mózgowy przepływ krwi u pacjentów z przewlekłą niewydolnością serca przed i po przeszczepieniu serca

normalny spoczynkowy mózgowy przepływ krwi (CBF) wynosi około 50 mL / min na 100 g i jest utrzymywany na stałym poziomie w szerokim zakresie (60 do 150 mm Hg) średniego ciśnienia tętniczego krwi (MAP).1 mózg jest szczególnie wrażliwy na zmiany krążenia, które zmniejszają dostarczanie tlenu i glukozy i jest krytycznie zależny od odpowiedniego rozkładu pojemności minutowej serca i dokładnej regulacji CBF. W przypadku braku głębokiego niedociśnienia, ostre obniżenie pojemności minutowej serca u zwierząt doświadczalnych jest związane z prawidłowymi lub tylko nieznacznie zmniejszonymi wartościami CBF.2 podobnie, pacjenci z niewydolnością serca są ogólnie uważane za normalne CBF ze względu na redystrybucję przepływu krwi w kierunku serca i mózgu oraz z dala od mięśni szkieletowych i skórnych, splanchnicowych i nerkowych łóżek naczyniowych.3 inne odkrycia nie potwierdzają jednak tego uogólnienia. Pomimo zmian kompensacyjnych, przewlekła mała pojemność minutowa serca jest związana ze zmniejszeniem CBF o 25% u królików kardiomiopatycznych.4 u ludzi CBF może być nieznacznie zmniejszona, 5 i zaburzenia funkcji poznawczych z letargiem, splątaniem, problemami z pamięcią i zawrotami głowy mogą zwiększać zachorowalność u pacjentów z ciężką przewlekłą niewydolnością serca (CHF). Ponieważ te problemy neuropsychologiczne są łagodzone przez serce

transplantacja,6 uzasadnione jest założenie, że zmiany CBF mogą wystąpić u pacjentów z zastoinową niewydolnością serca. Jednak wpływ ciężkiej CHF na CBF został niekompletnie zbadany u ludzi. W tym badaniu porównaliśmy wartości CBF u pacjentów z ciężką zastoinową niewydolnością serca z tymi z grupy kontrolnej dopasowanej do wieku; badano również wpływ przeszczepu serca na hemodynamikę mózgu.

pacjenci i metody

pacjenci

dwunastu pacjentów (11 mężczyzn; średni wiek±SEM, 51, 9±4, 9 lat) z ciężką niewydolnością serca spowodowaną kardiomiopatią rozstrzeniową (n=9) lub chorobą niedokrwienną serca (N=3) zostało włączonych do badania. Wszyscy pacjenci byli w klasie czynnościowej III/IV New York Heart Association (NYHA) i zostali poddani ocenie pod kątem przeszczepienia serca. Pięciu pacjentów z zastoinową niewydolnością serca zostało poddanych transplantacji serca w ciągu kolejnych 6 miesięcy. Dwanaście zdrowych ochotników dopasowanych do wieku (11 mężczyzn; średni wiek±SEM, 47,4±2,1 lat) zostało włączonych do grupy kontrolnej. Podstawowe Dane demograficzne przedstawiono w tabeli. Żaden z badanych nie chorował na cukrzycę, epilepsję, nadciśnienie tętnicze, chorobę wątroby, płuc lub mózgu. Pacjenci z zastoinową niewydolnością serca stosujący azotany mieli to leczenie zawieszone na 24 godziny przed i w trakcie badania. Żaden z badanych nie miał żadnych chorób sercowo-naczyniowych. Wszyscy uczestnicy badania wyrazili świadomą zgodę. Badanie zostało zatwierdzone przez lokalny Komitet etyczny (protokół nr 13). KF 01-256 / 98) i zgodnie z zasadami deklaracji Helsińskiej.

projekt badania

ciśnienie tętnicze w stanie spoczynku, tętno, CBF i prędkość przepływu krwi w tętnicy środkowej mózgu (MCAV) mierzono u wszystkich pacjentów z zastoinową niewydolnością serca i zdrowych ochotników. U 5 pacjentów z przeszczepioną zastoinową niewydolnością serca pomiary powtarzano 1 (n=5) i 6 miesięcy (N=3) po przeszczepieniu.

pomiary hemodynamiczne

CBF wykonano dedykowanym do mózgu tomografem tomograficznym z emisją pojedynczych fotonów z zastosowaniem techniki inhalacji 133xe (Tomomatic 564, Medimatic Inc).

133Xe jest szybko wypłukiwany z mózgu, umożliwiając sekwencyjne pomiary w krótkich odstępach czasu. 133Xe wdychano przez 1,5 minuty z 4-litrowego worka wypełnionego powietrzem atmosferycznym i tlenem o stężeniu 133xe 740 MBq / L. okno energetyczne ustawiono na 66 do 142 keV. Kolimowany kryształ NaI, rejestrujący radioaktywność jako oszacowanie krzywej wejścia tętnicy do mózgu, został umieszczony nad wierzchołkiem prawego płuca. Aktywność mózgowa była rejestrowana przez 270 sekund przez wyżej wymieniony układ detektorów, obracający się z prędkością 6 obr. / min. Dane zostały zrekonstruowane przez przefiltrowaną projekcję wsteczną w matrycę 32×32, dając 3 poprzeczne plastry znajdujące się 10, 50 i 90 mm nad linią cantho-orbital. Rozdzielczość w płaszczyźnie wynosiła od 1,5 do 2,0 cm (Pełna szerokość maksymalnie do połowy), przy grubości plastra 20 mm.do obliczeń CBF wykorzystano podejścia Kanno i Lassen7 oraz Celsisa i al8. Algorytm oparty na połączeniu tomografii sekwencyjnej, metody wczesnego obrazu i krzywej czasu aktywności płuc umożliwił obliczenie średniej i regionalnej CBF. Symetryczne obszary zainteresowania zostały zastosowane do środkowego wycinka ct emisji pojedynczego fotonu zgodnie z anatomicznym poziomem odniesienia przez 1 doświadczonego obserwatora przy użyciu standardowego zestawu obszarów zainteresowania. Tak więc wartości przepływu pikseli w mililitrach na minutę na 100 g podsumowano, aby uzyskać średnie wartości przepływu z półkul, zwojów podstawy oraz płatów czołowych, skroniowych i potylicznych.

MCAV mierzono za pomocą przezczaszkowego ultradźwięku dopplerowskiego (Multi-Dop X, DWL) i obliczono na podstawie 10 kolejnych uderzeń serca, na głębokości od 45 do 55 mm.Przez cały okres badania dołożono starań, aby sonda o częstotliwości 2 MHz znajdowała się po tej samej stronie każdego pacjenta. Pozycja sond była zabezpieczona gumową opaską. MCAV mierzono po tym, jak badani byli w pozycji leżącej przez co najmniej 10 minut.

ciśnienie krwi mierzono za pomocą w pełni zautomatyzowanego monitora (OMRON M4)10 na lewym ramieniu pacjenta.

Analiza statystyczna

wartości w 2 badanych grupach (CHF i kontroli) zostały porównane za pomocą testu t Studenta dla niesparowanych obserwacji. Wartości przedtransplantacji i posttransplantacji porównano za pomocą sparowanego testu t ucznia. Wyniki są wyrażone jako średnia±sem, a p<0,05 jest uważane za znaczące.

wyniki

CBF i MCAV

spoczynkowy CBF wynosił 36±1 mL/min na 100 g u 12 pacjentów z zastoinową niewydolnością nerek, co odpowiadało zmniejszeniu o 31% w porównaniu z grupą kontrolną (52±5 mL/min na 100 g) (p<0,05)(Fig. Podział regionalny CBF nie uległ zmianie (P> 0.05). Chociaż u pacjentów z zastoinową niewydolnością nerek obserwowano tendencję do zmniejszania MCAV, zmiany te nie osiągnęły istotności statystycznej z powodu dość dużej zmienności (CHF, 36±8 cm/ s; Kontrola, 49±9 cm / s; P>0,05) (Fig.2A).

wartości CBF przed i 1 miesiąc po przeszczepieniu wynosiły odpowiednio 35±3 i 50±3 mL/min na 100 g (p<0,05) (Fig. W ten sposób CBF szybko normalizuje się po przeszczepieniu serca (rycina 1B). Wartości MCAV zostały zwiększone po przeszczepieniu, ale ponownie zmiana nie osiągnęła istotności statystycznej (rycina 2b). U niewielkiej liczby pacjentów (N=3) poddanych ponownemu badaniu po 6 miesiącach CBF i MCVA po 6 miesiącach nie różniły się od wartości po 1 miesiącu (CBF, 43±1 mL/min na 100 g).

ciśnienie krwi i mapa spoczynkowa dwutlenku węgla

były znacząco niższe w grupie CHF (76±5 mm Hg) niż w grupie kontrolnej 12 (95±3 mm Hg). Ciśnienie MAP było znacznie zwiększone po transplantacji (przed transplantacją 76±5 mm Hg; po transplantacji 93±7 mm Hg; n = 5)i nie różniło się od MAP u zdrowych ochotników. U pacjentów z zastoinową niewydolnością nerek stężenie CO2 w końcowym wydechu było nieco niższe niż w grupie kontrolnej (4, 6±0, 2 wobec 5, 2±0, 1 kPa; P<0, 05).

dyskusja

odkryliśmy, że CBF jest zmniejszona o około 30% u pacjentów z ciężką zastoinową niewydolnością serca w porównaniu ze zdrową grupą kontrolną dopasowaną do wieku. Stwierdzenie to jest dodatkowo poparte znaczącym wzrostem CBF u pacjentów poddawanych przeszczepieniu serca oraz jakościowo podobnymi zmianami MCAV.

autoregulacja Przepływu zapewnia, że przepływ przez narząd lub łoże naczyniowe jest utrzymywany na dość stałym poziomie pomimo zmian w MAP. W normalnych warunkach CBF zaczyna spadać, gdy MAP zmniejszy się do około 80% wartości wyjściowych MAP (zwykle około 60 mm Hg), co jest nieco niższe niż średnia wyjściowa Mapa 76 mm Hg stwierdzona u pacjentów z zastoinową niewydolnością nerek w tym badaniu. Nie wiadomo, czy autoregulacja mózgu jest zachowana u pacjentów z zastoinową niewydolnością serca. Teoretycznie, indukowana przez CHF aktywacja fizjologicznych neurohormonalnych mechanizmów przeciwregulacyjnych, takich jak współczulny układ nerwowy i układ renina-angiotensyna, może skutkować przesunięciem dolnej granicy autoregulacji w prawo,11,12, przy czym zmniejszenie CBF może wynikać z niskich wartości MAP znalezionych u pacjentów z CHF. Z drugiej strony, ponieważ wiadomo, że w nadciśnieniu tętniczym występują adaptacyjne mechanizmy przesunięcia dolnej granicy autoregulacji w prawo, 13 zjawisko converse może wystąpić w przewlekłym niedociśnieniu. Wcześniej wykazano przesunięcie w lewo po przewlekłej hipotensji mózgowej14 i po podaniu inhibitora ACE.15 konieczne są jednak przyszłe badania, aby ustalić, czy obecność CHF wpływa na granice autoregulacji mózgowej.

u pacjentów z zastoinową niewydolnością nerek stężenie CO2 w końcowym wydechu było nieco niższe niż w grupie kontrolnej. Nawet jeśli zakłada się normalną mózgowo-naczyniową reaktywność CO2, to zmniejszenie Pco2 będzie odpowiedzialne tylko za około 18% obserwowanego spadku CBF. Ponadto, ponieważ hipokapnia jest dobrze znanym przewlekłym zjawiskiem u wielu pacjentów z zastoinową niewydolnością nerek oraz ponieważ adaptacja hemodynamiczna mózgu ma miejsce w odpowiedzi na przedłużoną redukcję CO2, wpływ obecnej różnicy w CO2 wydechowym na CBF jest wątpliwy.

w umiarkowanej niewydolności serca prawidłowa spoczynkowa pojemność minutowa serca wzrasta niewystarczająco podczas wysiłku, podczas gdy w cięższej niewydolności serca pojemność minutowa serca jest już zmniejszona w stanie spoczynku. W tym ostatnim stanie Ogólnie przyjęto, że przepływ krwi jest redystrybuowany na korzyść mózgu i serca, aby zachować przepływ krwi do tych narządów. Jednak u pacjentów z ciężką zastoinową niewydolnością serca występuje paradoksalne, zależne od baroreceptora rozszerzenie naczyń obwodowych w pozycji pionowej, 17 które może przeciwdziałać dystrybucji krwi do mózgu i kierować przepływ krwi z dala od krążenia mózgowego. W rzeczywistości przewlekła mała pojemność minutowa serca jest związana ze zmniejszeniem CBF u królików kardiomiopatycznych, 4 podczas gdy zwierzęta z ostrymi krwawieniami bez niewydolności serca zachowują normę2 lub tylko nieznacznie zmniejszają CBF przy braku głębokiego niedociśnienia. Dane dotyczące ludzi są ograniczone i sprzeczne,5,18, ale ogólnie CBF uznano za normalne nawet u pacjentów z umiarkowaną do ciężkiej niewydolnością serca.Nowsze dane sugerują, że mcav zmniejsza się wraz ze zmniejszeniem pojemności minutowej serca.W niniejszym badaniu zaobserwowano również trend (Grupa CHF w porównaniu z grupą kontrolną). Ponadto inne doniesienia sugerują, że to zwiększenie pojemności minutowej serca, a nie podwyższone ciśnienie tętnicze krwi, zwiększa CBF w Warunkach charakteryzujących się niskim wydaniem serca20 lub skurczem naczyń mózgowych.21,22

na podstawie odpowiedzi na hiperkapnię, dane z Georgiadis i wsp.23 niedawno sugerowały, że mózgowa zdolność rozszerzania tętnic staje się prawie wyczerpana u pacjentów z ciężką zastoinową niewydolnością serca. Niski CBF w tym badaniu jest zgodny z tą sugestią. U zwierząt o umiarkowanym obniżonym ciśnieniu, u których CBF jest nadal w normie z powodu rozszerzenia naczyń tętniczych, stymulacja współczulna znacznie zmniejsza CBF.11,24 nadmierna aktywność układu współczulnego i układu renina-angiotensyna jest centralną odpowiedzią neurohormonalną w celu utrzymania pojemności minutowej serca i centralnej integralności hemodynamicznej podczas rozwoju zastoinowej niewydolności serca. W związku z tym można spekulować, że u pacjentów z ciężką zastoinową niewydolnością serca, ogólne połączenie zmniejszonej MAP i zwiększonej aktywności neurohormonalnej nie może być kompensowane przez samooregulowane rozszerzenie naczyń tętniczych mózgu i/lub mechanizmy systemowe dostępne dla redystrybucji przepływu krwi. W związku z tym interesujące jest to,że wykazano, że inhibitor enzymu konwertującego angiotensynę, kaptopryl, zwiększa CBF u pacjentów z zastoinową niewydolnością nerek, 5, podczas gdy żadne z naszych badań nie oceniało wpływu, na przykład, hamowania β-adrenergicznego na CBF u pacjentów z zastoinową niewydolnością nerek.

u zdrowych osób ostre obniżenie CBF o 30% jest związane z łagodnymi objawami hipoperfuzji mózgu, a splątanie psychiczne występuje przy 50% do 60% normalnego poziomu CBF.Jest zatem prawdopodobne, że objawy neurologiczne/psychiczne związane z zastoinową niewydolnością serca są spowodowane przewlekłymi lub przerywanymi epizodami hipoperfuzji mózgu. Najnowsze dane sugerują,że objawy psychiczne są potencjalnie odwracalne po transplantacji serca, co przywraca hemodynamikę centralną (np. MAP i pojemność minutową serca) i normalizuje napęd neurohormonalny obserwowany przed transplantacją. Nie wykonaliśmy badań neuropsychologicznych, ale stwierdzenie, że 30% redukcja CBF u pacjentów oczekujących na przeszczep serca została znormalizowana w ciągu 1 miesiąca po operacji, może dostarczyć fizjologicznego wyjaśnienia zgłaszanych efektów neuropsychologicznych transplantacji.

podczas obliczeń CBF przyjęliśmy, że czas przejścia ksenonu z płuc do mózgu u pacjentów z zastoinową niewydolnością nerek jest podobny do czasu przejścia u zdrowych osób. Znacznie zwiększony nieskorygowany CZAS TRANZYTU płucnego da nieco zmniejszony CBF, co teoretycznie może wyjaśnić część zmniejszonego CBF u naszych pacjentów z CHF. Dane na ten temat są ograniczone, ale u pacjentów z CHF z indeksem serca 2,8±0,2 L / min na metr kwadratowy wykazano, że normalny czas tranzytu płuc, a tylko u pacjentów z indeksem serca 1,9 mają CZAS TRANZYTU dwa razy wyższy.26 w naszym badaniu, ponieważ wskaźnik serca wynosił 2,5±0.2 w grupie CHF zmiany (o ile występują) w czasie tranzytu w tej grupie mogą spowodować jedynie niewielkie zmiany zmierzonych wartości CBF. Potwierdza to stwierdzenie, że obliczenia oparte na dwukrotnych wartościach prawidłowych czasów TRANZYTU nadal wytwarzały CBF, który był znacznie zmniejszony u pacjentów z zastoinową niewydolnością nerek.

podsumowując, stwierdzamy, że CBF zmniejsza się o około 30% u pacjentów z ciężką zastoinową niewydolnością serca (klasa III I IV NYHA) i że CBF normalizuje się po przeszczepieniu serca. Jest to pierwsze badanie wykazujące odwracalne zmniejszenie CBF u pacjentów z niewydolnością serca klasy III/IV wg NYHA. Zjawisko to może przyczyniać się do objawów neurologicznych często doświadczanych przez pacjentów z zastoinową niewydolnością serca.

Przypisy