Direkte Beurteilung des Koronarstahls und der damit verbundenen Änderungen der Kollateralhämodynamik bei chronischen Gesamtkoronarverschlüssen

Koronarkollateralen können bei erhöhtem myokardialem Sauerstoffbedarf eine Perfusionsreserve bereitstellen.1,2 Bei einigen Patienten führt die mikrovaskuläre Vasodilatation während des Trainings oder der pharmakologischen Stimulation zu einer Abnahme des Blutflusses zum kollateralabhängigen Myokard, eine Beobachtung, die als Koronarinfarkt beschrieben wird.3-9 Dies wird klinisch relevant, wenn bestimmte Medikamente für Patienten mit koronarer Herzkrankheit verschrieben werden.10

Beim Menschen können Koronararterien nichtinvasiv durch Perfusionsszintigraphie nachgewiesen werden.11-13 Die direkte Beurteilung der Wirkung von Vasodilatatoren auf den Kollateralkreislauf wurde durch Mikrosensoren zur Aufzeichnung der intrakoronaren Flussgeschwindigkeit und des Drucks möglich.14-16 Diese Untersuchungen während der Ballonokklusion im Verlauf einer perkutanen transluminalen Koronarangioplastie (PTCA) von nichtokklusiven Läsionen stellen nicht die hämodynamische Situation in einem vollständig kollateralabhängigen Myokard einer chronischen totalen Koronarokklusion (TCO) dar, da ein erheblicher Unterschied zwischen der Baseline-Kollateralfunktion vor der Rekanalisation und der rekrutierbaren Kollateralfunktion während der Ballonokklusion besteht.17,18 Die vorliegende Studie sollte zum ersten Mal die Wirkung der pharmakologischen Vasodilatation auf den kollateralabhängigen Koronarfluss distal der okkludierten Läsion bewerten und die hämodynamischen Veränderungen des Kollateralkreislaufs bestimmen im Zusammenhang mit Koronarerkrankungen und ihrer Beziehung zu klinischen Parametern und angiographischer Kollateralanatomie.

Methoden

Patienten

Die Studie bestand aus 35 konsekutiven Patienten mit einem TCO, bei denen ein Over-the-Wire-Katheter distal zur Okklusion ohne Prädilatation der Okklusion vorgeschoben werden konnte. Einschlusskriterien waren die folgenden: (1) Dauer der Okklusion > 4 Wochen; (2) TIMI 0 Koronarfluss; (3) spontan sichtbare Kollateralen entweder des Grades 2 (partielle Epikardfüllung der verschlossenen Arterie) oder 3 (vollständige Epikardfüllung der verschlossenen Arterie) 19; und (4) schriftliche Einverständniserklärung. Die Ethikkommission der Universität genehmigte das Studienprotokoll.

Angiographische Analyse

Koronarangiogramme der Kollateralverbindungen wurden unter Verwendung einer Feldgröße von 7 Zoll erhalten, und die Ansicht mit der geringsten Verkürzung wurde zur Analyse ausgewählt. Angiogramme wurden auf digitalen Medien im DICOM-Format (512 × 512-Matrix) gespeichert. Die Pathway-Anatomie wurde wie von Rockstroh und Brown20 vorgeschlagen kategorisiert: Septum, Atrial, Branch-Branch und Bridging Collaterals. Die Größe der Sicherheiten wurde als diskontinuierlich (Größe 0), kontinuierliche Verbindung nur sichtbar (Größe 1, 0,1 bis 0,3 mm), kontinuierlich mit kleiner Seitenzweiggröße (Größe 2, 0,4 bis 0,5 mm) und groß (Größe 3, > 0,5 mm) eingestuft (Abbildung 2). Die Einstufung der Sicherheitengröße wurde durch eine Messschiebermessung des Mindestdurchmessers der Sicherheit bestätigt, wenn sie unter Verwendung einer validierten Software (CAAS II, Pie Medical Imaging) maximal gefüllt erschien. Die Auflösung betrug 1 Pixel / 0,12 mm. Bei mehreren Pfaden pro Läsion wurde derjenige, der als erster das Empfängerarteriensegment bei einer Frame-by-Frame-Analyse trübte, als Hauptweg für zusätzliche statistische Analysen angesehen.

Die quantitative angiographische Analyse der linksventrikulären Funktion erfolgte mit einer Standardsoftware (LVA 4.0, Pie Medical Imaging). Die regionale Wandbewegung wurde im Konsens von 2 erfahrenen Ermittlern bewertet, die für die physiologischen Daten verblindet waren. Es wurde entweder als normal / mäßig hypokinetisch oder schwer hypokinetisch / akinetisch eingestuft.

Beurteilung der kollateralen Hämodynamik

Die PTCA wurde wie zuvor beschrieben durchgeführt.17 Nachdem die Läsion von einem 0,014-Zoll-Führungsdraht gekreuzt worden war, wurde ein Over-the-Wire-Austauschkatheter (Transit, Cordis) oder ein Low-Profile-Ballonkatheter (Ranger, Scimed) distal zur Okklusion vorgeschoben. Der Führungsdraht wurde gegen einen Druckaufzeichnungsdraht (PressureWire, RADI Medical Systems) ausgetauscht. Der distale Koronardruck (PD) wurde zusammen mit dem Aortendruck (PAo) aus dem flüssigkeitsgefüllten Führungskatheter aufgezeichnet. Mittlere Drücke wurden für zusätzliche Berechnungen verwendet. Der fraktionierte Kollateralfluss QC / QN während der Hyperämie wurde berechnet (PD−PRA) / (PAo−PRA), 21-23 wobei PRA als rechter Vorhofdruck durch 5 mm Hg ersetzt wurde.

Der Druckdraht wurde dann gegen den Dopplerdraht (FloWire, J.) ausgetauscht. Ein nicht berücksichtigter Beitrag des antegraden Flusses entlang des Austauschkatheters wurde bei allen Patienten durch fehlende Kontrastpassage entlang des Over-the-Wire-Katheters während der proximalen Kontrastinjektion in die rekanalisierte Arterie und keine Auswirkung auf das distale Dopplersignal ausgeschlossen. Alle Doppler-Strömungssignale wurden wie zuvor beschrieben manuell gemessen.17 Das Geschwindigkeitsintegral während Systole und Diastole und die Dauer von Systole und Diastole wurden gemessen, um die durchschnittliche Spitzengeschwindigkeit (APV) zu berechnen. Ein Kollateralflussindex (CFI) wurde vor der Rekanalisation und während der endgültigen Ballonokklusion als Verhältnis von distalem APV / antegradem APV berechnet, letzteres an derselben Stelle nach PTCA erhalten. Ein peripherer Widerstandsindex wurde als RP = PD / APV (mm Hg · cm−1 · s−1) berechnet.14,16 Der Widerstandsindex des Kollateralversorgungsweges wurde als RCP = (PAo−PD) / APV (mm Hg · cm−1 · s−1) definiert, wobei sowohl der Widerstand des Kollateralgefäßes als auch des Spendersegments proximal zum Kollateralstart berücksichtigt wurden (Abbildung 1).

Studienprotokoll

Die Baseline-Aufnahmen begannen mit dem distalen Druck, gefolgt von der Doppler-Flussgeschwindigkeit. Diese Messungen wurden während der intravenösen Adenosininfusion wiederholt (140 µg · kg−1 · min−1), aber da die Druckaufzeichnungen weniger von der genauen Drahtposition beeinflusst werden als das Dopplerflusssignal, wurde Adenosin mit dem Dopplerdraht gestartet, der nach der Grundlinienmessung in einer konstanten Position gehalten wurde. Die APV wurde bis 3 Minuten nach Beginn der Adenosininfusion aufgezeichnet. Während der fortgesetzten Infusion wurde der Dopplerdraht gegen den Druckdraht ausgetauscht und PD und PAo wurden erhalten. Die Adenosininfusion wurde nach weiteren 2 Minuten abgebrochen, und PD und PAo wurden aufgezeichnet, bis sie zu ihren Ausgangswerten zurückgekehrt waren. Aus den Messungen während der Adenosininfusion wurden erneut CFI und abgeleitete Indizes berechnet.

Studiengruppen

Die Kollateralflussreserve ist das Verhältnis von APV während der Adenosininfusion und APV zu Studienbeginn. Die spontane Variabilität des Doppler-Kollateralsignals betrug 15%, wie durch kontinuierliche Analyse bei 7 Patienten bestimmt. Daher wurde eine Änderung der Kollateralflussreserve von 1,0 um ± 0,15 als signifikant angesehen. Bei 13 Patienten (Gruppe S; Abbildung 3) wurde eine Kollateralflussreserve < 0,85 oder koronarer Diebstahl beobachtet. Eine Kollateralflussreserve > 1,15 wurde bei 11 Patienten (31%) (Gruppe R) beobachtet, und bei 11 Patienten (31%) (Gruppe N) wurde keine signifikante Veränderung beobachtet.

Statistik

Daten werden als Mittelwert±SD angegeben. Vergleiche der kontinuierlichen Variablen zwischen den 3 Gruppen wurden durch ANOVA und einen Post-hoc-Scheffé-Test durchgeführt. Kategoriale Variablen wurden durch einen Fisher’s exact Test verglichen. ANOVA mit wiederholten Messungen wurde verwendet, um Parameteränderungen während der Adenosininfusion zu vergleichen. Die Korrelation zwischen 2 Parametern wurde durch lineare Regressionsanalyse bewertet. P< 0,05 wurde als signifikant angesehen. Alle Berechnungen wurden auf einem PC mit SPSS für Windows (Version 10.05, SPSS Inc) durchgeführt.

Ergebnisse

Klinische Variablen

Die Patienten hatten einen rechten (60%) oder linken (40%) Koronarverschluss, der ähnlich innerhalb der Studiengruppen verteilt war. Es gab keinen Unterschied in Alter, Geschlecht, Vorgeschichte eines Myokardinfarkts, Ausmaß der Koronararterienerkrankung, regionaler Dysfunktion und klinischen Symptomen, aber es gab einen Trend zu mehr Diabetikern in Gruppe N (Tabelle 1). Es wurden keine Unterschiede in der Medikation wie β-Blocker beobachtet. Eine umschriebene Stenose in der Spenderarterie proximal zum Start eines Kollaterals wurde nur bei 5 Patienten beobachtet, 1 in Gruppe S und jeweils 2 in den anderen Gruppen.

Kollateralflussmuster und Flussdauer

Patienten der Gruppen S und R zeigten in 23 von 24 Fällen (96%) ein biphasisches diastolisches / systolisches Kollateralflussmuster (Abbildung 3). Patienten der Gruppe N zeigten dieses Muster nur in 4 von 11 Fällen (36%) (P< 0,001). Der Kollateralfluss trat während des gesamten Herzzyklus bei 77% in Gruppe S und bei 73% in Gruppe R auf, jedoch nur bei 27% in Gruppe N (P = 0, 027). In Gruppe R war das diastolische / systolische APV-Verhältnis tendenziell höher als in Gruppe S (Tabelle 2).

Kollateralfunktion während der Adenosininfusion

Adenosin erhöhte die Herzfrequenz in allen Gruppen (67 ± 11 min-1 bis 78 ± 17 min-1; P< 0,001). Die Kollateralflussreserve betrug 0,65 ± 0,17 in Gruppe S, 1,40 ± 0,16 in Gruppe R und 1,02 ± 0,10 in Gruppe N. Sowohl die Doppler- als auch die Druckparameter zu Studienbeginn und ihre Änderungen während der Adenosininfusion sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Gruppe N zeigte im Vergleich zu den anderen Gruppen ein niedrigeres diastolisches APV- und diastolisches / systolisches Geschwindigkeitsverhältnis und einen niedrigeren CFI. Der QC / QN war in Gruppe N am höchsten. Durchfluss- und Druckindizes korrelierten nicht (r = 0,16; P = 0,38). Die Kollateralflussreserve war unabhängig von der Wirkung von Adenosin auf die PD, die selbst in Gruppe R abnahm, während die CFI zunahm (Abbildung 4).

Es gab einen deutlichen Unterschied in der Wirkung von Adenosin auf RP in den Gruppen R und S (Abbildung 5). Die RP war zu Studienbeginn in Gruppe S etwas höher und nahm nach Adenosin nur in Gruppe R signifikant ab. Im Gegensatz dazu blieb die RCP in Gruppe R unverändert, stieg jedoch in Gruppe S an (Abbildung 5). In Gruppe N wurden keine signifikanten Veränderungen von RP und RCP beobachtet (Tabelle 2).

Kollateralanatomie und Flussreserve

Bei jedem Patienten wurden durchschnittlich 2,1 ± 0,6 Kollateralwege beobachtet, ähnlich zwischen den Gruppen. Die Hauptwege waren septal in 46%, atrial in 29%, Ast-Ast in 17% und überbrückend in 9%, gleichmäßig verteilt auf die Studiengruppen (χ2, P = 0,94). In Gruppe S wurden keine großen Kollateralen oder kleinen diskontinuierlichen Verbindungen beobachtet, und alle hatten kontinuierliche Kollateralverbindungen der Größe 1 (77%) und 2 (23%) (dh zwischen 0, 1 und 0, 5 mm). In Gruppe R wurden alle Kollateralwege und -größen gefunden, und nur einer hatte diskontinuierliche Verbindungen. Von den 3 Patienten mit sehr großen Kollateralen (Größe 3) waren alle in Gruppe R; Dies waren die Kollateralen mit dem niedrigsten RCP (3,7 ± 1.0 mm Hg · cm-1 · s−1) im Vergleich zu kleineren Kollateralen (8,5±4,8 mm Hg · cm−1 · s-1). In Gruppe N hatten die meisten Patienten diskontinuierliche Verbindungen oder Verbindungen der Größe 1 (82%).

Diskussion

Frühere Studien zur Wirkung von Adenosin auf die Kollateralfunktion

Zwei Gruppen untersuchten die Wirkung von Adenosin auf Kollateralen während des Ballonverschlusses.14,16 Sie berichteten über eine Zunahme des Kollateralflusses, aber einige Patienten zeigten auch eine Abnahme, dh Koronararterien. Eine andere Studie untersuchte die Doppler-Koronarflussgeschwindigkeit während der intrakoronaren Adenosininjektion in die kollateralabhängige Arterie; Koronarer Diebstahl trat bei 10% der Patienten auf.24 Wir beobachteten eine höhere Häufigkeit von Steal, was teilweise darauf zurückzuführen sein könnte, dass wir Adenosin systemisch applizierten, während es in früheren Studien lokal in die kollaterale Spender- oder Empfängerarterie injiziert wurde.14,24 Ein weiteres Problem, das die Vergleichbarkeit mit früheren Studien einschränkt, besteht darin, dass koronarer Herzschlag nicht immer als Verringerung der Flussgeschwindigkeit14,24 definiert wurde, sondern als Abfall eines vom Druck abgeleiteten Kollateralflussindex.16 Da Steal jedoch eine Verringerung des Flusses darstellt und der distale Koronardruck (PD) auch dann abnehmen kann, wenn der Fluss während der Adenosininfusion zunimmt (Abbildung 4), sollte der Koronarsteal durch Parameter des Flusses und nicht durch den Druck definiert werden.

Vergleich mit szintigraphischen Studien

Die vorliegende Studie wurde unter ähnlichen Ausgangsbedingungen wie in szintigraphischen Studien durchgeführt.1,4,5,12,13 Koronararterien wurden bei einem Drittel der Patienten beobachtet. Ein weiteres Drittel hatte eine Collateral Flow Reserve >1. Wenn Gruppe S mit quantitativen PET-Studien verglichen wird, liegen die Werte der Kollateralflussreserve (0,65 ± 0,17) in einem ähnlichen Bereich.5,13 Bei Patienten ohne Steal erhöhte sich der Fluss > 4 mal bei ausgewählten Patienten ohne Myokardinfarkt und regionale Dysfunktion,1,2 aber bei Patienten mit regionaler Dysfunktion2 und Multigefäßerkrankung,4,5,13 Die Flussreserve war ähnlich wie in unserer Studie (1,40 ± 0,16). Obwohl wir die kollateralabhängige Flussgeschwindigkeit in einer Epikardarterie gemessen haben und die Szintigraphie die Myokardperfusion bewertet, unterstützt diese quantitative Übereinstimmung die Gültigkeit des invasiven Ansatzes.

Direkte Bestätigung des Kollateralnetzwerkmodells beim Menschen

Gould und Kollegen9,25 spezifizierten die folgenden 3 Annahmen, die für das Auftreten von Steal erforderlich sind: (1) Der Kollateralwiderstand ist nicht vernachlässigbar; (2) Dem bereits maximal erweiterten Mikrogefäß distal zur Okklusion fehlt eine Vasodilatationsreserve, und (3) der Epikardwiderstand der Versorgungsarterie verursacht einen Druckabfall proximal des Kollateralursprungs während des Adenosin-induzierten hyperämischen Flusses. Alle 3 Annahmen werden durch unsere Daten gestützt. Erstens erforderte die Koronarpathologie gut entwickelte Kollateralen,14,16,24, während Kollateralen in Gruppe N hatten eine niedrigere CFI, höhere RCP, und überwiegend ein systolisches Kollateralflussmuster, als Beweis für eine verringerte Kollateralfunktion.18,26

Wie bereits gezeigt, ist der Kollateralwiderstand nicht vernachlässigbar.14,16,18 Die Annahme, dass große Sicherheiten aufgrund eines geringen Widerstands kein steal25 zeigen würden, wurde durch unsere Studie bestätigt, da große Sicherheiten nur in Gruppe R, nicht jedoch in Gruppe S beobachtet wurden. Das Fehlen einer vasodilatatorischen Reserve wird durch das unveränderte RP in Gruppe S gezeigt, während es in Gruppe R signifikant verringert war. Auf der anderen Seite könnte das höhere RP in Gruppe N und sein mangelndes Ansprechen auf Adenosin mit dem höheren Anteil von Diabetikern mit einer bekannten Prävalenz mikrovaskulärer Dysfunktion zusammenhängen.27

Wir haben den Koronardruck in der Spenderarterie am kollateralen Ursprung nicht direkt aufgezeichnet. Die zahlreichen koexistierenden Kollateralwege machen einen solchen Ansatz schwierig und unzuverlässig; bei nur 2 von 13 Patienten mit Steal beobachteten wir einen singulären Kollateralstart. Der Anstieg der RCP bei Patienten mit Steal während der Adenosininfusion stellte eine erhöhte Resistenz des gesamten Kollateralversorgungswegs dar, der das Spenderarteriensegment proximal zum Kollateralstart umfasst (Abbildung 1). Unter der Annahme eines konstanten Kollateralwiderstands zeigte der Anstieg des RCP eine Zunahme des Spendersegmentwiderstands oder, anders ausgedrückt, eine Abnahme des distalen Koronarspenderdrucks an. Dies erfordert keine umschriebene Epikardstenose, wie kürzlich durch einen Druckabfall während einer Hyperämie in angiographisch normalen Segmenten von Patienten mit koronarer Herzkrankheit, die auf diffuse Atherosklerose zurückzuführen sind, gezeigt wurde.28,29

Kollateralweg und Koronararterien

Die Angiographie ist von begrenztem Wert für die Beurteilung der Funktion von Kollateralen,23,30 aber es zeigt ihre Anatomie.31 Die angiographische Beurteilung von Kollateralen ist meist semiquantitativ.32 Kürzlich wurde ein verfeinerter quantitativer Ansatz vorgeschlagen, der jedoch qualitativ hochwertige Kinofilme erfordert.20 Mit der Einschränkung einer geringeren räumlichen Auflösung digitaler Medien analysierten wir die kollaterale Anatomie und Größe relativ zum Kapillarbett, um eine Erweiterung des Netzwerkmodells der Koronararterien zu testen. Es wurde vorgeschlagen, dass präarterioläre Kollateralen für die Koronarchirurgie erforderlich wären.25 Dies wurde in Gruppe S bestätigt, wo alle Sicherheiten kontinuierliche Verbindungen zwischen Spender- und Empfängersegmenten zeigten. Eine andere Annahme war, dass eine Zunahme des Flusses in kaum sichtbaren postarteriolaren Kollateralen auftreten würde, die durch das mikrovaskuläre Bett der Spenderarterie verlaufen. Ihre Flusskapazität sollte mit peripherer Vasodilatation der Spendermikrozirkulation zunehmen. Dies konnte in unserer Studie nicht bestätigt werden, da diese postarteriolen Kollateralen überwiegend in Gruppe N beobachtet wurden und auf eine geringe Kollateralfunktion hinwiesen. Sichtbare Verbindungen waren die Hauptvoraussetzung für die Inzidenz von Koronarerkrankungen, aber auch für eine positive Kollateralflussreserve. Es gab jedoch keinen anatomischen Weg, der die Reaktion auf Adenosin vorhersagte.

Studienbeschränkungen

Fluss und Druck, die distal zu einer Okklusion aufgezeichnet wurden, sind Näherungen der Kollateralfunktion, da sie nur den Teil der Kollateralperfusion bewerten, der die verschlossene Epikardarterie erreicht. Kollaterale Perfusion durch intramyokardiale Wege kann unterschätzt werden. Eine Erhöhung der Kollateralflussgeschwindigkeit während Adenosin kann zu einer scherspannungsbedingten Vasodilatation und folglich zu einer Unterschätzung des wahren Volumenstroms führen. Die beteiligten Strömungsgeschwindigkeiten lagen jedoch weit unter denen, die bei der Beobachtung der strömungsvermittelten epikardialen Vasodilatation hervorgerufen wurden.33 Die Anwendung von Nitroglycerin hätte den Einfluss geringfügiger Durchmesseränderungen vermieden, aber da Nitroglycerin selbst die kollaterale Hämodynamik beeinflusst,14 haben wir es bei Kollateralflussmessungen nicht angewendet. Der rechtsatriale Druck (PRA) wurde nicht direkt gemessen. Dies beeinflusst die Berechnung der absoluten Werte von Druckindizes, aber da sich PRA während der Adenosininfusion nicht wesentlich ändert22,34 Es würde die Beurteilung der intraindividuellen Reaktion auf Adenosin nicht entscheidend beeinflussen.

Klinische Implikationen

Bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit kann eine Koronararterie ohne eine umschriebene Spenderarterienläsion auftreten, erfordert jedoch das Vorhandensein einer diffusen Atherosklerose, die während einer Hyperämie einen Druckgradienten in der Spenderarterie verursacht. Wir konnten keine klinischen Diskriminatoren von Koronarerkrankungen in TCOs nachweisen. Steal aber auch eine Kollateralflussreserve >1 trat unabhängig von der regionalen Myokardfunktion auf. Einige angiographische Merkmale von Kollateralen, wie sichtbare, aber nicht sehr große Kollateralverbindungen (0, 1 bis 0, 5 mm), sind für das koronare Steal-Phänomen obligatorisch, es kann jedoch nicht vorhergesagt werden, ob Steal oder eine positive Kollateralflussreserve auftreten würde.

Fußnoten