Cerebral blodgennemstrømning hos patienter med kronisk hjertesvigt før og efter hjertetransplantation

Normal hvilende cerebral blodgennemstrømning (CBF) er cirka 50 mL/min pr.100 g, og den holdes konstant inden for et bredt område (60 til 150 mm Hg) af det gennemsnitlige arterielle blodtryk (MAP).1 hjernen er især følsom over for kredsløbsændringer, der reducerer ilt-og glukoselevering og er kritisk afhængig af en passende fordeling af hjerteudgang og en nøjagtig regulering af CBF. I fravær af dyb hypotension er en akut sænkning af hjerteproduktionen hos forsøgsdyr forbundet med normale eller kun lidt reducerede CBF-værdier.2 ligeledes anses patienter med hjertesvigt generelt for at have normal CBF på grund af omfordeling af blodgennemstrømning mod hjertet og hjernen og væk fra skeletmusklerne og kutane, splanchniske og renale vaskulære senge.3 andre fund understøtter imidlertid ikke ensartet denne generalisering. På trods af kompenserende ændringer er kronisk lav hjerteproduktion forbundet med en 25% reduktion i CBF hos kardiomyopatiske kaniner.4 hos mennesker kan CBF være let reduceret, 5 og kognitiv svækkelse med sløvhed, forvirring, hukommelsesproblemer og svimmelhed kan øge sygeligheden hos patienter med svær kronisk hjertesvigt (CHF). Da disse neuropsykologiske problemer lettes af hjertet

transplantation,6 det er rimeligt at antage, at CBF-ændringer kan forekomme hos patienter med CHF. Effekten af svær CHF på CBF er dog kun blevet ufuldstændigt undersøgt hos mennesker. I denne undersøgelse sammenlignede vi CBF-værdier hos patienter med svær CHF med dem i en aldersmatchet kontrolgruppe; effekten af hjertetransplantation på cerebral hæmodynamik blev også undersøgt.

forsøgspersoner og metoder

patienter

tolv patienter (11 mænd; gennemsnitlig purpur sem-Alder, 51, 9 purpur 4, 9 år) med svær hjertesvigt på grund af enten dilateret kardiomyopati (n=9) eller iskæmisk hjertesygdom (n=3) blev inkluderet i undersøgelsen. Alle patienter var i NYHA funktionel klasse III/IV og var blevet evalueret for hjertetransplantation. Fem af CHF-patienterne gennemgik en hjertetransplantation inden for de følgende 6 måneder. Tolv aldersmatchede raske frivillige (11 mænd; gennemsnitlig kur SEM-alder, 47,4 kur 2,1 år) blev inkluderet som normale kontroller. Baseline demografi er vist i tabellen. Ingen af forsøgspersonerne havde diabetes, epilepsi, hypertension eller lever -, lunge-eller hjernesygdom. CHF-patienter, der brugte nitrater, fik denne behandling suspenderet 24 timer før og under undersøgelsen. Ingen af kontrolpersonerne havde nogen hjerte-kar-sygdomme. Alle forsøgspersoner gav informeret samtykke. Undersøgelsen blev godkendt af det lokale etiske udvalg (protokol nr. KF 01-256 / 98) og fulgte principperne i Helsinki-erklæringen.

studiedesign

liggende hvilende arterielt blodtryk, puls, CBF og blodstrømningshastighed i den midterste cerebrale arterie (MCAV) blev målt hos alle CHF-patienter og raske frivillige. Hos de 5 transplanterede CHF-patienter blev målingerne gentaget 1 (n=5) og 6 måneder (n=3) efter transplantationen.

hæmodynamiske målinger

CBF blev målt med en hjerne-dedikeret CT-scanner med ENKELTFOTONEMISSION ved hjælp af 133 gange inhalationsteknikken (Tomomatic 564, Medimatic Inc).

133 gange vaskes hurtigt ud af hjernen, hvilket tillader sekventielle målinger inden for korte tidsintervaller. 133 gange blev inhaleret i 1,5 minutter fra en 4-l pose fyldt med atmosfærisk luft og ilt med en 133 gange koncentration på 740 MBK/L. energivinduet blev indstillet til 66 til 142 keV. En kollimeret Nai-krystal, der registrerer radioaktivitet som et skøn over den arterielle indgangskurve til hjernen, blev placeret over toppen af højre lunge. Cerebral aktivitet blev registreret i 270 sekunder af ovennævnte detektor array, roterende ved 6 omdr. / min. Data blev rekonstrueret ved filtreret bagprojektion til en 32-liters 32-matrice, hvilket gav 3 tværgående skiver placeret 10, 50 og 90 mm over cantho-orbitallinjen. Opløsningen i flyet var 1,5 til 2,0 cm (fuld bredde ved halv maksimum) med en skivetykkelse på 20 mm. til CBF-beregning blev tilgange til Kanno og Lassen7 og Celsis et al8 anvendt. En algoritme baseret på en kombination af sekventiel tomografi, den tidlige billedmetode og tidsaktivitetslungekurven tillod beregning af middel og regional CBF. Symmetriske regioner af interesse blev anvendt på den midterste CT-skive med enkelt fotonemission i henhold til det anatomiske referenceniveau af 1 erfaren observatør ved hjælp af et standardområde af interesse sæt. 100 g blev opsummeret for at give gennemsnitlige strømningsværdier fra halvkuglerne, de basale ganglier og de frontale, tidsmæssige og occipitale lobes.MCAV blev målt ved transkraniel Doppler-ultralyd (Multi-Dop h, DV) og beregnet ud fra 10 på hinanden følgende hjerteslag i en dybde på 45 Til 55 mm.9 Der blev sørget for at placere 2-MHS-sonden på samme side af hver patient i hele undersøgelsesperioden. Probernes position blev sikret af et gummibånd. MCAV blev målt, efter at forsøgspersonerne havde været i liggende stilling i mindst 10 minutter.

blodtrykket blev målt med en fuldautomatisk monitor (OMRON M4)10 på patientens venstre overarm.

statistisk analyse

værdier i de 2 studiegrupper (CHF og kontroller) blev sammenlignet med elevens t-test for uparrede observationer. Prætransplantations-og posttransplantationsværdier blev sammenlignet med parret studerendes t-test. Resultaterne udtrykkes som middelkurs sem, og P < 0,05 betragtes som signifikant.

resultater

CBF og MCAV

hvilende CBF var 36 i forhold til 1 mL/min pr.100 g hos de 12 CHF-patienter, svarende til en reduktion på 31% sammenlignet med kontrolgruppen (52 i forhold til 5 ml/min pr. 100 g) (P<0,05)(figur 1a). Den regionale fordeling af CBF blev ikke ændret (P>0.05). Selvom der blev set en tendens mod nedsat MCAV hos CHF-patienter, nåede disse ændringer ikke statistisk signifikans på grund af en ret stor variabilitet (CHF, 36 liter 8 cm/s; kontrol, 49 liter 9 cm/s; P>0,05) (figur 2a).

CBF-værdier før og 1 måned efter transplantation var henholdsvis 35 liter 3 og 50 liter 3 mL/min pr.100 g (P<0,05) (figur 1b). CBF normaliseres således hurtigt efter hjertetransplantation (figur 1b). MCAV-værdier blev forøget efter transplantation, men igen nåede ændringen ikke statistisk signifikans (figur 2b). I det lille antal patienter (n=3), der blev undersøgt igen efter 6 måneder, afveg CBF og MCVA efter 6 måneder ikke fra værdier efter 1 måned (CBF, 43 Til 1 ml/min pr.100 g).

blodtryk og kulsyre

HVILEKORT var signifikant lavere i CHF-gruppen (76 liter 5 mm Hg) end i de 12 kontroller (95 liter 3 mm Hg). MAP-trykket blev signifikant forøget efter transplantation (før transplantation, 76 liter 5 mm Hg; efter transplantation, 93 liter 7 mm Hg; n=5) og adskiller sig ikke fra MAP hos de raske frivillige. CHF-patienter havde lidt lavere end-ekspiratoriske CO2-koncentrationer end deres kontrolgruppe (4, 6 liter 0, 2 versus 5, 2 liter 0, 1 kPa; P<0, 05).

Diskussion

Vi har fundet ud af, at CBF er reduceret med cirka 30% hos patienter med svær CHF sammenlignet med en sund aldersmatchet kontrolgruppe. Dette fund understøttes yderligere af en signifikant stigning i CBF blandt patienter, der gennemgår hjertetransplantation og ved kvalitativt lignende ændringer i MCAV.autoregulering af strømmen sikrer, at strømmen gennem et organ eller en vaskulær seng opretholdes ret konstant på trods af ændringer i MAP. Under normale omstændigheder begynder CBF at falde, når MAP falder til cirka 80% af baseline MAP-værdier (normalt cirka 60 mm Hg), hvilket er noget lavere end det gennemsnitlige baseline MAP på 76 mm Hg fundet hos CHF-patienterne i denne undersøgelse. Det er ukendt, om cerebral autoregulering bevares hos patienter med CHF. Teoretisk kan CHF-induceret aktivering af fysiologiske neurohormonale modreguleringsmekanismer, såsom det sympatiske nervesystem og renin-angiotensinsystemet, resultere i en højre forskydning af den nedre grænse for autoregulering,11,12, hvorved et fald i CBF kan skyldes de lave MAP-værdier, der findes i CHF-patienterne. På den anden side,da adaptive mekanismer til højre forskydning af den nedre grænse for autoregulering vides at forekomme i arteriel hypertension, 13 det omvendte fænomen vil sandsynligvis ske ved kronisk hypotension. Et venstre skift er tidligere blevet påvist efter kronisk cerebral hypotension14 og efter administration af ACE-hæmmer.15 fremtidige undersøgelser er imidlertid nødvendige for at tackle, om grænserne for cerebral autoregulering påvirkes af tilstedeværelsen af CHF.

CHF-patienter havde lidt lavere CO2-koncentrationer end deres kontrolgruppe. Selv hvis man antager normal cerebrovaskulær CO2-reaktivitet, ville denne reduktion i Pco2 kun være ansvarlig for cirka 18% af det observerede CBF-fald. Da hypokapni er et velkendt kronisk fænomen hos mange CHF-patienter, og da en cerebral hæmodynamisk tilpasning finder sted som reaktion på langvarig reduktion i CO2, er indflydelsen af den nuværende forskel i SLUTEKSPIRATORISK CO2 på CBF tvivlsom.16

ved moderat hjertesvigt stiger en normal hvilende hjerteudgang utilstrækkeligt under træning, mens hjerteudgangen i mere alvorlig hjertesvigt allerede er reduceret i hvile. I denne sidstnævnte tilstand er det generelt blevet accepteret, at blodgennemstrømningen omfordeles til fordel for hjernen og hjertet for at bevare blodgennemstrømningen til disse organer. Imidlertid viser patienter med svær CHF en paradoksal baroreceptormedieret perifer vasodilatation i lodret position,17 som kan modvirke blodstrømfordeling til hjernen og direkte blodgennemstrømning væk fra hjernecirkulationen. Faktisk er kronisk lav hjerteproduktion forbundet med en reduktion i CBF hos kardiomyopatiske kaniner,4 hvorimod akut blødte dyr uden hjertesvigt bevarer en normal2 eller kun lidt reduceret CBF i fravær af dyb hypotension. Humane data er begrænsede og modstridende,5,18, men generelt er CBF blevet betragtet som normalt, selv hos patienter med moderat til svær hjertesvigt.18 nyere data antyder, at MCAV falder med nedsat hjerteproduktion.19 Der blev også observeret en tendens i denne undersøgelse (CHF-gruppe versus kontrolgruppe). Desuden antyder andre rapporter, at det er forøgelsen af hjerteudgang snarere end forhøjet arterielt blodtryk, der øger CBF under tilstande, der er kendetegnet ved lav hjerteudgang20 eller cerebral vasospasme.21,22

på baggrund af responser på hypercapnia antydede data fra Georgiadis et al23 for nylig, at den cerebrale arteriolære dilatationskapacitet bliver næsten opbrugt hos patienter med svær CHF. Den lave CBF i denne undersøgelse er kompatibel med dette forslag. Hos moderat hypotensive dyr, hvor CBF stadig er normal på grund af arteriolær vasodilatation, reducerer sympatisk stimulering signifikant CBF.11,24 overdreven aktivitet af de sympatiske og renin-angiotensinsystemer er et centralt neurohormonalt respons for at opretholde hjerteproduktion og central hæmodynamisk integritet under udviklingen af CHF. Derfor kan man spekulere i, at hos patienter med svær CHF kan den samlede kombination af reduceret MAP og øget neurohormonal aktivitet ikke kompenseres ved cerebral arteriolær autoreguleret vasodilatation og/eller ved systemiske mekanismer, der er tilgængelige til omfordeling af blodgennemstrømningen. I denne henseende er det af interesse, at captopril har vist sig at øge CBF hos patienter med CHF,5 mens ingen undersøgelse efter vores viden har evalueret effekten af for eksempel larr-adrenerg hæmning på CBF hos patienter med CHF.

hos normale forsøgspersoner er en akut 30% sænkning af CBF forbundet med milde symptomer på cerebral hypoperfusion, og mental forvirring forekommer ved 50% til 60% af normale CBF-niveauer.25 Det er derfor sandsynligt, at neurologiske / mentale symptomer forbundet med CHF er forårsaget af enten kroniske eller intermitterende episoder af cerebral hypoperfusion. Nylige data antyder,at mentale symptomer potentielt er reversible efter hjertetransplantation, 6 som gendanner central hæmodynamik (f.eks. Vi udførte ikke neuropsykologiske tests, men konstateringen af, at 30% reduktion i CBF hos patienter, der afventer hjertetransplantation, blev normaliseret inden for 1 måned efter operationen, kan give en fysiologisk forklaring på de rapporterede neuropsykologiske virkninger af transplantation.under beregninger af CBF antog vi, at transittiden fra lungerne til hjernen hos CHF-patienter svarer til transittiden hos raske forsøgspersoner. En væsentligt øget ukorrigeret pulmonal transittid vil give en noget nedsat CBF, som teoretisk derefter kunne forklare en del af den reducerede CBF hos vores CHF-patienter. Data om dette problem er begrænsede, men CHF-patienter med hjerteindeks på 2,8 liter 0,2 L/min pr.kvadratmeter har vist sig at have en normal lungetransittid, og kun patienter med et hjerteindeks på 1,9 har en transittid dobbelt så høj.26 i vores undersøgelse, da hjerteindekset var 2,5 liter 0.2 i CHF-gruppen vil ændringer (hvis til stede) i transittid i denne gruppe sandsynligvis kun inducere mindre ændringer i målte CBF-værdier. Dette understøttes af konstateringen af, at beregninger baseret på transittider to gange normale værdier stadig producerede en CBF, der var signifikant reduceret hos patienter med CHF.30% hos patienter med svær CHF (NYHA klasse III og IV), og at CBF normaliseres efter hjertetransplantation. Dette er den første undersøgelse, der viser, at CBF er reversibelt reduceret hos patienter med NYHA klasse III/IV hjertesvigt. Dette fænomen kan bidrage til de neurologiske symptomer, der ofte opleves af patienter med CHF.denne undersøgelse blev støttet af Hjertefonden, Sophus Jacobsen og Astrid Jacobsens Fonden, Beckett Fonden, Kong Christian Fonden og Leo Fonden. Vi vil gerne udtrykke vores taknemmelighed over for Laboratorietekniker Glenna Skouboe og sygeplejepersonalet på enheden for hjertetransplantation.

fodnoter