Hemodynamic study of internal carotid artery stenosis and occlusion: value of combined isotopic measurements of regional cerebral blood flow and blood volume

Abstract

The assessment of the intracranial hemodynamic consequences of obstructive lesions of the carotid artery by measuring resting rCBF is inadequate because cerebral blood flow may remain constant in spite of significant drops in the intraluminal pressure due to autoregulation. Moreover, flow may be permanently decreased following cerebral infarction, even if the arterial anatomical conditions have resumed their normal state because of the decreased metabolic demand of an infarcted area. Measurement of the regional cerebral blood volume (rCBV) helps with the hemodynamic assessment of these conditions, since there is a linear and inverse relationship between intraarterial pressure and intracranial blood volume. In 24 patients exhibiting various carotid and ischemic brain lesions we studied both rCBF and rCBV. The latter is a comparative measure between hemispheres obtained by single photon emission tomography after autotransfusion of 99m Technetium labeled erythrocytes. There was no correlation between rCBF and clinical status, CT scan or arterial lesions. There was no correlation between rCBV and clinical status or CT scan. There was, however, an interesting correlation between rCBV and the severity of the arterial lesion. The rCBV was symmetrical in all patients with normal or moderately stenotic carotid arteries before and after operation. In some patients with severe unilateral stenosis or occlusion, there was a significant relative increase of rCBV in the hemisphere downstream from the lesion, which disappeared after surgery (endarterectomy or extra-intracranial bypass). In some patients with severe and bilateral carotid lesions, we noted an asymmetry in rCBV that disappeared after a unilateral operation. Other patients with similar lesions develop asymmetry only after an operation that resulted in a relative increase in rCBV in the hemisphere supplied by the non-operated artery. In conclusion analysis of these results suggests that in this series of patients, rCBV modifications were the consequence of cerebral autoregulation distal to the arterial lesions and provided satisfactory assessment of hemodynamic improvement after surgical repair.

Resumen

Mediante la combinación de medidas de flujo sanguíneo cerebral y volumen sanguíneo cerebral con isótopos se han estudiado 24 enfermos (16 varones y 8 mujeres) clínicamente todos ellos menos uno, presentaban ataque isquémico cerebral en el territorio de la silviana, siendo 7 transitorios y 16 ictus no masivos. En todos se efectuó un CT-scan y Doppler así como también, angiografía. Los hallazgos radiológicos fueron divididos en 4 grados: S₁ cuando el diámetro verdadero/diámetro teórico era mayor de 0.5; S₂ cuando este valor estaba entre 0.2 y 0.5; S₃ cuando era menor de 0.2 y S₄ oclusión. En 14 enfermos se efectuó una endarterectomía carotídea, valorándose la permeabilidad postoperatoria mediante el Doppler. El flujo cerebral regional se midió con xenon 133 (método inhalatorio), siendo el parámetro obtenido el índice de descenso inicial (IDI). La medición del flujo regional relativo se efectuó con tomografía computarizada de emisión simple de fotones mediante la inyección de hematíes marcados con pertecnetato de Te⁹⁹. En los casos de isquemia cerebral transitoria no se encuentran differencias ni asimetrías entre un hemisferio y otro cuando se mide el flujo regional cerebral. Si por el contrario hay una estenosis severa u oclusión unilateral siempre hay un valor del volumen cerebral regional mayor en el lado sano. Si esta lesión es bilateral hay un valor relativamente aumentado en el hemisferio sintomático. Las magnitudes de las asimetrías oscilaron entre el 16 y el 48%. Cuando se consideraron los casos de endarterectomía, no se vio ninguna modificación del flujo regional cerebral entre el pre y el postoperatorio. Considerando sólo el volumen sanguíneo cerebral se encuentra que en los 5 pacientes que había asimetría preoperatoria se normalizaron a la semana de la endarterectomía (siempre en casos de estenosis severas u oclusiones). En 7 a pesar de la lesión importante, no se pudo encontrar medidas asimétricas interhemisféricas y tampoco hubo cuando éstas se midieron en el postoperatorio. Los autores reconocen las limitaciones del método que son básicamente la inexactitud en la evaluación de las áreas profundas cerebrales; es un método semi-cuantitativo, ya que sólo valora datos en relación con el hemisferio contralateral y no se sabe exactamente lo que se mide (volumen arterial, arteriolar, capilar, venoso, etc.). Los parámetros estudiados en este trabajo pueden ser útiles para los estadíos I y II, suficientes en casos de lesiones unilaterales. Por el contrario, en caso de lesiones bilaterales se precisan de métodos cuantitativos para conocer más sobre la circulacíon cerebral. Con estos parámetros también se queden evaluar el beneficio obtenido por la reparación quirúrgica.