The Validity of the Total Myocardial Blood Flow Determination by Means of ¹¹³Xe in Regional Ischemia

Summary

Regional MBF in the ischemic and healthy left ventricular myocardium was measured in 21 mongrel dogs by means of locally injected ¹³³Xe and its washout one week after ligation of the left anterior descending coronary. Simultaneously the total MBF was calculated from the precordial washout determination of ¹³³Xe injected into the left coronary artery. The ¹³³Xe measurements were compared with the regional ⁸⁶Rb uptake. The values of total MBF determination after left coronary artery injection did not diminish adequately to the size of the ischemic area; these values were usually higher as compared with the calculated mean MBF evaluated from the regional left ventricular blood flow and did not agree with regional MBF in the intact left ventricular myocardium. The difference of perfusion between the necrotic and the healthy left ventricular myocardium determined from the local ¹³³Xe washout was higher in comparison to ⁸⁶Rb uptake. The method of total MBF determination by means of precordially determined ¹³³Xe washout injected into the coronary artery yields artificially higher values in cases with greater ischemic areas. This may be accounted for by a low initial radioactivity of the hypoperfused areas and their negligible contribution to the total radioactivity changes produced predominantly by the well perfused areas. The relatively low ⁸⁶Rb uptake difference in the healthy and the necrotic left ventricular myocardium may be caused by affected extraction coefficients of ⁸⁶Rb in the necrotic tissue.

Der lokale Durchfluß wurde im Infarktherd und im gesunden Myokard der linken Herzkammer an 21 Hunden eine Woche nach der Ligatur des R. interventricularis ant. der linken A. coronaria durch Lokalinjektionen von ¹³³Xe gemessen. Diese Werte wurden mit dem Gesamtdurchfluß, gemessen aufgrund des präkordial verfolgten Washout nach der selektiven intraarteriellen ¹³³Xe-Injektion in die linke A. coronaria, verglichen. Der Gesamtdurchfluß in der linken A. coronaria stand in keinem Verhältnis zur Größe des Ischämieherdes und war meistens höher als der durchschnittliche Durchfluß, der aufgrund der lokal gemessenen Durchflüsse berechnet wurde, und überstieg auch oft den Durchfluß im gesunden Myokard. Der Perfusionsunterschied im nekrotischen Herd und im gesunden Myokard bestimmt aus der ⁸⁶Rb-Aufnahme, war kleiner als nach der lokalen Injektion von ¹³³Xe. Es geht daraus hervor, daß die Methode der gesamten Myokarddurchflußmessung durch den präkordial verfolgten Washout des in die Koronararterie selektiv injizierten ¹³³Xe bei großen ischämischen Herden zu hohe Werte ergibt. Im Vergleich zu dem gut perfundierten Myokard dringt wahrscheinlich nur eine kleine Menge des injizierten ¹³³Xe in dieses Gebiet. Der kleine Unterschied zwischen der ⁸⁶Rb-Aufnahme in dem gesunden und nekrotischen Myokard scheint durch veränderte Extraktionskoeffizienten verursacht zu werden.

• References

• 1 Andersen H, Bagger H, Goetzsche H. Non-uniform blood flow in the left ventricular wall of dogs measured by the Xe-133 wash-out technique. Acta Physiol. Scand 1969; 76: 376-382.
• 2 Bassingthwaigthe J. B, Strandell T, Donald D. E. Estimation of coronary blood flow by washout of diffusible indicators. Circulat. Res 1968; 23: 259-278.
• 3 Brandi G, Fam W. M, Mac Gregor M. Measurement of coronary flow in local areas of myocardium using xenon 133. J. appl. Physiol 1968; 24: 446-450.
• 4 Cohen L. S, Elliott W. C, Gorlin R. Measurement of myocardial blood flow using krypton 85. Amer. J. Physiol 1964; 206: 997-999.
• 5 Doutheil U, Rohde R. Messung der Koronardurchblutung mit der Auswaschtechnik radioaktiver inerter Gase (¹³³Xe, ⁸⁵Kr) im Zusammenhang mit der Frage nach der Durchblutungsverteilung in Myokard. Verh. dtsch. Ges. Kreisl.-Forsch 1966; 32: 273-278.
• 6 Doutheil U, Rohde R. Durchblutungsbestimmung in oberflächlichen Myokardschichten und im gesamten Ventrikelmyokard mit Hilfe der Krypton-85-Auswaschtechnik. Pflügers Arch. ges. Physiol 1966; 290: 258-263.
• 7 Herd J. A, Hollenberg M, Thorburn G. D, Kopald H. H, Barger A. C. Myocardial blood flow determined with ⁸⁵Krypton in unanesthetized dogs. Amer. J. Physiol 1962; 203: 122-124.
• 8 Kaltenbach M, Martin K.-L, Hirsch H. H, Hacker H. Lokale Verschiedenheiten der Herzmuskeldurchblutung in den Innen- und Außenschichten des linken Ventrikels, gemessen mit der ¹³³Xenon-Clearance beim Hund. Verh. dtsch. Ges. Kreisl.-Forsch 1968; 34: 272-276.
• 9 Kety S. S, Schmidt C. F. The determination of cerebral blood flow in man by use of nitrous oxide in low concentrations. Amer. J. Physiol 1945; 143: 53-66.
• 10 Kirk E. S, Honig C. R. Nonuniform distribution of blood flow and gradients of oxygen tension within the heart. Amer. J. Physiol 1964; 207: 661-668.
• 11 Klocke F. J, Wittenberg S. M. Heterogeneity of coronary blood flow in human coronary artery disease and experimental myocardial infarction. Amer. J. Cardiol 1969; 24: 782-790.
• 12 Kober G, Kaltenbach M, Dittrich H. Untersuchungen zur regionalen Myokarddurchblutung in den verschiedenen Wandschichten des linken Ventrikels. Verh. dtsch. Ges. inn. Med 1971; 77: 475-478.
• 13 Linder E. Measurements of normal and collateral coronary blood flow by close-arterial and intramyocardial injection of ⁸⁵Krypton and ¹³³Xenon. Acta Physiol. Scand 1966; 68 (Suppl. 272) Suppl 5-31.
• 14 Love W. D, Ishihara Y, Lyon L. D, Smith R. O. Differences in the relationships between coronary blood flow and myocardial clearance of isotopes of potassium, rubidium and cesium. Amer. Heart J 1968; 76: 353-355.
• 15 Maseri A, Pesola A, L’Abbate A, Contini C, Michelassi C, D’Angelo T. Contribution of recirculation and fat diffusion to myocardial washout curves obtained by external counting in man. Stochastic versus monoexponential analysis. Circulât. Res 1974; 35: 826-834.
• 16 Rohde R, Bassenge E, Doutheil U. Vergleichende Durchblutungsmessung am Myokard mit der Thermound ¹³³Xenon-Auswaschtechnik und der elektromagnetischen Strömungsmeßtechnik. Pflügers Arch. ges. Physiol 1957; 297: 256-265.
• 17 Shaw D. J, Pitt A, Friesinger G. C. Autoradiographic study of the ¹³³Xenon disappearance method for measurement of myocardial blood flow. Cardiovasc. Res 1971; 6: 268-276.
• 18 Sullivan J. M, Taylor W. T, Elliott W. C, Gorlin R. Regional myocardial blood flow. J. clin. Invest 1967; 46: 1402-1412.
• 19 Torreggiani G, Lenaers A, Federighi G, Menichini G, Bartolomei G, Donato L. The ⁸⁶Rb single injection method for the study of the coronary circulation in man. Strahlentherapie (Sonderb.) 1967; 65: 192-196.
• 20 Török B, Nagy D, Tóth I, Szmolenszky T, Várady S. Estimation of myocardial flow by means of ¹³³Xe. Acta Physiol. Acad. SeI. Hung 1969; 36: 47-54.