Abstract
Purpose Microvascular blood flow (MBF) and its intramuscular
regulation are of importance for physiological responsiveness and adaptation. The quantifiable
in-vivo monitoring of MBF after cycling or systemic cold-water exposure may reveal new
insights into capillary regulatory mechanisms. This study aimed to assess the role of exercise
and cold therapy on MBF by using contrast-enhanced ultrasound (CEUS).
Methods Twenty healthy athletes were recruited and randomly
assigned to an intervention (IG) or a control group (CG). MBF was quantified in superficial
(rectus femoris, RF) and deep muscle layers (vastus intermedius, VI). Representative perfusion
parameters (peak enhancement (PE) and wash-in area under the curve (WiAUC)) were measured
after a standardized measurement protocol for both groups at resting conditions
(t0) and after cycling (20 min., 70% Watt max, t1) for both groups,
after cold-water immersion exposure for IG (15 min., 12°C) or after precisely 15 minutes of
rest for CG (t2) and for both groups after 60 minutes of follow-up
(t3).
Results At t1, MBF in VI increased significantly
compared to resting conditions in both groups in VI (p= 0.02). After the cold-water exposure
(t2), there were no statistically significant changes in perfusion parameters as
well as after 60 minutes of follow-up (t3) (p = 0.14).
Conclusion Cycling leads to an upregulation of MBF. However, cold
exposure does not change the MBF. The implementation of CEUS during different physiological
demands may provide deeper insight into intramuscular perfusion regulation and regenerative
processes.
Zusammenfassung
Hintergrund Der mikrovaskuläre Blutfluss (MBF) und dessen
Regulierung sind von Bedeutung für physiologische Anpassungsprozesse. Die
in-vivo-Messung des MBFs nach körperlicher Aktivität oder systemischer Kältetherapie kann neue
Erkenntnisse über die kapillaren Regulationsmechanismen liefern. Das Ziel dieser Studie war
es, die MBF nach körperlicher Aktivität bzw. Kältetherapie durch kontrastmittelverstärkten
Ultraschall (CEUS) zu untersuchen.
Methoden 20 gesunde Sportler wurden randomisiert einer
Interventions- (IG) oder Kontrollgruppe (CG) zugewiesen. Die MBF wurde in oberflächlichen
(Rectus femoris, RF) und tiefen Muskelschichten (Vastus intermedius, VI) des Musculus quadriceps femoris quantifiziert. Repräsentative Perfusionsparameter (Peak Enhancement, PE und Wash-in
Area under the Curve, WiAUC) wurden für beide Gruppen nach einem standardisierten
Messprotokoll im Ruhezustand (t0), nach Rad-Ergometrie (20 min, 70% Watt max,
t1), nach Kaltwasser-Exposition in IG (15 min, 12 °C) oder
entsprechend nach 15 min Ruhe in CG (t2) sowie nach 60 min Follow-up
(t3) für beide Gruppen gemessen.
Ergebnisse Zum Messzeitpunkt t1 steigerte sich die MBF signifikant im VI im Vergleich zu t0 in beiden Gruppen (p = 0.02).
Nach der Kälteexposition (t2) waren keine statistisch signifikanten Änderungen der
Perfusionsparameter zu beobachten, ebenso wie nach 60 min (t3), da lediglich nicht
signifikante Veränderungen verzeichnet werden konnten (p = 0.14).
Schlussfolgerung Körperliche Aktivität führt zu einer Erhöhung
des MBFs, während eine systematische Kälteexposition zu keiner signifikanten Veränderung des
MBFs in oberflächlichen und tiefen Muskelschichten führte. Die Anwendung von CEUS kann zu
einem besseren Verständnis der intramuskulären Perfusions- und Regulationsmechanismen
beitragen.
Keywords
microvascular blood flow - cryotherapy - sports - contrast-enhanced ultrasound (CEUS)