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Quantitative morphologische Untersuchungen zur Koronarsklerose und Koronarinsuffizienz

Quantitative morphology of coronary arteriosclerosis and coronary insufficiency

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Basic Research in Cardiology Aims and scope Submit manuscript

Summary

Systematic quantitative morphological studies of the coronary arteries were performed on 71 human hearts after pressure fixation and post mortem coronary angiography. All 3 coronary arteries were dissected in 1 cm long segments. Radius and area of lumen, thickness and area of intima and media were measured at consecutive cross sections. Our cases were divided in following groups: normal coronary arteries, uncomplicated arteriosclerosis, hypertension, diabetes, infarcts, and cases after intra-vital coronary angiography. In the protocolls of 10 selected cases the clinical, angiographic, morphological and quantitative findings were described comparatively.

  1. 1.

    The area of the lumen increases from the 10th to the 50th year from 3 to 10 mm2, the thickness of the intima increases from 15 μ to 100 μ and the area of the intima from 0.14 to more than 1.0 mm2. The media broadens from 60 μ to 100–120 μ the area triples to 1.5 mm2.

  2. 2.

    In cases with uncomplicated coronary arteriosclerosis the thickness of the intima increases to 550 μ, the area up to more than 2.0 mm2. The data of the media does not change significantly.

  3. 3.

    In hypertension thickness of intima increases to 500–800 μ, area to 6–9 mm2. The values for thickness and area of the media may double or triple because of hypertension-induced hypertrophy and hyperplasia of the smooth muscle cells.

  4. 4.

    In cases of infarction the area of the lumen decreases as the area of the intima increases up to 5–18 mm2. The data of the media may increase additionally if additional hypertension existed. Beneath large intimal plaques there may be also focal atrophy of the media.

  5. 5.

    In cases of diabetes mellitus and 3 cases after intra-vital coronary angiography the macroscopic severe coronary arteriosclerosis was confirmed quantitatively.

  6. 6.

    With the help of the numerous datas of the first cross sections of the 3 coronary arteries different indices on coronary arteriosclerosis and coronary insufficiency had been calculated. The coronary sclerosis index 1 has been calculated as mean quotient of wall thickness/radius of lumen; CSIndex-2 as quotient of wall area/lumen area. The indices on coronary insufficiency had been calculated using the indices on coronary arteriosclerosis and multiplying the data with a heart weight factor (absol. heart weight/average heart weight). A special third insufficiency index (CII-2) had been calculated as quotient of the absolute heart weight/mean lumen area. In spite of intimal thickening cases of uncomplicated coronary arteriosclerosis showed no coronary insufficiency. But in cases of hypertension and infarction the indices on coronary arteriosclerosis increased 6 fold and the indices on coronary insufficiency even 8 fold if compared with normal control values.

  7. 7.

    In cases with uncomplicated coronary arteriosclerosis intimal thickening of more than 2 mm2 is confined to the first 3 cm; in cases of hypertension coronary arteriosclerosis extends up to more than 7 cm into the periphery.

  8. 8.

    Integrating measurements of the wall portions of the coronary arteries over the length of 5 to 10 cm does not change the indices on coronary arteriosclerosis and coronary insufficiency significantly. Only the third insufficiency index increases because of the additional narrowing of the coronary lumen over a longer distance of the coronary arteries.

The significance of the quantitative morphometrical analysis of the coronary arteries has been discussed in correlation to the clinical and angiographic findings.

Zusammenfassung

Systematische quantitative morphologische Untersuchungen an den Koronararterien wurden nach Druckfixierung und postmortaler Koronarangiographie an 71 menschlichen Herzen durchgeführt. Die drei Koronararterienäste wurden in 1 cm lange Segmente zerlegt. An den aufeinanderfolgenden Gefäßquerschnitten wurden Radius und Fläche des Lumens, Dicke und Fläche der Intima sowie Dicke und Fläche der Media gemessen. Das Beobachtungsgut wurde in folgende Gruppen aufgeteilt: normale Koronargefäße, einfache Koronarsklerose, Hypertonie, Diabetes mellitus, Infarkte und Fälle nach intravitaler Koronarangiographie. In den Protokollen von 10 ausgewählten Fällen wurden die klinischen, angiographischen, morphologischen und quantitativen Befunde zusammenfassed dargestellt.

  1. 1.

    Vom 10. bis zum 50. Lebensjahr wächst die Fläche des Lumens von ca. 3 bis 10 mm2, die Dicke der Intima steigt von 15 auf über 100 μ und die Fläche der Intima von 0,14 auf über 1 mm2 an. Die Media verbreitert sich von 60 μ auf 100 bis 120 μ, die Fläche verdreifacht sich auf 1,5 mm2.

  2. 2.

    Bei einfacher Koronarsklerose kann die Dicke der Intima auf 550 μ, die Fläche auf über 2 mm2 ansteigen, die Werte für die Media ändern sich nicht signifikant.

  3. 3.

    Bei Hypertonie wächst die Dicke der Intima auf 500 bis 800 μ, die Fläche auf 6 bis 9 mm2. Die Werte für die Dicke und Fläche der Media können sich infolge der hypertonie-bedingten Hypertrophie und Hyperplasie der glatten Muskelzellen verdoppeln bzw. verdreifachen.

  4. 4.

    Bei Fällen mit Herzinfarkt verkleinert sich die Fläche des Lumens bei entsprechendem Anstieg der Flächenwerte für die Intima auf 5 bis 18 mm2. Die Werte für die Media können bei gleichzeitig bestehender Hypertonie ebenfalls erhöht sein. Unter großen stenosierenden Intimapolstern kommen auch herdförmige Atrophien der Media vor.

  5. 5.

    In den Fällen mit langjährigem Diabetes mellitus und 3 Fällen nach intravitaler Koronarangiographie wurde die schon makroskopisch schwere Koronarsklerose auch quantitativ bestätigt.

  6. 6.

    Mit Hilfe der Meßdaten der ersten Querschnitte der 3 Koronararterienäste wurden Indices zum Schweregrad der Koronarsklerose und Koronarinsuffizienz gebildet. Der Koronarsklerose-Index KSI-1 ist der Mittelwert der Quotienten aus Wanddicke/Lumenradius, der KSI-2 der mittlere Quotient aus Wandfläche/Lumenfläche. Die Indices zur Koronarinsuffizienz (KII-1 und KII-2) wurden aus den Koronarsklerose-Indices unter Berücksichtigung eines Herzgewichtsfaktors (absol. Herzgewicht/statist. mittl. Herzgewicht) errechnet. Der Insuffizienzindex KII-3 wurde aus dem Quotienten absolutes Herzgewicht/Mittelwert der Lumenflächen der 3 Koronararterienäste gebildet. Trotz deutlicher Intimaverdickung zeigen die Fälle mit einfacher Koronarsklerose noch keine Koronarinsuffizienz. Bei Hypertonie und Infarkt steigen die Indices zur Koronarsklerose bis auf das 6fache, bei den Indices zur Koronarinsuffizienz sogar auf das 8fache gegenüber den normalen Kontrollfällen an.

  7. 7.

    Bei einfacher Koronarsklerose ist die Intimaverdickung meist auf die ersten 3 cm beschränkt, bei Fällen mit Hypertonie reicht dagegen die Koronarsklerose im Durchschnitt bis über 7 cm in die Peripherie.

  8. 8.

    Die integrierende Messung der Wandschichten der Koronararterien über eine Länge von 5 bis 10 cm bringt keine signifikante Änderung der Indices zur Koronarsklerose und Koronarinsuffizienz. Lediglich der KII-3 steigt infolge der zunehmenden Einengung des Koronarlumens über eine längere Wegstrecke an.

Die Bedeutung der quantitativen morphometrischen Analyse der Koronarsklerose und Koronarinsuffizienz in Beziehung zu den klinischen und angiographischen Befunden wird diskutiert.

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  1. H. -J. Knieriem

    Present address: Pathologischen Institut der Universität Düsseldorf, Moorenstraße 5, 4, Düsseldorf

Authors and Affiliations

  1. Pathologischen Institut der Universität Düsseldorf, Moorenstraße 5, 4, Düsseldorf

    H. Freudenberg, C. Möller & Ch. Janzen

Authors
  1. H. Freudenberg
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  2. H. -J. Knieriem
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  3. C. Möller
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  4. Ch. Janzen
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Mit 21 Abbildungen und 4 Tabellen

Mit Unterstützung durch den Sonderforschungsbereich 30 „Kardiologie” der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

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Freudenberg, H., Knieriem, H.J., Möller, C. et al. Quantitative morphologische Untersuchungen zur Koronarsklerose und Koronarinsuffizienz. Basic Res Cardiol 69, 161–203 (1974). https://doi.org/10.1007/BF01906199

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