Models of Coronary Artery Disease: “Critical” versus “Functional” Coronary Artery Stenosis

Summary

“Critical coronary stenosis” (reduction of coronary blood flow [Q] until reactive hyperaemia following 15s coronary occlusion is just abolished) and “functional stenosis” (reduction of Q until systolic shortening (dL) of post-stenotic myocardium is curtailed by 50%) were compared with respect to the reduction in Q necessary and the effect on regional myocardial and global ventricular function. In 9 anaesthetized (piritramide) dogs, enddiastolic length (edL) and dL of a myocardial area supplied by the left descending coronary artery (LAD) were measured by sonomicrometry. Left-ventricular end-diastolic pressure (LVEDP) and dP/dt, aortic pressure (AoP), stroke volume (SV), and heart rate (HR) were monitored. Q_LAD was stepwise reduced by a snare. Critical stenosis, present at a 25% reduction of Q_LAD, had no effect on regional and global ventricular function, but recovery of dL after release of 15s LAD occlusion was significantly delayed. Further obstruction of Q_LAD progressively impaired dL, reaching 50% dL (functional stenosis) by a flow reduction of about 50%. The decrease in dL was accompanied by an increase in edL. The haemodynamic effects of the functional stenosis were rather discrete (LVEDP +5 %, SV -12 %, dP/ dt_max -8%). Models of myocardial ischaemia used to study the effect of drugs or other haemodynamically effective interventions should be able to show functional impairment as well as improvement of the ischaemic myocardium. The critical stenosis does not impair myocardial function and, consequently, a favourable influence on the function of ischaemic myocardium by any intervention may not become evident. However, in the presence of a functional stenosis the change in systolic shortening of the ischaemic myocardium is a very sensitive response to any intervention which affects the energy balance of the ischaemic myocardium. Therefore, this model should be preferred.

Zusammenfassung

“Kritische Kororonarstenose” (Drosselung des Koronarflusses [Q] bis einer 15s-Okklusion gerade keine reaktive Hyperämie mehr folgt) und “funktionelle Stenose” (Einschränkung von Q bis die systolische Verkürzung (dL) des poststenotischen Myokards um 50% reduziert ist) wurden hinsichtlich Q sowie der Wirkung auf die regionale und gesamt-ventrikulüre Funktion verglichen. Bei 9 Hunden in Piritramidnarkose wurden end-diastolische Länge (edL) und dL eines von der linken deszendierenden Koronararterie (LAD) versorgten Myokardsegments sonomikrometrisch bestimmt. Links-ventrikulärer end-diastolischer Druck (LVEDP) und dP/dt, Aortendruck, Schlagvolumen (SV) und Herzfrequenz wurden fortlaufend gemessen. Q_LAD wurde schrittweise eingeschränkt. Die kritische Stenose war bei Minderung von Q_LAD um 25% erreicht, sie hatte keine Wirkungen auf die regionale bzw. ventrikuläre Funktion, nur die Erholung von dL nach LAD-Okklusion war auf das 6fache verlängert. Weitere Einschränkung von Q_LAD verminderte dL fortschreitend, 50% Reduktion von dL (funktionelle Stenose) war bei Drosselung von Q_LAD um 50% erreicht. Die Abnahme von dL war von einer Zunahme von edL begleitct. Die funktionelle Stenose hatte nur geringe hämodynamische Effekte (LVEDP +5%, SV -12%, dp/dt_max -8%). Modelle der Myokardischämie zur Untersuchung von Pharmaka oder anderen hämodynamisch wirksamen Maßnahmen sollen eine Verbesserung ebenso wie eine Beeinträchtigung der myokardialen Funktion aufzeigen können. Bei der kritischen Stenose ist das betroffene Myokard funktionell nicht eingeschränkt, so daß eine günstige Beeinflussung der Funktion des ischämischen Myokards verschleiert bleiben kann. Bei einer funktionellen Stenose reagiert das ischämische Myokard empfindlich mil Änderungen von dL sowohl auf funktionsmindernde, als auch auf funktionsverbessernde Maßnahmen. Diesem Modell ist deshalb der Vorzug zu geben.

Key words

Reactive hyperaemia - Critical coronary stenosis - Functional coronary stenosis - Regional myocardial function - Ventricular function