Koronar blodflöde | BJA Education

Abstrakt

Hjärtat har den högsta syreförbrukningen per vävnadsmassa av alla mänskliga organ. Det koronära blodflödet i vila är ∼250 ml min-1 (0,8 ml min-1 g-1 av hjärtmuskeln); detta motsvarar 5 % av hjärtminutvolymen.1 Ischemi uppstår när syrebehovet överstiger tillgången.

Nyckelpunkter

Blodflödet till hjärtat sker huvudsakligen under diastole.

Koronärt blodflöde bestäms huvudsakligen av det lokala syrebehovet.

Det vaskulära endotelet är den sista gemensamma vägen som kontrollerar vasomotorisk tonus.

När man bedömer patienter med kranskärlssjukdom ska man bibehålla det koronära perfusionstrycket och undvika takykardi.

Det arteriella syreuttaget är 70-80 %, jämfört med 25 % för resten av kroppen. Därför måste den ökade syreförbrukningen huvudsakligen tillgodoses genom en ökning av det koronära blodflödet, som kan öka fem gånger under träning. Tillförseln motsvarar vanligen nära varje förändring i efterfrågan. En ökning av det koronära blodflödet kan dock självständigt öka myokardiets syreförbrukning (Gregg-effekten).2 Detta kan förklaras av att fulla kranskärl skjuter upp hjärtat och ökar den enddiastoliska fiberlängden och kontraktiliteten.

Anatomi

De två kranskärlsostierna utgår från Valsalvas sinus strax ovanför aortaklaffen. Den vänstra koronarartären delar sig i den vänstra främre nedåtgående artären och den circumflexa artären. Den försörjer vänster kammares laterala och främre väggar samt de främre två tredjedelarna av septum interventricularis. Den högra koronarartären försörjer höger kammare, vänster kammares bakre vägg och den bakre tredjedelen av septum. De stora kranskärlen delar sig i epikardiella artärer. Intramuskulära artärer penetrerar myokardiet vinkelrätt och bildar subendokardiella arteriella plexus.

Det mesta av blodet från vänster kammarmuskel rinner ut i koronarsinus. Den främre hjärtvenen tar emot blod från den högra kammarmuskeln. Båda mynnar ut i det högra förmaket. Thebesiska venerna dränerar en liten del av koronarblodet direkt in i hjärtkamrarna och står för sann shunt.

Determinanter för koronarblodflödet

Koronarperfusionstryck

Under systole komprimeras och vrids de intramuskulära blodkärlen ihop av den sammandragande hjärtmuskeln och blodflödet till vänster kammare är som lägst. Kraften är störst i de subendokardiella lagren där den närmar sig det intramyokardiella trycket. I systole drivs intramyokardialt blod framåt mot koronarsinus och retrograd i de epikardiala kärlen, som fungerar som kondensatorer. Flödet återupptas under diastolen när muskeln slappnar av. Det koronära perfusionstrycket är skillnaden mellan det diastoliska trycket i aorta och det diastoliska trycket i vänster ventrikel (LVEDP). Fasiska förändringar i blodflödet till höger kammare är mindre uttalade på grund av den lägre kontraktionskraften. Centralt venöst tryck kan vara ett lämpligare val för nedströmstryck för att beräkna det högersidiga koronarperfusionstrycket.2

Perfusionstid

Varje ökning av hjärtfrekvensen påverkar den diastoliska tiden mer än den systoliska tiden och minskar perfusionstiden.

Kärlväggsdiameter

Vasomotorisk tonus och avlagringar inne i kärllumenet bestämmer kärlväggsdiametern. Samspelet mellan olika mekanismer som reglerar den koronära vasomotoriska tonen gynnar vanligtvis vasodilatation (fig. 1).

Fig. 1

Faktorer som påverkar den koronära vasomotoriska tonen. α = alfa-receptor, β = beta-receptor, M = muskarinreceptor, AT = angiotensinreceptor, ET = endotelinreceptor,

\(\(\mathrm{K}_{\mathrm{ATP}}^{+}\ =\ \mathrm{ATP-känslig\ kaliumkanal\\)\.

. Vasomotorisk tonus förmedlas i slutändan av det vaskulära endotelet, som utsöndrar vasodilatatorer; endotelium derived relaxant factor (EDRF), kväveoxid och endotelin, en potent vasokonstriktor.

Fig. 1

Faktorer som påverkar den koronära vasomotoriska tonen. α = alfa-receptor, β = beta-receptor, M = muskarinreceptor, AT = angiotensinreceptor, ET = endotelinreceptor,

\(\mathrm{K}_{\mathrm{ATP}}^{+}\ =\mathrm{ATP-känslig\ kaliumkanal\\\).

Faktorer som påverkar den vasomotoriska tonen

Myokardmetabolism

Vasomotorisk tonus bestäms nästan uteslutande av det lokala metaboliska syrebehovet. Hypoxi orsakar koronar vasodilatation direkt men frigör också adenosin och öppnar ATP-känsliga kaliumkanaler. Prekapillära sfinkter slappnar av och fler kapillärer rekryteras.

Autoregulering

Under viloförhållanden förblir det koronära blodflödet konstant mellan arteriella medeltryck på 60-140 mm Hg. Utanför detta intervall blir flödet tryckberoende. Troliga mekanismer inkluderar det myogena svaret på intraluminala tryckförändringar (snabbt) och metabolisk reglering (långsamt). Den myokardiella syretrycket och förekomsten av vasokonstriktorer eller vasodilatatorer påverkar intervallet för koronar autoreglering.

Nervös kontroll

Autonoma influenser är i allmänhet svaga. Det är svårt att urskilja den neurala kontrollens roll för det koronära blodflödet, eftersom de metaboliska effekterna av varje förändring av blodtryck, hjärtfrekvens och kontraktilitet dominerar den efterföljande reaktionen. De epikardiella blodkärlen har främst α-receptorer, vars stimulering ger vasokonstriktion. Intramuskulära och subendokardiella blodkärl har huvudsakligen β2-receptorer (vasodilatation). Sympatisk stimulering ökar det myokardiella blodflödet genom ett ökat metaboliskt behov och en övervägande aktivering av β-receptorer.

Alpha-stimulering kan spela en roll i fördelningen av blodflödet inom myokardiet genom att begränsa den metaboliskt medierade flödesökningen och utöva en anti-steal effekt. Parasympatiska influenser är mindre och svagt vasodilaterande. Den vasodilaterande effekten av acetylkolin är beroende av ett intakt endotel.

Humoral kontroll

De flesta vasoaktiva hormoner kräver ett intakt vaskulärt endotel. Till peptidhormonerna hör antidiuretiskt hormon, atriell natriuretisk peptid, vasoaktiv intestinal peptid och kalcitonin genrelaterad peptid. Antidiuretiskt hormon i fysiologisk koncentration har liten effekt på kranskärlen men orsakar vasokonstriktion hos stressade patienter. De andra peptiderna orsakar endotelmedierad vasodilatation.

Angiotensin II orsakar koronar vasokonstriktion oberoende av sympatisk innervation. Det ökar också kalciuminflödet och frigör endotelin, den starkaste vasokonstriktorpeptiden som hittills har identifierats hos människor. Angiotensin-konverterande enzym inaktiverar bradykinin, en vasodilator.

Vaskulärt endotel

Det vaskulära endotelet är den sista gemensamma vägen som reglerar vasomotorisk tonus. Det modulerar den kontraktila aktiviteten hos den underliggande glatta muskulaturen genom syntes och sekretion av vasoaktiva substanser som svar på blodflödet, cirkulerande hormoner och kemiska substanser. Vasorelaxerande ämnen är endotelrelaterad relaxationsfaktor, kväveoxid, prostacyklin och bradykinin. Vasokonstriktorer är endotelin och tromboxan A2. Nettoresponsen beror på balansen mellan de två motsatta grupperna.2

Myokardiell syrebalans

Syretillförsel är produkten av arteriell syrebärande kapacitet och myokardiellt blodflöde. Det diastoliska trycktidsindexet (DPTI) är ett användbart mått på koronar blodtillförsel och är produkten av det koronära perfusionstrycket och den diastoliska tiden. På samma sätt kan syrebehovet representeras av tension time index (TTI), produkten av systoliskt tryck och systolisk tid.

Kvoten DPTI/TTI är endokardial viability ratio (EVR) och representerar balansen mellan syretillgång och syrebehov i myokardiet. EVR är normalt 1 eller mer. En kvot <0,7 är förknippad med subendokardiell ischemi.

Ett sådant värde kan uppnås hos en patient med följande fysiologiska data: Observera att den systoliska tiden typiskt sett är fixerad till 200 ms och att diastolen upptar den återstående tiden.

Blodtryck = 180/95 mm Hg
Hjärtrytm = 120 min-1
LVEDP = 15 mm Hg
DPTI = 80 mm Hg × (60 s/hjärtrytm – 0.2 s) = 24 s mm Hg
TTI = 180 mm Hg × 0,2 s = 36 s mm Hg
EVR = 0,67

Sjukdomar som påverkar det kranskärlsmässiga blodflödet

Koronarkärlens kranskärl fungerar i ett tillstånd av aktiv vasodilatation. Onormal endotelial kväveoxidproduktion kan spela en roll vid diabetes, ateroskleros och hypertoni.

Koronarkärlssjukdom

Depositioner av lipider, proliferation av glatt muskulatur och endoteldysfunktion minskar den luminala diametern. Kritisk stenos uppstår när det koronära blodflödet inte kan svara på en ökning av det metabola behovet, vanligen när diametern minskar med 50 %. Viloflödet påverkas om diametern minskas med 80 %.

Med ökande stenos utvidgas distala arterioler maximalt för att bevara flödet fram till den punkt där kärlbädden är maximalt utvidgad. Ytterligare stenos leder till en minskning av flödet och flödet blir tryckberoende. Flödet som avleds till en dilaterad parallell bädd proximalt om en stenos kallas koronar stöld och kan förvärra ischemi. Flödet i kollateraler är också ofta tryckberoende.

Hypertension

Vänsterkammaren genomgår hypertrofi som svar på ökad efterbelastning. Den myofibrillära tillväxten överträffar det kapillära nätverket, vilket resulterar i minskad kapillärdensitet. Det förhöjda intramyokardiella trycket sänker det subendokardiella blodflödet. Tryckbelastningen ökar det myokardiella arbetet och syrebehovet. Det finns också ett försämrat vasomotoriskt svar på hypoxi i hypertrofisk vävnad som gör den känslig för ischemi.

Hjärtsvikt

Svårt utstötningsförmåga resulterar i större diastoliska volymer, förhöjt LVEDP och lägre koronarperfusionstryck. Sympatikusmedierad systemisk vasokonstriktion kan bidra till att förbättra myokardperfusionen men ökar tryckbelastningen och syrebehovet.

Läkemedel och kranskärlsblodflöde

Antitrombosläkemedel, antikoagulantia och lipidsänkande läkemedel

Dessa medel verkar inne i lumen för att förhindra ytterligare minskning av kärldiametern. Statiner hämmar HMG CoA-reduktas, ett enzym som är involverat i kolesterolsyntesen. Trombocythämmande läkemedel förhindrar trombocytaggregation, som ofta är det första steget i bildandet av en ocklusiv tromb. Antitrombinmedel verkar på olika ställen i koagulationskaskaden för att hämma trombinbildningen.

Nitrater

Nitrater ger vasodilatation i alla kärlbäddar, vilket medieras av frisättning av kväveoxid. De lindrar koronar vasospasm men deras främsta fördel är att minska förbelastning, efterbelastning och öka maximal koronar dilatation. Fördelarna kan motverkas av reflextakykardi. Det regionala blodflödet förbättras på grund av dilatation av kollateraler och ett lägre LVEDP.

Kalciumkanalblockerare

Vid jämförelse med icke-dihydropyridiner (verapamil och diltiazem) ger dihydropyridinerna (nifedipin) mer vasodilatation, mindre hämning av sinus- och atrioventrikulära noder och mindre negativ inotropi. Den myokardiella syretillförseln förbättras på grund av koronar dilatation och lägre LVEDP. Syrebehovet minskar på grund av minskad kontraktilitet och tryckbelastning.

Läkemedel som verkar på angiotensin

Angiotensin-konverterande enzymhämmare minskar omvandlingen av angiotensin I till angiotensin II. Dessa läkemedel minskar den angiotensinmedierade vasokonstriktionen och förbättrar myokardperfusionen genom vasodilatation utan reflextakykardi. Med tiden reglerar det också bildandet av fibrös vävnad efter vävnadsskada.3 Läkemedel som losartan är angiotensinreceptorantagonister och ökar frisättningen av endotelial kväveoxid.

Kaliumkanalöppnare

Nicorandil är ett nytt anti-anginalmedel. Ökat kaliumutflöde resulterar i minskat intracellulärt kalcium och muskelavslappning. Det dilaterar både normala och stenotiska segment av kranskärlen.

β-blockerare

Koronarkärlen innehåller β2-receptorer. Kronotropi och inotropi är beroende av β1-stimulering. Nya undersökningar på patienter med kranskärlssjukdom tyder på att β-blockerare inte sänker hjärtminutvolymen så mycket som man ursprungligen trodde. Den minskade hjärtfrekvensen förlänger den diastoliska perfusionstiden och de hämmar stressinducerade ökningar av myokardkontraktiliteten. Hos patienter som får kardioselektiva β1-blockerare minskar ohejdad systemisk β2-stimulering efterlasten, förbättrar ejektionsfraktionen och utövar en ”positiv inotropisk effekt”.4

Vasopressorer och inotropa läkemedel

Dessa läkemedel återställer det koronära perfusionstrycket hos hypotensiva patienter och kan vara särskilt fördelaktiga hos de patienter som är på väg mot den nedre änden av autoregulationsområdet. Varje ökning av det aortadiastoliska trycket kan uppvägas av en ökning av myokardiets syrebehov i samband med högre arbetsbelastning, kontraktilitet och hjärtfrekvens. I det sviktande hjärtat minskar inotropa medel också LVEDP.

Anestesi och myokardiell syrebalans

Halogenerade anestesimedel aktiverar ATP-känsliga kaliumkanaler och sänker det intracellulära kalciumet. Detta resulterar i negativ inotropi och efterliknar den skyddande effekten av diskreta episoder av myokardiell ischemi före ett långvarigt ischemiskt angrepp, så kallad ”ischemisk prekonditionering”. Dessutom resulterar koronar vasodilatation och minskad efterbelastning i allmänhet i ett gynnsamt förhållande mellan myokardiets syretillgång och efterfrågan.

Isofluran orsakar i synnerhet koronar vasodilatation. Arterioler (motståndskärl) dilateras mer än epikardiella kärl (konduktiva kärl). Teoretiskt sett kan koronar stöld uppstå i ett distinkt anatomiskt mönster av kranskärlssjukdom, men detta har inte bekräftats i praktiken. Isofluran kan dock framkalla ischemi hos patienter med kranskärlssjukdom om takykardi och hypotoni tillåts. Sevofluran och halotan orsakar inte takykardi eller felfördelning av myokardperfusionen.5

Perioperativ stress resulterar i sympatiskt medierad takykardi, hypertoni, ökning av skjuvkrafter och ökat syrebehov från myokardiet. Centralt neuraxiellt block hindrar denna potentiellt skadliga reaktion, men varje betydande blodtrycksfall kommer att sänka det koronära perfusionstrycket. Epidural analgesi i bröstkorgen blockerar också det sympatiska utflödet till hjärtat. Sympatisk stimulering ger koronar vasodilatation hos friska individer men vasokonstriktion hos patienter med kranskärlssjukdom.6

Guyton AC, Hall JE, eds. Textbook of Medical Physiology, 9th Edn. Philadelphia: WB Saunders,

1996

Kaplan JA, Reich DL, Konstadt SN, eds. Cardiac Anaesthesia, 4th Edn. Philadelphia: WB Saunders,

1999

Schmermund A, Lerman LO, Ritman EL, Rumberger JA. Kardiell produktion av angiotensin II och dess farmakologiska hämning: effekter på kranskärlscirkulationen.

Mayo Clinic Proceedings