Principper for myocardial perfusion imaging (SPECT, PET), koronar blodgennemstrømning og flow reserve (CFR)

Principper for billeddannelse af myokardieperfusion

Myocardial perfusion imaging (MPI) er en ikke-invasiv teknik til påvisning og kvantificering af koronararteriesygdom (CAD). Den giver visuel og numerisk indsigt i myokardiets blodgennemstrømning under hvile- og stressforhold. MPI bruger radiotracere i kombination med single photon emission computed tomography (SPECT) eller positron emission tomography (PET) til at vurdere myokardieperfusion og blodgennemstrømning. Disse billedmodaliteter er meget følsomme og specifikke i evalueringen af perfusion og spiller også en rolle i bestemmelsen af levedygtigheden af kompromitteret myokardievæv, hvilket hjælper med at træffe beslutninger om revaskularisering, når de potentielle fordele er usikre.

Billeddannelse af myokardieperfusion er baseret på princippet om, at myokardieblodgennemstrømningen viser markante forskelle mellem hvile- og stressforhold, især ved betydelig kranspulsårestenose. Stress kan fremkaldes farmakologisk med koronar vasodilaterende midler eller simuleres hæmodynamisk gennem træning eller brug af kronotrope og inotrope midler. Radiotracere anvendes til at evaluere myokardieperfusion ved at måle intensiteten af deres optagelse i myokardiet. Desuden muliggør visse radiotracere direkte måling af koronar blodgennemstrømning, hvilket giver en absolut kvantificering.

Myokardiet i hvile afslører sjældent tegn på betydelig stenose i kranspulsårerne, medmindre stenosen er alvorligt kritisk, hvilket potentielt kan forårsage angina i hvile. Patienter, der oplever angina i hvile, er ikke egnede kandidater til perfusionsbilleddannelse. Detektering af iskæmiske områder kræver provokation ved hjælp af farmakologiske midler eller fysisk træning. Farmakologiske midler omfatter dipyridamol, adenosin, regadenoson og dobutamin. Dobutamin øger myokardiets iltbehov, mens dipyridamol, adenosin og regadenoson skaber forskelle i blodgennemstrømningen mellem raske og syge kranspulsårer, så iskæmi kan påvises under billeddannelsen.

Træning er den foretrukne metode til at fremkalde myokardiestress, da den giver yderligere diagnostisk og prognostisk information, herunder symptomer, hjertefrekvensrespons, blodtryksændringer, EKG-ændringer, arytmier og træningskapacitet (funktionel kapacitet). Funktionel kapacitet er en stærk prædiktor for både kardiovaskulær og generel dødelighed, hvilket giver yderligere prognostiske data ud over perfusionsbilleder og EKG-reaktion.

Koronar blodgennemstrømning og koronar flow-reserve (CFR)

Koronar blodgennemstrømning er mængden af blod, der strømmer gennem kranspulsårerne pr. tidsenhed. Koronar flowreserve (CFR) kvantificerer koronararteriernes evne til at øge blodgennemstrømningen som reaktion på øget iltbehov i myokardiet, f.eks. under fysisk anstrengelse. Den defineres som forholdet mellem den maksimale koronare blodgennemstrømning under stress og hvileflowet (Goodwill et al.).

Koronar autoregulation refererer til koronararteriernes evne til at opretholde en relativt konstant myokardieblodgennemstrømning på trods af ændringer i koronarperfusionstrykket, typisk inden for et område på 50-120 mmHg. Denne proces medieres primært af lokale metaboliske mekanismer, som justerer den vaskulære tone som reaktion på myokardiets iltbehov, og myogene reaktioner, hvor den glatte vaskulære muskulatur trækker sig sammen eller udvider sig som reaktion på ændringer i det intraluminale tryk. Koronarblodgennemstrømningen påvirkes også af sympatiske og parasympatiske påvirkninger; sympatisk stimulering fører til vasokonstriktion gennem frigivelse af noradrenalin, mens parasympatisk aktivering kan forårsage vasodilatation via frigivelse af acetylcholin. Disse mekanismer modulerer tilsammen den koronare vaskulære modstand for at sikre, at myokardiets iltforsyning matcher efterspørgslen (Duncker et al.).

Referenceværdier for koronar blodgennemstrømning

• Normal koronar blodgennemstrømning i hvile: 0,6 til 1,3 ml/min/g myokardievæv
• Under hyperæmi (maksimal stress): Cirka 3,58 ± 1,14 ml/min/g
• Samlet hyperemisk flow for hele hjertet: Cirka 670 ml/min

Referenceværdier for koronar flowreserve (CFR)

• Normal CFR: >2,0 til >2,5
• Unge, sunde individer kan have en CFR på 5,0 eller 6,0
• CFR har en tendens til at falde med alderen, og raske ældre personer kan potentielt have en CFR på under 2,0

Den nedre referencegrænse for koronar flow reserve (CFR) definerer typisk som 2,0 til 2,5, og værdier under dette interval er forbundet med forhøjede kardiovaskulære risici. En systematisk gennemgang af Kelshiker et al. rapporterede følgende med hensyn til lav CFR:

• Øget dødelighedsrisiko: En CFR under 2,0 er stærkt forbundet med højere dødelighed af alle årsager (HR: 3,78, 95 % CI: 2,39-5,97.
• Forhøjet risiko for alvorlige kardiovaskulære hændelser (MACE): CFR-værdier under 2,0-2,5 er korreleret med en øget risiko for MACE (HR: 3,42, 95 % CI: 2,92-3,99.
• Koronar mikrovaskulær dysfunktion: Hos patienter med isoleret mikrovaskulær dysfunktion er unormal CFR forbundet med højere dødelighed (HR: 5,44, 95 % CI: 3,78-7,83) og MACE (HR: 3,56, 95 % CI: 2,14-5,90).
• Nedsatvasodilatorreserve: Nedsat CFR kan indikere en nedsat evne hos kranspulsårerne til at udvide sig tilstrækkeligt som reaktion på et øget iltbehov i myokardiet.
• Potentiel myokardieiskæmi: CFR-værdier mellem 1,7 og 2,1 er forbundet med inducerbar myokardieiskæmi.
• Endotelial dysfunktion: Lav CFR kan afspejle nedsat endotelfunktion, selv i fravær af obstruktiv koronararteriesygdom.

Gould et al. undersøgte effekten af gradvis indsnævring af kranspulsåren på hvile- og maksimal blodgennemstrømning i kranspulsåren hos hunde. Ved hjælp af et elektromagnetisk flowmeter og en mikrometerstyret mekanisk okkludering på den venstre cirkumfleks koronararterie forsnævrede de gradvist arterien og målte koronar flow i hvile og responsen på stimuli, der øgede koronar blodgennemstrømning. Sidstnævnte blev opnået ved hjælp af forskellige metoder til at fremkalde et hyperæmisk respons, der efterlignede træning, herunder reaktiv hyperæmi efter korte koronarokklusioner. Resultaterne af denne undersøgelse er fortsat et grundlæggende grundlag for at forstå koronar fysiologi og udgør en del af det underliggende rationale for myokardieperfusionsafbildning. Deres resultater viste, at flowet i hvile forbliver normalt indtil svær stenose (85-90 % forsnævring), mens det maksimale flow begynder at falde ved mildere stenose (omkring 45-50 %), hvilket udgør det fysiologiske grundlag for de teknikker til afbildning af myokardieperfusion ved stress, der anvendes i dag. Gould et al. fandt følgende:

• Den koronare blodgennemstrømning i hvile blev ikke påvirket, før arterien var forsnævret med mindst 85 %.
  • Fortolkning: Personer med stabil koronarstenose oplever typisk ikke symptomer i hvile, medmindre den arterielle forsnævring er meget alvorlig (>85-90 %).
• Der var en signifikant sammenhæng mellem graden af koronar obstruktion og svækkelsen af den hyperæmiske respons (dvs. evnen til at øge koronarflowet). En obstruktion på 45 % resulterede i en afstumpning af det hyperæmiske respons, hvilket indikerer en reduceret kapacitet for koronar vasodilatation. Desuden afskaffede en 90 % stenose den hyperæmiske respons.
  • Fortolkning: Stenotiske kranspulsårer kan opretholde tilstrækkelig blodgennemstrømning under hvileforhold; men efterhånden som graden af forsnævring øges, mindskes kapaciteten til at øge gennemstrømningen under stress i en sådan grad, at den ophæves i forbindelse med alvorlig forsnævring.
• Den regionale fordeling af myokardieflowet var normal i hvile, selv med 80 procent forsnævring af venstre circumflex-arterie. Men efter hyperemisk stimulus var der en markant stigning i perfusionen af det myokardium, der blev forsynet af den normale venstre forreste nedadgående koronararterie, mens det myokardium, der blev forsynet af den forsnævrede venstre cirkumfleksarterie, ikke viste en sammenlignelig stigning.
  • Interpration: Hvileperfusion kan være misvisende, selv ved betydelig stenose, og derfor skal myokardiet belastes for at afsløre forskelle i myokardieperfusion.

Disse observationer udgør det fysiologiske grundlag for at udføre stressbilleddannelse. Under hvileforhold kan koronar autoregulering opretholde tilstrækkelig blodgennemstrømning selv i områder, der forsynes af stenotiske arterier, hvilket forhindrer iskæmi i at blive opdaget under hvilebilleddannelse. Men under stress bliver de autoregulatoriske mekanismer utilstrækkelige, hvilket gør det muligt at opdage områder med nedsat perfusion.