyal arter akımı tansiyon aletinin manşonunu 180 mmHg’ye getirilerek sağlandı. Daha sonra Doppler aygıtı ile iki ayrı bölgeden dört farklı brakiyal arter ses sinyali alındı: 1. Manşon üzerindeki düzeyde manşon şişirilmeden önce ve sonra (darlık öncesindeki akım taklidi), 2. Manşon distalinden manşon şişirilmeden önce ve sonra (darlık sonrasındaki akım taklidi). Sinyal Doppler aygıtının ses çıkışından kişisel dizüstü bilgisayarına aktarıldı ve burada MathLab yazılımı (Versiyon 7.1) kullanılarak Fourier dönüşümü gerçekleştirildi. İstatistiksel çalışma için aynı bölgeden alınan sinyaller birbiri ile kıyaslandı. Darlık öncesindeki akım taklidi için kullanılan kıyaslama verileri atımlılık göstergesi (pulsatility indeks), akım debisi, en yüksek güç spektrum yoğunluğu (EYGSY) ve EYGSY’na karşı gelen frekanstan oluşuyordu. Darlık sonrasındaki akım taklidi için kullanılan kıyaslama verileri ise en yüksek sistolik hız, diyastol sonu hız, akım debisi, ilk iki hız değeri arasındaki fark, EYGSY ve EYGSY’na karşı gelen frekanstan oluşuyordu. BULGULAR: Distaldeki arteryel direncin arttırılması; atımlılık göstergesinde artışa, akım debisinde ve EYGSY değerlerinde düşüşe neden oldu. Darlık sonrasındaki akımda ise en yüksek güç spektrumuna karşılık gelen frekans bileşenleri sistolün erken evrelerine kayarak en yüksek sistolik hızda azalmaya, diyastol sonu hızda yükselmeye, akım debisinde azalmaya ve EYGSY değerlerinde düşüşe neden olmuştu. Her iki durumda EYGSY’na karşı gelen frekans değerleri arasında istatistiksel olarak anlamlı farklılık saptanmadı. SONUÇ: Bu bulgular klinik çalışmalarla doğrulandığında arter atımlılığının ve darlık sonrası akımın “gecikmişlik (tardus)” bileşeninin dolaylı bir göstergesi olarak kullanılabilir.