Generally, the severity of PAD is monitored over time by the ankle-brachial index (ABI); however, the disease progression of PAD in diabetic individuals is often underestimated due to frequent medial vascular calcification (VCm). To improve the diagnostic precision of PAD for diabetic patients, two novel Doppler measurements that assess peripheral blood flow were investigated: the maximal systolic acceleration (ACCmax) and relative pulse slope index (RPSI). The feasibility of these non-invasive approaches was validated in a prospective clinical trial using a novel algorithm called ‘Gefäßtachometer’. 1) Specifically, ACCmax and RPSI were evaluated in 168 patients (310 arteries measured), including 91 non-diabetic and 77 diabetic patients. The optimal threshold of ACCmax was calculated to be 444 cm/s2 in the diabetic population, with a positive predictive value (PPV) of 96% and a negative predictive value (NPV) of 72%. The optimal threshold of RPSI was calculated to be 74 s-1 in diabetic populations, with a PPV of 91% and an NPV of 71%. Compared to the ABI measurements, the diagnostic PPVs increased by 22% using ACCmax and by 17% using RPSI. A logistic regression and a parallel test were conducted, which further increased the diagnostic specificity to 95% in the diabetic population. 2) Twenty-five PAD patients were enrolled one day before revascularisation, and 44 tibial arteries were measured one day before revascularisation and directly after revascularisation. The ACCmax increased from 427.83 ± 171.67 cm/s2 to 509.30 ± 171.23 cm/s2 (P = 0.002); the RPSI decreased from 82.17 ± 58.76 s-1 to 64.08 ± 39.65 s-1 (P = 0.022). 3) Moreover, a dynamic change of ACCmax and RPSI under different ECP treatment pressures was observed in 18 healthy volunteers. The ECP device, composed of electrocardiographic-triggered compressions of the lower extremities, has been widely applied for refractory angina pectoris. With an increase of ECP pressure from 0 to 200 mmHg, the haemodynamics of the participants responded differently on an individual basis to the increase of ECP pressure, and the maximal amplitude of diastolic ACCmax was approximately 200%. In summary, the RPSI and ACCmax measurements provided a more predictive diagnosis than ABI for estimating the PAD status in diabetic patients. The digital translation of Doppler signals and the computer-assisted calculation of haemodynamics served as essential technical foundations for future computer-aided PAD diagnoses. These data may guide post-revascularisation surveillance and may allow for optimised and novel individual ECP treatments.
Allgemeinen wird die periphere arterielle Verschlusskrankheit (pAVK) durch die Messung des Knöchel-Arm-Index (ABI) in Stufen eingeteilt und überwacht. Jedoch wird das Fortschreiten der pAVK bei Diabetikern häufig aufgrund von medialen Gefäßverkalkungen (VCm) unterschätzt. Um die Genauigkeit einer pAVK Diagnose für Diabetes-Patienten zu verbessern, wurden in dieser Arbeit zwei neue Doppler-Messungen des peripheren Blutfluss durch computer-gestürzte Algorithmen (Gefäßtachometer) untersucht: 1) die maximale systolische Beschleunigung (ACCmax) und 2) der relative Pulse Slope Index (RPSI). Die Qualität dieser nicht-invasiven Messansätze wurde in einer prospektiven klinischen Studie in drei Teilschritten charakterisiert. 1) Für die oben beschriebenen Validierung der Messparameter ACCmax und RPSI wurden 168 Patienten (310 Arterien gemessen) untersucht, wovon insgesamt 91 nicht- Diabetes Patienten und 77 Diabetes-Patienten waren. Um eine pAVK bei Diabetes- Patienten zu diagnostizieren zeigte sich bei der ACCmax-Messung ein optimaler Schwellenwert von 444 cm/s2; der positive Vorhersagewert (positive predictive value - PPV) lag hier bei 96% und der negative Vorhersagewert (negative predictive value - NPV) bei 72%. Um eine pAVK bei Diabetes-Patienten vorherzusagen lag der optimale Schwellenwert bei der RPSI Messung bei 74 s-1; mit einem PPV von 91% und einem NPV von 71%. Im Vergleich zu einer ABI- Messungen erhöht sich der diagnostische Vorhersagewert PPV bei der ACCmax Messung um 22% und bei der RPSI Messung um 17%. Weiterhin wurde ein statistische Paralleltest durchgeführt, welcher die diagnostische Spezifität in der diabetischen Population auf 95% erhöhte. 2) Fünfundzwanzig PAD Patienten wurden einen Tag vor Revaskularisierung einer ACCmax und RPSI Messung unterzogen. Hierfür wurden 44 Tibialarterien einen Tag vor der Revaskularisierung und direkt nach Revaskularisation untersucht. Vor/Nach Messung stiegen die ACCmax Mittelwerte im Ergebnis von 427,83 ± 171,67 cm/s2 bis auf 509,30 ± 171,23 cm /s2 (P = 0,002); die RPSI Mittelwerte verringerte sich von 82,17 ± 58,76 s-1 auf 64,08 ± 39,65 s-1 (P = 0,022). 3) Im dritten Studienabschnitt wurde eine dynamische Änderung von ACCmax und RPSI unter verschiedenen ECP Behandlungsdruckstufen an 18 gesunden Probanden untersucht. Ergebnisse zeigten, dass ein Anstieg des ECP-Therapiedruckes von 0-200 mmHg eine individuell unterschiedliche Hämodynamik bei den Teilnehmern bewirkt. Die Erhöhung des ECP-Drucks bewirkte eine maximale Amplitude des diastolischen ACCmax von 200%. Zusammenfassend zeigte die hier beschriebene Studie, dass die Gefäßtachometer Technik, zur Bestimmung des RPSI und ACCmax eine prädiktiver Diagnose der pAVK bei Diabetes-Patienten besser abschätzen kann als eine klassische ABI-Messung. Die hier beschrieben Parameter zeigten auch ihren Nutzen bei der post-Revaskularisations-Überwachung und für die Bestimmung eines optimierten und individuellen ECP-Therapiedruck zur Behandlung der pAVK.
