Prinsipper for myokardperfusjonsavbildning (SPECT, PET), koronar blodstrøm og strømningsreserve (CFR)

Prinsipper for myokardperfusjonsavbildning

Myokardperfusjonsavbildning (MPI) er en ikke-invasiv teknikk for å påvise og kvantifisere koronarsykdom (CAD). Teknikken gir visuell og numerisk innsikt i myokardets blodstrøm under hvile og stress. MPI bruker radiotracere i kombinasjon med single photon emission computed tomography (SPECT) eller positronemisjonstomografi (PET) for å vurdere myokardperfusjon og blodstrøm. Disse avbildningsmodalitetene er svært sensitive og spesifikke når det gjelder å evaluere perfusjon, og de spiller også en rolle når det gjelder å bestemme levedyktigheten til kompromittert myokardvev, noe som bidrar til beslutninger om revaskularisering når de potensielle fordelene er usikre.

Avbildning av myokardperfusjon er basert på prinsippet om at myokardets blodgjennomstrømning viser markante forskjeller mellom hvile- og stressbetingelser, særlig ved betydelig koronararteriestenose. Stress kan induseres farmakologisk med koronar vasodilaterende midler eller simuleres hemodynamisk gjennom trening eller bruk av kronotrope og inotrope midler. Radiotracere brukes til å evaluere myokardperfusjon ved å måle intensiteten av opptaket i myokardiet. I tillegg muliggjør visse radiotracere direkte måling av koronar blodstrøm, noe som gir en absolutt kvantifisering.

Myokardiet i hvile viser sjelden tegn på betydelig koronararteriestenose, med mindre stenosen er alvorlig kritisk, noe som kan forårsake angina i hvile. Pasienter som opplever angina i hvile, er ikke egnede kandidater for perfusjonsavbildning. For å påvise iskemiske områder kreves provokasjon ved hjelp av farmakologiske midler eller fysisk trening. Farmakologiske midler omfatter dipyridamol, adenosin, regadenoson og dobutamin. Dobutamin øker myokardiets oksygenbehov, mens dipyridamol, adenosin og regadenoson skaper forskjeller i blodstrømmen mellom friske og syke koronararterier, slik at iskemi kan påvises under avbildning.

Anstrengelse er den foretrukne metoden for å fremkalle myokardstress, ettersom den gir ytterligere diagnostisk og prognostisk informasjon, inkludert symptomer, hjertefrekvensrespons, blodtrykksendringer, EKG-forandringer, arytmier og anstrengelseskapasitet (funksjonell kapasitet). Funksjonell kapasitet er en sterk prediktor for både kardiovaskulær og generell dødelighet, og gir ytterligere prognostiske data utover perfusjonsavbildning og EKG-reaksjon.

Koronar blodstrøm og koronar strømningsreserve (CFR)

Koronar blodstrøm er volumet av blod som strømmer gjennom koronararteriene per tidsenhet. Koronar blodstrømningsreserve (CFR) kvantifiserer koronararterienes evne til å øke blodstrømmen som respons på økt oksygenbehov i myokardiet, for eksempel ved fysisk anstrengelse. Den er definert som forholdet mellom maksimal koronar blodstrøm under anstrengelse og blodstrømmen i hvile (Goodwill et al.).

Koronar autoregulering refererer til koronararterienes evne til å opprettholde en relativt konstant myokardial blodstrøm til tross for endringer i koronarperfusjonstrykket, vanligvis innenfor et område på 50-120 mmHg. Denne prosessen medieres først og fremst av lokale metabolske mekanismer, som justerer vaskulær tonus som respons på myokardets oksygenbehov, og myogene responser, der glatt muskulatur i karene trekker seg sammen eller utvider seg som respons på endringer i intraluminalt trykk. Koronarblodstrømmen påvirkes også av sympatiske og parasympatiske påvirkninger; sympatisk stimulering fører til vasokonstriksjon gjennom frigjøring av noradrenalin, mens parasympatisk aktivering kan føre til vasodilatasjon via frigjøring av acetylkolin. Disse mekanismene modulerer koronar vaskulær motstand for å sikre at myokardets oksygentilførsel samsvarer med behovet (Duncker et al.).

Referanseverdier for koronar blodstrøm

• Normal koronar blodstrøm i hvile: 0.6 til 1,3 ml/min/g myokardvev
• Under hyperemi (maksimal stress): Omtrent 3,58 ± 1,14 ml/min/g
• Total hyperemisk strømning for hele hjertet: Omtrent 670 ml/min

Referanseverdier for koronar strømningsreserve (CFR)

• Normal CFR: >2,0 til >2,5
• Unge, friske personer kan ha en CFR på 5,0 eller 6,0
• CFR har en tendens til å synke med alderen, og friske eldre personer kan potensielt ha en CFR på under 2,0

Den nedre referansegrensen for koronar strømningsreserve (CFR) er vanligvis definert som 2,0 til 2,5, og verdier under dette området er forbundet med økt kardiovaskulær risiko. En systematisk gjennomgang av Kelshiker et al. rapporterte følgende med hensyn til lav CFR:

• Økt dødelighetsrisiko: En CFR under 2,0 er sterkt assosiert med høyere dødelighet av alle årsaker (HR: 3,78, 95 % KI: 2,39-5,97.
• Økt risiko for alvorlige kardiovaskulære hendelser (MACE): CFR-verdier under 2,0-2,5 er korrelert med økt risiko for MACE (HR: 3,42, 95 % KI: 2,92-3,99).
• Koronar mikrovaskulær dysfunksjon: Hos pasienter med isolert mikrovaskulær dysfunksjon er unormal CFR knyttet til høyere dødelighet (HR: 5,44, 95 % KI: 3,78-7,83) og MACE (HR: 3,56, 95 % KI: 2,14-5,90).
• Nedsattvasodilatorreserve: Redusert CFR kan tyde på at koronararteriene har redusert evne til å utvide seg tilstrekkelig som respons på økt oksygenbehov i myokardiet.
• Potensiell myokardiskemi: CFR-verdier mellom 1,7 og 2,1 er forbundet med induserbar myokardiskemi.
• Endoteldysfunksjon: Lav CFR kan gjenspeile nedsatt endotelfunksjon, selv i fravær av obstruktiv koronararteriesykdom.

Gould og medarbeidere undersøkte effekten av gradvis innsnevring av koronararteriene på koronar blodstrøm i hvile og maksimal blodstrøm hos hunder. Ved hjelp av en elektromagnetisk flowmåler og en mikrometerstyrt mekanisk okkludering på venstre cirkumfleks koronararterie, innsnevret de arterien gradvis og målte koronar blodstrøm i hvile og responsen på stimuli som økte koronar blodstrøm. Sistnevnte ble oppnådd ved hjelp av ulike metoder for å indusere en hyperemisk respons som etterligner trening, inkludert reaktiv hyperemi etter korte koronarokklusjoner. Resultatene fra denne studien er fortsatt et grunnleggende grunnlag for å forstå koronar fysiologi og utgjør en del av det underliggende rasjonale for myokardperfusjonsavbildning. Funnene deres viste at flowen i hvile forblir normal inntil alvorlig stenose (85-90 % innsnevring), mens maksimal flow begynner å avta ved mildere stenose (rundt 45-50 %), noe som danner det fysiologiske grunnlaget for dagens teknikker for myokardperfusjonsavbildning ved stress. Gould og medarbeidere fant følgende:

• Blodstrømmen i koronararteriene i hvile ble ikke påvirket før arterien var innsnevret med minst 85 %.
  • Tolkning: Personer med stabil koronarstenose opplever vanligvis ikke symptomer i hvile med mindre arterieforsnengningen er svært alvorlig (>85-90 %).
• Det var en signifikant korrelasjon mellom graden av koronar obstruksjon og svekkelsen av den hyperemiske responsen (dvs. evnen til å øke koronarstrømmen). En obstruksjon på 45 % resulterte i en avblødning av den hyperemiske responsen, noe som indikerer en redusert kapasitet for koronar vasodilatasjon. En stenose på 90 % opphevet den hyperemiske responsen.
  • Tolkning: Stenotiske koronararterier kan opprettholde tilstrekkelig blodstrøm under hvile, men etter hvert som graden av innsnevring øker, reduseres kapasiteten til å øke blodstrømmen under stress, i en slik grad at den opphører ved alvorlig innsnevring.
• Den regionale myokardiale strømningsdistribusjonen var normal i hvile, selv med 80 prosent innsnevring av venstre cirkumfleksarterie. Etter hyperemisk stimulus var det imidlertid en markant økning i perfusjonen i myokardiet som ble forsynt av den normale venstre anterior descenderende koronararterie, mens myokardiet som ble forsynt av den innsnevrede venstre cirkumfleksarterie ikke viste en tilsvarende økning.
  • Interprasjon: Hvileperfusjon kan være misvisende selv ved tilstedeværelse av betydelig stenose, og myokardiet må derfor stresses for å avdekke forskjeller i myokardperfusjon.

Disse observasjonene danner det fysiologiske grunnlaget for å utføre stressavbildning. Under hvileforhold kan koronar autoregulering opprettholde tilstrekkelig blodgjennomstrømning selv i områder som forsynes av stenotiske arterier, slik at iskemi ikke kan påvises under hvileavbildning. Under stress blir imidlertid de autoregulatoriske mekanismene utilstrekkelige, noe som gjør det mulig å oppdage områder med nedsatt perfusjon.