Aivoverenvirtaus kroonista sydämen vajaatoimintaa sairastavilla potilailla ennen sydämensiirtoa ja sen jälkeen

normaali lepäävä aivoverenvirtaus (CBF) on noin 50 mL/min / 100 g, ja se pidetään vakiona laajalla alueella (60-150 mm Hg) keskimääräisestä valtimoverenpaineesta (MAP).1 aivot ovat erityisen herkkiä verenkierron muutoksille, jotka vähentävät hapen ja glukoosin toimitusta ja ovat kriittisesti riippuvaisia sydämen tuotannon riittävästä jakautumisesta ja CBF: n tarkasta säätelystä. Jos voimakasta hypotensiota ei esiinny, koe-eläimillä sydämen tuotannon akuutti lasku liittyy normaaleihin tai vain hieman alentuneisiin CBF-arvoihin.2 samoin potilailla, joilla on sydämen vajaatoiminta, pidetään yleensä normaalina CBF: nä, koska veren virtauksen uudelleenjakautuminen kohti sydäntä ja aivoja ja pois luustolihaksista ja ihon, splanchnic ja munuaisten verisuonten vuoteista.3 muut havainnot eivät kuitenkaan tue yhdenmukaisesti tätä yleistystä. Korvaavista muutoksista huolimatta krooninen alhainen sydämen tuotos liittyy KARDIOMYOPAATTISTEN kanien CBF: n 25%: n vähenemiseen.4 ihmisellä CBF-arvo voi hieman laskea, 5 ja kognitiiviset häiriöt, joihin liittyy letargiaa, sekavuutta, muistiongelmia ja huimausta, voivat lisätä sairastavuutta potilailla, joilla on vaikea krooninen sydämen vajaatoiminta (CHF). Koska nämä neuropsykologiset ongelmat lievittyvät sydämen kautta

elinsiirto,6 on kohtuullista olettaa, että CBF-muutoksia saattaa esiintyä potilailla, joilla on sydämen vajaatoiminta. Vaikean kongestiivisen sydämen vajaatoiminnan vaikutusta CBF: ään on kuitenkin tutkittu ihmisillä vain puutteellisesti. Tässä tutkimuksessa vertasimme vaikeaa sydämen vajaatoimintaa sairastavien potilaiden CBF-arvoja verrokkiryhmän verrokkiryhmään; myös sydämensiirron vaikutusta aivojen hemodynamiikkaan tutkittiin.

koehenkilöt ja menetelmät

potilaat

kaksitoista potilasta (11 miestä; keskimääräinen±sem-Ikä, 51, 9±4, 9 vuotta), joilla oli vaikea sydämen vajaatoiminta, joka johtui joko laajentuneesta kardiomyopatiasta (n=9) tai iskeemisestä sydänsairaudesta (n=3). Kaikki potilaat olivat New York Heart Associationin (NYHA) toimintakykyluokassa III/IV, ja heille oli tehty sydämensiirtoarvio. Viidelle sydämen VAJAATOIMINTAPOTILAALLE tehtiin sydämensiirto seuraavien 6 kuukauden aikana. Normaaleiksi verrokeiksi otettiin kaksitoista samanikäistä tervettä vapaaehtoista (11 miestä, keskiarvo±sem-Ikä, 47, 4±2, 1 vuotta). Perusdemografiat on esitetty taulukossa. Kenelläkään tutkittavista ei ollut diabetesta, epilepsiaa, verenpainetautia tai maksa -, keuhko-tai aivosairautta. Nitraatteja käyttävien CHF-potilaiden hoito keskeytettiin 24 tuntia ennen tutkimusta ja sen aikana. Kenelläkään verrokkihenkilöistä ei ollut sydän-ja verisuonitauteja. Kaikki tutkittavat antoivat tietoon perustuvan suostumuksen. Tutkimuksen hyväksyi paikallinen eettinen komitea (protocol No. KF 01-256 / 98) ja noudatti Helsingin julistuksen periaatteita.

tutkimussuunnitelma

selällään lepäävä valtimoverenpaine, syke, CBF ja keskimmäisen aivovaltimon veren virtausnopeus (MCAV) mitattiin kaikilta sydämen VAJAATOIMINTAPOTILAILTA ja terveiltä vapaaehtoisilta. Viidellä CHF-SIIRTOPOTILAALLA mittaukset toistettiin 1 (n=5) ja 6 kuukauden (n = 3) kuluttua siirrosta.

hemodynaamiset mittaukset

CBF mitattiin aivoille omistetulla yhden fotonin emission CT-skannerilla käyttäen 133xe-hengitystekniikkaa (Tomomatic 564, Medimatic Inc).

133xe huuhtoutuu nopeasti pois aivoista, mikä mahdollistaa peräkkäiset mittaukset lyhyin aikavälein. 133xe hengitettiin 1,5 minuutin ajan 4 litran pussista, joka oli täytetty ilmakehän ilmalla ja hapella 133xen pitoisuudella 740 MBq/L. energiaikkunaksi asetettiin 66-142 keV. Kollimoitu NaI-kristalli, joka rekisteröi radioaktiivisuutta arvioidakseen valtimoiden tulokäyrää aivoihin, asetettiin oikean keuhkon kärjen päälle. Edellä mainittu ilmaisinjärjestelmä tallensi aivojen toimintaa 270 sekunnin ajan ja pyöri 6 rpm: n nopeudella. Tiedot rekonstruoitiin suodattamalla taustaprojektio 32×32-matriisiksi, jolloin saatiin 3 poikittaista viipaletta, jotka sijaitsivat 10, 50 ja 90 mm cantho-orbitaalin yläpuolella. Koneen resoluutio oli 1,5-2,0 cm (täysleveys maksimissaan puolet) ja viipalepaksuus 20 mm. CBF-laskennassa käytettiin kannon ja Lassen7: n sekä Celsiksen ja al8: n lähestymisiä. Sekventiaalisen tomografian, varhaisen kuvan menetelmän ja aika-aktiivisuuskäyrän yhdistelmään perustuva algoritmi mahdollisti keskiarvon ja alueellisen CBF: n laskemisen. Symmetriset alueet, joilla on merkitystä, sovellettiin keskimmäiseen yhden fotonin emissioon CT-viipaleeseen anatomisen vertailutason mukaan 1 kokeneen havaitsijan toimesta käyttäen standardialuetta, jolla on merkitystä. Niinpä pikselivirtausarvot millilitroina minuutissa 100 grammassa koottiin yhteen, jotta saatiin keskimääräiset virtausarvot puolipalloista, tyvitumakkeesta sekä etu -, ohimo-ja takaraivolohkoista.

MCAV mitattiin transkraniaalisella Doppler-ultraäänellä (Multi-DOP X, DWL) ja laskettiin 10 peräkkäisestä sydämenlyönnistä 45-55 mm: n syvyydestä.9 2 MHz: n anturi sijoitettiin huolellisesti kunkin potilaan samalle puolelle koko tutkimusjakson ajan. Luotainten sijainti varmistettiin kumipannalla. MCAV mitattiin, kun tutkittavat olivat olleet makuuasennossa vähintään 10 minuuttia.

verenpaine mitattiin täysin automatisoidulla monitorilla (OMRON M4)10 potilaan vasemmassa olkavarressa.

tilastollinen analyysi

arvoja 2 tutkimusryhmässä (CHF ja kontrollit) verrattiin opiskelijan t-testillä parittomien havaintojen varalta. Pretransplantaation ja posttransplantaation arvoja verrattiin parin oppilaan t-testillä. Tulokset ilmoitetaan keskiarvona±sem, ja p<0, 05 katsotaan merkitseväksi.

tulokset

CBF ja MCAV

lepäävä CBF oli 36±1 mL/min/100 g 12 CHF-potilaalla, mikä vastaa 31%: n laskua kontrolliryhmään verrattuna (52±5 mL / min / 100 g) (p<0, 05)(Kuva 1a). CBF: n alueellinen jakauma ei muuttunut (P>0,05). Vaikka hematokriittiarvon lasku suuntautui sydämen vajaatoimintapotilailla, nämä muutokset eivät olleet tilastollisesti merkitseviä melko suuren vaihtelun vuoksi (CHF, 36±8 cm/s; kontrolli, 49±9 cm/s; P>0, 05) (Kuva 2a).

CBF-arvot ennen elinsiirtoa olivat 35±3 mL/min ja 1 kuukausi elinsiirron jälkeen 50±3 mL / min / 100 g (p<0, 05) (Kuva 1b). Siten CBF normalisoituu nopeasti sydämensiirron jälkeen (kuva 1b). MCAV-arvoja nostettiin elinsiirron jälkeen, mutta tälläkään kertaa muutos ei saavuttanut tilastollista merkitsevyyttä (Kuva 2b). Pienellä potilasmäärällä (n=3), joka tutkittiin uudelleen 6 kuukauden kuluttua, CBF ja MCVA eivät eronneet 1 kuukauden kuluttua annetuista arvoista (CBF, 43±1 mL/min / 100 g).

verenpaine ja hiilidioksidi

Lepokartta oli CHF-ryhmässä merkitsevästi alhaisempi (76±5 mm Hg) kuin 12 kontrolliryhmässä (95±3 mm Hg). KARTTAPAINE nousi merkitsevästi elinsiirron jälkeen (ennen elinsiirtoa 76±5 mm Hg; elinsiirron jälkeen 93±7 mm Hg; n=5), eikä se eronnut kartasta terveillä vapaaehtoisilla. CHF-potilailla oli hieman matalammat End-expiratoriset CO2-pitoisuudet kuin verrokkiryhmällä (4, 6±0, 2 vs. 5, 2±0, 1 kPa; P<0, 05).

Keskustelu

olemme havainneet, että CBF-arvo on noin 30% pienempi potilailla, joilla on vaikea kongestiivinen sydämen vajaatoiminta verrattuna terveeseen ikäryhmään. Tätä löydöstä tukevat myös CBF: n merkittävä lisääntyminen sydämensiirtopotilailla ja laadullisesti samankaltaiset MCAV: n muutokset.

virtauksen Autoregulointi varmistaa, että virtaus elimen tai verisuoniston läpi pysyy melko tasaisena kartan muutoksista huolimatta. Normaalioloissa CBF alkaa laskea, kun kartta laskee noin 80%: iin peruskartta-arvoista (yleensä noin 60 mm Hg), mikä on jonkin verran alhaisempi kuin tässä tutkimuksessa kongestiivisen sydämen vajaatoimintapotilaiden keskimääräinen 76 mm Hg: n LÄHTÖTILANNEKARTTA. Ei tiedetä, säilyykö aivojen autoregulaatio sydämen vajaatoimintapotilailla. Fysiologisten neurohormonaalisten vastasääntelymekanismien, kuten sympaattisen hermoston ja reniini-angiotensiinijärjestelmän, CHF-indusoima aktivaatio voi teoriassa johtaa autoregulaation alarajan (11, 12) siirtymiseen oikealle,jolloin CBF-arvon lasku voi johtua sydämen vajaatoimintapotilaiden alhaisista kartta-arvoista. Toisaalta, koska autoregulaation alarajan oikeanpuoleisen siirtymisen adaptiivisia mekanismeja tiedetään esiintyvän valtimoverenpainetaudissa, 13 käänteinen ilmiö tapahtuu todennäköisesti kroonisessa hypotensiossa. Aiemmin on osoitettu vasempaan siirtyminen kroonisen aivojen hypotension14: n ja ACE: n estäjien antamisen jälkeen.15 tulevia tutkimuksia tarvitaan kuitenkin sen selvittämiseksi, vaikuttaako CHF: n esiintyminen aivojen autoregulaation rajoihin.

CHF-potilailla oli hieman matalammat End-ekspiratoriset CO2-pitoisuudet kuin heidän verrokkiryhmässään. Vaikka oletetaan normaali aivoverenkierron CO2 reaktiivisuus, tämä lasku Pco2 olisi vastuussa vain noin 18% havaittu CBF lasku. Lisäksi koska hypokapnia on tunnettu krooninen ilmiö monilla CHF-potilailla ja koska aivojen hemodynaaminen sopeutuminen tapahtuu vastauksena hiilidioksidin pitkäaikaiseen vähenemiseen, nykyisen end-expiratorisen CO2: n eron vaikutus CBF: ään on kyseenalainen.16

keskivaikeassa sydämen vajaatoiminnassa normaali leposydäntuotanto lisääntyy liian vähän rasituksen aikana, kun taas vakavammassa sydämen vajaatoiminnassa sydämen tuotanto vähenee jo levossa. Tässä jälkimmäisessä tilassa on yleisesti hyväksytty, että veren virtaus jaetaan uudelleen aivojen ja sydämen hyväksi veren virtauksen säilyttämiseksi näihin elimiin. Kuitenkin potilailla, joilla on vaikea CHF osoittaa paradoksaalinen baroreceptor-välitteinen perifeerinen vasodilataatio pystyasennossa, 17, joka voi estää veren virtauksen jakautumista aivoihin ja ohjata veren virtausta pois aivoverenkierrosta. Itse asiassa krooninen alhainen sydämen tuotto liittyy KARDIOMYOPAATTISTEN kaniinien CBF: n vähenemiseen,4 kun taas akuutisti vuodetut eläimet, joilla ei ole sydämen vajaatoimintaa, säilyttävät normaalin 2 tai vain hieman alentuneen CBF: n ilman syvää hypotensiota. Ihmisistä saadut tiedot ovat rajallisia ja ristiriitaisia,5, 18, mutta yleisesti CBF: ää on pidetty normaalina jopa keskivaikeaa tai vaikeaa sydämen vajaatoimintaa sairastavilla potilailla.18 tuoreemmat tiedot viittaavat siihen, että MCAV: n määrä vähenee sydämen toiminnan vähentyessä.19 tässä tutkimuksessa havaittiin myös suuntaus (CHF-ryhmä vs. verrokkiryhmä). Lisäksi muut raportit viittaavat siihen, että se on sydämen tuotannon lisääminen eikä kohonnut valtimoverenpaine, joka lisää CBF: ää olosuhteissa, joille on ominaista alhainen sydämen output20 tai aivojen vasospasmi.21, 22

hyperkapnian vasteiden perusteella georgiadisin ja al23: n äskettäin saamat tiedot viittasivat siihen, että aivojen valtimolaajentumiskyky lähes loppuu potilailla, joilla on vaikea kongestiivinen sydämen vajaatoiminta. Tämän tutkimuksen Alhainen CBF on yhteensopiva tämän ehdotuksen kanssa. Kohtalaisen hypotensiivisillä eläimillä, joilla CBF on edelleen normaali valtimon vasodilataation vuoksi, sympaattinen stimulaatio vähentää merkittävästi CBF: ää.Sympaattisen järjestelmän ja reniini-angiotensiinijärjestelmän liiallinen aktiivisuus on neurohormonaalinen keskusvaste, joka ylläpitää sydämen tuotantoa ja keskushermoston hemodynaamista eheyttä kongestiivisen sydämen vajaatoiminnan kehittymisen aikana. Näin ollen voidaan spekuloida, että potilailla, joilla on vaikea kongestiivinen sydämen vajaatoiminta, alentuneen MAP: n ja lisääntyneen neurohormonaalisen aktiivisuuden yhdistelmää ei voida kompensoida aivojen arteriolaarisella autoregulatoidulla vasodilataatiolla ja/tai verenkierron uudelleenjakamiseen käytettävissä olevilla systeemisillä mekanismeilla. Tässä suhteessa on kiinnostavaa,että angiotensiiniä konvertoivan entsyymin inhibiittorin kaptopriilin on osoitettu lisäävän CBF: ää potilailla, joilla on CHF, 5, vaikka tietääksemme missään tutkimuksessa ei ole arvioitu esimerkiksi β-adrenergisen inhibition vaikutusta CBF: ään potilailla, joilla on CHF.

terveillä henkilöillä akuutti 30%: n lasku liittyy lieviin aivojen hypoperfuusion oireisiin, ja psyykkistä sekavuutta esiintyy 50-60%: lla normaalista CBF-tasosta.Siksi on todennäköistä, että kongestiiviseen sydämen vajaatoimintaan liittyvät neurologiset/psyykkiset oireet johtuvat joko kroonisesta tai jaksottaisesta aivojen hypoperfuusiosta. Viimeaikaiset tiedot viittaavat siihen,että psyykkiset oireet ovat mahdollisesti palautuvia sydämensiirron jälkeen, 6 mikä palauttaa hemodynamiikan (esim.kartta ja sydämen ulostulo) ja normalisoi ennen elinsiirtoa havaitun neurohormonaalisen aseman. Emme tehneet neuropsykologisia testejä, mutta havainto siitä, että sydämen siirtoa odottavien potilaiden CBF: n 30 prosentin lasku normalisoitui kuukauden kuluessa leikkauksesta, voi antaa fysiologisen selityksen elinsiirron raportoiduille neuropsykologisille vaikutuksille.

CBF: n laskelmien aikana oletimme, että CHF-potilailla ksenonin siirtoaika keuhkoista aivoihin on samanlainen kuin terveillä koehenkilöillä. Huomattavasti lisääntynyt korjaamaton keuhkojen kauttakulku aika tuottaa jonkin verran vähentynyt CBF, joka teoriassa sitten voisi selittää osan vähentynyt CBF meidän CHF potilaat. Tiedot tästä asiasta ovat rajallisia, mutta CHF-potilailla, joiden sydänindeksi on 2.8±0.2 L/min neliömetriä kohti, on osoitettu olevan normaali keuhkojen transitoaika, ja vain potilailla, joiden sydänindeksi on 1.9, transitoaika on kaksi kertaa niin korkea.26 tutkimuksessamme, koska sydänindeksi oli 2,5±0.2 CHF-ryhmässä siirtoajan muutokset (jos niitä esiintyy) tässä ryhmässä aiheuttavat todennäköisesti vain pieniä muutoksia mitattuihin CBF-arvoihin. Tätä tukee havainto, jonka mukaan kaksi kertaa normaaliarvoihin perustuvilla laskelmilla saatiin edelleen aikaan CBF-arvo, joka pieneni merkittävästi kroonista munuaisten vajaatoimintaa sairastavilla potilailla.

yhteenvetona toteamme, että CBF-arvo laskee noin 30% potilailla, joilla on vaikea sydämen vajaatoiminta (NYHA-luokka III ja IV) ja että CBF normalisoituu sydämensiirron jälkeen. Tämä on ensimmäinen tutkimus, joka osoittaa, että CBF on reversiibelisti alentunut potilailla, joilla on NYHA luokan III/IV sydämen vajaatoiminta. Tämä ilmiö saattaa osaltaan aiheuttaa neurologisia oireita, joita kongestiivista sydämen vajaatoimintaa sairastavilla potilailla usein esiintyy.

alaviitteet