CEREBRAL BLOOD FLOW (CBF)

Otak menerima suplai darah kira kira 15% dari kardiac output (CO) (volume

semenit). Dalam keadaan istirahat dan kondisi sehat CBF orang dewasa kira kira 45-55

cc/100g otak permenit sedangkan pada anak anak sebesar 105 cc/100 gram otak/menit. Total

blood flow ke otak yang beratnya lebih kurang 1500 g kira kira 750 cc/menit. Semakin tua

semakin rendah CBF umpama pada usia 70 tahun, 58 cc/100g otak permenit sedangkan pada

usia 21 tahun CBF 62 cc/100 gram otak/menit.

Dalam keadaan fisiologis jumlah darah yang mengalir ke otak (CBF) adalah 50-60 ml

per 100 gram jaringan otak permenit. Jadi jumlah darah untuk seluruh otak, yang kira-kira

beratnya antara 1200-1400 gram adalah 700-800 ml permenit. Dari jumlah darah itu satu

pertiganya disalurkan melalui tiap arteri karotis interna dan satu pertiga tersisanya disalurkan

melalui susunan vertebrobasilar. Bila CBF menurun < 20 cc/100g otak permenit akan terjadi

ischemic EEG, bila diantara 18-23 maka otak tidak berfungsi namun sewaktu-waktu perfusi

meningkat akan aktif lagi disebut Penlucida tetapi bila CBF< 18 akan terjadi infarct apabila

perfusi tidak bisa ditingkatkan sampai batas waktunya maka disebut Penumbra,semakin

rendah CBF semakin singkat toleransi waktunya. Bila CBF <15 akan terlihat EEG

isoelektrik,absent evoke potensial, posfokreatinin menurun, laktat meningkat tetapi ATP

masih normal. Bila CBF antara 8-10 terjadi kegagalan metabolisme, Kalium ECF meningkat

dan ATP menurun. Bila diantara 6-9 maka Ca masuk intracelluler.

Otak yang berkedudukan didalam ruang tengkorak yang merupakan ruang tertutup

mempunyai sirkulasi yang sesuai dengan lokasinya. Konsekuensi dari kedudukan otak dalam

suatu ruang tertutup adalah volume otak ditambah volum liquor dan ditambah dengan volume

darus harus merupakan angka tetap (konstant) inilah yang dikenal sebagai hukum Monroe-

Kille. Hukum ini berimplikasi bahwa perubahan volume salah satu unsur tersebut akan

menyebabkan perubahan kompensatorik terhadap unsur-unsur lainnya. Oleh karena pada

umumnya volume otak dan volume likuor selalu berubah karena bermacam-macam

pengaruh, maka volume darah selalu akan menyesuaikan diri. Faktor-faktor penyesuaian

peredaran darah serebral dapat dibagi dalam faktor ekstrinsik dan instriksik.

a. Faktor Ekstrinsik

Berapa darah yang mengalir kedalam suatu organ tergantung pada tekanan darah yang

mensuplai organ tersebut dan tahanan yang dimiliki organ tersebut. Tekanan darah yang

menyiram organ dikenal sebagai tekanan perfusi, sedangkan tahanan organ yang

bersangkutan disebut sebagai resistensi jaringan.

Mengenai jumlah darah yang mengalir kedalam otak (CBF) maka tekanan perfusinya

adalah sama dengan selisih antara tekanan darah arterial sistemik dan tekanan vena cerebral.

Dalam keadaan normal tekanan vena serebral adalah 5 mm Hg. Apabila resistensi intrakranial

besar, maka CBF akan menurun. Sebaliknya CBF akan menjadi lebih besar jika resistensi

intrakranial menurun. Dalam bentuk rumus maka :

CBF = Tekanan Perfusi Resistensi intrakranial

Jika kita meninjau rumus tersebut, maka faktor-faktor ekstrinsik yang berpengaruh

terhadap sirkulasi serebral adalah terutama tekanan darah sistemik, kualitas pembuluh darah

karotikovertebral dan kualitas darah yang menentukan viskositasnya.

a. Tekanan Darah Sistemik

Dalam keadaan tanpa hipotensi tekanan darah arteriel pengaruhnya sedikit saja pada CBF,

malahan penurunan tekanan sampai 60-70 mmHg tak mempengaruhi CBF. Hal ini

disebabkan adanya autoregulasi cerebral yang mekanismenya hingga saat ini masih belum

jelas. Begitupun Bayliss(1902) mengemukakan bahwa adanya pengaruh langsung tekanan

pada otot-otot polos cerebrovaskular sedangkan Lassen (1959) berpendapat bahwa Pco2

dalam brain tissue sebagai faktor pengaturnya. yang dimaksud dengan autoregulasi cerebral

ialah kemampuan otak mempertahankan CBF dalam batas-batas normal dalam menghadapi

tekanan perfusi cerebral(CPP) yang berubah. Tekanan perfusi cerebral adalah selisih tekanan

arteri rata rata(saat masuk) dan tekanan vena rata-rata (saat keluar) pada sinus sagitalis

lymph/cerebral venous junction,secara praktis. CPP adalah selisih tekanan arteri rata rata

(mean arterial pressure (MAP) dan tekanan intracranial rata rata (Intracranial Pressure) (ICP)

yang diukur setinggi foramen monroe.

CBF = MAP - ICP

CVR

Dimana :

CBF : Cerebral Blood Flow

CPP : Cerebral Perfussion Pressure

MAP : Mean Arterial Preassure

ICP : Intra Cranial Pressure

CVR : Cerebro Vaskular Resistance

Karena CPP = MAP - ICP maka CPP akan menurun bila MAP turun atau ICP naik.

CPP normal antara 80-90 mmHg. Bila CPP turun50 mmHg terlihat EEG melambat, bila CPP

< 40 mmHg maka EEG mendatar terjadi iskemia yang reversibel atau irreversibel tetapi bila

CPP< 20 mmHg akan timbul iskemia cerebral yang irreversibel. Biasanya autoregulasi akan

dapat mempertahankan CBF selama MAP antara 50-150 mmHg. Artinya bila MAP turun

oleh kontraksi otot-otot polos dinding serebrovaskular sebagai respons adanya perubahan

tekanan intra mural akan terjadi vaso serebral dilatasi sebaliknya bila MAP naik akan terjadi

vasocerebral konstriksi selama MAP antara 50-150 mmHg.

Bila MAP turun dibawah 50 mmHg walau dilatasi maksimal CBF akan mengikuti

CPP secara pasif sehingga terjadi iskemia otak. Dan sebaliknya bila MAP diatas 150 mmHg

maka biarpun kontriksi maksimal akan dirusak sehingga CBF akan naik dengan tiba tiba

dapat merusak blood brain barrier (BBB) dan terjadi odema otak bahkan perdarahan otak.

Beberapa keadaan merubah atau menghilangkan autoregulasi ini misal hipertensi kronis dapat

merubah batas atas autoregulasi bergeser kekanan sehingga sudah terjadi iskemia pada

tekanan darah yang dianggap normal pada orang normal.

Iskemia serebral, infarc, trauma kepala, hipoksia, hiperkarbia berat,obat anestesia

inhalasibisa menghilangkan autoregulasi otak. Bila autoregulasi otak hilang maka CBF

tergantung pada tekanan darah sehingga penurunan CPP akan menurunkan CBF

b. Kemampuan jantung untuk memompa (Cardiac Output)

Pada penyakit jantung kongesti, output menurun. Tetapi CBF bisa tetap konstatberkat

autoregulasi serebral. Menurunnya CBF pada penderita-penderita penyakit jantung kongestif

disebabkan secara primer oleh hilangnya autoregulasi serebral, seperti hal nya pada orang –orang

yang sudah lanjut usia(aterosklerosis). Tetapi walaupun autoregulasi serebral masih berfungsi

baik, namun jika output kurang sehingga ambang kritis tekanan darah dilewati, maka manisfestasi

CVD akan bangkit pula.

c. Kualitas pembuluh darah karotikovertebral

CBF total tergantung terutama pada volume darah yang disampaikan ke otak melalui arteri

karotis internadan vertebralis kedua sisi. Pada tekanan perfusi yang konstat keadaan lumen

keempat arteri tersebut sangat menentukan.

Sebuah penelitian observasi mengungkapkan adanya kecenderungan pada plaque

atherosclerotique untuk berilserasi. Hal ini sering terjadi pada pangkal arteri karotisdan arteri

vertebralis. Tempat-tempat tersebut selalu bisa menjadi sumber embolus. Oleh karena itu bila

manifestasi CVD timbul maka penyakit yang mendasarinya bukannya stenosisyang

diperlihatkan oleh plaque atherosclerotique melainkan embolisasi dari plaque yang

berulserasi.

d. Kualitas darah yang menetukan viskositas

Jumlah darah yang disampaikan ke otak permenit tergantung juga terhadap pada

viskositasnya. Pada anemia CBF bertambah oleh karena viskositas darah menurun. Pada

polisitemia, viskositas darah meningkat sehingga dapat menurunkan CBF sampai 20 ml per

100 gram otak permenit. Juga pada leukemia dan dehidrasi berat(hemokonsentrasi) CBF

dapat menurun sehingga dapat mengakibatkan stoke.

Faktor–faktor Instrinsik

Didalam otak terdapat dua faktor yang mengatur perdarahan regional. Yang satu dimiliki oleh

pembuluh darah serebral dan yang lainnya merupakan sekumpulan proses biokimia yang

mempengaruhilumen arteri serebral.

a. Autoregulasi Arteri Serebral

Yang dimaksud autoregulasi adalah penyesuaian fisiologis organ tubuh terhadap kebutuhan

dan pasokan darah dengan mengadakan perubahan pada resistensi terhadap aliran darah dengan

berbagai tingkatan perubahan kontriksi / dilatasi pembuluh darah. Dengan pengetahuan

autoregulasi dalam menurunkan TD secara mendadak dimaksudkan untuk melindungi organ vital

dengan tidak terjadi iskemi.

Autoregulasi otak telah cukup luas diteliti dan diterangkan. Bila TD turun, terjadi

vasodilatasi, jika TD naik timbul vasokonstriksi. Pada individu normotensi, aliran darah otak

masih tetap pada fluktuasi Mean Arterial Pressure (MAP) 60–70 mmHg. Bila MAP turun

dibawah batas autoregulasi, maka otak akan mengeluarkan oksigen lebih banyak dari darah untuk

kompensasi dari aliran darah yang berkurang. Bila mekanisme ini gagal, maka dapat terjadi

iskemi otak dengan manifestasi klinik seperti mual, menguap, pingsan dan sinkope.

Autoregulasi otak ini kemungkinan disebabkan oleh mekanisme miogenic yang disebabkan oleh

stretch receptor pada otot polos arteriol otak, walaupun oleh Kontos dkk. Mengganggap bahwa

hipoksia mempunyai peranan dalam perubahan metabolisme di otak. Pada cerebrovaskuler yang

normal penurunan TD yang cepat sampai batas hipertensi, masih dapat ditolelir. Pada penderita

hipertensi kronis, penyakit cerebrovaskular dan usia tua, batas ambang autoregulasi ini akan

berubah dan bergeser ke kanan pada kurva, sehingga pengurangan aliran darah terjadi pada TD

yang lebih tinggi. Straagaard pada penelitiannya mendapatkan MAP rata-rata 113 mmHg pada 13

penderita hipertensi tanpa pengobatan dibandingkan dengan 73 mmHg pada orang normotensi.

Penderita hipertensi denga pengobatan mempunyai nilai diantar group normotensi dan hipertensi

tanpa pengobatan dan dianggap bahwa TD terkontrol cenderung menggeser autoregulasi kearah

normal. Dari penelitian didapatkan bahwa baik orang yang normotensi maupun hipertensi,

ditaksir bahwa batas terendah dari autoregulasi otak adalah kira-kira 25% dibawah resting MAP.

Oleh karena itu dalam pengobatan krisis hipertensi, pengurangan MAP sebanyak 20–25% dalam

beberapa menit/jam, tergantung dari apakah emergensi atau urgensi penurunan TD pada penderita

aorta diseksi akut ataupun oedema paru akibat payah jantung kiri dilakukan dalam tempo 15–30

menit dan bisa lebir rendah lagi dibandingkan hipertensi emergensi lainnya. Penderita hipertensi

ensefalopati, penurunan TD 25% dalam 2–3 jam. Untuk pasien dengan infark cerebri akut

ataupun pendarahan intrakranial, pengurangan TD dilakukan lebih lambat (6 – 12 jam) dan

harusdijaga agar TD tidak lebih rendah dari 170 – 180/100 mmHg.

Ada 2 teori mengenai autoregulasi ADO :

1. Teori metabolik regulation

Dalam keadaan normal, aliran darah otak sangat disesuaikan dengan tingkat kebutuhan otak

pada oksigen dan glukosa. Penyesuaian ini disebut sebagai flow metabolism coupling atau

metabolic regulation. Aktivitas tingkah laku seperti berbicara atau pergerakan anggota tubuh

menyebabkan penyesuaian kenaikan local kebutuhan glukosa dan aliran darah pada daerah otak

yang menangani fungsi ini. Pada saat kejang, kebutuhan glukosa dan aliran darah dapat

meningkat hingga 200-300%. Sebaliknya bila tingkat metabolisme otak berkurang seperti pada

saat koma atau anestesia barbiturat dapat dibuat suatu penurunan yang disesuaikan. Suhu tubuh

pun mempunyai efek yang penting, karena kebutuhan glukosa sebagaian besar daerah SSP

berubah lebih kurang 5-10% untuk setiap perubahan 1 derajat celcius.

2. Pressure Autoregulation

Cerebral autoregulation menunjukan dipertahankannya suatu aliran darah otak yang

relatif konstan walaupun terjadi variasi pada cerebral perfusion pressure (CPP). Respon

fisiologis ini berfungsi untuk melindungi otak dari efek yang merugikan (yaitu iskemi atau

hiperemi) karena perbedaan tekanan perfusi yang besar. Dalam pengertian yang sangat tegas

autoregulasi hanya digunakan untuk respon cerebrovasculer terhadap perubahan CPP dan

kadang-kadang secara khusus disebut sebagai pressure autoregulation.

Otak manusia mampu untuk mempertahankan aliran darah yang konstan walaupun

terdapat fluktuasi pada Mean Arterial Pressure (MAP) antara 60-160 mmHg. Letak anatomis

yang tepat yang memediasi pressure autoregulation belum diketahui tetapi beberapa bukti

menunjukan mikrosirkulasi. Diluar kedua nilai ambang batas, aliran darah otak sesuai dengan

perubahan MAP. Dibawah nilai ambang bawah, pembuluh darah otak berdilatasi maksimal

dan aliran secara pasif mengikuti MAP. Diatas nialai ambang atas, peningkatan percusion

pressure secara langsung direfleksikan oleh peningkatan aliran.

3. Faktor-faktor Biokimiawi

PaCO2 satu satunya faktor yang sangat penting mengontrol CBF. Ini disebut CO2

reactivity artinya perubahan PaCO2 akan merubah CBF dimana bila PaCO2 naik, CBF naik

& sebaliknya. Inhalasi 7% CO2 dapat menaikkan CBF sampai 100%. Sedangkan hyperven

tilasi sampai PaCO2 26 mmHg dapat menurunkan CBF sampai 35% (Ketty &Smith 1948).

Dalam keadaan dianestesi,anjing yang normotensi, perubahan CBF maksimum dicapai

oleh variasi PaCO2 antara 20-90 mmHg,diluar batas ini perubahan PaCO2 tak akan

menimbulkan perubahan CBF lebih lanjut. Harper dan Glass(1965) juga menunjukkan bahwa

respons terhadap CO2 berkurang dalam keadaan hipotensi dan menghilang bila tekanan darah

sistemik turun sampai 50 mmHg. Demikian juga Lennox dan Gibb (1932) membuktikan

bahwa respons terhadap CO2 menurun dalam keadaan hipoksemia.

Dalam range PaCO2 diantara 20 -80 mmHg kenaikan PaCO2 1 mmHg akan

menaikkan CBF 2cc/100gram jaringan otak. Dan laporan lain setiap kenaikan PaCO2 1 mmg

diantara PaCO2 25-80 mmHg menaikkan CBF kira kira 4% (0,95- 1,75)cc/100 gram otak

menit. Jika dibandingkan dengan keadaan normokapnia maka CBF 2xlipat pada PaCO2 80

mmHg dan setengahnya pada PaCO2 20 mmHg. Perubahan CBF hanya sedikit dibawah

PaCO2 25 mmHg maka hindari excessive hiperventilasi karena akan menyebabkan iskemia

cerebri. Beberapa peneliti mengemukakan bahwa kadar CO2 dalam darah merubah pH ECF

yang merubah tonus otot-otot polos arteriole cerebral.

Konsentrasi CO2 dan ion bikarbonat dalam cerebro spinal fluid (CSF) (LCS)

menentukan pH ECF. Konsentrasi CO2 di arteri terutama tergantung pada PACO2(respirasi)

sedangkan konsentrasi ion bikarbonat sehubungan proses metabolisme otak. Bila PaCO2

normal maka perubahan pH sedikit sekali pengaruhnya pada CBF. Walaupun perubahan CBF

bisa ditimbulkan oleh perubahan pH arteriel dimana alkalosis membuat vasocerebral

konstriksi dan asidosis membuat vasodilatasi namun Haper&Bell 1963 membuktikan tidak

ada perobahan CBF regional pada anjing-anjing bila PaCO2 dijaga konstant, selama infus

dengan bikarbonat dan asam laktat.

Dalam area otak yang terganggu oleh trauma, iskemia, bisa terjadi gangguan

autoregulasi dan CO2 reactivity sekaligus hingga CBF benar benar tergantung CPP disebut

cerebral vasoparalise. Bila tekanan perfusi cukup maka aliran darah akan meningkat kedaerah

yang hilang autoregulasi dan CO2 reactivity disebut Luxury perfussion. Tetapi sebaliknya

bila terjadi hipotensi akan terjadi iskemia berat dalam waktu yang singkat. Bila terjadi

vasodilatasi umum diotak maka terjadi pencurian CBF dari daerah vasoparalise masuk

kedaerah otak yang normal disebut intracerebral steal.Umpama dalam kondisi hiperkarbi.

Sebaliknya dalam kondisi hipokarbia (hiperventilasi) atau obat yang membuat vasocerebral

konstriksi seperti penthortal maka CBF akan memasuki daerah vasoparalise disebut Inverse

Intracerebral steal (fenomena Robinhood mencuri harta orang kaya diberikan ke si miskin).

Oksigen sendiri mempunyai effek vasokonstrisi cerebrovascular. Bila PaO2 menurun

sedangkan PaCO2 tetap, CBF tidak terpengaruh sampai PaO2 turun dibawah 50 mmHg atau

ada yang melaporkan dibawah 40 mmHg. Hipoksia menyebabkan penumpukan asam

metabolit dalam ECF yang mengelilingi arteriole cerebral dan bisa menyebabkan vasodilatasi

namun alkalosis pada ECF oleh karena hiperoksia tidak akan menyebabkan vasokonstriksi

cerebral. PaO2 diatas normal akan menurunkan CBF karena pada saat yang sama terjadi

penurunan PaCO2. Tetapi PaO2 disarankan tidak melebihi 200 mmhg pada operasi otak.