Strain Gauge Venous Occlusion Plethysmography: Evidence of a Trend in Repeated Blood Flow Measurements

Strain gauge venous occlusion plethysmography continues to be employed for peripheral muscular blood flow measurements, even though its reliability is dubious.

We have already studied reproducibility for short-term (several minutes) and for long-term (one or two days) measurements. Our present aim is to analyze medium-term (several hours) reproducibility, keeping in mind the application of this technique in pharmacological experimentation.

We used an analysis of variance with repeated measurements over 4 hours in 24 healthy subjects, considering the following variation factors: venous occlusion pressure (vop); muscular activity; the sampling interval. Two levels were assigned to each factor: 30 or 50 mmHg for the vop, yes or no for the muscular activity and 5 or 20 minutes for the sampling interval.

We verified (p <.01) a mean decreasing trend. After an initial 15% increase, values decreased to 85% of the initial value. The trend appears to be modified only by vop. As for the mean value, independently from the trend, we verified that it is significantly (p < .05) modified by muscular activity—as expected—and by the sampling time interval. The statistical analysis excludes trend shape dependence on different metabolic requirements due to the duration of the experiment.

Die ergometrische Plethysmographie von Venenverschlüssen wird nach wie vor zur Messung des peripheren muskulären Blutstroms verwendet, obwohl ihre Zuverlässigkeit angezweifelt wird. Wir haben bereits die Reproduzierbarkeit für kurzfristige (einige Minuten) und für langfristige (ein oder zwei Tage) Messungen untersucht. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die mittelfristige (mehrere Stunden) Reproduzierbarkeit zu analysieren, wobei wir die Anwendung dieser Technik in pharmakologischen Experimenten im Auge behalten.

Wir führten eine Varianzanalyse mit wiederholten Messungen über 4 Stunden bei gesunden Personen durch. Dabei wurden folgende Varianzfaktoren berücksichtigt: Venenverschlußdruck, Muskeltätigkeit, Erhebungsintervall. Jedem Faktor wurden zwei Wertstufen zugeordnet: 30 bzw. 50 mmHg für den Venenverschlußdruck, ja oder nein für die Muskeltätigkeit und 5 bzw. 20 Minuten für das Erhebungsintervall. Wir verifizierten eine mittlere abfallende Tendenz (p < .01). Nach einer anfänglichen 15%igen Zunahme fielen die Werte auf 85% des Anfangswertes ab. Der Trend scheint ausschließlich durch den Venenverschlußdruck modifiziert zu werden. Bezüglich des Mittelwertes stellten wir — unabhängig von der Tendenz — fest, daß dieser — wie zu erwarten — durch die Muskeltätigkeit, aber auch durch das Erhebungsintervall signifikant modifiziert wird (p < .05). Die statistische Analyse schließt eine Abhängigkeit der Tendenz von verschiedenen metabolischen Erfordernissen aufgrund der Dauer des Versuchs aus.

Key-Words

Venous Occlusion Plethysmography - Strain Gauge - Blood Flow Measurements - Reproducibility

Schlüssel-Wörter

Plethysmographie von Venenverschlüssen - Ergometrie - Blutstrommessungen - Reproduzierbarkeit

• References

• 1 Brakkee A. J. M., Vendrik A. J. H.. Strain-gauge plethysmography; theoretical and practical notes on a new design. J. appl. Physiol 1966; 21: 701-704.
• 2 Englund N., Hallböök T., Ling L. G.. The validity of strain gauge plethysmography. Scand. J. clin. Lab. Invest 1972; 29: 155-158.
• 3 Hope C.. Computer Applications in the Determination of Peripheral Flow by Plethysmography. In Colin Roberts (Edit.): Blood Flow Measurement.. Sector Publishing Limited; London: 1972
• 4 Keppel G.. Design and Analysis. Prentice Hall Inc., En-glewood Cliffs 1973
• 5 Levy B. I., Valladares W. R., Ghaem A., Martineaud J. P.. Comparison of Plethysmographic methods with pulsed Doppler blood flowmetry. Amer. J. Physiol 1979; 5: H899-H903.
• 6 Lorentsen E., Hausteen V., Silvertssen E.. The influence of venous collecting pressure on measurements of calf blood flow by venous occlusion plethysmography. Angiology 1970; 21: 661-677.
• 7 Patel P., Mashiah A., Schraieman I. G., Naylor G. P., Charlesworth D.. Automatic plethysmography. Med. biol. Eng. Comput 1979; 17: 460-464.
• 8 Romano S., Gizdulich P.. Reproducibility of strain-gauge venous occlusion plethysmography in long-run measurements in man. Meth. Find. Exp. clin. Pharmacol 1980; 2: 83-87.
• 9 Romano S., Gizdulich P.. Suggestion of ultradian rhythm in peripheral blood flow. Chronobiologia 1980; 7: 259-261.
• 10 Shepherd J. T.. Physiology of the Circulation in Human Limbs in Health and Disease. W. B. Saunders Co.: Philadelphia and London; 1963
• 11 Sumner D. S.. Mercury Strain-gauge Plethysmography. In Bernstein E. F.. (Edit.) Noninvasive Diagnostic Techniques in Vascular Disease. C. V. Mosby Co.; Saint Louis: 1978
• 12 Whitney R. J.. The measurement of volume changes in human limbs. J. Physiol 1953; 121: 1-27.
• 13 Youdin M., Reich T.. Mercury in rubber (Whitney) strain-gauge temperature compensation and analysis of error caused by temperature drift. Ann. biomed. Eng 1976; 4: 220-231.