Biophysical characteristics of medical compression stockings

Summary

Aim: Haemodynamic effectivity of 13 compression stockings in correlation with its physical characteristics. Patients, methods: In a prospective study, 42 patients in clinical stage C_1–4 were examined with dynamic mercury strain gauge plethysmography to determine the effects of 13 different compression stockings in compression classes 2 and 3 (CEN) on venous haemodynamics. At the same time that venous function measurement was monitored, the pressure exerted by the compression stockings was measured under resting conditions and during standardized exercises by the patients. Results: Resting pressure measured while the patient was reclining corresponded to the in vitro textile data for the corresponding compression class in all of the stockings. The compression stockings improved venous refill times t₀ and t_1/2 to a statistically significant degree. The differences in the improvement in refill times t₀ and t_1/2 was found to depend on the quotient of maximum working pressure during movement over resting pressure (pW/pR) while standing (r = 0.90, p < 0.01 ). The improvement of the expelled volume correlated with decrease of resting pressure from ankle to calf (r = 0.86, p <0.01 ). Conclusion: Compression stockings that exert the same resting pressure at ankle level in reclining patients can still have different effects on venous haemodynamics. The haemodynamic effectivity of the various compression materials is determined above all by the degree of stiffness, which can be characterized in vivo as the ratio of maximum working pressure to resting pressure (pW/pR) while standing.

Zusammenfassung

Ziel: Hämodynamische Wirksamkeit von 13 Kompressionsstrümpfen bzgl.ihrer physikalischen Eigenschaften. Patienten, Methoden: In einer prospektiven Studie wurden bei 42 Patienten in den klinischen Stadien C_1–4 mittels dynamischer Quecksilberdehnungsstreifen-Plethysmographie die Effekte von 13 unterschiedlichen Kompressionsstrümpfen der Kompressionsklassen 2 und 3 (CEN) auf die venöse Hämodynamik gemessen. Simultan zur Venenfunktion wurde der Anpressdruck der Kompressionstrümpfe unter Ruhebedingungen und während standardisierter Bewegung der Patienten ermittelt. Ergebnisse: Der Ruheanpressdruck in liegender Position entsprach bei allen Kompressionsstrümpfen den textiltechnisch in vitro ermittelten Daten der entsprechenden Kompressionsklasse. Die Kompressionsstrümpfe verbesserten die venösen Wiederauffüllzeiten t₀ und t_1/2 statistisch signifikant. Die unterschiedliche Verbesserung von t₀ und t_1/2 konnte mit dem Quotienten von maximalem Arbeitsanpressdruck während Bewegung/ Ruheanpressdruck (pW/pR) im Stehen erklärt werden (r = 0,90, p <0,01). Wieviel Blutvolumen die Patienten während einer Zehenstandübung abpumpten, korrelierte mit der entstauenden Druckwirkung der Kompressionsstrümpfe von der Fessel bis zur Wade (r = 0,86, p<0,01). Schlussfolgerung: Kompressionsstrümpfe, die auf Knöchelhöhe denselben Ruheanpressdruck am liegenden Patienten entwickeln, bewirken unterschiedliche Effekte auf die venöse Hämodynamik. Die hämodynamische Wirksamkeit der Kompressionstherapeutika wird in besonderem Maße durch die Dehnbarkeit des Materials bedingt, die in-vivo mit dem Verhältnis von maximalem Anpressdruck während einer Bewegung/Ruhedruck (pW/pR) im Stehen charakterisiert werden kann.

Résumé

But : efficacité hémodynamique de 13 différents bas de contention et les corrélations entre les caractéristiques physiques. Patients et méthode : Une étude prospective a réuni 42 patients classés au stade C_1–4. L'examen a été fait avec une Pléthysmographie par jauge de contrainte (à mercure) pour déterminer l'effet de 13 différents bas élastiques de contention de classe 2 et 3 sur l'hémodynamique veineuse. Parallèlement au monitoring de la fonction veineuse, la pression exercée par les bas élastiques a été mesurée au repos et au cours d'exercices standardisés. Résultat : La pression de repos mesurée pendant que le patient était en décubitus dorsal correspondait aux indications de compression de tous les bas fournie par l'étude du textile in vitro. Les bas élastiques ont donné un temps de remplissage veineux de T₀ et T_1/2, statistiquement significatif. La différence du temps de remplissage de T₀ et T_1/2 dépend du quotient de remplissage maximum pendant le mouvement par rapport à la pression de repos (pW/pR) en station debout (r = 0.90, p >0.01). Le volume de sang déplacé correspond à la diminution de pression de repos de la cheville au mollet (r = 0.86, p >0.01). Conclusion: Les bas à compression élastique qui exercent la même pression de repos au niveau de la cheville chez des patients en décubitus dorsal peuvent avoir des effets différents sur l'hémodynamique veineuse. L'efficacité hémodynamique des différents matériaux de contention est déterminée essentiellement par le degré de tension qui peut être donné in vivo comme quotient de l'activité maximale de pression par rapport à la pression au repos en position debout (pW/pR).

Keywords

Chronic venous insufficiency - compression stocking - venous haemodynamics - interface pressure

Schlüsselwörter

Chronische venöse Insuffizienz - medizinische Kompressionsstrümpfe - venöse Hämodynamik - Anpressdruck

Mots clés

Insuffisance veineuse chronique - bas de contention élastique - hémodynamique veineuse - pression à l'interface entre bas et jambe

• References

• 1 Benko T, Kalik I, Chetty MN. The physiological effect of graded compression stockings on blood flow in the lower limb: An assessment with colour Dopplerultrasound. Phlebology 1999; 14: 17-20.
• 2 Buhs CL, Bendick PJ, Glover JL. The effect of graded compression elastic stockings on the lower leg venous system during daily activity. J Vasc Surg 1999; 30: 830-834.
• 3 Charles H. Short-stretch bandaging in the treatment of venous leg ulcers. J Wound Care 1999; 8: 303-304.
• 4 Evers EJ, Wuppermann T. Effect of different compression therapies on the reflux in deep veins with a post-thrombotic syndrome. VASA 1999; 28: 19-23.
• 5 Gschwandtner ME, Ehringer H. Microcirculation in chronic venous insufficiency. Vasc Med 2001; 6: 169-179.
• 6 Häfner HM, Eichner M, Jünger M. Medical compression therapy. Zentralbl Chir 2001; 126: 551-556.
• 7 Häfner HM, Piche E, Jünger M. The ratio of working pressure to resting pressure under compression stockings: Its significance for the improvement of venous perfusion in the legs. Phlebologie 2001; 30: 88-93.
• 8 Häfner HM, Vollert B, Schlez A. et al. Compression stocking in treatment of ulcus cruris. An efficient alternative to bandages. Hautarzt 2000; 51: 925-930.
• 9 Häfner HM, Vollert B, Schlez A. et al. Compression stocking in treatment of ulcus cruris. An efficient alternative to bandages. Hautarzt 2000; 51: 925-930.
• 10 Hirai M. Changes in interface pressure under elastic and short-stretch bandages during posture changes and exercise. Phlebology 1998; 13: 25-28.
• 11 Hirai M. The effect of posture and exercise on elastic stocking compression at different sites of the leg. VASA 1999; 28: 190-194.
• 12 Jünger M, Häfner HM. Interface pressure under a ready made compression stocking developed for the treatment of venous ulcers over a period of six weeks. VASA 2003; 32: 87-90.
• 13 Jünger M, Häfner HM. Interface pressure under a ready made compression stocking developed for the treatment of venous ulcers over a period of six weeks. VASA 2003; 32: 87-90.
• 14 Jünger M, Maichle A, Klyscz T. et al. Dynamic in vivo skin pressure measurement in quality control of compression stockings. Hautarzt 1997; 48: 471-476.
• 15 Klyscz T, Galler S, Steins A. et al. The effect of compression therapy on the microcirculation of the skin in patients with chronic venous insufficiency (CVI). Hautarzt 1997; 48: 806-811.
• 16 Launois R, Reboul-Marty J, Henry B. Construction and validation of a quality of life questionnaire in chronic lower limb venous insufficiency (CIVIQ). Qual Life Res 1996; 5: 539-554.
• 17 Partsch H. Compression therapy of venous ulcers. Curr Probi Dermatol 1999; 27: 130-140.
• 18 Partsch H. The static stiffness index: a simple method to assess the elastic property of compression material in vivo. Dermatol Surg 2005; 31: 625-630.
• 19 Partsch H. The use of pressure change on standing as a surrogate measure of the stiffness of a compression bandage. Eur J Vasc Endovasc Surg 2005; 30: 415-421.
• 20 Partsch H, Clark M, Bassez S. et al. Measurement of lower leg compression in vivo: recommendations for the performance of measurements of interface pressure and stiffness: consensus statement. Dermatol Surg 2006; 32: 224-232.
• 21 Partsch H, Menzinger G, Mostbeck A. Inelastic leg compression is more effective to reduce deep venous refluxes than elastic bandages. Dermatol Surg 1999; 25: 995-700.
• 22 Partsch H, Partsch B, Braun W. Interface pressure and stiffness of ready made compression stockings: comparison of in vivo and in vitro measurements. J Vasc Surg 2006; 44: 809-814.
• 23 Samson RH, Showalter DP. Stockings and the prevention of recurrent venous ulcers. Dermatol Surg 1996; 22: 373-376.
• 24 Steins A, Häfner HM, Bablich H. et al. Dynamische Venenfunktionstests auf dem Prüfstand. Phlebologie 2002; 31: 17-26.
• 25 Steins A, Jünger M, Zuder D. et al. Microcirculation in venous leg ulcers during healing: Prognostic impact. Wounds 1999; 11: 6-12.
• 26 Weber G, Brummer P. Europäische Norm – CE – Zeichen – Gütezeichen. Orthopädie Technik 2002; 306-308.
• 27 Wertheim D, Melhuish J, Williams R. et al. Movement-related Variation in forces under compression stockings. Eur J Vasc Surg 1999; 17: 334-337.