Willem Flameng

On the distribution of myocardial flow

SummaryThe regional myocardial blood flow distribution was studied in dogs using the tracer microsphere distribution method. Under normal hemodynamic conditions the endocardial layers received more blood than the epicardial layers. After acute but controlled coronary stenosis, the blood flow to the poststenotic area was found to be unchanged, or only slightly decreased when the diastolic coronary to aortic pressure ratio was not lower than 70%. When dipyridamole was injected during coronary stenosis, the myocardial flow became non-homogeneous.In cases with severe coronary stenosis, an underperfusion of the poststenotic region was seen after drug-administration. In this area, the endocardialepicardial flow ratio was reversed. These changes were produced by a drug-induced fall in perfusion pressure rather than by coronary vasodilation. Under-perfusion was corrected by restoration of bloodpressure.This study confirms again the vulnerability of the endocardial muscle layers.ZusammenfassungDie lokale Verteilung der Myokarddurchblutung wurde bei Hunden mit der „tracer microspheres” Technik untersucht. Unter normalen hämodynamischen Bedingungen sind die subendokardialen Schichten besser durchblutet als das subepikardiale Myokard. Nach akuter kontrollierter Koronarstenose war die Durchblutung der poststenotischen Gebiete unverändert oder gering vermindert, wenn der poststenotische diastolische Koronardruck 70% des diastolischen Aortendrucks nicht unterschritt. Wurde jedoch während Stenosierung der Koronararterie Dipyridamol injiziert, so resultierte eine inhomogene Durchblutungsverteilung.Bei stärkerer Koronarstenose kam es nach medikamentöser Vasodilatation zu einer Mangeldurchblutung des poststenotischen Myokards. Diese Veränderungen wurden durch eine medikamentös bedingte Erniedrigung des Perfusionsdruckes und nicht durch eine koronare Gefäßerweiterung bedingt. Die Mangeldurchblutung konnte durch Erhöhung des Perfusionsdruckes beseitigt werden.Diese Ergebnisse zeigen, daß bei Mangeldurchblutung die subendokardialen Myokardschichten stärker gefährdet sind.

Multiple experimental coronary occlusion without infarction: Effects of heart rate and vasodilation

Abstract Chronic occlusion of the left circumflex artery and of the right coronary artery was produced in 21 dogs with the Ameroid technique. Thirteen animals survived and myocardial infarction was avoided in 12 due to the development of a network of collateral vessels. The functional state of the collaterals was tested by physiologic and pharmacologic stimuli using Tracer Microspheres and 133-Xe as indicators of coronary flow and of collateral flow. Increases in heart rate up to 160 beats per minute caused mild coronary vasodilation and homogeneous distribution of left ventricular myocardial flow. Carbochromene caused moderate-to-marked increase in coronary blood flow. Collateral flow rose also but less than coronary flow. Carbochromene plus tachycardia caused a marked increase in coronary flow but collateral flow to the subendocardial layers actually decreased below control values. An explanation of these findings is offered on the basis of relations between the collateral and coronary resistances.

Local dilatory reserve in chronic experimental coronary occlusion without infarction. Quantitation of collateral development.

SummaryThe local dilatory reserve of the canine coronary vasculature was studied with the particle distribution technique. Normal ventricles and hearts with slowly progressive narrowing of both the left circumflex coronary artery and the right coronary artery were studied. In spite of chronic occlusion of 2 coronary arteries myocardial infarction did not occur in the majority of animals because of collateral development. Coronary reserve was determined by producing graded to maximal coronary vasodilation. In normal hearts flow increased homogeneously over the entire left ventricle. In hearts with chronic coronary occlusion coronary vasodilation produced non-homogeneous increases in flow: collateral dependent myocardium received less blood flow than myocardium supplied by normal coronary arteries. Early after coronary occlusion the total coronary reserve was less than normal and the dilatory reserve of collateral dependent vessels was markedly diminished. Late (6 months) after coronary occlusion the total coronary reserve was still below normal but the dilatory reserve of collateral dependent vessels had improved. A new quantitative index of collateral function is defined as the level of coronary flow (delivered through normal coronary arteries) at which collateral flow deviates from homogeneous perfusion. Collateral function, when so defined, increases by a factor of almost 6 times between 4 weeks (early after coronary occlusion) and 6 months (late after occlusion) after the implantation of occluding devices.ZusammenfassungDie lokale Myokarddurchblutung und Dilatationsreserve wurde bei Hunden mit der Partikelverteilungsmethode bestimmt. Normaltiere und Hunde mit chronischem Verschluß des Ramus circumflexus der linken Koronararterie und der rechten Koronararterie wurden untersucht. Bei Verschluß von zwei Koronararterien kam es beim größten Teil der Tiere durch ausreichende Kollateralisierung zu keiner Myokardinfarcierung. Die Koronarreserve wurde bei maximaler Koronardilatation gemessen. In normalen Herzen war im ganzen linken Ventrikel die Durchblutungszunahme homogen. Bei chronischem Koronarverschluß kam es bei Koronardilatation zu einer inhomogenen Durchblutungsverteilung: über Kollateralen perfundiertes Myokard wird schlechter durchblutet als von normalen Koronararterien versorgtes Gewebe. Kurze Zeit nach völligem Koronarverschluß war die Koronarreserve insgesamt erniedrigt, und besonders deutlich war die Dilatationsreserve über Kollateralen versorgten Myokards eingeschränkt. Zu einem späteren Zeitpunkt (6 Monate nach Koronarverschluß) war die gesamte Koronarreserve immer noch geringfügig vermindert, aber die Koronarreserve des von Kollateralen abhängigen Myokards war wesentlich verbessert. Ein neuer quantitativer Index der Kollateralfunktion wird definiert als das Niveau der Koronardurchblutung, bei dem der Kollateralfluß nicht mehr zunimmt bei zunehmender Koronardurchblutung. Die Funktion der Kollateralen, wenn so definiert, nimmt um den Faktor 6 zu, wenn man Tiere vier Wochen (=Frühstadium) mit solchen von sechs Monaten (spätes Stadium) nach der Operation miteinander vergleicht.

Influence of tachycardia on regional myocardial flow in chronic experimental coronary occlusion

SummaryThe influence of tachycardia on regional myocardial flow was studied in normal dogs and in dogs with chronic coronary artery occlusions. Coronary vasodilation was induced by coronary occlusion and subsequent release, i.e. by reactive hyperemia. Local myocardial blood flow was determined with the tracer microspheres technique. In normal hearts atrial pacing produced a slight but significant increase in coronary resistance in the subendocardial layers of the left ventricle. The coronary resistance of the subepicardium remained unaffected. In the right ventricle atrial pacing had no influence on the resistance to flow.In hearts with multiple coronary occlusions tachycardia-induced changes of coronary resistance were more pronounced. In the collateral dependent subendocardium coronary resistance increased from 0.4–2.2 resistance units when the heart rate was raised to 200 beats/min.Perfusion of the right ventricular myocardium became also rate-dependent when the right coronary artery was chronically occluded.We conclude that regional perfusion depends upon the relationship between the effective perfusion pressure, which is reduced in chronic coronary occlusion, and the time integral of effective tissue pressure, which is increased with tachycardia. The results cannot be explained by assuming excessive O2-demand but rather by a rate-induced lowered O2-supply.ZusammenfassungDer Einfluß von Tachykardie auf die Regionaldurchblutung des Herzens wurde an normalen Hundeherzen und an solchen mit chronischen Koronarverschlüssen untersucht. Die Versuche wurden in maximaler Vasodilatation während reaktiver Hyperämie ausgeführt, und die Regionaldurchblutung wurde mit Hilfe von Tracer Microspheres bestimmt. Beim normalen Herzen nahm der Gesamtwiderstand im subendokardialen Gibiet des linken Ventrikels durch Elektrostimulation (Herzfrequenz bis 220/min) deutlich zu. Das Subepikard zeigte keine Frequenzabhängigkeit, ebenso nicht die freie Wand des rechten Ventrikels. Beim Herzen mit chronischen Koronarverschlüssen, aber ohne Infarkte, war der Tachykardieeffekt wesentlich ausgepräger. Im Subendokardium entstand ein Perfusionsdefizit, und auch das Subepikardium zeigte eine geringe Frequenzabhängigkeit. Die Durchblutung des rechten Ventrikels wurde ebenfalls frequenzabhängig.Aus den Daten ergibt sich, daß bei einem ungünstigen Verhältnis von Perfusionsdruck zu Gewebsdruck, wie es beim Koronarverschluß vorliegt, die Durchblutung des Subendokards durch Frequenzbelastung abnimmt. Die Bestimmung der Angina-Schwelle unter klinischen Bedingungen durch Elektrostimulation basiert also nicht nur auf der Zunahme des myokardialen Sauerstoffverbrauchs, sondern im wesentlichen auf der Abnahme der Sauerstoffzufuhr.

Coronary collateral vessels: Their significance for left ventricular histologic structure

Whether coronary collateral vessels protect the left ventricular myocardium is unknown. Light microscopic morphometry was carried out on myocardial tissue samples from 56 surgically treated patients with coronary artery disease. Transmural biopsy of the myocardium perfused by the left anterior descending coronary artery was obtained during open heart surgery. In initial reproducibility studies of biopsy samples of 17 patients a sampling error for evaluation of myocardium was defined and differences in transmural fibrosis exceeding +/- 6.2 percent were considered biologically significant. Stenosis of the left anterior descending artery was determined from preoperative angiography. Group A (control group) comprised patients with less than 75 percent area reduction of the left anterior descending coronary artery (mean +/- standard deviation 65 +/- 10 percent). Patients in group B (more than 95 percent area reduction [mean 99 +/- 2 percent] without collateral supply on arteriography) were compared with patients in group C (identical stenosis [mean 99 +/- 2 percent] but with collateral supply). Fibrosis averaged 17 percent in group A, 68 percent in group B (p less than 0.001 versus group A) and 29 percent in group C (p greater than 0.05 versus group A, p less than 0.001 versus group B). Thus, in severe coronary stenosis myocardium supplied by collateral vessels shows less fibrosis on biopsy sample than does myocardium without collateral supply.

Coronary collaterals in the canine heart: development and functional significance.

Abstract The development and functional significance of coronary collaterals was studied using the tracer microspheres technique in 18 mongrel dogs with complete chronic occlusion of the left circumflex coronary artery. In a first group of eight dogs resistance of the preexisting collaterals was determined during short acute occlusion of the left circumflex coronary artery (LC). The mean value was 8.49 resistance units (R.U.). Six weeks after the implantation of an Ameroid constrictor on the LC, collateral resistance decreased significantly (p In the second group of 10 animals no myocardial infarction was found six weeks after Ameroid constrictor implantation. In this group a stress test was performed by infusion of norepinephrine intravenously. In the areas perfused by normal coronary arteries, there was a significant relation between myocardial blood flow (MBF) and pressure-rate product (PRP). The collateralized subendocardium, however, failed to raise its blood flow with increasing PRP. After bypass to the occluded LC, the normal MPF-PRP relation was restored. These observations indicate that a significant collateral circulation develops after chronic coronary obstruction and protects the myocardium against infarction in most cases. The functional capacity of these collaterals, however, is limited and becomes inadequate under stress conditions.

Cardiac function in the chronically volume-overloaded canine heart

SummaryIn the chronically volume-overloaded canine heart due to AV-block evaluations of cardiac function were performed during the development of hypertrophy and at stable hypertrophy. In an early stage (1 and 2 weeks of AV-block) when no or only a slight increase of cardiac muscle occurred, contractility measured from dP/dtmax at comparable load is elevated, while later (10 weeks of AV-block) when stable hypertrophy is present, contractility becomes again normal. In the hypertrophied heart a non-depressed cardiac performance and contractility and functional reserve was established from insitu experiments and from evaluations in the isolated heart.ZusammenfassungIn experimentellen Untersuchungen an Herzen mit chronischer Volumenbelastung (AV-Block) wurde die Funktion während der Entwicklung der Hypertrophie und bei ausgeprägter Hypertrophie untersucht.In einer frühen Phase (1 und 2 Wochen nach AV-Block), wenn keine oder nur eine geringe Zunahme der Muskelmasse nachweisbar ist, ist die Kontraktilität, gemessen an dP/dtmax, bei vergleichbarer ventrikulärer Belastung gegenüber Kontrollen deutlich erhöht. In der Folgezeit (10 Wochen AV-Block), wenn der Grad der Hypertrophie stabilisiert ist, wurde eine normale kontraktile Funktion gefunden. Bei den hypertrophierten Herzen konnte eine nicht verminderte kardiale Leistungsfähigkeit und Kontraktilität wie auch eine uneingeschränkte funktionelle Reserve durch In-situ-Experimente und durch Versuche an isolierten Herzen nachgewiesen werden.

Cardiac function in the chronically volume-overloaded canine heart@@@Experimentelle Untersuchungen zur Funktion des chronisch volumenbelasteten Herzens

SummaryIn the chronically volume-overloaded canine heart due to AV-block evaluations of cardiac function were performed during the development of hypertrophy and at stable hypertrophy. In an early stage (1 and 2 weeks of AV-block) when no or only a slight increase of cardiac muscle occurred, contractility measured from dP/dtmax at comparable load is elevated, while later (10 weeks of AV-block) when stable hypertrophy is present, contractility becomes again normal. In the hypertrophied heart a non-depressed cardiac performance and contractility and functional reserve was established from insitu experiments and from evaluations in the isolated heart.ZusammenfassungIn experimentellen Untersuchungen an Herzen mit chronischer Volumenbelastung (AV-Block) wurde die Funktion während der Entwicklung der Hypertrophie und bei ausgeprägter Hypertrophie untersucht.In einer frühen Phase (1 und 2 Wochen nach AV-Block), wenn keine oder nur eine geringe Zunahme der Muskelmasse nachweisbar ist, ist die Kontraktilität, gemessen an dP/dtmax, bei vergleichbarer ventrikulärer Belastung gegenüber Kontrollen deutlich erhöht. In der Folgezeit (10 Wochen AV-Block), wenn der Grad der Hypertrophie stabilisiert ist, wurde eine normale kontraktile Funktion gefunden. Bei den hypertrophierten Herzen konnte eine nicht verminderte kardiale Leistungsfähigkeit und Kontraktilität wie auch eine uneingeschränkte funktionelle Reserve durch In-situ-Experimente und durch Versuche an isolierten Herzen nachgewiesen werden.