Markers of tissue ischaemia in lower limb arterial insufficiency - An experimental and clinical study : Vävnadsmarkörer för otillräcklig arteriell cirkulation i benen en experimentell och klinisk studie
Author: Lundberg, Göran
Date: 2005-06-03
Location: Magnus Huss föreläsningssal, Karolinska Universitetssjukhuset, Solna
Time: 9.00
Department: Institutionen för kirurgisk vetenskap / Department of Surgical Science
View/ Open:
thesis.pdf (1.607Mb)
Abstract
English
Lower limb ischaemic rest pain, ulcers or gangrene are late consequences
of advanced peripheral arterial disease, one of the facets of systemic
atherosclerosis. The majority of patients will meet current criteria for
critical limb ischaemia (CLI). Life expectancy in these patients is
severely limited mainly due to coexisting coronary heart disease. Once
believed to unavoidably end in amputation unless treated, CLI was long
considered to imply imperative vascular reconstruction. However, as
extensive bypass surgery with significant morbidity is often needed and a
spontaneous one-year limb salvage rate of 50 % can be expected, the
question has been raised if not some of these patients would fare better
with other treatment strategies. To date no methods have been presented
that with any certainty predict the fate of the limb of an individual
patient with severe limb ischaemia.
Identification of metabolic alterations preceding tissue necrosis in
chronically ischaemic limbs could be a means to improve patient selection
for reconstructive surgery. Lactate is a sensitive marker of tissue
ischaemia and could possibly be used for this purpose.
Lactate levels were determined with the microdialysis technique, first in
9 healthy subjects performing onelegged knee extension exercise under a
variable degree of skeletal muscle ischaemia in a pressure chamber to
validate its capacity to grade ischaemia. There was a good correlation
between microdialysate lactate levels and the degree of ischaemia.
Microdialysis lactate determinations were then used in 10 patients with
CLI. Foot and lower leg subcutaneous adipose tissue and anterior tibial
muscle were studied. Patients with CLI showed a heterogeneous metabolic
response to apparent severe ischaemia but there seemed to be a connection
between ischaemic pain and lactate levels. There was no clear correlation
between lactate levels and the degree of ischaemia using ankle or toe
pressure or transcutaneous oxygen tension. As lactate determination even
with the minimally invasive microdialysis technique was not considered
ideal in a larger patient cohort we sought an experimental model of
long-lasting ischaemia to allow validations of other methods.
A rat model of unilateral resting limb ischaemia was modified and
evaluated. Perfusion measured by laser Doppler imaging was significantly
decreased for the full eight-week follow up. Decreased femoral artery
volume blood flow and histological signs of ischaemia were seen for up to
four weeks. During the early phase, resting lactate levels were
increased.
Magnetic resonance (MR) T2 characteristics of the tissue are determined
by body water content and the composition of tissue fluid. A link
betweenMR T2, tissue fluid composition and lactate concentration has been
described, suggesting the possibility of using T2 relaxation time as an
indirect marker of tissue lactate concentration. In the rat model, T2
levels showed a strong correlation to clinically observed ischaemia score
at one day and intramuscular lactate concentrations at one day and one
week. T2 levels gradually returned to baseline levels over a period of
two months.
Exploring new methods to potentially improve the definition of CLI to
safer select patients to treatment has been the overriding aim of this
thesis. Both lactate and MR T2 changes appear to correlate to symptoms
and degree of ischaemia in patients and under experimental conditions.
Further studies are needed to elucidate to what degree such findings are
related to prognosis in CLI.
Svenska
Benartärsjukdom – åderförkalkning i benens blodkärl – kan beroende på
allvarlighetsgrad vara symptomfri eller orsaka symptom vid ansträngning
eller redan i vila. Av den allvarligaste formen drabbas 5-10 000
patienter årligen i Sverige med svår värk, sår eller kallbrand i tår
eller fötter. Tillståndet kallas kritisk ischemi (ischemi = otillräcklig
blodcirkulation) och innebär en så grav cirkulationsstörning att den
obehandlad kan förväntas medföra stor risk för amputation.
Åderförkalkningssjukdomen hos dessa patienter engagerar också andra organ
och medför att den förväntade överlevnaden är kraftigt förkortad främst
på grund av ökad risk för död i hjärtinfarkt och stroke.
För att åstadkomma smärtlindring, möjliggöra sårläkning och undvika
amputation har gängse behandling länge varit kärlkirurgisk operation –
oftast bypass, ibland ballongvidgning – för att förbättra
blodcirkulationen i benet. Det kärlkirurgiska ingreppet blir ofta
omfattande och innebär inte sällan en lång konvalescens med postoperativ
smärta och bensvullnad, långsam eller utebliven sårläkning, behov av
övervakning av det inopererade blodkärlet och i många fall nya
kärlkirurgiska ingrepp. Samtidigt har flera studier visat att bland
patienter med kritisk ischemi som av olika skäl inte opererats har över
hälften ändå kunnat undvika amputation efter ett år. Många patienter
skulle därför sannolikt vara mer betjänta av konservativ behandling med
smärtlindring medan andra idag opereras för sent med risk för
komplikationer och sämre resultat. För några patienter kan primär
amputation vara det bästa alternativet.
För närvarande finns ingen säker metod för att förutsäga prognosen och
välja behandlingsmetod för en enskild patient med grav benartärsjukdom.
Förändringar i ämnesomsättningen lokalt i benet kan förväntas föregå
utvecklingen av sår och kallbrand och skulle möjligen kunna användas för
att objektivisera ischemigraden och förbättra möjligheten att välja rätt
behandling.
Mikrodialys är en minimalt invasiv metod för provtagning direkt ur
kroppens vävnader. Laktat – mjölksyra – är en känslig markör för
vävnadsischemi. I en experimentell modell med olika grader av
benmuskelischemi hos nio friska försökspersoner fann vi en god
överensstämmelse mellan ischemigrad, mikrodialyslaktat i skelettmuskel
och laktat i venöst blod.
Vi använde sedan mikrodialys för att bestämma laktatnivåer i
underhudsfett och skelettmuskel hos tio patienter med kritisk ischemi.
Patienterna reagerade mycket olika på en ischemiprovokation under
försöket men ett samband tycktes finnas mellan laktatnivåer och ischemisk
smärta. Vi fann däremot ingen säker överensstämmelse mellan laktatnivåer
och de metoder vi idag använder för att gradera ischemi som ankel- eller
tåblodtryck. Proceduren upplevdes som tidskrävande och var förenad med
ett visst obehag för patienterna vilket gjorde det svårt att undersöka
det prognostiska värdet av laktatbestämning med mikrodialys i en större
patientgrupp.
En djurmodell med standardiserad benischemi utvärderades därför för att
möjliggöra fortsatta studier av sjukdomsutveckling och
List of papers:
I. Lundberg G, Olofsson P, Ungerstedt U, Jansson E, Sundberg CJ (2002). "Lactate concentrations in human skeletal muscle biopsy, microdialysate and venous blood during dynamic exercise under blood flow restriction." Pflugers Arch (Erratum in: Pflugers Arch. 2003 oCT;447(1):120. Sundberg C [corrected to Sundberg C J]) 443(3): 458-65. Epub 2001 Oct 23
Pubmed
II. Lundberg G, Wahlberg E, Swedenborg J, Sundberg CJ, Ungerstedt U, Olofsson P (2000). "Continuous assessment of local metabolism by microdialysis in critical limb ischaemia. " Eur J Vasc Endovasc Surg 19(6): 605-13
Pubmed
III. Lundberg G, Luo F, Blegen H, Kalin B, Wahlberg E (2003). "A rat model for severe limb ischemia at rest. " Eur Surg Res 35(5): 430-8
Pubmed
IV. Lundberg G, Olofsson P, Wahlberg E, Sundberg CJ, Klason T, Bjelke B (2005). "MR T2 relaxation time correlates to the ischaemia level in resting skeletal muscle." (Manuscript)
I. Lundberg G, Olofsson P, Ungerstedt U, Jansson E, Sundberg CJ (2002). "Lactate concentrations in human skeletal muscle biopsy, microdialysate and venous blood during dynamic exercise under blood flow restriction." Pflugers Arch (Erratum in: Pflugers Arch. 2003 oCT;447(1):120. Sundberg C [corrected to Sundberg C J]) 443(3): 458-65. Epub 2001 Oct 23
Pubmed
II. Lundberg G, Wahlberg E, Swedenborg J, Sundberg CJ, Ungerstedt U, Olofsson P (2000). "Continuous assessment of local metabolism by microdialysis in critical limb ischaemia. " Eur J Vasc Endovasc Surg 19(6): 605-13
Pubmed
III. Lundberg G, Luo F, Blegen H, Kalin B, Wahlberg E (2003). "A rat model for severe limb ischemia at rest. " Eur Surg Res 35(5): 430-8
Pubmed
IV. Lundberg G, Olofsson P, Wahlberg E, Sundberg CJ, Klason T, Bjelke B (2005). "MR T2 relaxation time correlates to the ischaemia level in resting skeletal muscle." (Manuscript)
Issue date: 2005-05-13
Rights:
Publication year: 2005
ISBN: 91-7140-306-X
Statistics
Total Visits
Views | |
---|---|
Markers ...(legacy) | 789 |
Markers ... | 65 |
Total Visits Per Month
July 2020 | August 2020 | September 2020 | October 2020 | November 2020 | December 2020 | January 2021 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Markers ... | 3 | 4 | 6 | 5 | 5 | 7 | 3 |
File Visits
Views | |
---|---|
thesis.pdf(legacy) | 668 |
thesis.pdf | 355 |
thesis.pdf.txt(legacy) | 2 |
Top country views
Views | |
---|---|
United States | 339 |
Sweden | 105 |
Germany | 50 |
China | 43 |
Finland | 21 |
South Korea | 18 |
United Kingdom | 7 |
Ukraine | 7 |
Denmark | 6 |
Russia | 6 |
Top cities views
Views | |
---|---|
Sunnyvale | 62 |
Romeo | 31 |
Stockholm | 20 |
Kiez | 17 |
Beijing | 15 |
Seoul | 15 |
Seattle | 11 |
Mountain View | 8 |
London | 7 |
Ballerup | 6 |