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

Prinsipper for myokardperfusjonsavbildning

Myokardperfusjonsavbildning (MPI) er en veletablert ikke-invasiv teknikk for å påvise, lokalisere og kvantifisere koronarsykdom (CAD). Teknikken gir både visuell og kvantitativ innsikt i myokardets blodstrøm under henholdsvis hvile og stress. MPI benytter radiotracere (radioaktive sporstoffer) i kombinasjon med enkeltfotonemisjons-computertomografi (SPECT) eller positronemisjonstomografi (PET) for å vurdere regional myokardperfusjon og levedyktighet.

De mest brukte radiotracere for SPECT inkluderer technetium-99m (Tc-99m) merkede forbindelser som sestamibi eller tetrofosmin, som bindes til mitokondriene i myocyttene proporsjonalt med blodstrømmen. For PET benyttes oftest rubidium-82 eller N-13 ammoniakk. Disse avbildningsmodalitetene har høy sensitivitet og spesifisitet for funksjonell evaluering av koronarstenoser. De spiller også en avgjørende rolle i vurderingen av viabilitet (levedyktighet) i dysfunksjonelt myokard, noe som er essensielt for å avgjøre om revaskularisering (PCI eller CABG) vil kunne bedre venstre ventrikkels funksjon og pasientens prognose.

Avbildning av myokardperfusjon baserer seg på det fysiologiske prinsippet om at koronarstrømreserven opprettholdes i hvile, men reduseres distalt for en signifikant stenose under belastning. Ved hemodynamisk signifikant stenose vil blodstrømmen til det friske vevet øke markant under stress, mens økningen i det stenotiske området vil være begrenset. Dette skaper en heterogenitet i tracer-opptaket – en relativ perfusjonsdefekt – som kan visualiseres på bildene.

Stressprotokoller og fysiologi

Myokardiet i hvile viser sjelden tegn på redusert perfusjon med mindre stenosen er kritisk (vanligvis >90 %), noe som da kan manifestere seg som hvileangina. Pasienter med pågående brystsmerter eller ustabil angina er generelt ikke egnede kandidater for stress-testing. For å avsløre iskemiske områder ved stabil koronarsykdom, kreves provokasjon for å øke koronar blodstrøm (hyperemi) eller myokardets oksygenforbruk.

Stress kan induseres på to hovedmåter:

• Fysisk belastning: Ergometersykkel eller tredemølle er den foretrukne metoden da den gir verdifull fysiologisk tilleggsinformasjon.
• Farmakologisk stress: Brukes hos pasienter som ikke kan oppnå tilstrekkelig hjertefrekvens ved egen hjelp.

Farmakologiske midler omfatter dipyridamol, adenosin, regadenoson og dobutamin. Virkningsmekanismene er ulike:

• Vasodilatatorer (Adenosin, Dipyridamole, Regadenoson): Disse virker primært ved å indusere maksimal dilatasjon i mikrosirkulasjonen via adenosinreseptorer (spesielt A2A). Dette øker blodstrømmen i normale kar, men ikke i stenotiske kar der arteriolene allerede er maksimalt dilatert grunnet autoregulering. Regadenoson er en selektiv A2A-agonist, noe som gir færre bivirkninger (som bronkospasme) sammenlignet med ikke-selektivt adenosin.
• Inotrope midler (Dobutamin): Dobutamin er en beta-1-agonist som øker hjertefrekvens og kontraktilitet. Dette øker myokardiets oksygenbehov («demand ischemia»), likt det som skjer ved fysisk trening. Dette brukes ofte når vasodilatatorer er kontraindisert (f.eks. ved alvorlig astma eller høygradig AV-blokk).

Fysisk anstrengelse er den foretrukne metoden for å fremkalle myokardstress, ettersom den gir ytterligere diagnostisk og prognostisk informasjon utover selve perfusjonsbildene. Dette inkluderer reproduksjon av symptomer, hjertefrekvensrespons (kronotrop inkompetanse), blodtrykksendringer, EKG-forandringer (ST-depresjon) og arbeidskapasitet. Nedsatt funksjonell kapasitet er en sterk, uavhengig prediktor for både kardiovaskulær og total dødelighet.

Tolkning av perfusjonsdefekter

Kjernen i tolkningen av MPI er sammenligningen mellom hvile- og stressbilder:

• Reversibel defekt (Iskemi): Et område med redusert opptak under stress, men normalt opptak i hvile. Dette indikerer at myokardiet er levedyktig, men at blodforsyningen er utilstrekkelig under belastning («mismatch»).
• Irreversibel defekt (Arrvev/Infarkt): Et område med redusert opptak både under stress og i hvile («match»). Dette tyder vanligvis på tidligere myokardinfarkt med arrdannelse.
• Delvis reversibel defekt: En kombinasjon av arrvev og peri-infarkt iskemi.

Det er viktig å være oppmerksom på artefakter, spesielt attenuasjon (svekkelse) av stråling fra bløtvev. Hos kvinner kan brystvev gi falske defekter i fremre vegg, mens hos menn kan diafragma gi falske defekter i nedre vegg. Moderne SPECT/CT- og PET/CT-maskiner bruker CT-komponenten til å korrigere for denne attenuasjonen, noe som øker den diagnostiske nøyaktigheten betydelig.

Koronar blodstrøm og koronar strømningsreserve (CFR)

Koronar blodstrøm er volumet av blod som strømmer gjennom koronararteriene per tidsenhet. Mens SPECT primært viser relativ perfusjon, tillater PET absolutt kvantifisering av blodstrøm (i ml/min/g). Koronar blodstrømningsreserve (CFR) kvantifiserer koronararterienes evne til å øke blodstrømmen som respons på økt oksygenbehov eller farmakologisk vasodilatasjon. Den er definert som forholdet mellom maksimal (hyperemisk) koronar blodstrøm 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 adenosinproduksjon), 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 nevrogen kontroll; sympatisk stimulering fører til vasokonstriksjon gjennom frigjøring av noradrenalin (via alfa-reseptorer), mens parasympatisk aktivering kan føre til vasodilatasjon via frigjøring av acetylkolin (endotelavhengig). Disse mekanismene modulerer koronar vaskulær motstand for å sikre at myokardets oksygentilførsel til enhver tid 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 (maksimalt stress): Omtrent 2,5 til 4,0 ml/min/g (gjennomsnittlig ca. 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 (avhengig av modalitet og tracer).
• Unge, friske personer kan ha en CFR på opp mot 5,0 eller 6,0.
• CFR har en tendens til å synke fysiologisk med alderen, og ellers friske eldre personer kan potensielt ha en CFR noe lavere, men verdier under 2,0 er sjelden fysiologiske.

Den nedre referansegrensen for koronar strømningsreserve (CFR) er i klinisk praksis vanligvis definert som 2,0. Verdier under dette indikerer en uttømt reservekapasitet og er sterkt assosiert med økt kardiovaskulær risiko. Dette kan skyldes epikardial stenose, mikrovaskulær dysfunksjon, eller en kombinasjon. En systematisk gjennomgang av Kelshiker et al. rapporterte følgende implikasjoner av 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 (CMD): Hos pasienter med angina men uten obstruktiv koronarsykdom (INOCA), er unormal CFR en markør for mikrovaskulær dysfunksjon og knyttet til høyere dødelighet (HR: 5,44, 95 % KI: 3,78–7,83) og MACE.
• Nedsatt vasodilatorreserve: Redusert CFR indikerer at koronarkarene ikke evner å dilatere tilstrekkelig, noe som kan være et tidlig tegn på aterosklerose eller diffus sykdom som ikke er synlig på angiografi.
• Potensiell myokardiskemi: CFR-verdier mellom 1,7 og 2,1 er ofte sammenfallende med terskelen for induserbar myokardiskemi.
• Endoteldysfunksjon: Lav CFR kan gjenspeile systemisk og koronar endoteldysfunksjon, en forløper til obstruktiv CAD.

Fysiologisk grunnlag: Goulds eksperimentelle data

Gould og medarbeidere gjennomførte banebrytende studier på 1970-tallet som definerte forholdet mellom koronarstenose og blodstrøm. De undersøkte effekten av gradvis mekanisk innsnevring av koronararteriene på blodstrøm i hvile og under maksimal hyperemi hos hunder. Ved hjelp av en elektromagnetisk flowmåler på venstre arteria circumflexa, innsnevret de arterien gradvis og målte responsen på stimuli som økte koronar blodstrøm (f.eks. reaktiv hyperemi etter kortvarig okklusjon). Resultatene fra denne studien utgjør fortsatt det fysiologiske fundamentet for moderne myokardperfusjonsavbildning. Funnene viste at flowen i hvile forblir normal inntil alvorlig stenose (ca. 85–90 % innsnevring), mens maksimal flowreserve begynner å avta allerede ved mildere stenoser (rundt 45–50 %).

Gould og medarbeidere fant spesifikt følgende:

• Blodstrømmen i koronararteriene i hvile ble upåvirket inntil arterien var innsnevret med minst 85 %.
  • Tolkning: Personer med stabil koronarstenose opplever vanligvis ikke symptomer (angina) i hvile med mindre arterieforsnengningen er svært kritisk (>85–90 %). I hvile kompenserer distale arterioler ved å dilatere (autoregulering) for å opprettholde trykk og flow.
• Det var en signifikant korrelasjon mellom graden av koronar obstruksjon og svekkelsen av den hyperemiske responsen. En obstruksjon på 45 % resulterte i en reduksjon («avflating») av den hyperemiske responsen. En stenose på ca. 90 % eliminerte den hyperemiske responsen fullstendig.
  • Tolkning: Mens stenotiske koronararterier kan opprettholde tilstrekkelig blodstrøm under hvile, reduseres «taket» for maksimal blodstrøm proporsjonalt med stenosegraden. Ved ca. 50 % diameterstenose begynner reserven å falle, og ved alvorlig stenose er reserven brukt opp bare for å opprettholde hvilestrømmen.
• Den regionale myokardiale strømningsdistribusjonen var normal i hvile, selv med 80 prosent innsnevring av venstre circumflex. Etter hyperemisk stimulus var det imidlertid en markant økning i perfusjonen i myokardiet som ble forsynt av den normale venstre fremre nedadgående koronararterie (LAD), mens myokardiet som ble forsynt av den innsnevrede arterien ikke viste en tilsvarende økning.
  • Tolkning: Hvileperfusjon alene er en utilstrekkelig markør for koronarsykdom, da den ofte er normal selv ved betydelig stenose. Myokardiet må stresses for å «demaskere» forskjellen i perfusjonskapasitet mellom friske og syke karområder.

Disse observasjonene underbygger nødvendigheten av stress-testing. Under hvileforhold sørger koronar autoregulering for tilstrekkelig oksygentilførsel selv distalt for betydelige stenoser, slik at iskemi ikke kan påvises. Under stress (fysisk eller farmakologisk) blir de autoregulatoriske mekanismene uttømt i det stenotiske området, mens friske kar dilaterer ytterligere. Dette skaper den absolutte eller relative forskjellen i blodstrøm som er grunnlaget for diagnostikk med SPECT og PET.