Kritische stenose
De term “kritische stenose”verwijst naar een vernauwing van een arterie (stenose) dat resulteert in een significante vermindering van de maximale flow capaciteit in het distale vaatbed. Een kritische stenose, waarbij altijd de maximale flow capaciteit verminderd is, kan de flow wel of niet in rust verminderen vanwege de autoregulatie van het distale vaatbed en het ontstaan van collaterale bloedflow. Onderstaande discussie neemt de haemodynamiek van een kritische stenose van de coronaire circulatie als voorbeeld, echter hetzelfde principe is op alle vaatbedden van toepassing. De mate van constrictie resulterend in een kritische stenose in de left anterior descending coronary artery (LAD) is veel groter dan voorspelt door de wet van Poiseuille waarbij een 10% reductie van de radius van een bloedvat de weerstand met 52% zou verhogen in dat bloedvat. In werkelijkheid zal een 10% reductie virtueel geen invloed hebben op de distale bloedflow.
De oorzaak hiervan is tweeledig:
1. De LAD heeft normaliter een zeer lage weerstand.
2. De LAD ligt in serie met het distale vaatbed dat wordt gevoed door de LAD(RS), en het distale vaatbed is waar de meeste weerstand zit.
Een kritische stenose in de LAD wordt pas bereikt als de radius minstens 50% verminderd is wat correspondeert met een vermindering van 75% van de dwarsdoorsnede. Zelfs een 50% vermindering van de radius zal de flow in rust niet beperken, maar het vermindert de maximale bloedflow capaciteit, wat kan leiden tot een op ischaemie geïnduceerde pijn op de borst tijdens inspanning. Vermindering van de radius met 75% (wat overeenkomt met een 94% vermindering van de dwarsdoorsnede) vermindert significant de bloedflow in rust (afhankelijk van de mate van collateralisatie) Dit kan leiden tot een chronische hypoxie van het myocard. Men kan daarom stellen dat de waarde van een kritische stenose een 60-70% vermindering van de diamater van het vat heeft. Het concept van de kritische stenose kan het best uitgelegd worden door modellen van de circulatie te maken bestaande uit twee in serie staande weerstandscomponenten. Berekening 1 beschrijft de relatie tussen de weerstand in de LAD (RL, Hoge vaatweerstand), de weerstand in de vaatbedden die door de LAD gevoed worden (RS, lage weerstandvaten) en de totale weerstand(RT) terwijl RL en RS in serie liggen:
Berekening 1
Het is belangrijk op te merken dat de verzorgende arteriën zoals de LAD een relatief lage weerstand heeft vergeleken met de distale microvasculatuur. Daarom is de RL normaliter erg laag en representeert slechts 0,1% van de RT (i.e., RL=0.001RT). Als we deze waarden gebruiken voor de relatieve weerstand en aannemen dat RT=100, dan is RT=0.1+99.9. Gebruikmakend van deze cijfers, vermindering van de radius van de LAD met 50% verhoogt de RL van 0.1 tot 1.6, een 16-voudige verhoging (wet van Poiseuille). De nieuwe waarde van RL, plus de oorspronkelijke waarde van de RS (99.9), verhoogt de RT van 100 naar 101.5. Vermindering van de radius van de LAD met 50% verhoogt de RT met slechts 1.5%. Een 75% vermindering van de LAD radius verhoogt de RT met ongeveer 25%. Deze berekening neemt aan dat RS niet wordt verlaagd, dat kan optreden door autoregulatie. Als autoregulatie optreedt, zou de RT niet zoveel verminderen als de bovenstaande berekening laat zien. We kunnen de volgende berekening gebruiken om de percentuele reductie van de flow te berekenen als de RT verhoogt:
Berekening 2
Als we aannemen dat de perfusie druk niet veranderd (PA - PV) dan vermindert de flow met 20% als de RT met 25% stijgt. Berekening 1 en berekening 2 kunnen gecombineerd worden (berekening 3) om de effecten van de verandering in RL and RS op de flow te laten zien.
Berekening 3:
Deze bovenstaande berekeningen gaan uit van een niet turbulente flow. De aanwezigheid van turbulentie zou leiden tot een zelfs grotere onevenredige reductie in de flow bij een gegeven reductie in de radius van het bloedvat. Zoals eerder beschreven zal een stenose in de LAD (verhoogde RL), niet noodzakelijkerwijs de bloedflow in rust verminderen. De reden hiervan is dat als de RL stijgt, de RS gewoonlijk zal dalen als gevolg van de autoregulatie (reactie op een acute stenose) en collateralisatie (reactie op een chronische stenose). Hoewel er geen verandering in de flow hoeft plaats te vinden omdat de RL verhoogd is, zal de minimale RT verhoogd zijn, waardoor de maximale flow beperkt wordt.
De relatie tussen radius van het vat en de distale maximale bloedflow in een bloedvat zoals de LAD is te zien in de volgende tekening.
De tekening laat zien dat als de LAD vernauwd is, de distale maximale flow capaciteit verminderd is (omdat de minimale RT is verhoogd). De maximale coronaire flow capaciteit daalt dramatisch als de stenose de radius van het bloedvat met meer dan 60% vermindert (84% vermindering van de dwarsdoorsnede). De relatie getekend in deze figuur neemt aan dat in de maximaal gedilateerde toestand, RL is 1% van de RT, en geen significante turbulentie optreedt. In de maximaal gedilateerde toestand, veroorzaakt de gereduceerde RS de fractionele weerstand van RL relatief aan RT te verhogen. Daardoor kan de RL 1% van de RT zijn in de maximaal gedilateerde toestand terwijl in de niet gedilateerde toestand zal de RL slechts 0.1% van de RT zijn. De bovenstaande analyse verklaart waarom interventionele maatregelen zoals het openen van een vernauwd coronair vat door het opblazen van een ballon (ballon angioplastiek) of het plaatsen van een stent in het bloedvat om deze open te houden, of coronaire bypass chirurgie niet toegepast worden bij patiënten totdat een of meerdere arteriën een stenose hebben met meer dan 60-70% vermindering van de diameter van het lumen.
