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Cardiac autonomic control during balloon carotid angioplasty and stenting

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Hemodynamic alterations during balloon carotid angioplasty (BCA) and stenting have been ascribed to the consequences of direct carotid baroreceptor stimulation during balloon inflation. BCA with stenting in patients with carotid atheromatous stenoses offers a unique opportunity for elucidating the cardiovascular autonomic response to direct transient intravascular stimulation of the baroreceptors. We analysed the consequences of BCA on the autonomic control of heart rate and on breathing components in nine patients with atheromatous stenoses involving the bifurcation and the internal carotid. A time–frequency domain method, the smoothed pseudo-Wigner–Ville transform (SPWVT), was used to evaluate the spectral parameters (i.e., the instantaneous amplitude and centre frequency (ICF) of the cardiovascular and respiratory oscillations). Those parameters and their dynamics (8 and 24 h later) were evaluated during and after the procedure. BCA stimulates baroreceptors in all patients, which markedly reduces heart rate and blood pressure. Vagal baroreflex activation altered the respiratory sinus arrhythmia in terms of amplitude and frequency (ICF HF RR shifted from 0.27 ± 0.03 to 0.23 ± 0.04 Hz pre-BCA vs. BCA, respectively; p < 0.01). Both the high- and low-frequency amplitudes of heart rate oscillations were altered during carotid baroreceptor stimulation, strongly supporting a contribution of the baroreflex to the generation of both oscillations of heart rate. Carotid baroreceptors stimulation increased the inspiratory time (T i) (1.5 ± 0.5 to 2.3 ± 0.6 s pre-BCA vs. BCA, respectively; p < 0.01). In awake patients, BCA with stenting of atheromatous stenosis involving the bifurcation and internal carotid causes marked changes in the cardiac autonomic and respiratory control systems.Key words: carotid angioplasty, heart rate variability, autonomic nervous system, respiration, spectral analysis.

Les modifications hémodynamiques observées au cours d'angioplasties carotidiennes avec ballonnet (ACB) et pose de stent ont été attribuées aux effets de la stimulation directe des barorécepteurs carotidiens durant le gonflement du ballonnet. L'ACB et la pose de stent chez les patients porteurs d'une sténose athéromateuse offrent une occasion unique d'élucider la réponse autonome cardiovasculaire à une stimulation intravasculaire transitoire directe des barorécepteurs. Nous avons analysé les effets de l'ACB sur le contrôle autonome de la fréquence cardiaque ainsi que sur les composantes respiratoires de neuf patients porteurs d'une sténose athéromateuse touchant la bifurcation et la carotide interne. Une méthode d'analyse en temps–fréquence, la transformée de pseudo Wigner–Ville lissée (TPWVL), a été utilisée pour évaluer les paramètres spectraux (c.-à-d. l'amplitude et la fréquence centrale instantanées (FCI) des oscillations cardiovasculaires et respiratoires). Ces paramètres et leurs dynamiques (8 et 24 h plus tard) ont été évalués durant et après l'intervention. L'ACB stimule les barorécepteurs chez tous les patients, diminuant de façon marquée la fréquence cardiaque et la tension artérielle. L'activation du baroréflexe vagal a modifié l'arythmie sinusale respiratoire en amplitude et fréquence (FCI HF RR déplacés de 0,27 ± 0,03 à 0,23 ± 0,04 Hz pré-ACB vs. ACB, respectivement; p < 0,01). Les amplitudes hautes et basses fréquences des oscillations de la fréquence cardiaque ont été modifiées durant la stimulation des barorécepteurs carotidiens, témoignant d'une contribution baroréflexe à la production des deux oscillations de la fréquence cardiaque. La stimulation des barorécepteurs carotidiens a augmenté le temps inspiratoire (T i) (de 1,5 ± 0,5 à 2,3 ± 0,6 s pré-ACB vs. ACB, respectivement; p < 0,01). Chez les patients éveillés, l'ACB et le stenting de la sténose athéromateuse touchant la bifurcation et la carotide interne induisent des modifications marquées des systèmes de régulation respiratoire et autonome cardiaque.Mots clés : angioplastie carotidienne, variabilité de la fréquence cardiaque, système nerveux autonome, respiration, analyse spectrale.[Traduit par la Rédaction]
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Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2003

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