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Circle of Willis Collateral During Temporary Internal CarotidArtery Occlusion I: Observations From Digital SubtractionAngiography

Published online by Cambridge University Press:  31 March 2016

Stephen P. Lownie
Affiliation:
Departments of Clinical Neurological Sciences and Medical Imaging, University of Western Ontario, London Health Sciences Centre, London Ontario Canada
Ramiro Larrazabal
Affiliation:
Department of Radiology, McMaster University, Hamilton Health Sciences, Hamilton Ontario Canada
Maximilian K. Kole
Affiliation:
Department of Neurosurgery, Henry Ford Health Sciences Center, Detroit, Michigan.
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Introduction: Impaired collateral circulation can lead to stroke during carotidendarterectomy. Carotid stump pressure (CSP) is used as a surrogate measureof collateral flow. The objective was to determine whether anatomicalfeatures obtained from digital subtraction angiography correlate with CSPduring temporary internal carotid artery occlusion. The second objective wasto use these features in combination to predict CSP. Methods: Digital subtraction angiographies from 102 patients obtained beforeendarterectomy were reviewed for anatomical variables including: degree ofipsilateral and contralateral carotid artery stenosis; patency of theanterior communicating artery; presence of cross-flow into ipsilateralmiddle cerebral artery branches; and size (< or ≥1 mm calibre) of theipsilateral proximal anterior cerebral (A1), the contralateral A1, and theipsilateral posterior communicating arteries. At surgery, systemic meanarterial pressure (MAP) and CSP were recorded. Multiple regression analysiswas used to assess for anatomical features significantly associated withCSP. A “predicted CSP” equation was applied to 54 subsequent patients andcorrelated with measured CSP. Results: Variables correlating with CSP included MAP (p=0.001); the presenceof severe contralateral carotid stenosis (p=0.002); patency of the anteriorcommunicating artery (p=0.013); and the size of the contralateral A1 segment(p=0.029). Angiographic cross-flow, ipsilateral A1 size, and ipsilateralposterior communicating artery size were not significant. Predicted CSPcorrelated significantly with measured CSP (p<0.0001; R2=0.34). Conclusions: Anatomical features and systemic MAP are associated with carotidstump pressure during internal carotid artery occlusion and account for asignificant amount of its variation.

Résumé

Circulation collatérale dans le cercle artériel de Willis pendant une occlusion temporaire de la carotide interne. 1 : observations à l’angiographie numérique. Contexte: Pendant une endartérectomie carotidienne, une altération de lacirculation collatérale peut donner lieu à un accident vasculaire cérébral.La pression dans le moignon carotidien (PMC) est utilisée comme mesuresubstitutive du flux collatéral. Le but de cette étude était de déterminersi les caractéristiques anatomiques obtenues à l’angiographie numériquecorrespondent à la PMC pendant une occlusion temporaire de la carotideinterne. Le deuxième objectif était d’utiliser une combinaison de cescaractéristiques pour prédire la PMC. Méthodologie: Nous avons revu l’angiographie numérique obtenue chez 102 patientsavant l’endartérectomie pour documenter les variables anatomiques dont ledegré de sténose homolatéral et controlatéral de la carotide, laperméabilité de la communicante antérieure, la présence de flux transversaldans les branches de l’artère cérébrale moyenne homolatérale et la taille(calibre < ou ≥ 1mm) de l’artère cérébrale antérieure proximalehomolatérale (A1), de l’A1 controlatérale et des artères communicantespostérieures homolatérales. Au moment de la chirurgie, la pressionartérielle moyenne systémique (PAM) et la PMC ont été enregistrées.L’analyse de régression multiple a été utilisée pour identifier lescaractéristiques anatomiques associées de façon significative à la PMC. La «PAM prédite » a été calculée prospectivement au moyen d’une équation chez 54patients consécutifs et corrélée à la PMC mesurée. Résultats: Les variables corrélées à la PMC étaient les suivantes : la PAM(p=0,001) ; la présence d’une sténose carotidienne controlatérale sévère(p=0,002) ; la perméabilité de l’artère communicante antérieure (p=0,013) etla taille du segment A1 controlatéral (p=0,029). Le flux angiographiquetransversal, la taille de l’A1 homolatérale et la taille de l’artèrecommunicante postérieure homolatérale n’étaient pas des variablessignificatives au point de vue statistique. La PMC prédite était corrélée defaçon significative à la PMC mesurée (p<0,0001 ; R2=0,34). Conclusions: Les caractéristiques anatomiques et la PAM systémique sontassociées à la pression dans le moignon carotidien pendant l’occlusion de lacarotide interne et expliquent une grande partie de sa variation.

Information

Type
Original Articles
Copyright
Copyright © The Canadian Journal of Neurological Sciences Inc. 2016 
Figure 0

Figure 1 Vascular segments with statistically significant association with CSP in 102 patients using multiple regression analysis with backward elimination. ACoA, anterior communicating artery; cA1, contralateral A1; CSP, carotid stump pressure; MAP, mean arterial pressure.

Figure 1

Table 1 CSP: regression analysis of all variables

Figure 2

Figure 2 Validation of model in 54 subsequent patients. Predicted CSP demonstrates a significant correlation with actual CSP at the time of surgery (p<0.0001, r-squared = 0.34).

Figure 3

Figure 3 Plot of residual differences between predicted CSP and actual CSP in 54 patients. CSP, carotid stump pressure.

Figure 4

Table 2 Mean CSP related to the status of contralateral internal carotid artery