The importance of blood flow volume in the brainsupplying arteries for the clinical management – the impact of collateral circulation

• Authors: Michał Elwertowski , Jerzy Leszczyński , Piotr Kaszczewski , Krzysztof Lamparski , Stella Sin Yee Ho , Zbigniew Gałązka

Title variants

PL

Znaczenie objętości przepływu w tętnicach dogłowowych dla postępowania klinicznego – wpływ rozwoju krążenia obocznego

• Languages of publication: EN PL

Abstracts

EN

Aim: An assessment of increased compensatory blood flow in the brain-supplying arteries in patients with significant carotid artery stenosis. Materials and methods: Doppler ultrasound was performed in 218 patients over 60 years of age to evaluate both the degree of brain-supplying artery stenosis as well as the blood flow volume balance in all vessels supplying the brain: the internal carotid artery, the external carotid artery and the vertebral artery. The control group included 94 patients with no stenosis in the extracranial segments and no neurological manifestations, in whom blood flow values were calculated (the internal carotid artery – 290 mL/min, the external carotid artery – 125 mL/min, the vertebral artery – 80 mL/min); the total mean blood flow in the brain-supplying arteries was 985 mL/min. A 33% increase in blood flow was considered compensatory. In addition to the control group, 30 patients with asymptomatic stenosis of less than 50% and 12 patients after endarterectomy with mean blood flow of 920 mL/min and 960 mL/min, as well as two groups of particular interest to us, i.e. 38 patients with no compensatory blood flow increase despite significant stenosis (>50%) with mean blood flow of 844 mL/ min and 44 patients with similar stenosis and with compensatory blood flow increase up to 1174 mL/min were included in the analysis. Results: Comparison of the two groups showed several significant differences: increased blood flow (118% vs. 86% of the norm) in patients with compensated stenosis, an increased number of asymptomatic patients (70% vs. 37%) and a threefold increase in the number of patients with occlusions (15 : 5) in the group of patients with increased blood supply to the brain. Conclusions: All potential blood-supplying vessels, including the external carotid artery, are involved in brain tissue perfusion in some of the patients with significant stenosis. Determining the degree of compensation may have an important impact on the indications for surgical treatment, which will make a valuable contribution to the current criteria (asymptomatic/ symptomatic patients).

PL

Cel pracy: Ocena wpływu kompensacyjnego wzrostu przepływu w naczyniach dogłowowych u chorych z istotnymi zwężeniami tętnic szyjnych. Materiał i metoda: U 218 chorych powyżej 60. roku życia wykonano rozszerzone badanie ultrasonograficzne z opcją dopplera w celu oceny zarówno stopnia zwężenia naczyń dogłowowych, jak i bilansu objętości przepływu we wszystkich głównych naczyniach doprowadzających krew do mózgu: tętnicy szyjnej wewnętrznej, tętnicy szyjnej zewnętrznej i tętnicy kręgowej. Grupę kontrolną stanowiło 94 pacjentów bez zwężeń naczyń w odcinkach przedczaszkowych oraz bez objawów neurologicznych, u których obliczono normy przepływu w naczyniach (tętnica szyjna wewnętrzna – 290 ml/min, tętnica szyjna zewnętrzna – 125 ml/min, tętnica kręgowa – 80 ml/min); całkowity przepływ w naczyniach dogłowowych wynosił u nich średnio 985 ml/min. Za kompensacyjny wzrost uznano zwiększenie przepływu o 33%. Poza grupą kontrolną analizie poddano 30 pacjentów z bezobjawowymi zwężeniami poniżej 50% i 12 osób po endarterektomii ze średnimi przepływami 920 ml/min i 960 ml/min, a także dwie szczególnie interesujące nas grupy: 38 pacjentów bez kompensacyjnego wzrostu przepływu pomimo istotnych (>50%) zwężeń ze średnim przepływem 844 ml/min oraz 44 chorych z kompensacyjnym wzrostem przepływu do 1174 ml/min przy podobnych zwężeniach. Wyniki: Porównanie dwóch grup wykazało kilka istotnych różnic: większy przepływ (118% vs 86% normy) u chorych ze skompensowanymi zwężeniami, większą liczbę chorych bezobjawowych (70% vs 37%) oraz trzykrotnie więcej chorych z niedrożnościami (15 : 5) w grupie pacjentów ze zwiększonymi przepływami domózgowymi. Wnioski: Wszystkie naczynia mogące doprowadzić krew do mózgu, w tym tętnica szyjna zewnętrzna, u części chorych z istotnymi zwężeniami biorą udział w zapewnieniu perfuzji tkanki mózgowej. Określenie stopnia kompensacji może w istotny sposób wpłynąć na wskazania do leczenia zabiegowego, co stanowi cenne uzupełnienie dotychczasowych kryteriów (pacjenci bezobjawowi/objawowi).

Keywords

EN

carotid arterystenosis; carotid stenosiscompensation; cerebral flowvolumetry

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Journal: Journal of Ultrasonography
• Year: 2018
• Volume: 18
• Issue: 73
• Pages: 112–119

Contributors

author

Michał Elwertowski

• Department of General and Endocrinological Surgery, Medical University of Warsaw, Warsaw, Poland,

author

Jerzy Leszczyński

• Department of General and Endocrinological Surgery, Medical University of Warsaw, Warsaw, Poland

author

Piotr Kaszczewski

• Department of General and Endocrinological Surgery, Medical University of Warsaw, Warsaw, Poland

author

Krzysztof Lamparski

• Department of Radiology, Medical University of Warsaw, Warsaw, Poland

author

Stella Sin Yee Ho

• Department of Imaging and Interventional Radiology, The Chinese University of Hong Kong, Shatin, SRA Hongkong, China

author

Zbigniew Gałązka

• Department of General and Endocrinological Surgery, Medical University of Warsaw, Warsaw, Poland

References

• 1. Rutheford R (ed.): Vascular Surgery, 6th ed. Elsevier Saunders, Philadelphia 2005.
• 2. Pellerito JS, Polak JF: Introduction to Vascular Ultrasound. Elsevier Saunders, Philadelphia 2012.
• 3. Cronenwett JL, Johnston KW (eds.): Rutheford’s Vascular Surgery, 7th ed. Elsevier Saunders, Philadelphia 2010.
• 4. Cronenwett JL, Johnston KW (eds.): Rutheford’s Vascular Surgery, 8th ed. Elsevier Saunders, Philadelphia 2014.
• 5. Elwertowski M, Małek G: Standards of the Polish Ultrasound Society – update. Examination of extracranial carotid and vertebral arteries. J Ultrason 2014; 14: 179–191.
• 6. Grant EG, Benson CB, Moneta GL, Alexandrov AV, Baker JD, Bluth EI et al.: Carotid artery stenosis: grayscale and Doppler ultrasound diagnosis – Society of Radiologists in Ultrasound Consensus Conference. Ultrasound Q 2003;19: 190–198.
• 7. Zarrinkoob L, Ambarki K, Wåhlin A, Brigander R, Eklund A, Malm J: Blood flow distribution in cerebral arteries. J Cereb Blood Flow Metab 2015; 35: 648–654.
• 8. Ho SS: Current status of carotid ultrasound in atherosclerosis. Quant Imaging Med Surg 2016; 6: 285–296.
• 9. Yazici B, Erdoğmuş B, Tugay A: Cerebral blood flow measurements of the extracranial carotid and vertebral arteries with Doppler ultrasonography in healthy adults. Diagn Interv Radiol 2005; 11: 195–198.
• 10. AbuRahma AF, Srivastava M, Stone PA, Mousa AY, Jain A, Dean LS et al.: Critical appraisal of the Carotid Duplex Consensus criteria in the diagnosis of carotid artery stenosis. J Vasc Surg 2011; 53: 53–59.
• 11. Bianco P: Volumetric blood flow measurement using Doppler ultrasound: concerns about the technique. J Ultrasound 2015; 18: 201–204.
• 12. Scheel P, Ruge C, Petruch UR, Schöning M: Color duplex measurements of cerebral blood flow volume in healthy adults. Stroke 2000; 31: 147–150.
• 13. Papantchev V, Hristov S, Todorova D, Naydenov E, Paloff A, Nikolov D et al.: Some variations of the circle of Willis, important for cerebral protection in aortic surgery – a study in Eastern Europeans. Eur J Cardiothorac Surg 2007; 31: 982–989.
• 14. de Nie AJ, Blankensteijn JD, Visser GH, van der Grond J, Eikelboom BC: Cerebral blood flow in relation to contralateral carotid disease, an MRA and TCD study. Eur J Vasc Endovasc Surg 2001; 21: 220–226.
• 15. Liebeskind DS: Collateral circulation. Stroke 2003; 34: 2279–2284.
• 16. Welch HJ, Murphy MC, Raftery KB, Jewell ER: Carotid duplex with contralateral disease: The influence of vertebral artery blood flow. Ann Vasc Surg 2000; 14: 82–88.

• Document Type: article