Effekt af natriumnitroprussid på cerebral blodgennemstrømning

Baggrund Cerebral autoregulering anses generelt for at opretholde cerebral blodgennemstrømning (CBF), hvis det gennemsnitlige arterielle tryk (MAP) er mellem 60 og 150 mmHg. Alligevel er det kontroversielt, om der er et plateau for CBF. Blodhastigheden af ​​den midterste cerebrale arterie (MCA Vmean), som et indeks for CBF, påvirkes således af farmakologiske ændringer i MAP mellem ca. 40-125 mmHg. I modsætning hertil er blodgennemstrømningen i halspulsåren upåvirket af et moderat fald i blodtrykket.

Hjernen forsynes af de indre halspulsårer og vertebrale arterier, der har en anden regulering med højere CO2-reaktivitet og større ortostatisk reduktion for den indre carotis end vertebrale arterie. Den forskellige regulering af de to arterier kan afspejle højere sympatisk innervation af arterier, der stammer fra den indre halspulsåre, end dem i vertebralarterien. Den indre halspulsåre kan bidrage til cerebral autoregulering, da karret udvides under et moderat fald i MAP, mens blodgennemstrømningen i den indre halspulsåre opretholdes. Den arterielle CO2-spænding (PaCO2) er en vigtig regulator af CBF, og også vedligeholdelse af centralt blodvolumen og hjertevolumen er vigtigt for regulering af CBF. I denne undersøgelse evalueres den indre carotis og vertebrale arterie-blodstrøm ved hjælp af duplex ultralyd hos 20 raske mænd, når MAP reduceres af natriumnitroprussid, en potent kortvarig vasodilator.

Formål Formålet med undersøgelsen er at evaluere, om CBF er påvirket af 20 % og 40 % reduktioner i MAP af natriumnitroprussid. CO2-reaktiviteten af ​​de indre carotid- og vertebrale arterier evalueres for at kontrollere for hyperventilation under natriumnitroprussid-induceret hypotension. Yderligere vil undersøgelsen evaluere, om ændringer i blodgennemstrømningen i den indre halspulsåre og vertebral arterie ved en 40 % reduktion i MAP er forskellige, og om arterierne har forskellig CO2-reaktivitet. Endelig vil undersøgelsen evaluere, om hældningen af ​​den lineære regression af CBF og MAP er højere for evalueringerne, når MAP er reduceret med 40 % og 20 % end for evalueringerne ved baseline, og når MAP er reduceret med 20 %.

Hypoteser

• Natriumnitroprussid-induceret reduktion i MAP med 40% reducerer CBF
• Natriumnitroprussid-induceret reduktion i MAP med 20% reducerer CBF
• Natriumnitroprussid-induceret reduktion i MAP med 40% forårsager en større relativ reduktion i den indre halspulsåre blodgennemstrømning end den i vertebrale arterie
• CO2-reaktiviteten af ​​den indre halspulsåre er højere end den af ​​vertebrale arterie
• Hældningen af ​​lineær regression af MAP og CBF ved evalueringerne, når MAP er reduceret med 20 % og 40 % med natriumnitroprussid, er højere end for evalueringerne ved baseline, og når MAP er reduceret med 20 %

Metoder Undersøgelsen vil omfatte 20 raske mænd. Forsøget varer i cirka tre timer, og forsøgspersonen skal være fastende i mindst 4 timer, have afholdt sig fra alkohol og koffein i 12 timer og streng motion i 24 timer. Inden forsøgets start evalueres de indre halspulsårer og vertebrale arterier og i tilfælde af at karrene ikke kan visualiseres, f.eks. på grund af høj carotisbifurkation vil forsøgspersonen ikke være i stand til at deltage i undersøgelsen. Forsøgspersonen hviler i liggende stilling under hele undersøgelsen.

Målinger Et kateter placeres i den radiale eller brachiale arterie på den ikke-dominante arm til evaluering af arterielt tryk og gasvariabler. Samlet volumen af ​​blodprøver er mindre end 25 ml. En lang linje anbringes i en cubital vene og føres frem til den subclaviane vene for infusion af natriumnitroprussid. Den arterielle trykmåling bruges til evaluering af slagvolumen, hjertevolumen og total perifer modstand ved modificeret pulskonturanalyse. Hjertefrekvensen evalueres ved elektrokardiogramafledning II. Pandehudens iltning og blodgennemstrømning evalueres tæt på hårgrænsen ved hjælp af laserdoppler flowmetri med en integreret iltningssensor i en dybde på 1-2 mm i et område på ca. 9 mm^2. Cerebral og biceps muskel iltning evalueres ved hjælp af nær-infrarød spektroskopi. Transkraniel Doppler bruges til at evaluere MCA Vmean. Ved en konstant diameter af MCA afspejler ændringer i blodhastighed ændringerne i regional CBF, men diameteren kan blive påvirket af ændringer i MAP og PaCO2.

Ændringer i det centrale blodvolumen vurderes ved registrering af thorax elektrisk adgang. Central hæmodynamik, MCA Vmean, elektrokardiogram og hudiltning og blodgennemstrømning registreres ved 100 hertz, cerebral og muskeliltning registreres ved 0,1 hertz, og thoraxadmittering ved 0,25 hertz og gemmes på en pc.

Intern carotis og vertebral arterie blodgennemstrømning evalueres ensidigt på halsen ved hjælp af duplex ultralyd. Evaluering er i længdesnittet 1-2 cm distalt for carotisbifurkationen, og vertebralarterien evalueres mellem de tværgående processer af C2-5 med hovedet drejet ca. 30⁰ til den kontralaterale side. For at begrænse påvirkningen af ​​ventilation udføres to optagelser på ca. 20 s af begge arterier på hvert niveau af MAP, og gennemsnittet rapporteres. Der bruges en frekvens på 8-12 megahertz, og forstærkningen indstilles så højt som muligt, mens karlumen er ekkofri. Pulsbølgedoppler ved en stabil vinkel ≤ 60º bestemte den vinkelkorrigerede tidsgennemsnitlige maksimale strømningshastighed (TAVMAX), der svarer til det dobbelte af middelblodhastigheden. Diameter vurderes ved hjælp af automatisk software til at spore karvæggen, og blodgennemstrømningen er: 0,125 * 60 * TAVMAX * π * diameter^2 og CBF er summen af ​​ensidig intern carotis og vertebral arterieblodstrøm.

CO2-reaktiviteten af ​​den indre carotis og vertebrale arterie er: ændring i blodgennemstrømning *100 / ændring i PaCO2 * baseline blodgennemstrømning ved brug af individuel lineær regression til evalueringerne under normo-, hypo- og hyperkapni. CO2-reaktiviteten af ​​MCA Vmean og cerebral oxygenering evalueres på samme måde, og målinger under natriumnitroprussid-infusion korrigeres for ændringer i PaCO2 fra baseline ved hjælp af CO2-reaktivitet til hypocapni.

Procedurer Baseline-evaluering i hvile udføres mindst 30 minutter efter placering af katetre. Efterfølgende evalueres CO2-reaktiviteten under hypo- og hyperkapni i tilfældig rækkefølge. Hypokapni opnås ved hyperventilation i 6 minutter for at fremkalde en 0,7-1,2 kilopascal (kPa) reduktion i PaCO2, og evalueringen gentages, hvis reduktionen i PaCO2 ikke er inden for dette interval. Hyperkapni opnås ved at indånde 6 % CO2 i 6 min.

Derefter infunderes natriumnitroprussid for at reducere MAP med 20% (15%-25%) og 40% (35%-45% og minimalt MAP 50 mmHg ved en maksimal infusionshastighed på 10 µg/(kg*min)). Natriumnitroprussid er en korttidsvirkende, potent vasodilator, der aktiverer guanylatcyclase direkte eller ved produktion af nitrogenoxid, hvilket forårsager afslapning af glatte muskelceller i arterier og vener. Effekten af ​​natriumnitroprussid opnås inden for 2 minutter, og halveringstiden er 2 minutter, hvorved effekten er kortvarig. Natriumnitroprussid har ingen direkte effekt på CBF. Infusion af natriumnitroprussid sker med en elektronisk infusionspumpe ved 0,25 µg/(kg*min) i et minut og øget med 0,25 µg/(kg*min) hvert minut. Effekten på MAP evalueres hvert minut, før infusionshastigheden øges. Når et niveau af MAP er nået, opretholdes MAP i endnu et minut, hvorefter målinger udføres i 2-3 min. Når der er foretaget evalueringer på begge niveauer af MAP, reduceres infusionshastigheden gradvist for at undgå såkaldt "rebound hypertension". På dette tidspunkt er eksperimentet afsluttet, og katetre fjernes.

Statistik Forsøgsstørrelse: I en lignende undersøgelse reducerede natriumnitroprussid-induceret reduktion i MAP med 43 % CBF med 15 % efter korrektion for faldet i PaCO2. En effektberegning indikerer, at mindst 14 forsøgspersoner er nødvendige for at detektere en 15 % reduktion i CBF med en standardafvigelse på 18 %, når MAP reduceres med 40 % af natriumnitroprussid med et 5 % signifikansniveau og en power på 80 %.