Multicenter study: outcomes of carotid endarterectomy depending on configuration of circle of Willis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: The circle of Willis (CW) is an important network of collaterals that provide compensatory redistribution of hemodynamic load. Several studies showed that the CW is open in approximately 50%–90% of cases, and the number of missing segments correlates with low brain tolerance to ischemia in internal carotid artery (ICA) compression. Currently, studies dedicated to the relationship of different configurations of CW with the risk of ischemic brain damage.

AIM: The analyze the immediate results of eversion carotid endarterectomy (CEA) in patients with different configurations of the structure of the CW.

MATERIALS AND METHODS: We included 641 patients with hemodynamically significant stenosis of the internal carotid arteries (ICA) in a study period from 2010 to 2020. All patients underwent multispiral computed tomography with angiography of the extracranial and CW arteries. Based on the structural variants of the CW, six groups of patients were studied: group 1 (64.9%, n = 416) — closed posterior part (CPP) with the existence of posterior communicative artery (PCA) and P1 segment of the posterior cerebral artery (PCerA); group 2 (27%, n = 173) — an intermediate structure of the posterior part (IPP) with hypoplasia of the PCA or PCerA; group 3 (8.1%, n = 52) — open posterior part (OPP) with the absence of PCA or PCerA; group 4 (85.95%, n = 551) closed anterior part (CAP) with the presence of the anterior communicating artery (ACA) and A1 segment of the anterior cerebral artery (ACerA); group 5 (7.95%, n = 51) — an intermediate structure of the anterior part (IAP) with hypoplasia of ACA or ACerA; group 6 (6.1%, n = 39) — open anterior part (OAP) with the absence of ACA or ACerA. To assess the compensatory potentials of the brain, all patients underwent measurement of the retrograde pressure in the ICA and intraoperative cerebral oximetry.

RESULTS: In the postoperative period, 1 death was recorded in group 4 (CAP) due to a hemorrhagic transformation in the zone of ischemic stroke, on the background development of hyperperfusion syndrome. The largest number of ischemic strokes of the cardioembolic subtype was diagnosed in the ACerA territory in the presence of an unstable atherosclerotic plaque: group 1 (CPP) 0%; group 2 (IPP) — 0%; group 3 (OPP) — 0.24%, n = 1; group 4 (CAP) — 0.18%, n = 1; group 5 (IAP) — 1.96%, n = 1; group 6 (OAP) — 5.1%, n = 2; p > 0.9999. The probable cause was embolization against the background increase in the arterial pressure before ICA clamping. In turn, the majority of ischemic strokes of the hemodynamic subtype developed in the territory of PCerA: group 1 (CPP) — 0%; group 2 (IPP) — 1.73%, n = 3; group 3 (OPP) — 3.8%, n = 2; group 4 (CAP) — 0.18%, n = 1; group 5 (IAP) — 0%; group 6 (OAP) — 2.56%, n = 1; p > 0.9999. This pattern coincided with the largest number of patients with CW of the IPP and OPP types among all open variants of the structure.

CONCLUSION: Parameters of retrograde pressure in the ICA and intraoperative cerebral oximetry do not always demonstrate the need for a temporary shunt (TS). Due to the opened structure of CW, the redistribution of blood flow occurs with the formation of zones of hypo- and hyperperfusion, causing ischemic alterations in the brain matter. Thus, in order to maintain adequate cerebral hemodynamics, to mitigate the effect of hypo- and hyperperfusion, and reduce the risk of ischemic stroke, the open variant of the CW structure should be considered as an indication for a TS.

About the authors

Anton N. Kazantsev

Alexander Hospital

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1115-609X

cardiovascular surgeon

Russian Federation, Saint-Petersburg

Konstantin P. Chernykh

Aleksandrovsky City Hospital

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5089-5549
SPIN-code: 3968-2349
Russian Federation, Saint-Petersburg

Roman A. Vinogradov

Kuban State Medical University; Almazov National Medical Research Center,

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9421-586X
SPIN-code: 7211-3229

МD, Dr. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Krasnodar; Saint-Petersburg

Mikhail A. Chernyavskiy

Almazov National Medical Research Center

Author for correspondence.
Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1214-0150
SPIN-code: 5009-7818

МD, Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, Saint-Petersburg

Vyacheslav N. Kravchuk

Kirov Military Medical Academy; Mechnikov Northwestern State Medical University

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6337-104X
SPIN-code: 4227-2846

МD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Saint-Petersburg; Saint-Petersburg

Dmitriy V. Shmatov

Saint Petersburg State University

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1296-8161

МD, Dr. Sci. (Med.), Professor, Pirogov Clinic of High Medical Technologies

Russian Federation, Saint-Petersburg

Andrey A. Sorokin

Saint Petersburg State University

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0493-4209

Pirogov Clinic of High Medical Technologies

Russian Federation, Saint-Petersburg

Aleksandr А. Erofeyev

City Multidisciplinary Hospital № 2

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3814-9831

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Saint-Petersburg

Viktor A. Lutsenko

Belyaev Kemerovo Regional Clinical Hospital

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3188-2790

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Kemerovo

Roman V. Sultanov

acad. Barbarash Kemerovo Regional Clinical Cardiologic Dispensary

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2888-1797

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Kemerovo

Amin R. Shabayev

acad. Barbarash Kemerovo Regional Clinical Cardiologic Dispensary

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9734-8462
SPIN-code: 6119-0504
Russian Federation, Kemerovo

Islam M. Radzhabov

acad. Burdenko Main Military Clinical Hospital

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7915-1615
Russian Federation, Moscow

Goderzi S. Bagdavadze

Mechnikov Northwestern State Medical University

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5970-6209
Russian Federation, Saint-Petersburg

Nona E. Zarkua

Mechnikov Northwestern State Medical University

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7457-3149

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Saint-Petersburg

Vyacheslav V. Matusevich

Research Institute prof. Ochapovsky Regional Clinical Hospital № 1

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9461-2726
Russian Federation, Krasnodar

Evgeniy F. Vayman

Kemerovo State Medical University

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5784-5029

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Kemerovo

Alexey I. Solobuyev

Kemerovo State Medical University

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2832-662X
SPIN-code: 2859-1096
Russian Federation, Kemerovo

Roman Y. Lider

Kemerovo State Medical University

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3844-2715
SPIN-code: 3723-4648
Russian Federation, Kemerovo

Inomzhon K. Shukurov

Mechnikov Northwestern State Medical University

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9933-7778
Russian Federation, Saint-Petersburg

Aleksandr G. Baryshev

Research Institute prof. Ochapovsky Regional Clinical Hospital № 1

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6735-3877
SPIN-code: 2924-1648

MD, Cand. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Krasnodar

Aslan B. Zakeryayev

Research Institute prof. Ochapovsky Regional Clinical Hospital № 1

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4859-1888
Russian Federation, Krasnodar

Rauf A. Veliyev

Aleksandrovsky City Hospital

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5089-4490
Russian Federation, Saint-Petersburg

Behruz E. Radzhabov

Aleksandrovsky City Hospital

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9857-5002
Russian Federation, Saint-Petersburg

Artem D. Abdullayev

Pskov Regional Infectious Hospital

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1594-7611
Russian Federation, Pskov

Anastasiya V. Povtoreyko

Pskov Regional Infectious Hospital

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9017-0190
Russian Federation, Pskov

Sergey V. Artyukhov

Aleksandrovsky City Hospital

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8249-3790
SPIN-code: 1894-6265

MD, Cand.Sci.(Med.)

Russian Federation, Saint-Petersburg

Vladimir A. Porkhanov

Research Institute prof. Ochapovsky Regional Clinical Hospital № 1

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0572-1395
SPIN-code: 2446-5933

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Krasnodar

Gennadiy G. Khubulava

Kirov Military Medical Academy; acad. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Email: dr.antonio.kazantsev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9242-9941
SPIN-code: 1007-8730

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Saint-Petersburg; Saint-Petersburg

References

  1. Natsional’nyye rekomendatsii po vedeniyu patsiyentov s zabolevaniyami arteriy nizhnikh konechnostey. Angiology and Vascular Surgery. 2013;19(Suppl):1–68. (In Russ).
  2. Kazantsev AN, Chernykh KP, Zarkua NE, et al. Novel method for glomus-saving carotid endarterectomy sensu A.N. Kazantsev: cutting the internal carotid artery on the site from external and common carotid artery. Russian Journal of Cardiology. 2020;25(8):3851. (In Russ). doi: 10.15829/1560-4071-2020-3851
  3. Kazantsev AN, Tarasov RS, Burkov NN, et al. Carotid endarterectomy: three-year results of follow up within the framework of a single-centre register. Angiology and Vascular Surgery. 2018;24(3):101–8. (In Russ).
  4. DeBakey ME. Successful carotid endarterectomy for cerebrovascular insufficiency. Nineteen-year follow-up. JAMA. 1975;233(10):1083–5.
  5. Vinogradov RA, Pykhteev VS, Lashevich KA. Remote results of open surgical and endovascular treatment of internal carotid artery stenoses. Angiology and Vascular Surgery. 2017;23(4):164–70. (In Russ).
  6. Pokrovsky AV, Beloyartsev DF, Kolosov RV. What influences the standards of “quality” of carotid endarterectomy? Angiology and Vascular Surgery. 2003;9(3):80–9. (In Russ).
  7. Belov IuV, Lysenko AV, Komarov RN, et al. How do we do it: eversion endarterectomy. Cardiology and Cardiovascular Surgery. 2016;9(3):9–12. (In Russ). doi: 10.17116/kardio2016939-12
  8. Kazantsev AN, Tarasov RS, Burkov NN, et al. In-hospital outcomes of transcutaneous coronary intervention and carotid endarterectomy in hybrid and staged regimens. Angiology and Vascular Surgery. 2019;25(1):101–7. (In Russ). doi: 10.33529/angio2019114
  9. Vinogradov RA, Matusevich VV. Carotid body saving techniques in carotid artery surgery. Medical News of the North Caucasus. 2017;12(4):467–8. (In Russ.) doi: 10.14300/mnnc.2017.12130
  10. Lin T, Lai Z, Zuo Z, et al. ASL perfusion features and type of circle of Willis as imaging markers for cerebral hyperperfusion after carotid revascularization: a preliminary study. European Radiology. 2019;29(5):2651–8. doi: 10.1007/s00330-018-5816-1
  11. Kazantsev AN, Chernykh KP, Leader RYu, et al. Glomus-saving carotid endarterectomy by A. N. Kazantsev. Hospital and medium-remote results. Circulatory Pathology and Cardiac Surgery. 2020;24(3):70–9. (In Russ). doi: 10.21688/1681-3472-2020-3-70-79
  12. Gibello L, Varetto G, Spalla F, et al. Impact of the Supra-Aortic Trunks and Circle of Willis Patency on the Neurological Compensation during Carotid Endarterectomy. Annals of Vascular Surgery. 2019;60:229–35. doi: 10.1016/j.avsg.2019.02.020
  13. Banga PV, Varga A, Csobay-Novák C, et al. Incomplete circle of Willis is associated with a higher incidence of neurologic events during carotid eversion endarterectomy without shunting. Journal of Vascular Surgery. 2018;68(6):1764–71. doi: 10.1016/j.jvs.2018.03.429
  14. Tarasov RS, Kazantsev AN, Ivanov SV, et al. Surgical treatment of multifocal atherosclerosis: coronary and brachiocephalic pathology and predictors of early adverse events development. Cardiovascular Therapy and Prevention. 2017;16(4):37–44. (In Russ). doi: 10.15829/1728-8800-2017-4-37-44
  15. Varga A, Di Leo G, Banga PV, et al. Multidetector CT angiography of the Circle of Willis: association of its variants with carotid artery disease and brain ischemia. European Radiology. 2019;29(1):46–56. doi: 10.1007/s00330-018-5577-x
  16. Shukurov FB, Bulgakova ES, Shapieva AN, et al. The dynamics of blood pressure within 12 months after carotid artery stenting in patients with stenotic carotid lesions. Russian Journal of Cardiology. 2019;24(8):17–21. (In Russ). doi: 10.15829/1560-4071-2019-8-17-21
  17. Shen Y, Wei Y, Bokkers RPH, et al. Study protocol of validating a numerical model to assess the blood flow in the circle of Willis. BMJ Open. 2020;10(6):e036404. doi: 10.1136/bmjopen-2019-036404
  18. Lebedeva ER, Yablonskaya LG, Kobzeva NR, et al. Morphological characteristics of the circle of Willis in patients with migraine. Ural Medical Journal. 2011;(2):49–52. (In Russ).
  19. Tibekina LM, Shcherbuk YuA. Haemorrhagic transformation in cardioembolic stroke. Vestnik of Saint Petersburg University. Medicine. 2013;(1):81–93. (In Russ).
  20. Kazantsev AN, Mironov AV, Tarasov RS, et al. The efficacy of microsurgery in the treatment of intracranial arterial aneurysm with anomalous circle of Willis. Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2018;7(4S):123–8. (In Russ). doi: 10.17802/2306-1278-2018-7-4S-123-128.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2021 Kazantsev A.


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».