CC BY
9
Влияние реваскуляризации внутренней сонной артерии путем стентирования или эндартерэктомии на микроциркуляцию глаза (по данным оптической когерентной томографии)
Д.Г. Иоселиани1, Н.С. Боша1, Т.С. Сандодзе1, А.В. Азаров2, С.П. Семитко1*
1 Кафедра интервенционной кардиоангиологии и НПЦ интервенционной кардиоангиологии ФГАОУ ВО "Первый МГМУ имени И.М. Сеченова" Минздрава России
(Сеченовский Университет), Москва, Россия
2 ГБУЗ МО "Московский областной научно-исследовательский клинический институт имени М.Ф. Владимирского" (МОНИКИ), Москва, Россия
Целью исследования явилось изучение изменения перфузии сетчатки и диска зрительного нерва у пациентов после каротидной эндартерэктомии и каротидного стентирования с помощью оптической когерентной томографии-ангиографии (ОКТ-ангиография). В исследование вошли 30 пациентов с гемодинамически значимым стенозом (>75%) правой или левой внутренней сонной артерии, которым было выполнено стентирование внутренней сонной артерии (17 больных) или операция каротидной эндартерэктомии из сонной артерии (13 больных). Всем пациентам до и после вмешательства выполнялась ОСТ-ангиография сетчатки глаза. До процедур реваскуляризации ОСТ-ангиография не выявила достоверной разницы по показателям плотности кровотока на стороне стенозированной и не стенози-рованной сонных артерий (p < 0,05). В раннем послеоперационном периоде плотность кровотока увеличилась в макулярной зоне как на уровне поверхностного, так и глубокого слоев. При контрольном обследовании спустя 3 мес после процедур реваскуляризации ОСТ-ангиография показала умеренное снижение некоторых показателей плотности потока, однако они оставались выше исходных. ОСТ сетчатки глаза является эффективным методом оценки изменений микроциркуляции структур головного мозга после реваскуляризации внутренней сонной артерии.
Ключевые слова: каротидное стентирование, каротидная эндартерэктомия, оптическая когерентная томография, микроциркуляция головного мозга
The effects of internal carotid artery revascularization via stenting or carotid endarterectomy on ocular microcirculation (assessed by optical coherence tomography)
D.G. losseliani1, N.S. Bosha1, T.S. Sandodze1, A.V. Azarov2, S.P. Semitko1*
1 Department of Interventional Cardioangiology, Scientific and Practical Center of Interventional Cardioangiology of the I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University), Moscow, Russia
2 M.F. Vladimirsky Moscow Regional Clinical and Research Institute (MONIKI), Moscow, Russia
The aim of study was to evaluate the changes in the perfusion of the retina and the optic nerve head in patients after carotid endarterectomy and carotid artery stenting using optic coherence tomographic angiography (OCT-A). The study included 30 patients with hemodynamically significant stenosis (>75%) of the right or left internal carotid artery, who underwent the stenting of the internal carotid artery (n = 17) or the operation of carotid endarterectomy (n = 13). OCT-A of the retina was performed in all patients before and after the intervention. Before revascularization procedures. OCT-A did not reveal significant differences in the indices of the blood flow density neither at the side of the affected carotid artery, nor at the contralateral side (p < 0.05). In early postoperative period the blood flow density increased in the macular area at the superficial, as well as at the deep layer level. Control examination with OCT-A performed within 3 months showed moderate decrease of several indices of the flow density, however they still remained above the baseline values. OCT of the retina
is an effective method for the evaluation of the changes of microcirculation in the brain structures after the revascularization of the internal carotid artery.
Keywords: carotid stenting, carotid endarterectomy, optical coherence tomography, cerebral microcirculation
Хирургическая и рентгенэндоваскуляр-ная реваскуляризация заняла сегодня лидирующее положение в лечении ишемических состоянии разных органов и тканей. Реваскуляризация сердца, головного мозга, почек, органов брюшной полости, конечностей и т.д. спасла жизнь и вернула к нормальному труду многие миллионы людей в мире. В настоящее время не вызывает сомнения, что эти процедуры улучшают клиническое состояние больных, а также кровообращение в артериальных сосудах, подвергшихся реваскуляризации. В значительно меньшей степени изучены вопросы, касающиеся воздействия реперфузии на состояния микроциркуляции этих органов. Примером могут служить процедуры реваскуляри-зации внутренней сонной артерии (ВСА). Известно, что этот сосуд отвечает за васку-ляризацию значительной части головного мозга, и нарушение кровотока в нем может приводить к существенным, порой необратимым нарушениям функции центральной нервной системы. К примеру, стенозирова-ние сонной артерии и тем самым нарушение васкуляризации структур головного мозга является одним из важнейших факторов риска развития ишемического инсульта и преходящих ишемических атак. Следует отметить, что среди заболеваний нервной системы примерно 15-25% из них вызваны нарушением мозгового кровообращения. В экономически развитых странах среди причин смертности инсульт мозга занимает третье место. Как известно, примерно 2/3 всех случаев ишемических инсультов обусловлены стенозирующе-окклюзирующим поражением сонных артерий. К примеру, при стенозирующем поражении ВСА более чем на 75% вероятность развития ишеми-ческого инсульта в течение первого года после установления диагноза колеблется от 2 до 5%, а при наличии клинических проявлений в виде транзиторных ишемических атак вероятность возрастает примерно до 40%. Следует особо отметить, что степень стеноза сонной артерии является достаточно четким индикатором вероятности возникновения у пациентов инсульта мозга и служит объективным показанием к необходимости выполнения лечебных процедур на сосуде.
До конца 80-х годов прошлого века в лечении больных со стенозирующим поражением сонных артерий использовали в основном медикаментозную терапию и значительно реже - хирургическое лечение, а именно, операцию каротидной эндартерэктомии (КЭАЭ). Однако с внедрением в клиническую практику рентгенэндоваскулярной рева-скуляризации сосудов этот метод стали успешно и широко применять в лечении стенозирующих поражений сонных артерий. Сегодня можно уверенно говорить, что в настоящее время основными методами лечения пациентов с клиническими проявлениями недостаточности мозгового кровоснабжения и стенозом сонных артерий являются стентирование сонной артерии или КЭАЭ. За последние годы опубликовано достаточное количество рандомизированных исследований, сравнивающих эти два метода в лечении брахиоцефальных сосудов. Эти исследования не выявили существенной разницы по ближайшим и отдаленным результатам лечения с использованием названных методов реваскуляризации головного мозга (1). Следовательно, в таких случаях предпочтение следует отдавать менее травматичному методу лечения, которым является стентирование сонной артерии.
При использовании любого метода рева-скуляризации головного мозга главным вопросом остается степень эффективности коррекции нарушенного кровообращения как на уровне макроциркуляции, т.е. в магистральных сосудах, так и на уровне микро-циркуляторного русла. Если в отношении крупных сосудов результаты лечения вполне адекватно можно оценивать по данным компьютерной томографии, магнитно-резонансной томографии и УЗДГ, то изучение микроциркуляторного русла структур головного мозга представляется несколько более сложным (2). Следует, правда, отметить, что за последние годы появились методы, позволяющие достаточно полно изучать кровообращение на уровне микроциркуляции. Примером может служить метод оптической когерентной томографии (ОКТ), с помощью которой можно успешно изучать микроциркуляцию глазного дна, являющегося структурой головного мозга и в то же
время чувствительно реагирующего не только на нарушение кровообращения в системе ВСА, но и на нарушения кровоснабжения сердца (3).
ОКТ в ангиорежиме - относительно новая технология, позволяющая неинвазивно визуализировать сосудистую сеть сетчатки глаза и диска зрительного нерва (ДЗН), оценивая количественно и качественно кровоток в этих областях. Следует особо отметить, что кровеносные сосуды глазного дна крайне чувствительны вообще к патологическим процессам, происходящим в организме, и в особенности при патологии головного мозга, нервной системы, а также сердца (4-6). Это касается, в частности, процессов, связанных с нарушением васкуляризации этих структур. Известно, что стенозирующе-окклюзирующие изменения ВСА сопровождаются нарушением кровоснабжения глаз, что, в свою очередь, может приводить к внезапному или прогрессирующему снижению остроты зрения. Соответственно, логичным является допустить, что обратные изменения, т.е. улучшение кровообращения в системе ВСА, может сопровождаться позитивными изменениями в микроциркуляции глазного дна и глаза в целом.
В связи с изложенным нами была поставлена задача изучить микроциркуляцию сетчатки глаза и ствола зрительного нерва до и после восстановления адекватного кровотока в ВСА путем стентирования или КЭАЭ с использованием ОКТ в ангиорежиме у пациентов с резким (>75%) стенозирующим поражением этого сосуда.
Материал и методы
В исследование вошло 30 пациентов с ге-модинамически значимым стенозом (>75%) правой или левой ВСА. Пациенты были разделены на две группы: I - пациенты, кото-
рым было выполнено стентирование ВСА (17 больных), и II - пациенты, которым была выполнена операция КЭАЭ из сонной артерии (13 больных). Клиническая характеристика больных представлена в табл. 1.
Как видно из данных табл. 1, у подавляющего большинства пациентов наблюдали мультифокальный атеросклероз. У некоторых из них в анамнезе были операция прямой реваскуляризации миокарда и/или стен тирование коронарных артерий. Следует также отметить, что у 22 (73,3%) пациентов имелось стенозирующее поражение другой сонной артерии разной степени выраженности, но не превышающее ни в одном случае 75%.
Критерием включения пациентов в исследование являлось наличие у них стеноза ВСА >75%. В большинстве случаев имело место поражение правой ВСА. Больных с выраженной глазной патологией, связанной со снижением проницаемости оптических сред (катаракта) или наличием витрео-ретинальных заболеваний, в исследование не включали, так же как больных с острым инфарктом миокарда и с серьезными неврологическими заболеваниями, включая инсульт мозга.
Стентирование ВСА проводили по стандартной методике с обязательным использованием противоэмболического защитного устройства и выполнением баллонной постдилатации стентированного участка.
Операцию КЭАЭ выполняли под общей анестезией. После выделения общей сонной артерии и болюсного введения гепарина пережимали в отдельности общую, наружную и внутреннюю сонные артерии, затем накладывали шунт выше пережатия сосудов для поддержания перфузии интракраниаль-ных артерий. После этого выполняли удаление атеросклеротической бляшки. Время
Таблица 1. Клинико-анамнестическая характеристика изученных больных
Показатель Группа I (стентирование) (n = 17) Группа II (КЭАЭ) (n = 13)
Возраст (в среднем), годы 70,2 ± 8,3 70,9 ± 7,5
Пол:
М 8 (47,1%) 7(53,8%)
Ж 9 (52,9%) 6(46,2%)
Ранее выполненные АКШ и/или 14 (82,4%) 9 (69,2%)
стентирование коронарных артерий
Стеноз левой ВСА 7 (41,2%) 6 (46,2%)
Стеноз правой ВСА 10 (58,8%) 7 (53,8%)
Артериальная гипертензия 15 (88,2%) 12 (92,3%)
пережатия ВСА во время операции составило в среднем 28,4 ± 5,9 мин. В течение 24 ч после КЭАЭ больные находились на мони-торном наблюдении.
ОКТ-ангиографию выполняли на томографе фирмы CANON, использующем A-скан с мощностью 70 000 сканов в секунду. Исследование выполнял один и тот же исследователь при полностью идентичных режимах. Зона ДЗН имела размеры 4,5 х 4,5 мм2, а зона макулы - 3,0 х 3,0 мм2. В сравнительный анализ включали поверхностные капиллярные слои ДЗН и макуляр-ной зоны, а также глубокий капиллярный слой макулы и слой хориокапилляров ДЗН. Сегментацию плотности потока определяли автоматически для каждой зоны и подвергали дальнейшему анализу.
Перед выполнением ОКТ-ангиографии больные в течение 5 мин находились в состоянии полного покоя, после чего им в сидячем положении измеряли артериальное давление на левой руке при условии, что рука пациента находилась точно на высоте
сердца. ОКТ больным выполняли трижды в следующей последовательности: в I группе не ранее 1 нед перед процедурой стен-тирования, затем через 2-3 дня после процедуры, а во II группе - также не ранее 1 нед перед операцией КЭАЭ и через 5-7 дней после нее. Через 3 мес после процедуры всем пациентам обеих групп амбулаторно выполняли третью, контрольную, ОКТ-ангио-графию.
Результаты исследования
Выполненная до процедур реваскуляри-зации ОКТ-ангиография не выявила достоверной разницы по показателям плотности кровотока на стороне стенозированной и не стенозированной сонных артерий (р < 0,05). Так же по исходным показателям группы были сопоставимы между собой (табл. 2).
В раннем послеоперационном периоде плотность кровотока увеличился в макуляр-ной зоне как на уровне поверхностного, так и глубокого слоев (р < 0,05). Следует отметить, что в зоне капиллярного сплетения и
Таблица 2. Показатели плотности потока крови в макулярной зоне и на уровне диска зрительного нерва до
процедуры реваскуляризации (ипсилатеральная и контралатеральная сторона)
ОКТ-ангиография Группа I Группа II
сторона поражения без стеноза ВСА сторона поражения без стеноза ВСА
Центр. поверхностный 46,42 ± 3,21 46,82 ± 3,32 45,87 ± 3,57 46,76 ± 3,77
Центр. глубокий 48,52 ± 4,41 49,51 ± 4,13 47,14 ± 4,32 49,75 ± 3,24
ДЗН поверхностный 50,31 ± 3,76 50,55 ± 3,69 49,1 ± 3,95 50,12 ± 3,11
ДЗН хориоидальный 52,38 ± 4,1 53,58 ± 4,57 52,13 ± 3,4 52,85 ± 3,86
Таблица 3. Показатели плотности потока крови на стороне внутренней сонной артерии, на которой выполнялась процедура реваскуляризации
ОКТ-ангиография Стентирование КЭАЭ
до после до после
Центр. поверхностный Центр. глубокий ДЗН поверхностный ДЗН хориоидальный 46,42 ± 3,21 48,52 ± 4,41 50,31 ± 3,76 52,38 ± 4,1 47,79 ± 2,24 49,96 ± 4,11 51,67 ± 3,12 53,95 ± 4,5 45,87 ± 3,57 47,14 ± 4,32 49,1 ± 3,95 52,13 ± 3,4 46,89 ± 2,91 48,69 ± 4,05 52,08 ± 3,12 54,01 ± 4,02
Таблица 4. Показатели плотности потока крови на контралатеральной стороне до и после реваскуляризации
ОКТ-ангиография Группа I Группа II
до после до после
Центр. поверхностный Центр. глубокий ДЗН поверхностный ДЗН хориоидальный 46,82 ± 3,32 49,51 ± 4,13 50,55 ± 3,69 53,58 ± 4,57 47,03 ± 2,75 49,95 ± 3,86 51,68 ± 2,95 54,13 ± 4,97 46,76 ± 3,77 49,75 ± 3,24 50,12 ± 3,11 52,85 ± 3,86 47,24 ± 3,84 50,26 ± 3,56 50,85 ± 3,48 53,47 ± 3,73
Рисунок. Клинический пример изменения плотности потока сетчатки глаза у пациента О., 57 лет, после стен-тирования ВСА. ОКТ-ангиограмма пациента до и после стентирования правой сонной артерии. На срезах видно улучшение микроцируляции через 3 дня и через 3 мес после вмешательства. а - до реваскуляризации; б - в ближайшие дни после реваскуля ризации; в - спустя 3 мес после реваскулризации.
капиллярной хориоидеи ДЗН увеличение плотности кровотока было более выраженным (р < 0,01). Полученные после стентиро-вания и КЭАЭ изученные показатели достоверно не различались между собой (табл. 3).
Следует особо отметить, что на контра-латеральной стороне также отмечалось увеличение плотности потока (табл. 4).
На рисунке представлены данные ОКТ-ангиографии сетчатки глаза у больного О., 57 лет, до и в разные сроки после стентиро-вания правой ВСА.
При контрольном обследовании спустя 3 мес после процедур реваскуляризации ОКТ-ангиография показала умеренное снижение некоторых показателей плотности
потока по сравнению с результатами, полученными непосредственно после процедуры, однако они оставались выше исходных как на стороне поражения (табл. 5), так и на контралатеральной стороне (табл. 6).
Обсуждение и выводы
В 2018 г. появилась публикация L. Lahme и соавт., в которой впервые были представлены результаты сравнительного анализа данных ОКТ-ангиографического исследования микроциркуляции глазного дна у больных со значительным стенозом сонных артерий и в сонных артериях, не подверженных стенозирующему атеросклерозу. Авторы показали, что у пациентов с гемоди-
Таблица 5. Показатели плотности потока в макулярной зоне и на уровне диска зрительного нерва непосредственно после процедуры реваскуляризации и через 3 мес после нее (ипсилатеральная сторона)
ОКТ-ангиография Группа I Группа II
3 дня 3 мес 3 дня 3 мес
Центр. поверхностный Центр. глубокий ДЗН поверхностный ДЗН хориоидальный 47,79 ± 2,24 49,96 ± 4,11 51,67 ± 3,12 53,95 ± 4,5 47,35 ± 2,27 50,07 ± 3,52 51,07 ± 3,21 54,01 ± 3,95 46,89 ± 2,91 48,69 ± 4,05 52,08 ± 3,12 54,01 ± 4,02 46,53 ± 3,01 50,12 ± 3,12 52,83 ± 3,93 54,95 ± 3,17
Таблица 6. Показатели плотности потока в макулярной зоне и на уровне диска зрительного нерва непосредственно после процедуры реваскуляризации и через 3 мес после нее (контралатеральная сторона)
ОКТ-ангиография Группа I Группа II
3 дня 3 мес 3 дня 3 мес
Центр. поверхностный Центр. глубокий ДЗН поверхностный ДЗН хориоидальный 46,82 ± 3,32 49,51 ± 4,13 50,55 ± 3,69 53,58 ± 4,57 47,03 ± 2,75 49,95 ± 3,86 51,68 ± 2,95 54,13 ± 4,97 46,76 ± 3,77 49,75 ± 3,24 50,12 ± 3,11 52,85 ± 3,86 47,24 ± 3,84 50,26 ± 3,56 50,85 ± 3,48 53,47 ± 3,73
намически значимым стенозом ВСА наблюдается значительное снижение плотности кровотока в сетчатке глаза и ДЗН по сравнению с аналогичными показателями у пациентов без стенозирующего поражения сонной артерии. Эти же авторы показали что у пациентов со стенозирующим поражением сонной артерии после операции КЭАЭ отмечается значительное улучшение кровотока в сетчатке и ДЗН того глаза, который находится в бассейне оперированной сонной артерии. Улучшение кровотока наблюдается как в раннем, так и в отдаленном послеоперационном периоде. Это пилотное исследование впервые показало стабильное увеличение кровотока в сетчатке и ДЗН после успешного восстановление кровотока в стенозированной сонной артерии путем хирургической эндартерэктомии атероскле-ротической бляшки (7). Несколько позже были опубликованы две работы, в которых авторы изучили динамику микроциркуляции сетчатки глаза методом ОКТ-ангиографии у больных после стентирования ВСА (7, 8). Между тем работ, основанных на сравнительном анализе микроциркуляции глаза методом ОКТ-ангиографии у пациентов после стентирования ВСА и КЭАЭ, нет. Таким образом, можно предполагать, что наше исследование в этом направлении является первым.
Проведенное нами исследование показало, что после стентирования сонной артерии, пораженной стенозирующим атеросклерозом, так же как после КЭАЭ, наблюдается улучшение васкуляризации сетчатки и ДЗН не только того глаза, который находится в бассейне стентированной сонной артерии, но и второго глаза тоже. Возможно, это происходит ввиду того, что у изученных нами пациентов в подавляющем большинстве случаев в той или иной степени была также поражена вторая сонная артерия. Следовательно, восстановление кровотока
в одной из сонных артерий могло привести к улучшению микроциркуляции второго глаза тоже, возможно, за счет особенностей кровообращения глаза.
Таким образом, проведенное нами исследование на небольшой группе пациентов убедительно показало, что после реваскуляризации сонной артерии, как путем стентирования, так и КЭАЭ, происходит значительное увеличение плотности кровотока в зоне капиллярной сети ДЗН, парапапиллярной хориоидеи и в меньшей степени в макуляр-ной области. По степени и характеру изменений в микроциркуляции глаза нет достоверной разницы между методами реваскуляризации сонной артерии (стентирование или КЭАЭ). Следовательно, можно с высокой долей вероятности утверждать, что стентирование сонных артерий, так же как и КЭАЭ, улучшает кровообращение не только в магистральных сосудах, но и на уровне микроциркуляции.
Следует также особо отметить, что первые исследования по изучению динамических изменений микроциркуляции глаза после реваскуляризации сонных артерий путем ОКТ-ангиографии показали, что этот метод достаточно эффективен как для определения состояния микроциркуляторного русла структур головного мозга, в частности глаза, так и для сравнительной оценки динамических изменений кровоснабжения после разных лечебных процедур. Однако следует помнить, что исследование кровотока глазного дна с использованием ОКТ-ангиогра-фии лимитировано при разных сопутствующих заболеваниях глаз.
И, наконец, для окончательного вывода об эффективности и достоверности метода ОКТ-ангиографии в изучении микроциркуляции структур головного мозга необходимо дальнейшее накопление опыта и увеличение сроков отдаленного наблюдения.
Surgical and X-ray guided endovascular revascularization are now the most widely accepted methods of treatment of ischemic conditions in various organs and tissues. Revascularization of the heart, brain, kidneys, abdominal organs, extremities etc. helped to save lives and restore ability to work for millions of people worldwide. At present, there are no doubts that these procedures improve both clinical condition of patients and blood circulation in the re-vascularized arteries. However, the effects of reperfusion on the microcirculation in the affected organs have been studied to a much lesser extent. Revascularization of the internal carotid artery (ICA) can serve as an example. It has been known that ICA is responsible for supplying a significant part of the brain, and disturbed blood flow in the ICA can result in significant, sometimes irreversible dysfunction of the central nervous system. For example, carotid artery stenosis, and therefore, impaired circulation in the brain structures, is one of the most important risk factors for ischemic stroke and transient ischemic attacks. It should be noted that approximately 15-25% of all nervous system diseases are caused by impaired cerebral blood flow. Cerebral stroke ranks third among the causes of mortality in the economically developed countries. Approximately two-thirds of all cases of ischemic strokes are caused by stenotic occlusive lesions of the carotid arteries. For example, in cases with more than 75% stenosis of the internal carotid artery, the probability of ischemic stroke during the first year after diagnosis ranges from 2 to 5% and increases up to approximately 40% in the presence of clinical manifestations such as transient ischemic attacks. It should be emphasized that the degree of carotid artery stenosis correlates with the likelihood of cerebral stroke in patients and serves as clear indication for surgical procedures on the vessel.
Until the end of the 1980s, drug therapy was mainly used in the treatment of patients with stenotic lesions of the carotid arteries. Surgical treatment, namely, carotid endarterectomy (CEA), was used much less commonly. However, this method has become successfully and widely used in the treatment of stenotic lesions of the carotid arteries after implementation of X-ray guided endovascular revascularization into clinical practice, Today we can say with confidence that the main methods of treating patients with clinical manifestations of cerebro-vascular insufficiency and carotid artery stenosis are carotid artery stenting or CEA. A large
number of randomized studies comparing these two methods in the treatment of brachiocephalic vessels were published over the recent years. These studies did not reveal significant differences in the immediate and long-term results of the abovementioned methods of cerebral revascularization (1). Therefore, in such cases, preference should be given to a less traumatic method of treatment, namely carotid artery stenting.
For all methods of cerebral revasculariza-tion, the main issue is the efficacy of impaired blood flow restoration both at the level of macro-(i.e. in the main vessels) and microcirculation. Unlike the results of treatment in the large vessels which can be adequately assessed according to computed tomography, magnetic resonance imaging and Doppler ultrasonography data, investigating the microcirculatory vessels of brain structures seems to be more complicated (2). However, it should be noted that over the last years methods have emerged making possible rather complete investigation of microcirculation. For example, optical coherence tomography (OCT) allows to successfully study microcirculation of the ocular fundus, which is the structure of the brain and at the same time it sensitively reacts not only to circulatory disorders in the internal carotid artery system, but also to disturbances of the cardiac blood supply (3).
OCT angiography is a relatively new noninvasive technique which allows us to visualize vessels of the retina and the optic nerve head (ONH), via the quantitative and qualitative assessment of blood flow in these areas. It should be emphasized that blood vessels of the ocular fundus are extremely sensitive to all pathological processes occurring in the body, especially to pathological processes in the brain, nervous system, and heart (4-6). This applies in particular to the processes associated with the impaired circulation in these structures. It is known that stenotic occlusive changes in the internal carotid arteries are accompanied by impaired ocular blood supply, which in turn can result in a sudden or progressive decrease of visual acuity. Accordingly, it is logical to assume that reverse changes, i.e. improvement of circulation in the internal carotid artery system, may be accompanied by positive changes in the microcirculation of the ocular fundus and of the eye in general.
In connection with the above, our objective was to investigate the microcirculation of the retina and optic nerve trunk before and after the restoration of adequate blood flow in the inter-
nal carotid artery via stenting or CEA using OCT angiography in patients with severe (>75%) stenotic lesion of this vessel.
Materials and methods
The study included 30 patients with hemo-dynamically significant stenosis (>75%) of the right or left internal carotid artery (ICA). Patients were divided into two groups as follows: Group 1 - patients who underwent stenting of the internal carotid artery (17 patients), and Group 2 - patients who underwent carotid en-darterectomy (CEA) from the carotid artery (13 patients). Clinical characteristics of the patients are presented in Table 1.
As shown in Table 1, the vast majority of patients had multifocal atherosclerosis. Some of them had a history of direct myocardial revascularization and/or coronary artery stenting. It should also be noted that 22 (73.3%) patients had stenotic lesion of the other carotid artery with varying degree of severity but not exceeding 75% in any case.
Study inclusion criterion for the patients was the presence of internal carotid artery stenosis >75%. In most cases the right ICA was involved. Patients with severe ocular pathology associated with a decreased transparency of optical media (cataract) or the presence of vitreoretinal diseases were not included in the study, as well as patients with acute myocardial infarction and serious neurological diseases, including cerebral stroke.
Stenting of the internal carotid artery was performed according to standard procedure with mandatory use of embolic protection device and balloon post-dilatation of the stented area.
CEA was performed under general anaesthesia. After isolation of the common carotid artery and bolus administration of heparin, the common, external and internal carotid arteries were clamped separately, with subsequent
bypass formation above the vessel clamp to maintain perfusion of the intracranial arteries. Then the atheromatous plaque was removed. The average time of ICA clamping during the surgery was 28.4 ± 5.9 minutes. The patients were monitored for 24 hours after the CEA.
OCT angiography was performed by CANON tomography scanner using an A-scan with a capacity of 70,000 scans per second. The study was performed by the same investigator in completely identical regimens. Optic disc area was 4.5 x 4.5 mm2 in size, and macular area was 3.0 x 3.0 mm2. Comparative analysis included surface capillary layers of the ONH and macular area, as well as the deep capillary layer of the macula and the layer of choriocapillaris of the ONH. Segmentation of the flow density was determined automatically for each area and subjected to further analysis.
Prior to performing OCT angiography, the patients were in a state of complete rest for five minutes, after that their blood pressure was measured on the left arm in a sitting position, provided that the patient's arm was exactly at the height of the heart. The patients underwent OCT three times in the following order: Group 1 -not earlier than one week before the stenting procedure, then 2-3 days after the procedure; Group 2 - also not earlier than one week before the CEA and 5-7 days after it. In 3 months after the procedure all patients from both groups underwent a third control OCT angiography in the out-patient settings.
Results of the study
OCT angiography conducted prior to the re-vascularization procedures did not reveal a significant difference in blood flow density parameters in stenotic and non-stenotic carotid arteries (p < 0.05). The groups were comparable by baseline parameters (Table 2).
In the early post-operative period blood flow density increased in the macular zone both in
Table 1. Clinical characteristics and anamnesis of the studied patients
Показатель Group I (stenting) (n = 17) Group II (CEA) (n = 13)
Age (on average) 70.2 i 8.3 70.9 i 7.5
Gender:
M 8 (47.1%) 7(53.8%)
F 9 (52.9%) 6(46.2%)
History of CABG and/or coronary artery stenting 14 (82.4%) 9 (69.2%)
Stenosis of the left ICA 7 (41.2%) 6 (46.2%)
Stenosis of the right ICA 10 (58.8%) 7 (53.8%)
Arterial hypertension 15 (88.2%) 12 (92.3%)
Table 2. Blood flow density parameters in the macular area and at the level of optic nerve head prior to revascularization
procedure (ipsilateral and contralateral side)
Group I Group II
OCT angiography ipsilateral side contralateral side (without ICA stenosis) ipsilateral side contralateral side (without ICA stenosis)
Central, superficial 46.42 ± 3.21 46.82 ± 3.32 45.87 ± 3.57 46.76 ± 3.77
Central, deep 48.52 ± 4.41 49.51 ± 4.13 47.14 ± 4.32 49.75 ± 3.24
ONH, superficial 50.31 ± 3.76 50.55 ± 3.69 49.1 ± 3.95 50.12 ± 3.11
ONH, choroidal 52.38 ± 4.1 53.58 ± 4.57 52.13 ± 3.4 52.85 ± 3.86
Table 3. Blood flow density parameters on the side of revascularization procedure
OCT angiography Stenting CEA
before after before after
Central, superficial Central, deep ONH, superficial ONH, choroidal 46.42 ± 3.21 48.52 ± 4.41 50.31 ± 3.76 52.38 ± 4.1 47.79 ± 2.24 49.96 ± 4.11 51.67 ± 3.12 53.95 ± 4.5 45.87 ± 3.57 47.14 ± 4.32 49.1 ± 3.95 52.13 ± 3.4 46.89 ± 2.91 48.69 ± 4.05 52.08 ± 3.12 54.01 ± 4.02
Table 4. Blood flow density parameters on the contralateral side prior to and after revascularization
ОКТ-ангиография Group I Group II
before after before after
Central, superficial Central, deep ONH, superficial ONH, choroidal 46.82 ± 3.32 49.51 ± 4.13 50.55 ± 3.69 53.58 ± 4.57 47.03 ± 2.75 49.95 ± 3.86 51.68 ± 2.95 54.13 ± 4.97 46.76 ± 3.77 49.75 ± 3.24 50.12 ± 3.11 52.85 ± 3.86 47.24 ± 3.84 50.26 ± 3.56 50.85 ± 3.48 53.47 ± 3.73
the superficial and deep layers (p < 0.05). It should be noted that blood flow density increase was more pronounced in the capillary plexus zone and choriocapillaries of the ONH (p < 0.01). Investigated parameters obtained after the stenting and CEA had no significant differences. (Table 3)
It should be stressed that flow density increased on the contralateral side as well (Table 4).
Retinal OCT angiography data obtained from the patient O., 57 years old, prior to and after the stenting of the right internal carotid artery are presented in Figure.
Figure. A clinical case showing changes in retinal blood flow density in a 57-year-old patient O. after the ICA stenting. OCT angiogram of a patient prior to and after right coronary artery stenting. Improved microcirculation is observed 3 days and 3 months after the intervention. a - prior to revascularization; b - in the immediate days after revascularization; c - 3 months after the revascularization.
Table 5. Blood flow density parameters in the macular area and at the level of the optic nerve head immediately after the revascularization procedure and 3 months later (ipsilateral side)
OCT angiography Group I Group II
3 days 3 months 3 days 3 months
Central, superficial Central, deep ONH, superficial ONH, choroidal 47,79 ± 2,24 49,96 ± 4,11 51,67 ± 3,12 53,95 ± 4,5 47,35 ± 2,27 50,07 ± 3,52 51,07 ± 3,21 54,01 ± 3,95 46,89 ± 2,91 48,69 ± 4,05 52,08 ± 3,12 54,01 ± 4,02 46,53 ± 3,01 50,12 ± 3,12 52,83 ± 3,93 54,95 ± 3,17
Table 6. Blood flow density parameters in the macular area and at the level of the optic nerve head immediately after the revascularization procedure and 3 months later (contralateral side)
OCT angiography Group I Group II
3 days 3 months 3 days 3 months
Central, superficial Central, deep ONH, superficial ONH, choroidal 46,82 ± 3,32 49,51 ± 4,13 50,55 ± 3,69 53,58 ± 4,57 47,03 ± 2,75 49,95 ± 3,86 51,68 ± 2,95 54,13 ± 4,97 46,76 ± 3,77 49,75 ± 3,24 50,12 ± 3,11 52,85 ± 3,86 47,24 ± 3,84 50,26 ± 3,56 50,85 ± 3,48 53,47 ± 3,73
Follow-up OCT angiography performed 3 months after the revascularization procedures demonstrated a moderate decrease in some flow density parameters compared to the results obtained immediately after the procedure; however, they remained higher than the baseline ones, both on the affected side (Table 5) and on the contralateral side (Table 6).
Discussion and conclusions
The article of L. Lahme et al. (2018) presented the novel results of comparative analysis of ocular fundus microcirculation according to OCT angiography data in patients with significant carotid artery stenosis and without stenosing atherosclerosis of carotid arteries. The authors have demonstrated a significantly decreased density of the blood flow in the ocular retina and ONH observed in patients with hemodynamically significant ICA stenosis, as compared to the similar parameters in patients without carotid artery stenosis. The same authors showed that CEA in patients with stenotic lesion of the carotid artery resulted in a significantly improved blood flow in the retina and ONH of the eye supplied by the operated carotid artery. Improvement of the circulation is observed both in the early and in the long-term post-operative period. This pilot study was the first one to demonstrate a stable increase of the blood flow in the retina and ONH after successful restoration of circulation in the stenosed carotid artery via the surgical endarterectomy of an atheromatous plaque (7). Soon after, two
papers were published in which the authors studied the changes of retinal microcirculation measured by OCT angiography in patients after ICA stenting over time (7, 8). Meanwhile, there are no works based on a comparative analysis of the ocular microcirculation measured by OCT angiography in patients after ICA stenting and CEA. Therefore, we suppose that our research is a pioneering work in this area.
Our study showed that both stenting and CEA of the carotid artery affected by stenosing atherosclerosis improved retinal and ONH vascularization not only in the eye supplied by the stented carotid artery, but also in the other eye as well. It may be due to the fact that in the vast majority of our patients the contralateral carotid artery was also affected to various extents. Therefore, the restoration of blood flow in one of the carotid arteries could lead to improvement of microcirculation of the second eye as well, possibly due to the peculiarities of the ocular blood circulation.
Our study, conducted on a small group of patients, convincingly demonstrated a significantly increased blood flow density in the ONH capillaries, parapapillary choroid, and to a lesser extent, in the macular area after carotid artery revascularization both via stenting and CEA. According to the degree and nature of changes in the ocular microcirculation, there is no significant difference between the methods of the carotid artery revascularization (stenting or CEA). Therefore, we can conclude with a high degree of probability that carotid artery stenting, as well as carotid endarterectomy,
improve blood circulation not only in the main vessels, but also at the level of microcirculation.
Moreover, it should be emphasized that the first studies on changes in the ocular microcirculation after revascularization of the carotid arteries over time measured by OCT angiography have demonstrated that this method is quite effective both for determining the state of the microcirculation in the brain structures (in particular, in the eye), and for comparative
assessment of changes in blood supply after various medical procedures over time. However, investigation of the ocular fundus blood circulation using OCT angiography is limited in case of various concomitant eye diseases.
And finally, definitive conclusion on the efficacy and reliability of OCT angiography for the evaluation of microcirculation in brain structures requires further accumulation of experience and extended long-term follow-up.
Список литературы [References]
1. Brott T.G., Howard G., Roubin G.S. et al.; CREST Investigators. Long-term results of stenting versus endar-terectomy for carotid-artery stenosis. N. Engl. J. Med. 2016, 374, 1021-1031. http://doi.org/10.1056/NEJMoa1505215
2. Matsubara S., Moroi J., Suzuki A. et al. Analysis of Cerebral perfusion and metabolism assessed with position emission tomography before and after carotid artery stenting. Clinical article. J. Neurosurg. 2009, 111 (1), 28-36. http://doi.org/10.3171/2008.09.17663
3. Wang J., Jiang J., Qian Y.W. et al. Retinal and choroidal vascular changes in coronary heart disease: an optical coherence tomography angiography study. Biomed. Optics Express. 2019, 10 (4), 1532-1544. http://doi.org/10.1364/B0E.10.001532
4. Spaide R.F., Curcio C.F. Evaluation of Segmentation of the Superficial and Deep Vascular Layers of the Retina by 0ptical Coherence Tomography Angiography Instruments in Normal Eyas. JAMA Ophthalmol. 2017, 135 (3), 259262. http://doi.org/10.1001/jamaophthalmol.2016.5327
5. Rijbroek A., Boellard R., Vermeulen E. et al. Hemodynamic changes in ipsi-and contralateral cerebral arterial territories after carotid endarterectomy using positron emission tomography. Surg. Neurol. 2009, 71, 668-676. http://doi.org/10.1016Zj.sumeu.2008.04.027
6. Lee C.W., Cheng H.C., Chang F.C., Wang A.G. Optical Coherence Tomography Angiography Evaluation of Retinal Microvasculature Before and After Carotid Angioplasty and Stenting. Sci. Rep. 2019, 9 (1), 14755. http://doi.org/10.1038/s41598-019-51382-8
7. Lahme L., Marchiori E., Panuccio G. et al. Changes in retinal flow density measured by optical coherence tomography angiography in patients with carotid artery stenosis after carotid endarterectomy. Sci. Rep. 2018, 8 (1), 17161. http://doi.org/10.1038/s41598-018-35556-4
8. Akca Bayar S., Kayaarasi Ozturker Z., Pinarci E.Y. et al. Structural Analysis of the Retina and Choroid before and after Carotid Artery Surgery. Curr. Eye Res. 2020, 45 (4), 496-503. http://doi.org/10.1080/02713683.2019.1666994
Сведения об авторах [Authors info]
Иоселиани Давид Георгиевич - академик РАН, доктор мед. наук, профессор, заведующий кафедрой интервенционной кардиоангиологии, почетный директор Научно-практического центра интервенционной кардиоангиологии ФГАОУ ВО Первый МГМУ имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), Москва. https://orcid.org/0000-0001-6425-7428. E-mail: davidgi@mail.ru
Боша Наталия Степановна - хирург-офтальмолог АО "Европейский медицинский центр", Москва. E-mail: nboschat@emcmos.ru Сандодзе Тамара Соломоновна - канд. мед. наук, заведующая отделением рентгенохирургических методов диагностики и лечения Научно-практического центра интервенционной кардиоангиологии ФГАОУ ВО Первый МГМУ имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), Москва. https://orcid.org/0000-0003-4540-7747. E-mail: doc.sandodze@mail.ru Азаров Алексей Викторович - канд. мед. наук, руководитель отделения рентгенэндоваскулярных методов диагностики и лечения ГБУЗ МО "Московский областной научно-исследовательский клинический институт имени М.Ф. Владимирского", Москва. https://orcid.org/0000-0001-7061-337X. E-mail: azarov_al@mail.ru
Семитко Сергей Петрович - доктор мед. наук, профессор, директор Научно-практического центра интервенционной кардиоангиологии ФГАОУ ВО Первый МГМУ имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), Москва. https://orcid.org/0000-0002-1268-5145. E-mail: semitko@mail.ru
* Адрес для переписки: Семитко Сергей Петрович - Научно-практический центр интервенционной кардиоангиологии. 101000, Москва, Сверчков пер., 5. Тел. +7-495-624-96-36. E-mail: semitko@mail.ru
David G. Iosseliani - Academician of the Russian Academy of Sciences, Doct. of Sci. (Med.), Professor, Head of the Department of Interventional Cardioangiology, Honored Director of the Scientific and Practical Center of Interventional Cardioangiology of the I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University), Moscow. https://orcid.org/0000-0001-6425-7428. E-mail: davidgi@mail.ru
Natalia S. Bosha - surgeon-ophtalmollogist, European Medical Center, Moscow. E-mail: nboschat@emcmos.ru
Tamara S. Sandodze - Cand. of Sci. (Med.), Head of the Departemnt of endovascular surgery of the Scientific and Practical Center of
Interventional Cardioangiology of the I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian
Federation (Sechenov University), Moscow. https://orcid.org/0000-0003-4540-7747. E-mail: doc.sandodze@mail.ru
Alexey V. Azarov - Cand. of Sci. (Med.), Head of the Departemnt of endovascular diagnosis and treatment of the M.F. Vladimirsky Moscow
Regional Clinical and Research Institute (MONIKI), Moscow. https://orcid.org/0000-0001-7061-337X. E-mail: azarov_al@mail.ru
Sergey P. Semitko - Doct. of Sci. (Med.), Professor, Director of the Scientific and Practical Center of Interventional Cardioangiology
of the I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University),
Moscow. https://orcid.org/0000-0002-1268-5145. E-mail: semitko@mail.ru
* Address for correspondence: Sergey P. Semitko - Moscow City Center of Interventional Cardioangiology. 5, Sverchkov pereulok, Moscow, 101000, Russia. Phone: +7-495-624-96-36. E-mail: semitko@mail.ru
Статья получена 13 ноября 2021 г Принята в печать 31 января 2022 г
Manuscript received on November 13, 2021. Accepted for publication on January 31, 2022.
