background image

PATHOLOGY OF THE CARDIOVASCULAR SYSTEM  

 
BLOOD VESSEL DISEASES  
Blood vessels have a primary function of nourishing various organs and tissues of the body by 
supplying  them  with  blood.  Vascular  diseases  are  manifested  clinically  through  three 
mechanisms that are reflected through the diseased vessel (s) as 
1.  Progressive  narrowing  of  the  lumen  associated  with  progressive  ischemia  of  the  relevant 

tissues. 

2.  Thrombosis associated with partial or complete luminal obstruction and/or embolism.  
3.  Aneurysmal  dilatation  that  may  eventuate  in  rupture  with  ischemic  and  destructive 

consequences. 

4.   
ARTERIOSCLEROSIS 
This  generic  term  refers  to  a  group  of  disorders  having  in  common  thickening  and  loss  of 
elasticity of arterial walls
 
and thus leading to sclerosis i.e. hardening of the wall. 
Under this heading come three distinctive morphological variants, namely 

1.  Atherosclerosis (the most frequent and important type) 
2.  Medial calcific sclerosis 
3.  Arteriolosclerosis 

 
ATHEROSCLEROSIS 
This  disease  is  responsible  for  more  deaths  and  serious  complications  than  any  other  disorder. 
This is because its prime targets are vital arteries, namely the coronaries, cerebral arteries, & the 
aorta. 
Accordingly the major consequences are  

1.  Myocardial infarction 
2.  
Cerebral infarction  
3.  
Aortic aneurysm 

Myocardial  infarction  alone  is  responsible  for  about  25%  of  all  deaths.  By  definition 
atherosclerosis  is  “a  disease  primarily  of  large  elastic  arteries  and  medium  sized  muscular 
arteries. Its basic lesion is the atheroma (fibro-fatty plaque), which is a raised patch within the 
intima having a core of lipid (mainly cholesterol  and its esters)  and a  cap of fibrous tissue”.
 
Examples  of  large  elastic  arteries  are  aorta,  carotid,  and  the  iliac  arteries,  &  examples  of 
medium-sized muscular arteries are the coronaries and popliteal arteries. 
Risk factors of atherosclerosis 
Risk  factors of atherosclerosis  are expressed largely in  terms  of the incidence of deaths  caused 
by ischemic heart disease (IHD). This is because atherosclerosis does not by itself produce signs 
and  symptoms  but  its  prevalence  is  detected  by  its  effects  on  the  most  commonly  involved 
arteries, namely the coronaries.  
Risk  factors  that  predispose  to  atherosclerosis  and  the  resultant  IHD  can  be  divided  into 
two main groups 
                        Major 

A. Potentially modifiable (controllable)  

1.  Diet and hyperlipidemia 
2.  Hypertension 
3.  Cigarette smoking 


background image

4.  Diabetes mellitus 

B. Nonmodifiable 

1.  Increasing age  
2.  Male gender 
3.  Family history 
4.  Genetic abnormalities  

Minor (uncertain risks) 

1.  Obesity 
2.  Physical inactivity 
3.  Stress (type A personality) 
4.  High carbohydrate intake 
5.  Lipoprotein (a) 
6.  Hardened unsaturated fat intake 
7.  Chlamydia pneumonia 
8.  Hyperhomocystinemia 

Diet and Hyperlipidemia 
Hyperlipidemia (particularly hypercholesterolemia) and other abnormalities in lipid metabolism 
are  major  risk  factors  in  atherosclerosis.  The  evidences  linking  hypercholestrolemia  to 
atherosclerosis include the following
 
1.  Atherosclerotic  plaques  are  rich  in  cholesterol  and  its  esters.  These  are  largely  derived  from 
lipoproteins of the blood. 
2.  Atherosclerotic  lesions  can  be  induced  in  experimental  animals  by  feeding  them  diets  that 
raise their plasma cholesterol levels. 
3.  Genetic  disorders  that  cause  severe  hypercholesterolemia  lead  to  premature  atherosclerosis, 
often fatal in childhood. 
4.  Acquired  diseases  associated  with  hypercholesterolemia  (as  part  of  their  manifestations)  for 
e.g.  nephrotic  syndrome  and  hypothyroidism,  are  associated  with  increasing  risk  of 
atherosclerosis 
5. Populations having relatively high levels of serum cholesterol show higher mortality from 
IHD. This is reflected by the marked geographical variations in the incidence of atherosclerosis-
related  IHD,  for  e.g.  the  mortality  rate  from  IHD  is  six  times  higher  in  the  USA  than  that  in 
Japan. This is probably related to differences in the life style and dietary customs. 
6.  Treatment  with  diet  and  cholesterol-lowering  drugs  reduces  cardiovascular  mortality  in 
patients with hypercholesterolemia.  
High dietary intake of cholesterol and saturated fats, e.g. those present in egg yolk, animal fats, 
and butter, raises plasma cholesterol level. The higher the level of serum cholesterol the higher 
the  risk  particularly,  with  levels  exceeding  200  mg/dl.  The  most  striking  association  is  with 
elevated  levels  of  low-density  lipoprotein  (LDL).  This  is  the  lipoprotein  moiety  richest  in 
cholesterol. In fact the major component of the total serum cholesterol associated with increased 
risk is LDL. Hypertriglyceridemia also appears to increase the risk. In contrast, serum levels of 
high-density  lipoprotein  (HDL)  are  inversely  related  to  the  risk.  It  is  believed  that  HDL 
mobilizes  cholesterol  from  developing  atheromas  and  transports  it  to  the  liver  to  be  eventually 
excreted into the bile. Exercise also raises the HDL level, whereas obesity and smoking lower it. 
 
 


background image

Hypertension is a major risk factor at all ages. Elevated blood pressure accelerates the process 
of atherosclerosis and increases the incidence of IHD and cerebrovascular diseases. Men over the 
age of 45 years with a blood pressure exceeding 170/95 mm Hg have more than five-fold greater 
risk  of  IHD  than  normotensives.  Antihypertensive  therapy  reduces  the  incidence  of 
atherosclerosis-related diseases, particularly IHD and CVA (cerebrovascular accidents; strokes). 
Cigarette smoking is a well-established risk factor. It is the most important avoidable cause of 
IHD.  Cigarette  smoking  is  the  main  cause  responsible  for  the  relatively  recent  increase  in  the 
incidence and severity of atherosclerosis in women. In the context of IHD, two facts are related 
to smoking 
a. It increases the incidence of sudden death among those with IHD 
b. Cessation of smoking in high-risk individuals is followed within a few years by a reduction in 
the risk of dying from IHD. 
Diabetes  mellitus:  diabetics  are  more  susceptible,  compared  with  nondiabetics  to 
atherosclerosis-related  diseases  and  in  particular  IHD,  cerebrovascular  accidents  (CVA)  and 
gangrene of lower extremities. This is probably related to 

1. Hyperlipidemia, which is seen in up to 50% of diabetics 
2. Increased platelets adhesiveness; predisposing to thrombotic episodes. 
3.  Some  diabetics  tend  to  be  obese  and  hypertensive;  thus  have  increased  tendency  to 
develop severe atherosclerosis. 

All diabetics who have had the disease for at least ten years, irrespective of the age of onset, are 
likely to develop clinically significant atherosclerosis. 
Nonmodifiable risk factor 
Age: 
death rates from IHD rise with each decade of life. 
Male gender: since myocardial infarction is particularly uncommon in premenopausal     
women. 
Certain genetic defects: certain families suffer increased frequency of heart attacks at an early 
age. This familial predisposition appears to be related to hyperlipidemia (due for e.g. to genetic 
defects in lipoprotein metabolism), hypertension, and diabetes mellitus. 
 
Pathology of atherosclerosis 
Gross features 

 The basic lesion in atherosclerosis is a focal intimal thickening termed atheromatous plaque 

or fibro-fatty plaque. 

 Each plaque is white to whitish yellow elevation up to 1.5 cm in diameter; adjacent plaques, 

however, may fuse to form larger plaques. (Fig. 1-4)  

 The superficial portion of these lesions (i.e. facing the lumen) tends to be firm and white; this 

is  the  fibrous  cap,  whereas  the  deep  portion  is  yellow  and  soft  and  represents  the  lipid 
component. It is from this yellow soft debris, the term atheroma is derived (Greek word for 
gruel). 

 The most heavily involved arteries by atherosclerosis and in descending order are 

1.   Abdominal aorta 
2.   Coronaries 
3.  Popliteal arteries 
4.  Descending thoracic aorta 
5.  Internal carotid arteries 
6.  Arteries forming the circle of Willis at the base of the brain. 


background image

  Atheromatous  plaques  are  patchy  in  distribution  and  may  involve  the  arterial  wall  in 

asymmetrical  fashion  i.e.  involve  one  portion  of  the  wall  circumference  more  severely 
than elsewhere and as such produce eccentric lesions. 

Microscopic features (Fig. 1-5) 

  The  superficial  cap  is  composed  of  smooth  muscle  cells  and  relatively  dense  collagen 

fibers. 

  Just  beneath  and  to  the  sides  of  the  cap  there  is  a  cellular  area  made  up  of  variable 

mixture of macrophages, smooth muscle cells and T-lymphocytes. 

  Deep to the cellular area is a necrotic core; consisting of lipid material, cholesterol clefts, 

cellular debris and lipid-laden foam cells. 

  Finally, especially around the edges of the lesion there are proliferating small, thin-walled 

blood vessels. 

  The above mentioned components may occur in varying proportions in different plaques, 

for e.g. some plaques may be composed mostly of smooth muscle cells and fibrous tissue 
(fibrous plaques). 

 
The complicated atheroma 
The advanced atheromas are susceptible to the following changes that have clinical significance 
1.  Focal  rupture,  ulceration,  or  erosion  of  the  luminal  surface.  This  results  in  exposure  of 

highly  thrombogenic  substances  that  induce  thrombus  formation.  Alternatively,  the  fatty 
debris  present  within  the  core  may  be  discharged  into  the  blood  stream  producing 
microemboli (atheroemboli or cholesterol emboli). (Fig. 1-6) 

2.  Hemorrhage in to the plaque which is especially seen in the coronaries, either from rupture 

of the fibrous cap or rupture of the thin-walled capillaries that vascularise the atheroma. The 
atheroma, as a result, expands. This will worsen the already present stenosis. (Fig. 1-7) 

3.  Superimposed thrombosis is the most serious complication that usually occurs on disrupted 

lesions (ruptured, ulcerated, eroded lesions or those with intralesional hemorrhage). Thrombi 
may  partially  or  completely  occlude  the  lumen.  They  may  become  incorporated  into  the 
athermatous plaque, enlarging it by subsequent organization. (Fig. 1-6) 

4.  Aneurysmal  dilatation;  in  severe  cases,  particularly  in  large  arteries  such  as  the  aorta,  the 

underlying  media  undergoes  pressure  or  ischemic  atrophy  with  loss  of  elastic  fibers.  This 
may cause sufficient weakness that allows for aneurysaml dilatation (see under aneurysms) 

5.  Calcification, this may be patchy or massive. (Fig. 1-8) 
 
Pathogenesis of atherosclerosis 
The most widely accepted theory of pathogenesis is called the response to injury hypothesis
This theory states that  

 Lesions of atherosclerosis are initiated as a response to some form of repeated chronic injury 

to arterial endothelium. 

 This  injury  increases  endothelial  permeability  to  plasma  lipids  as  well  as  permitting  blood 

monocytes and platelets to adhere to the endothelium. 

  Monocytes  subsequently  enter  the  intima,  transform  into  macrophages  and  accumulate 

lipids to become foam cells. 

  Factors  released  from  both  platelets  and  macrophages  cause  migration  of  smooth  muscle 

cells from the media into the intima with eventual synthesis and accumulation of collagen. 

  Hyperlipidemia, hypertension and smoking may be responsible for the endothelial injury. 


background image

  Macrophages  produce,  among  other  substances,  toxic  free  oxygen  radicals  (ROS)  that 

oxidize (modify) LDL in the lesions. This oxidized LDL is considered atherogenic, as it is 

-  Chemotactic to blood monocytes  
-  Inhibits macrophage motility thus preventing them from leaving the atheroma. 
-  Cytotoxic to endothelial cells increasing their permeability  

This suggests that antioxidants e.g. vitamin E and ß-carotene may be effective in preventing 
atherosclerosis by reducing LDL oxidation. 

Infection and Atherosclerosis 
Seroepidemiologic studies have suggested that some infectious agents may contribute to 
atherosclerosis. Chlamydia pneumoniae and cytomegalovirus have been the most studied, 
although there is also interest in Helicobacter pylori, herpesvirus, and other organisms. Genomic 
sequences of these agents have been found in human atherosclerotic lesions, but whether they are 
causally associated or simply enter the diseased artery wall is not known. 
Clinical significance of atherosclerosis 

Atherosclerosis cause clinical disease through the following 
1.  Slow,  progressive  narrowing  of  the  arterial  lumen  that  result  in  chronic  ischemia  of  the 
relevant tissues. 
2.  Sudden  occlusion  of  the  lumen  by  superimposed  thrombosis  or  hemorrhage  into  the 
atheroma. 
This may produce severe ischemia that if prolonged may terminate in infarction. (Fig. 1-7) & 
(Fig. 1-9) 
3. Providing a site for thrombosis and then embolism. 
4. Weakening of the wall of an artery, causing aneurysmal dilatation with subsequent rupture. 

In large arteries such as the aorta the main complications are 

1.  Development  of  large  mural  thrombi  over  the  plaques  that  may  dislodge  leading  to 

peripheral emboli. 

2.  Aneurysmal dilatation of the wall due to weakness of the media. 
3.  Rupture of the atheroma leading to the development of cholesterol emboli. 

In smaller arteries such as the coronary, cerebral, popliteal, renal and mesenteric arteries, the 
main  effect  is  narrowing  of  the  lumen  leading  to  chronic  ischemia.  However,  if  this  is 
complicated by  superadded thrombosis  or hemorrhage in to  the plaque, occlusion of the vessel 
lumen  occurs  with  subsequent  catastrophic  events  such  as  myocardial  infarction,  cerebral 
infarction, gangrene of lower limbs, renal or intestinal infarctions.  
 
MEDIAL CALCIFIC SCLEROSIS (Monckeberg’s arteriosclerosis) 
This  variant  of  arteriosclerosis  is  of  undetermined  etiology  &  is  characterized  by  ring-like 
calcifications  within  the  media  of  medium  sized  to  small  muscular  arteries.  The  calcification 
does not narrow the lumen and thus the condition is of little clinical significance. It may coexist 
with  atherosclerosis  in  the  same  artery.  The  arteries  most  commonly  affected  are  those  of  the 
extremities  (femoral,  tibial,  radial  and  ulnar),  and  those  of  the  genital  tract  in  both  sexes.  The 
condition can be demonstrated in individuals over the age of 50 years. (Fig. 1-10
 
ARTERIOLOSCLEROSIS (Hypertensive vascular disease) 
Hypertension  is  the  most  important  cause  of  this  group  of  vascular  diseases.  Hypertension  has 
the following effects on blood vessels 
1. It accelerates the process of atherosclerosis. 


background image

2. Causes structural changes in the blood vessel wall that predisposes to  

a.  Aortic dissection. 
b.  Cerebrovascular hemorrhage.  

3. Induce changes in arterioles referred to as arteriolosclerosis. 
There are two forms of arteriolosclerosis; hyaline & hyperplastic. 
Hyaline arteriolosclerosis 
This condition is encountered in the 
1. Elderly whether normotensive or hypertensive. 
2. Hypertensive individuals where it is more severe and more generalized. 
3. Diabetics as part of the characteristic diabetic microangiopathy. 
Microscopic features 

  The vascular lesion consists of a homogeneous, pink, hyaline thickening of the arteriolar 

wall with loss of the native structural details 

  This is associated with narrowing of the lumen. (Fig. 1-11) 

The hyaline change in arteriolar wall is believed to be due to leakage of plasma proteins into the 
wall  through  a  leaking  endothelium.  Hyaline  arteriosclerosis  is  a  major  pathologic  change  in 
benign  nephrosclerosis.  In  this  condition  the  arteriolar  narrowing  leads  to  diffuse  symmetric 
shrinkage and fine granularity of the kidneys. This is due to diffuse bilateral impairment of renal 
blood supply that results in loss of nephrons. (Fig. 1-12
Hyperplastic arteriolosclerosis 
In contrast to hyaline arteriolosclerosis, hyperplastic arteriolosclerosis is related to more acute or 
severe  elevations  of  blood  pressure  and  is  therefore  characteristic  of  malignant  hypertension 
(defined as diastolic pressure usually over 120 mm Hg). 
Microscopic features (Fig. 1-13) 

  It is characterized by  an onion-skin concentric, laminated thickening of the arteriolar wall 

with progressive narrowing of the lumen.  

  The  changes  are  due  to  reduplication  of  smooth  muscle  cells  with  thickening  and 

reduplication of the basement membranes.  

  Frequently  these  changes  are  associated  with  fibrinoid  necrosis  of  arteriolar  wall 

(necrotizing arteriolitis). 

  Arterioles  in  all  tissues  may  be  affected,  but  main  sites  are  the  renal  and  intestinal 

arterioles. 

 
INFLAMMATORY DISEASE OF BLOOD VESSELS (The vasculitides) 
Vasculitis  refers  to  inflammation,  often  with  necrosis  of  blood  vessels.  This  is  encountered  in 
diverse  clinical  setting.  The  terms  arteritis,  vasculitis  and  angiitis  are  used  interchangeably 
because  in  addition  to  arteries  and arterioles, veins and capillaries may be involved in  some of 
the conditions. 
Mechanisms of vascular injury 
1. Infectious  
2. Immunologically mediated 
3. Unknown  
The two most common mechanisms of injury are 
1. Direct invasion of the vascular walls by microorganisms e.g. bacteria, fungi or viruses.  
2. Immune-mediated inflammation.  


background image

a.  Immune  complex-mediated  as  in  Henoch-Schönlein  purpura  and  SLE,  rheumatoid  arthritis, 

drug induced, Hepatitis B and C virus) 

b. Direct antibody attack-mediated as in Goodpasture’s syndrome and Kawasaki disease. 
c. Cell-mediated as in organ transplant rejection 
d. Antineutrophil cytoplasmic autoantibody-mediated (ANCA-mediated) as in microscopic 
     polyarteritis 
Infections, in addition of causing direct damage to blood vessels, can indirectly induce 
immune-mediated  damage  through,  either  the  formation  of  immune  complexes  or  triggering 
cross  reactivity.  Distinction  between  direct  infectious  and  immunologic  mechanisms  is 
important. This is because immunosuppressive therapy is the appropriate treatment for the latter 
whereas  the  same  treatment  would  be  potentially  harmful  for  infectious  vasculitis  (suppressing 
immunity may flare up the infection). Finally, the mechanism of vasculitis may be unknown as 
in polyarteritis nodosa (PAN) 
 
Classification of vasculitides 
This  depends  on  the  size  of  the  vessel  involved, its  anatomic  site,  histological  features  and  the 
clinical manifestations. Categories include  
1.   Large vessel Vasculitis e.g. giant cell (temporal, cranial) arteritis. 
2.   Medium-sized vessel Vasculitis e.g. polyarteritis nodosa and Kawasaki disease. 
3. 
Small vessel Vasculitis e.g. Henoch-Schonlein purpura and cutaneous leukoclastic Vasculitis. 
 
Giant cell (temporal) arteritis
 is a relatively common disease. It is an acute and chronic, often 
granulomatous  inflammation  of  large  to  small  arteries.  Evidences  point  to  a  T-cell  –mediated 
immune  response  possibly  to  a  vessel-wall  antigen.  It  principally  involves  cranial  vessels 
especially  the  temporal  arteries  in  patients  over  50  years.  Other  arteries  may  also  be  involved 
including  vertebral  and  ophthalmic  arteries.  In  some  cases  the  aortic  arch  has  been  involved 
(giant cell aortitis). 
Classical  manifestations  include  severe  throbbing  pain  and  tenderness  over  the  involved 
temporal  artery,  which  is  associated  with  swelling  and  redness  of  the  overlying  skin.  There  is 
often  claudication  of  the  jaw  and  visual  manifestations  such  as  blurring  of  vision,  diplopia  or 
sudden blindness. The ESR is often markedly elevated (over 100 mm/hr). Biopsy of the temporal 
artery may be diagnostic and is required to
 confirm the clinical diagnosis. (Fig. 1-14 A & B) 
Takayasu Arteritis 
This  is  another  granulomatous  vasculitis  that  classically  involves  the  aortic  arch.  In  half  the 
cases, it affects also the pulmonary arteries. It is characterized principally by ocular disturbances 
and  marked  weakening  of  the  pulses  in  the  upper  extremities  (pulseless  disease).  It  is  seen 
predominantly in females  younger than age 40. Autoimmune mechanisms are suspected. When 
the aortic arch is involved, the orifices of the major arteries to the upper portion of the body may 
be  markedly  narrowed  or  even  obliterated  by  intimal  thickening.  Microscopically,  there  is 
chronic  inflammation  of  the  adventitia  and  the  media,  sometimes  with  granulomatous 
inflammation. Thus, the disease may be indistinguishable from giant cell (temporal) arteritis. In 
fact, distinctions among giant cell lesions of the aorta are based largely on the age of the patient, 
and most giant cell lesions of the aorta in young patients are Takayasu arteritis. Involvement of 
the  root  of  the  aorta  may  cause  dilation  of  the  aortic  valve  ring,  producing  aortic  valve 
insufficiency. Narrowing of the coronary ostia may lead to myocardial infarction. 
Poly arteritis nodosa group of vasculitides (PAN) 


background image

This group is characterized by systemic vasculitis and includes  
1. The classical (macroscopic) PAN
 is characterized by necrotizing inflammation of small and 
medium-sized muscular arteries (but not arterioles, capillaries, or venules). The principal targets 
are  the  main  visceral  arteries  such  as  renal,  coronary,  hepatic  and  mesenteric  arteries.  The 
pulmonary circulation is characteristically spared. 
Pathological features (Fig. 1-15) 
Gross features  

  There is a sharply localized segmental involvement of the artery with aneurysmal dilatation.  

  The  latter  can  be  demonstrated  angiographically  as  nodularity  along  the  course  of  the 

affected vessel; hence the term nodosa. 

Microscopic features: the acute lesions are characterized by  

  Fibrinoid  necrosis  of  the  arterial  wall,  which  is  often  localized  to  a  portion  of  the 

circumference.  

  An  intense  infiltration  of  the  arterial  wall  and  peri-arterial  region  by  inflammatory  cells 

including neutrophils and eosinophils. 

  The consequences of arteritis include 

1.  Superadded thrombosis  
2.  Weakening of the wall or aneurysmal dilatation may eventuate in rupture of the artery at 

that point. 

As the result of the above changes there is ischemic damage to the tissues supplied by the 
involved artery e.g. renal, myocardial or intestinal infarction. 
The diagnosis can be established by the demonstration of necrotizing arteritis with the above 
microscopic features in tissue biopsy specimen such as those of the kidney or nodular skin 
lesions. 
2. Microscopic polyarteritis (allergic or leucocytoclastic vasculitis) 
(Clastic: broken into pieces; this  refers to  the fragmented nature of  the  WBC  nuclei present  in 
the lesion). 
This is a systemic necrotizing vasculitis that differs from classic PAN by 
a. it affects arterioles, capillaries and venules (small vessel vasculitis) 
b. necrotizing glomerulonephritis and pulmonary capillaritis are particularly common.  
The  main  clinical  features  are  hemoptysis,  hematuria  and  proteinuria,  bowel  bleeding  and  skin 
purpura (Fig. 1-16). ANCAs (anti-neutrophilic cytoplasmic antibodies) are present in 80% of the 
cases.  In  many  cases  the  condition  is  precipitated  by  an  immunological  reaction  to  an  antigen 
such as 1. Drugs e.g. penicillin 

2. Microorganisms e.g. streptococci 

3. Tumor antigens e.g. in malignancies 

4. Heterologous protein 

 

Kawasaki disease (Mucocutaneous lymph node syndrome) 
This is an acute systemic disorder of infancy and childhood characterized by 
1.  Skin rash  
2.  Erythema of the conjunctiva, oral mucosa, palms and feet. (Fig. 1-17) 
3.  Cervical lymphadenopathy. 
4.  Vasculitis, which is PAN-like and characteristically involves the coronaries. 
Death  occurs  in  2%  of  the  cases  due  to  coronary  arteritis  with  superimposed  thrombosis  or 
rupture of coronary artery aneurysm. The cause is uncertain but a viral etiology is suspected. 
  
Henoch-Schonlein purpura is a small vessel vasculitis most commonly seen in children. It is 
characterized by abdominal pain, acute arthritis, glomerulonephritis and nonthrombocytopenic 


background image

purpura that is distributed over the extensor aspects of the limbs and buttocks. (Fig. 1-18) These 
skin lesions consist of subepidermal necrotizing vasculitis involving small blood vessels. 
Deposition of IgA is present in the glomeuli and affected small blood vessels. 
 
Thromboangiitis  obliterans  (Buerger’s  disease)  is  a  distinctive  disease  characterized  by 
segmental vasculitis with thrombosis of medium sized and small arteries and sometimes veins of 
the  extremities.  The  disease  had  occurred  almost  exclusively  men  who  were  heavy  cigarette 
smokers. However, it has been increasingly reported in women, probably reflecting the increase 
in smoking habit by women in the past several decades. The relationship to cigarette smoking is 
a  consistent  features  of  this  disease.  It  is  postulated  that  there  is  initially  an  endothelial  injury 
either  directly  or  through  hypersensitivity  to  some  tobacco  products.  To  begin  with  there  are 
features of vascular insufficiency e.g. pain on exercise and intermittent claudication. Eventually 
gangrene of the extremities occurs that necessitates amputation. Remission and relapses correlate 
with cessation and resumption of smoking. 
 
Wegener Granulomatosis 
is characterized by a triad of 
1. Acute necrotizing granulomas of the upper &/or lower respiratory tracts 
2. Necrotizing or granulomatous vasculitis most prominent in the lungs and upper airways 
3. Focal necrotizing glomerulonephritis. 
 
Allergic granulomatosis and angiitis (Churg-Strauss syndrome)
 is a related entity 
distinguished by a strong association with allergic rhinitis, bronchial asthma, and peripheral 
eosinophilia. 
 
Raynaud’s disease and Raynaud’s phenomenon 
Raynaud’s disease
 refers to attacks of pallor or cyanosis of the fingers or toes. It is caused by 
intense  vasospasm  of  local  small  arteries  or  arterioles.  This  disease  is  seen  principally  in 
otherwise  healthy  young  females.  The  arterial  and  arteriolar  walls  are  devoid  of  structural 
changes.  The  cause  is  unknown  but  is  probably  a  reflection  of  exaggerated  normal  vasomotor 
responses to cold or emotion. 
Raynaud’s  phenomenon
  is  clinically  similar  to  the  above  but  it  is  secondary  to  arterial 
narrowing  induced  by  such  diseases  as  SLE,  systemic  sclerosis,  atherosclerosis  or  Buerger’s 
disease. 
 
ANEURYSMS AND DISSECTION 
An aneurysm  by definition is  a localized abnormal  dilatation  of any vessel  including the heart. 
The  aorta  is  the  most  commonly  involved  vessel.  Left  ventricular  aneurysm  may  complicate 
myocardial  infarction.  Aneurysms are either true or false. A  true aneurysm  is  bounded by the 
components of the blood vessel wall i.e. the blood is still within the confines of the circulatory 
system.  In  contrast,  a  false  aneurysm  (pseudoaneurysm,  pulsating  hematoma)  is  an  extra-
vascular collection of blood that communicates with the intravascular space.  Its wall is derived 
from the outer layers of the arterial wall or peri-arterial tissue. False aneurysm is seen for e.g. as 
a result of a post-myocardial infarction rupture contained by pericardial adhesions or a leak at the 
anastomosis of a vascular graft. Arterial dissection, usually of the aorta (dissecting aneurysm), 
arises  when  blood  enters  the  wall  of  the  artery,  dissecting  between  its  layers  and  creating  a 
blood-filled cavity within the wall itself. 


background image

Classifications of aneurysms 
Aneurysms  are  classified  either  morphologically  (according  to  their  gross  appearance  or 
etiologically (the underlying mechanism responsible for their development). 
Morphological classification (Fig. 1-19)  
This is based on the macroscopic shape and size 
1.  Berry aneurysm
  is  a small, spherical  dilatation usually up to  1.5 cm  in  diameter.  It  is  most 
frequently seen within the circle of Willis at the base of the brain. (Berry: any small globular or 
ovoid juicy fruit, not having a stone) 
2. Saccular aneurysm is a spherical bulge from a portion of the vessel  wall that varies in size 
from 5 to 20 cm in diameter i.e. a giant berry aneurysm. 
3.  Fusiform aneurysm
  results from  gradual, progressive dilatation of the whole circumference 
of a segment of the vessel and may reach up to 20 cm in diameter. 
Etiological classification  

1.  Atherosclerosis 
2.  Cystic medial necrosis or degeneration 
3.  Syphilis 
4.  Vasculitides e.g. PAN and Kawasaki disease 
5.  Trauma leading to arterio-venous aneurysm 
6.  Congenital defects such as that producing berry aneurysms in the brain 
7.  Mycotic aneurysm produced as a result of infection of the arterial wall. 

The  most  important  causes  of  aortic  aneurysms  are  atherosclerosis  and  cystic  medial 
degeneration. 
 
Atherosclerotic aneurysm 
Atherosclerosis is the most frequent etiology of aneurysms. It causes arterial wall thinning 
through medial destruction secondary to intimal plaques. Atherosclerosis is a major cause of 
abdominal aneurysms.  
Pathologic features (Fig. 1-20 A & B

  It usually occurs in the abdominal aorta, mostly between the levels of renal arteries and 

the iliac bifurcation. They may also be seen in the common iliac arteries, the aortic arch, 
and descending portions of thoracic aorta. 

  It is usually fusiform, contains atheromatous ulcers covered by mural thrombi. The latter 

may be a source of emboli that may lodge in renal vessels or those to the lower limbs.  

Two Abdominal Aortic Aneurysms (AAA) variants merit special mention: 
a.  Inflammatory  AAA  is  characterized  by  dense  periaortic  fibrosis  with  lymphoplasmacytic 

infiltrate. 

b.  Mycotic  AAA  is  an  infected  atherosclerotic  aneurysm  by  circulating  microorganisms  in  the 

wall,  particularly  in  the  setting  of  bacteremia  from  a  primary  Salmonella  gastroenteritis.  In 
such cases, suppuration further destroys the media, potentiating rapid dilation and rupture.  

The clinical effects of aortic aneurysm include 

1.  Rupture  in  to  the  peritoneal  cavity  or  retroperitoneum  with  massive  or  fatal 

hemorrhage. 

2.  Pressure  on  adjacent  structures  leading  for  e.g.  obstruction  of  a  ureter  or  erosion  of 

vertebrae. 

3.  Occlusion  of  a  vessel  either  by  direct  pressure  or  through  intramural  thrombus 

formation e.g. vertebral branches supplying spinal cord. 


background image

4.  Embolism from the atheroma or mural thrombus. 
5.  Creation  of  abdominal  mass  that  may  be  confused  on  physical  examination  with  a 

tumor. 

Prosthetic grafts should replace large aneurysms (> 5 cm in diameter) to avoid the possibility of 
rupture. 
 
Aortic dissection (dissecting aneurysm) 
This is characterized by dissection of blood along the plane of aortic media, with the formation 
of  blood-filled  channel  within  the  aortic  wall  that  often  ruptures,  causing  massive  hemorrhage. 
The dissection may or may not be associated with significant dilatation of the aorta; it is for this 
reason  the  older  term  dissecting  aneurysm  is  discouraged.  This  dissection  of  the  aorta  occur 
principally in two groups of patients 
1.  Hypertensive men (90 % of the cases) 
2.  In those with  a systemic or localized abnormality  of connective tissues that affects  the aorta 

(e.g. Marfans syndrome) (10% of the cases), the patients are usually younger than the above 
group.  

Conditions associated with aortic dissection are 
1.  Hypertension (80% of the cases) 
2.  Cystic medial necrosis or degeneration of the aortic wall 
3.  Previous surgery to the aorta e.g. coronary bypass or aortic valve replacement 
4.  Pregnancy usually third trimester 
Gross features (Fig. 1-21 A) 

  A  tear  in  the  aortic  intima  causes  the  dissection.  This  is  usually  transverse  and  located 

within the ascending portion of thoracic aorta.  

  This tear  exposes the diseased media to the blood at intra-aortic pressure. The media is 

cleaved into two layers, creating a false lumen in addition to the existing true lumen. 

Microscopic features 

  The blood dissects into the media of the wall creating a vessel with a double lumen. (Fig. 

1-21 B) 

  In most patients with aortic dissection no specific underlying causative pathology is seen 

in the aortic wall.  

  The most frequent histologically detectable abnormality is called cystic medial 

degeneration (CMD); this is presumably responsible weakening of the wall. The 
degenerative changes range from mild fragmentation of elastic fibers to focal separation 
of both elastic and fibro-muscular fibers by small clefts or cystic spaces (cystic medial 
degeneration).  

Aortic dissection may have the following consequences 

1.  Rupture into any of the three body cavities i.e. pericardial, pleural or peritoneal. This is 

the most common cause of death. 

2.  Extension  of  the  dissection  into  the  great  arteries  of  the  neck,  coronaries,  renal, 

mesenteric,  or  iliac  arteries.  This  leads  to  their  obstruction  with  subsequent  ischemic 
damage to the relevant organs e.g. myocardial infarction, renal infarction, and spinal cord 
ischemic injury (due to involvement of spinal arteries). (Fig. 1-22

3.  Retrograde dissection into the aortic root that leads to disruption of the valvular apparatus 

with consequent aortic valve insufficiency. 


background image

4.  Rupture in the lumen of the aorta through a second distal tear. This is thought to prevent a 

fatal extra-aortic hemorrhage. 

 
Syphilitic (Luetic) aneurysm 
This is a recognized complication of tertiary syphilis. With the decline in the incidence of tertiary 
syphilis,  these  types  of  aneurysms  have  become  uncommon.  The  dilatation  is  confined  to  the 
thoracic  aorta  and  usually  involves  the  arch.  To  begin  with,  there  is  inflammation  of  the  vasa 
vasorum  within  the  aortic  adventitia  that  eventuates  in  their  luminal  obliteration.  The  inflamed 
small vessels  (vasa) are  surrounded by  an infiltrate rich in  plasma cells. This  leads  to  ischemic 
injury  of  the  media  that  terminates  in  medial  scarring  and  hence  weakening  and  aneurysmal 
dilatation.  Contraction  of  the  scarred  media  leads  to  intimal  redundancy  with  subsequent 
wrinkling  referred  to  as  ‘tree  barking’.  Syphilitic  aneurysm  may  also  cause  aortic  valve  ring 
dilatation resulting in aortic insufficiency. This is due to circumferential stretching of the cusps 
and  widening  of  the  commissures  between  the  cusps.  On  the  long  run  the  Lt  ventricular  wall 
undergoes  volume  overload  hypertrophy  with  subsequent  dilatation.  The  resultant  markedly 
cardiomegaly  has  been  likened  to  a  cow’s  heart  (cor  bovinum).  The  thoracic  location  of 
syphilitic  aneurysm  distinguishes  it  from  typical  atherosclerotic  aneurysm,  which  rarely  affects 
the aortic arch and never involves the root of the aorta. 
 
Mycotic aneurysm 
This refers to a dilatation of an artery as a result of weakness of its wall secondary to infection. 
Thrombosis and rupture are possible complications. The infection reaches the artery through one 
of three routes 
1.  Lodgment of septic embolus in the artery, usually complicating infective endocarditis. 
2.  Extension of an adjacent Suppurative precesses. 
3.  Circulating microorganisms (bacteremia, septicemia) that directly infect the arterial wall. 
Mycotic aneurysm may involve, among others, the aorta, cerebral vessels or the popliteal artery. 
 
Berry aneurysm (saccular aneurysm-Congenital aneurysm) 
This is the most frequent type of intracranial aneurysms and the one most frequently responsible 
for  subarachnoid  hemorrhage.  It  has  an  incidence  of  about  2%  in  the  general  population.  An 
unruptured  berry  aneurysm  is  a  thin-walled  bright  red  out-pouching  at  arterial  branch  points 
along the circle of Willis or major vessels just beyond. (Fig. 1-24) The pathogenesis is thought to 
be  due  to  congenital  defect  of  the  media  especially  at  bifurcations.  Ruptured  berry  aneurysm 
with clinically significant subarachnoid hemorrhage is most frequent in the age group of 40-50 
years. 
 
 DISEASES OF VEINS AND LYMPHATICS 
Varicose veins and phlebothrombosis/thrombophlebitis together constitute about 90% of venous 
diseases. 
Varicose veins 
These  are  abnormally  dilated,  tortuous  veins  produced  by  prolonged  increase  in 
intraluminal  venous  pressure.  
The  superficial  veins  of  the  legs  are  the  usual  sites  of 
involvement.  Much  less  common,  but  more  significant  are  involvement  of  veins  in  the  lower 
esophagus  (esophageal  varices)  due  to  portal  hypertension  for  e.g.  secondary  to  liver  cirrhosis. 
Hemorrhoids are another example of varicose veins. Varicose veins of leg superficial veins 


background image

Predisposing factors 

1.  Conditions associated with elevation of venous pressure in these veins 

a.  Pregnancy; this explains the higher incidence in females 
b.  Obesity 
c.  Occupations requiring long periods of standing 

2.  Weakening of the walls of veins 

a.  Defective  development  of  the  vein  wall;  this  possibly  explains  the  familial 

tendency of varicose veins. 

b.  Age; the condition is much more common over the age of 50 years. 

The affected veins, which are visible through the skin of legs, are dilated, tortuous, elongated and 
scarred.  (Fig.  1-25)  There  is  variation  in  the  thickness  of  the  wall.  The  above  changes  lead  to 
deformity and incompetence of the vein valves. This aggravates the situation and a vicious circle 
is thus created. 
Varicose veins lead to local venous stasis, congestion, edema and thrombosis. Embolism is very 
rare (superficial veins). 
Disabling complications include 

1.  Persistent edema 
2.  Stasis dermatitis (due to stasis of blood and liberation of hemosiderine) 
3.  Varicose ulcers. 

Thrombophlebitis and phlebothrombosis 
These are two designations for inflammation and venous thrombosis. 
Predisposing factors include 

1.  Cardiac failure 
2.  Neoplasia 
3.  Pregnancy 
4.  Obesity 
5.  Postoperative states 
6.  Prolonged bed rest and immobilization 

Site of occurrence include 

1.  The deep veins of the leg are the most common sites of venous thrombosis.   
2.  Additional sites for deep vein thrombosis (DVT) include periprostatic plexus of veins in 

males and the pelvic veins in females. 

3.  Dural sinuses and skull veins in bacterial meningitis and otitis media.  
4.  Portal vein thrombosis may complicate intra-abdominal sepsis. 

Two special variants of phlebothrombosis 

1.  Phlegmasia Alba Dolens (painful white leg): this is an ileo-femoral venous thrombosis 

that  occurs  usually  in  pregnant  females,  in  the  third  trimester  or  immediately  following 
delivery.  It  is  manifested  by  severely  painful  swelling  of  the  lower  limb.  The 
predisposition  to  thrombosis  is  attributed  to  stasis  of  blood  caused  by  the  pressure  of 
gravid  uterus  on  the  pelvic  veins  compounded  by  the  hypercoagulable  state  during 
pregnancy. 

2.  Migratory  thrombophlebitis:  this  refers  to  the  occurrence  of  venous  thrombi,  often 

multiple  that  classically  disappears  at  one  site  to  reappear  elsewhere.  It  is  usually 
encountered in patients with visceral malignancies especially those of the pancreas, lung 
and colon.  


background image

 
VASCULAR TUMORS 
This  is  a  heterogeneous  group  of  neoplasms  and  tumor  like  conditions.  It  is  best  divided 
according to their biological behavior into the following three groups 
I. Benign: e.g. hemangiomas, pyogenic granulomas, glomus tumor, and vascular ectasias. 
II. Intermediate: locally aggressive tumors that rarely metastasize e.g. hemangioendothelioma 
and Kaposis’s sarcoma 
III. Malignant: e.g. angiosarcoma, hemagiopericytoma. 
I. Benign vascular tumors & tumor-like lesions  
Hemangiomas
 are very common tumors, constituting more than 5% of all benign tumors. They 
are most common in infants and children. They are subdivided into 
Capillary  hemangiomas,  which  represent  focal  proliferation  of  capillary-sized  blood  vessels. 
They  usually  occur  in  the  skin,  subcutaneous  tissues,  lips,  and  oral  mucous  membranes. 
Strawberry type of capillary hemangioma is seen in the skin of newborns, but it usually regresses 
and disappears in the majority of the cases.  
Cavernous hemangiomas are characterized by focal proliferation of large (venous-sized) 
vascular channels. They are seen most often in the skin, lips, and tongue but also encountered in 
the liver, spleen and pancreas. (Fig. 1-26) In most cases, the tumors are of little clinical 
significance; however,  
1. There can be a cosmetic disturbance. (Fig. 1-27)  
2. Visceral hemagiomas detected by imaging studies may need to be distinguished from more 
ominous malignant tumors. 
3. Brain hemangiomas can cause pressure symptoms or rupture.  
4 Cavernous hemangiomas are component of von Hippel-Lindau disease; they involve the 
cerebellum or brain stem and eye grounds, along with similar lesions in the pancreas and liver. 
Pyogenic Granuloma (see GIT; mouth) 
This form of capillary hemangioma is a rapidly growing red nodule on the skin, gingival, or oral 
mucosa; it bleeds easily and is often ulcerated. Roughly a third of lesions develop after trauma. 
The proliferating capillaries are accompanied by edema and an acute and chronic inflammatory 
infiltrate,  an  appearance  with  striking  similarity  to  exuberant  granulation  tissue.  Pregnancy 
tumor
  (granuloma  gravidarum)  is  a  pyogenic  granuloma  that  occurs  in  the  gingiva  of  1%  of 
pregnant  women.  These  lesions  can  spontaneously  regress  (especially  after  pregnancy)  or 
undergo fibrosis. 
Lymphangioma 
1. Simple (Capillary) Lymphangioma are 
slightly elevated or pedunculated, small lesions are 
composed  of  small  lymphatic  channels.  They  are  mainly  seen  in  the  head,  neck,  and  axillary 
subcutaneous tissues.  
2.  Cavernous  Lymphangioma  (Cystic  Hygroma)  are  typically  found  in  the  neck  or  axilla  of 
children. These lesions can occasionally be enormous (up to 15 cm in diameter) and may fill the 
axilla  or  produce  gross  deformities  about  the  neck.  Tumors  are  composed  of  massively  dilated 
endothelial-lined lymphatic spaces separated by intervening connective tissue stroma containing 
lymphoid aggregates. 
Glomangioma (glomus tumor)
 is a tumor that originates from glomus bodies (which normally 
control  skin  blood  flow  and  temperature),  especially  in  fingers  and  toes.  It  is  seen  as  a  very 
tender, bluish nodule, near the end of a finger or toe. It consists of vascular spaces surrounded by 
rounded cuboidal cells of smooth muscle derivation. 


background image

Vascular  Ectasias  are  common  lesions  characterized  by  local  dilation  of  preexisting  vessels; 
they are not true neoplasms; they include 
1. Nevus Flammeus 
2. Spider Telangiectasia 
3. Hereditary Hemorrhagic Telangiectasia (Osler-Weber-Rendu Disease) 
Bacillary  Angiomatosis  is  an  opportunistic  infection  in  immunocompromised  persons  (e.g. 
AIDS  patients)  that  manifests  as  vascular  proliferations  involving  skin,  bone,  brain,  etc.  It  is 
caused by infection with gram-negative bacilli of the Bartonella genus. 
 
II. Intermediate-Grade (Low-Grade Malignant) Tumors 
A.  Kaposi  Sarcoma  
is  used  to  be  fairly  common  in  patients  with  AIDS  prior  to  the  advent  of 
effective antiretroviral therapy, and its presence is used as a criterion for diagnosing AIDS.  
Four  forms  of  the  disease  are  recognized,  all  of  these  share  the  same  underlying  viral 
pathogenesis: 
1. Chronic KS (classic KS) characteristically occurs in older men. It is not associated with HIV. 
There multiple red to purple skin plaques or nodules, usually in the distal lower extremities.  
2. Lymphadenopathic KS (African, endemic KS) is particularly prevalent among South African 
Bantu  children; it is  also not associated with HIV. Skin lesions are sparse, and patients present 
instead  with  lymphadenopathy  due  to  KS  involvement;  the  tumor  occasionally  involves  the 
viscera and is extremely aggressive. 
3.  Transplant-associated  KS  occurs  in  the  setting  of  solid-organ  transplantation  with  its 
attendant  long-term  immunosuppression.  It  tends  to  be  aggressive  (even  fatal)  with  nodal, 
mucosal, and visceral involvement; cutaneous lesions may be absent. 
4. AIDS-associated KS (epidemicKS) was found in a third of AIDS patients, particularly male 
homosexuals. However, with current  regimens of intensive antiretroviral therapy, KS incidence 
is  now less than 1% (although it is  still  the most prevalent malignancy in  AIDS  patients  in  the 
United  States).  AIDS-associated  KS  can  involve  lymph  nodes  and  viscera,  with  wide 
dissemination  early  in  the  course  of  disease.  Most  patients  eventually  die  of  opportunistic 
infectious rather than from KS. 
Pathogenesis 
Regardless of the clinical subtype (described above), 95% of KS lesions have been shown to be 
due to human herpesvirus 8 [HHV-8] infection. The virus is transmitted sexually and by poorly 
understood nonsexual routes.  
Pathological features (Fig. 1-27 A & B) 

  Three stages are recognized: patch, plaque, and nodular.  

  Patches are solitary or multiple pink, red, or purple macules, typically confined to the distal 

lower extremities. They are difficult to distinguish from granulation tissue. 

  With  time,  lesions  spread  proximally  and  convert  into  larger,  violaceous,  raised  plaques 

composed  of  dermal  accumulations  of  dilated,  jagged  vascular  channels  lined  by  plump 
spindle  cells  and  perivascular  aggregates  of  similar  spindled  cells.  Scattered  between  the 
vascular  channels  are  red  blood  cells,  hemosiderin-laden  macrophages,  lymphocytes,  and 
plasma cells. 

  At  a  still  later  stage,  lesions  become  nodular.  These  lesions  are  more  sarcomatous  than  the 

above.  The  nodular  stage  is  often  accompanied  by  nodal  and  visceral  involvement, 
particularly in the African and AIDS-associated variants.  

 


background image

B.  Hemangioendotheliomas  are  vascular  neoplasms  with  histology  and  clinical  behaviors 
intermediate between benign hemangiomas and frankly anaplastic angiosarcomas. 
 
III. Malignant Tumors 
A.  Angiosarcomas  
are  malignant  endothelial  neoplasms  with  histology  varying  from  highly 
differentiated  tumors  that  resemble  hemangiomas  to  anaplastic  lesions.  Older  adults  are 
commonly affected. 
They  occur  at  any  site  but  most  often  involve  skin,  soft  tissue,  breast,  and  liver.  Hepatic 
angiosarcomas
  are  associated  with  carcinogenic  exposures,  including  arsenic  (arsenical 
pesticides),  Thorotrast  (a  radioactive  contrast  agent  formerly  used  for  radiologic  imaging),  and 
polyvinyl  chloride  (PVC;  a  widely  used  plastic).  The  increased  frequency  of  angiosarcomas 
among  PVC  workers  is  one  of  the  truly  well-documented  instances  of  human  chemical 
carcinogenesis.  Angiosarcomas  can  also  arise  in  the  setting  of  lymphedema,  classically  in  the 
ipsilateral  upper  extremity  several  years  after  radical  mastectomy  for  breast  cancer;  the  tumor 
presumably  arises  from  lymphatic  vessels  (lymphangiosarcoma).  Angiosarcomas  can  also  be 
induced by radiation. Clinically, angiosarcomas are locally invasive and can metastasize readily. 
The current 5-year survival rates approach 30%. 
B.  Hemangiopericytomas  are  rare  tumors  derived  from  pericytes-myofibroblast-like  cells  that 
are  normally  arranged  around  capillaries  and  venules.  They  are  most  common  on  the  lower 
extremities  (especially  the  thigh)  and  in  the  retroperitoneum.  They  consist  of  numerous 
branching  capillary  channels  and  gaping  sinusoidal  spaces  enclosed  within  nests  of  spindle-
shaped to round cells. The tumors may recur after excision, and roughly half metastasize, usually 
hematogenously to lungs, bone, or liver. 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

THE HEART 

The Normal heart 
The average weight of the heart in females is 250 to 300 g whereas in males it is slightly heavier 
(300 to 350 g). The normal thickness of the Rt. ventricular wall is 0.3 to 0.5 cm whereas that of 
the  Lt  ventricle  is  thicker  (1.2  to  1.5  cm).  Higher  weight  or  ventricular  thickness  signifies 
hypertrophy;  below  normal  weight  signifies  atrophy;  and  below  normal  thickness  of  the 
ventricular wall implies dilatation. A normal ventricular thickness may be found in a markedly 
heavy (hypertrophied) heart indicating ventricular dilatation.  
The three major epicardial coronary arteries are 
1. The left anterior descending (LAD)  
2. The left circumflex (LCX) arteries 
Both the LAD & LCX arise from the stem of the left coronary artery 
3. The right coronary artery (RCA).  
Knowledge of the areas of the ventricles supplied by each of the three major coronary arteries 
helps predicting the location of infarcts that result from occlusion of any of these arteries.  
The left main coronary artery bifurcates within 1 cm of its origin into the LAD and LCX 
coronary arteries. The LCX supplies the lateral wall of the left ventricle (Fig. 11-2). The LAD 
coronary artery provides blood to the 
1.  Anterior left ventricle 
2.  Adjacent anterior right ventricle, and 
3.  Anterior half-to-two thirds of the interventricular septum.  
In the apical region, the LAD artery supplies the ventricles circumferentially (see Fig. 11-2). 
The RCA nourishes the bulk of the right ventricle and posteroseptal left ventricle (see Fig. 11-
2), including the posterior third-to-half of the interventricular septum at the base of the heart. The 
epicardial coronary arteries are usually arranged in a so-called right coronary-dominant 
distribution. The pattern of dominance is determined by the coronary artery that contributes most 
of the blood to the posterior descending coronary artery. Ten percent of human hearts display a 
left-dominant pattern, with the left circumflex coronary artery supplying the posterior descending 
coronary artery.  
Thus,  occlusions  of  the  right  as  well  as  the  left  coronary  artery  can  cause  left  ventricular 
damage.
  
HEART FAILURE (CONGESTIVE HEART FAILURE) (CHF) 
CHF is a common condition with a poor prognosis; it represents the end point of many cardiac 
diseases.  The  failing  heart  is  unable  to  pump  sufficient  blood  to  meet  the  requirements  of  the 
body. Excluded from this definition are conditions in which inadequate cardiac output (COP) is 
not due to cardiac abnormality e.g. shock states including blood loss or conditions that impairs 
blood  return  to  the  heart  (e.g.  thrombosis  of  inferior  vena  cava).  
Inadequate  cardiac  output 
(forward failure) means that the failing ventricle can no longer pump the whole blood delivered 
to  it  by  the  venous  circulation.  Thus,  there  is  an  associated  increase  in  venous  pressure  & 
congestion  of  the  venous  circulation  (backward  failure).  In  CHF,  other  organs  are  eventually 
affected by some combination of forward and backward failure.  
Cardiac hypertrophy 
This  is  an  adaptive  response  to  increased  mechanical  load  on  the  heart  in  which  there  is  an 
increase in the rate of protein (myofilaments) synthesis within each cell. As a result there is an 
increase in cell size (hypertrophy). Causes of hypertrophy include 
1. Pressure overload  


background image

a. systemic or pulmonary hypertension  
b. aortic or pulmonary stenosis  
2. Volume overload  
a. aortic or pulmonary regurgitation  
b. abnormal communications between the two sides of the heart, congenital or acquired  
3.  Excessive  stimulation  as  of  β-adrenergic  receptors  e.g.  in  hyperthyroidism  leading  to  an 
increase in heart rate.  
The severity of hypertrophy depends on the underlying causes  
1. Mild hypertrophy
 (up to 2X normal weight) as in ischemic heart disease  
2. Moderate hypertrophy
 (>2X to 3X normal) as in systemic hypertension & aortic stenosis  
3. Marked hypertrophy
 (> 3X normal; up to 1000 gm heart weight) as in aortic regurgitation and 
hypertrophic cardiomyopathy.  
The  pattern  of  hypertrophy  reflects  the  nature  of  the  underlying  cause,  for  e.g.  in  pressure-
overload hypertrophy there is concentric hypertrophy of the left ventricle. This hypertrophy may 
reduce  the  cavity  diameter  i.e.  restrict  diastolic  filling.  (Fig.  1-29)  In  contrast,  in  volume-
overload hypertrophy there is also dilation that increases the size of the ventricular cavity. Owing 
to the dilation, wall thickness of a heart in which both hypertrophy and dilation have occurred is 
not necessarily increased, and it may be normal or even less than normal i.e. the dilation masks 
hypertrophy  (Fig.  1-30).  Thus,  wall  thickness  is  not  by  itself  an  adequate  measure  of  volume-
overload  hypertrophy.  Hypertrophied  heart  shows  increased  oxygen  consumption  due  to 
increased  metabolic  requirements  and  thus,  hypertrophy  constitutes  a  breakable  balance  of  the 
adaptation-related  changes  (e.g.  new  myofilaments  synthesis)  versus  those  related  to  the 
injurious  agent  e.g.  decrease  in  capillary  density  due  to  the  pressure  effect  of  the  enlarged 
myocyte  and  this  stimulates  deposition  of  fibrous  tissue.  Thus  sustained  cardiac  hypertrophy 
often  progresses  to  cardiac  failure
.  In  contrast  to  the  pathologic  hypertrophy,  physiologic 
hypertrophy  that  is  induced  by  regular  tough  exercise  is  rather  an  extension  of  normal  growth 
and has minimal or no harmful effect. 
Heart failure is a common eventual outcome of many forms of heart disease.  
Heart failure  can affect  predominantly the left  side or the right  side, or both  sides of the heart. 
Left-sided  and right-sided failure can occur independently. Nevertheless,  because the CVS  is  a 
closed circuit, failure of one side (particularly the left side) often produces excessive strain on the 
other side, terminating in global heart failure. 
Causes of left-sided cardiac failure include 
1. IHD (the most common) 
2. Systemic hypertension (the next most common) 
3. Mitral or aortic valve disease  
4. Primary diseases of the myocardium (cardiomyopathies) 
Causes of right-sided heart failure include  
1.  Left  ventricular  failure  (the  most  common);  it  is  due  to  its  associated  pulmonary  congestion 

with elevation of pulmonary arterial pressure.   

2. Intrinsic diseases of the lung parenchyma&/or pulmonary vasculature (cor pulmonale)   
3. Right sided valve diseases 
4. Congenital heart diseases, associated with left-to-right shunts 
Left-sided heart failure   
The clinical effects of left-sided CHF primarily result from 
1. Progressive damming of blood within the pulmonary circulation (venous congestion) 


background image

2. The consequences of diminished cardiac out put i.e. multi-organ ischemia.   
The morphological changes in left-sided heart failure are divided into cardiac & extracardiac.  
Cardiac  changes:
  in  addition  to  the  causative  agent  (e.g.  myocardial  infarction,  valvular 
deformity,  etc.),  the  left  ventricle  is  usually  hypertrophied  and  often  dilated.  The  latter  often 
leads to secondary enlargement of the left atrium with resultant atrial fibrillation that may lead to  
1. Further reduction of the stroke volume  
2.  Blood  stasis  with  possible  thrombus  formation  (particularly  in  the  atrial  appendage). 
Dislodgement of such a thrombus (or part of it) carries a risk of embolism e.g. CVA. 
Extracardiac changes  are  manifested most prominently in  the lungs, although the kidneys  and 
brain may also be affected.  
Lungs 
The  Pressure  in  the  pulmonary  veins  increases  and  is  ultimately  transmitted  retrograde  to  the 
capillaries  and  arteries.  The  result  is  pulmonary  congestion  and  edema,  with  heavy,  wet  lungs. 
The pulmonary changes include, in sequence (Fig. 1-31

1.  Progressive edematous widening of alveolar septa 
2.  Accumulation of edema fluid in the alveolar spaces 
3.  RBCs, which leak from congested capillaries, are phagocytosed by macrophages, where 

their  hemoglobin  is  converted  to  hemosiderin.  Hemosiderin-containing  macrophages 
accumulate in the alveoli (heart failure cells).  

These  anatomic  changes  are  associated  clinically  at  first  with  dyspnea  (breathlessness)  that 
progresses  to  orthopnea  (dyspnea  on  lying  down)  that  progresses  to  paroxysmal  nocturnal 
dyspnea (attacks of extreme dyspnea, usually occurring at night).  
Kidneys 
Decreased  cardiac  output  causes  a  reduction  in  renal  perfusion,  which  activates  the  renin-
angiotensin-aldosterone system, inducing retention of salt and water with consequent expansion 
of the interstitial fluid and blood  volumes. This can contribute to  the pulmonary edema in  left-
sided  heart  failure.  If  the  perfusion  deficit  of  the  kidney  becomes  sufficiently  severe,  impaired 
excretion  of  nitrogenous  products  may  cause  azotemia  (elevated  levels  of  urea  or  other 
nitrogenous waste products in the blood) 
Brain  
In  far-advanced  Lt  sided  failure,  cerebral  hypoxia  may  give  rise  to  hypoxic  encephalopathy 
(irritability, restlessness, which may progress to coma). 
Right-sided heart failure (RHF) 
Any  increase  of  pressure  within  the  pulmonary  circulation  secondary  to  left-sided  heart  failure 
(backward failure) leads to an increased burden on the right side of the heart. The causes of right-
sided heart failure must then include all those that induce left-sided heart failure. Pure right-sided 
heart  failure  most  often  occurs  with  chronic  severe  pulmonary  hypertension,  which  puts  a 
pressure  overload  on  the  right  ventricle.  In  such  cases  hypertrophy  and  dilation  are  generally 
confined  to  the  right  ventricle  and  atrium.  The  major  morphologic  and  clinical  effects  of  pure 
right-sided heart failure differ from those of left-sided heart failure in that  

1.  Pulmonary congestion is minimal 
2.  Engorgement of the systemic and portal venous systems is prominent.   

Morphological changes of RHF 
In addition to the cardiac changes (see above), the extracardiac organs principally affected by Rt. 
Sided heart failure include  

 

Liver  


background image

The  liver  is  usually  increased  in  size  and  weight  (congestive  hepatomegaly),  and  a  cut  section 
displays prominent passive congestion. Congested red centers of the liver lobules are surrounded 
by  paler,  sometimes  fatty,  peripheral  regions  (nutmeg  liver)  (Fig.  1-32).  In  some  instances, 
especially  when  left-sided  heart  failure  is  also  present,  the  severe  central  hypoxia  produces 
centrilobular  necrosis  along  with  the  sinusoidal  congestion  (central  hemorrhagic  necrosis). 
With  long-standing  severe  right-sided  heart  failure,  the  central  areas  can  become  fibrotic, 
creating cardiac fibrosis.  
The Portal System (spleen, bowel and peritoneal cavity)  
RHF  also  leads  to  increased  pressure  in  the  portal  vein  and  its  tributaries  (portal  hypertension) 
due  to  backward  reflection  of  the  increased  pressure  within  the  inferior  vena  cava.  Congestion 
produces a tense, enlarged spleen (congestive splenomegaly). Chronic edema of the bowel wall 
can  occur  and  may  interfere  with  absorption  of  nutrients.  In  addition,  accumulations  of 
transudate in the peritoneal cavity may give rise to ascites (Fig. 1-33).  
Kidneys: congestion of the kidneys is more marked with RHF than with LHF, leading to greater 
fluid retention, peripheral edema, and more pronounced azotemia.  
Brain:
  venous  congestion  and  hypoxia  of  the  central  nervous  system  are  associated  with 
symptoms essentially identical to those described in LHF.  
Pleural  and  Pericardial  Spaces:
  accumulation  of  fluid  (effusion)  in  the  pleural  space 
(particularly  right)  and  pericardial  space  may  appear.  Thus,  while  pulmonary  edema  indicates 
left-sided heart failure, pleural effusions accompany right-sided heart failure
. Pleural effusions 
can cause partial collapse of the corresponding lung.  
Subcutaneous  Tissues
:  peripheral  edema  of  the  dependent  portions,  especially  ankle  and 
pretibial  soft  tissues,  is  a  hallmark  of  RHF  (Fig.  1-34).  In  chronically  bedridden  patients,  the 
edema  may  be  primarily  presacral.  Generalized  massive  edema  (anasarca)  may  also  occur  in 
severe, advanced cases.  
 
HEART DISEASES 
Heart disease, especially ischemic, is the predominant cause of disability and death. It accounts 
for about 40% of all postnatal deaths
this is twice the number of deaths caused by all forms of 
cancer combined.  
Five categories of disease account for nearly all cardiac mortality  
1.  Congenital heart disease 
2.  Ischemic heart disease (IHD) (coronary heart disease)  
3.  Hypertensive heart disease (systemic and pulmonary) 
4.  Valvular heart disease (Rheumatic, etc.) 
5.  Cardiomyopathies (non-ischemic-primary myocardial disease)  
 
ISCHEMIC HEART DISEASE (IHD)  

 

IHD  covers  four  closely  related  syndromes  resulting  from  inadequacy  of  oxygeneated  blood 
supply to the heart to meet its physiologic demands
.  

1.  Angina pectoris 
2.  Myocardial infarction 
3.  Chronic ischemic heart disease 
4.  Sudden cardiac death, which may be superimposed on any of the above three. 


background image

The occurrence of any of the above depends on the rate of development of arterial narrowing(s) 
and  its  ultimate  severity;  this  inturn  is  a  reflection  of  the  relative  contributions  of  four  events, 
namely 
a. Stenosis  

b. platelet aggregation  

c. thrombosis    

d. coronary artery spasm 

Pathogenesis of ischemic heart disease 
The heart may suffer a deficiency of oxygen supply with the following circumstances 
1.  Reduction in coronary blood flow (90% of the cases) due to one or more of the following 

a.  Atherosclerosis (the main cause) 
b.  Coronary artery spasm 
c.  Hemodynamic  derangements  leading  to  hypoperfusion  (e.g.  shock  states  and  heart 

failure) 

d.  Nonatherosclerotic coronary diseases (e.g. arteritis) 

2. Increased demand (as in tachycardia, ventricular hypertrophy) 
3. Reduced oxygen carrying capacity of the blood as occurs in 

a.  Anemia 
b.  Cigarette smoking 
c.  Advanced lung diseases  
d.  Cyanotic congenital heart diseases  
e.  Carbon monoxide poisoning 

A.  The  role  of  coronary  atherosclerosis:  over  90%  of  patients  with  one  of  the  ischemic 
syndromes  have  advanced  coronary  atherosclerosis.  This  is  defined  as  having  one  or  more 
stenotic lesions causing at least 75% reduction of the luminal cross sectional area of at least one 
of the major (epicardial) coronary arteries
. The stenosing plaques tend to occur within the first 2 
cm of the LAD and LCX & proximal and distal thirds of the RC. 
B. The role of platelets
rupture of an atheromatous plaque exposes the subendothelial collagen, 
which is thrombogenic and thus leading to platelet adherence, activation, and a chain of release 
reaction. These changes eventuate in the production of a large pool of activated platelets within 
the coronary system. The aggregated platelets may lead to   
1.  Occlusive thrombosis   
2.  Micro-emboli that aggravate the perfusion deficit 
3.  Liberation  of  vasoactive  products  released  by  the  activated  platelets  that  include 

thromboxane  A2,  histamine,  and  serotonin,  which  contribute  to  a  possible  coronary 
vasospasm. 

Two agents have been found to significantly reduce the incidence of mortality from IHD 
1. The long-term use of small doses of aspirin, which intefers with the synthesis of thromboxane 
A2. The latter is a potent aggregator of platelets and a vasoconstrictor.  
2.  The eating of  diets  rich in  fish  with  their polyunsaturated  omega

-3

  fatty  acids, which tend to 

inhibit platelet aggregation. 
C. The role of vasospasm: vasospasm of atheromatous epicardial arteries has been documented 
angiographically  in  some  patients  with  angina  or  MI.  This  spasm  may  contribute  to  rupture  or 
fissuring of plaques with subsequent platelet aggregation & thrombosis. Activation of aggregated 
platelets could aggravate the spasm through their products. Thus vasospasm could intiate platelet 
aggregation  &  aggregated  platelets  could  worsen  the  vasospasm.  In  rare  cases,  coronary  artery 
spasm  has  been  associated  with  acute  MI  in  patients  having  no  atheromatous  coronary 
narrowing. 
 


background image

D. The role of nonatheromatous lesions of the coronaries 
The following disorders, when involving the coronaries, have been associated with one or more 
of the IHD syndromes: 
1.  Emboli to the coronaries 
2.  Arteritis (e.g., Takayasu's disease, SLE, Kawasaki's syndrome, PAN and others) 
3.  Cocaine abuse through triggering arrhythmias and vasospasm 
4.  Trauma to the coronaries. 
E. The role of hemodynamic disturbances 
1.  Shock  may  be  associated  with  significant  fall  in  blood  pressure  thus  severely  reducing 

coronary perfusion, particularly in vessels already narrowed by atherosclerosis.  

2.  Left-sided  heart  failure  is  associated  with  a  decrease  in  cardiac  output  that  inturn  reduces 

perfusion of the coronary system. 

The above two in addition to conditions interfering with oxygen-carrying capacity of the blood 
(listed above) colud aggravate the already present ischemia.  
The acute ischemic coronary syndromes (Fig. 1-39): this term encompasses the following  
1.  Unstable angina     

 

2.  Acute MI (transmural or subendocardial)   

 

 

3.  Sudden cardiac death 
4.  Percutaneous coronary intervensions  
The  above  four  reflect  rapid  progression  in  the  severity  of  coronary  artery  stensosis;  generally 
initiated by a rapid (acute) conversion of a stable atherosclerotic plaque to unstable one, usually 
with superimposed thrombosis. The acute conversion involves the one of two events  
1.  Erosion, ulceration, fissuring or rupture; these are complicated by superimposed thrombosis.  
2.  Hemorrhage  into  the  plaque,  expanding  its  volume  and  thus  aggravates  the  already  present 

stenosis.  

Slowly  developing  stenoses  may  stimulate  collateral  vessels  over  time,  which  protect  against 
myocardial  ischemia  and  infarction  even  with  an  eventual  severe  narrowing  of  the  lumina. 
Although  only  a  single  major  coronary  artery  may  be  affected  by  the  stenosis,  two  or  all  three 
coronaries (LAD, LCX, and RCA) are often involved. Disruption of the atheromatous plaque is 
decisive to the pathogenesis of the acute coronary syndromes
. In acute transmural MI, the usual 
event is a thrombus superimposed on a disrupted but partially stenotic plaque. This converts the 
stenosis into a total occlusion. In contrast, with unstable angina, acute subendocardial infarction, 
or  sudden  cardiac  death,  the  luminal  obstruction  by  thrombosis  is  usually  incomplete.  Sudden 
cardiac  death  can  be  the  result  of  regional  myocardial  ischemia  that  induces  a  fatal  ventricular 
arrhythmia (e.g. ventricular fibrillation). 
 
ANGINA  PECTORIS  
is  characterized  by  sudden,  usually  recurrent  attacks  of  substernal  or 
precordial  chest  discomfort  or  pain
  caused  by  transient  myocardial  ischemia.  This  ischemia  is 
not sufficient enough to cause infarction. There are three overlapping patterns of angina 
1.  Stable angina 
2.  Prinzmetal (variant) angina 
3.  Unstable (crescendo angina) (preinfarction angina).  
They  are  caused  by  varying  combinations  of  increased  myocardial  demand  and  decreased 
myocardial perfusion. 
Stable  (typical)  angina  is  the  most  common  form  that  is  caused  by  reduction  of  coronary 
perfusion  to  a  critical  level  by  chronic  fixed  stenosing  atherosclerosis  of  75%  or  greater  of  the 


background image

original lumen. This generally causes symptomatic ischemia whenever there is increased cardiac 
workload,  such  as  that  produced  by  physical  activity,  emotional  excitement,  etc.  It  is  usually 
relieved by rest or nitroglycerin. The latter is a strong vasodilator.  
Prinzmetal  (variant)  angina  is  uncommon  form  that  occurs  at  rest  and  is  due  to  episodic 
occlusive coronary artery spasm of normal or minimally diseased coronary artery.  
Unstable  angina  is  one  of  the  acute  coronary  syndromes  and  characterized  by  progressively 
increased  frequency  and  more  prolonged  attacks  of  angina.  It  is  induced  by  disruption  of  an 
atherosclerotic plaque with superimposed thrombosis and possibly embolization to a more distal 
vessels and/or vasospasm. These changes generally cause a severe reduction of the arterial lumen 
by 90%. Unstable angina lies intermediate between stable angina on the one hand and MI on the 
other.   
 
MYOCARDIAL INFARCTION 
is the most important form of IHD and is the leading cause of 
death in many countries. 
Over 50% of these fatalities occur in the first hour, before the patient 
reaches the hospital, mainly due to the onset of fatal arrhythmias such as ventricular fibrillation.  
Morphologically MI are divided into two types; these have differing significance 
1.  Transmural infarct, which is the most common and more serious. 
2.  Subendocardial (nontransmural) infarct. 
Pathogenesis of MI 
Transmural  infarction:  
the  vast  majority  of  these  (90%)  are  caused  by  an  occlusive  coronary 
thrombus
 overlying an ulcerated or fissured stenotic atheroma. Increased myocardial demand, as 
with  tachycardia  or  hemodynamic  disturbances,  may  constitute  the  final  blow  in  an  already 
unstable situation. 
It seems that behind every acute MI a dynamic interaction has occurred among several or all of 
the following: 
1.  severe coronary atherosclerosis 
2.  acute atheromatous change (fissuring, ulceration, etc.) 
3.  Platelet aggregation & activation 
4.  superimposed thrombosis 
5.  vasospasm 
Subendocardial myocardial infarction 
The subendocardium is most vulnerable region to any reduction in coronary blood flow. Almost 
always  there  is  advanced,  but  often  not  severe,  coronary  atherosclerosis.  Thrombosis  has  been 
demonstrated in only 25% of the cases and total occlusion of a major coronary artery or branch 
is uncommon
 (autopsy studies). There is a suspicion that a thrombus often initiates the process, 
but  is  then  spontaneously  lysed.    In  support  of  this  hypothesis  is  the  beneficial  effect  of 
fibrinolytic  treatment  of  patients  with  recently  developed  subendocardial  infarcts.  It  has  been 
proposed that diffuse atherosclerosis with global reduction of coronary flow (increased demand, 
vasospasm,  or  platelet  aggregation)  transform  the  situation  into  critical  insufficiency  that 
eventuates in this form of infarction.  
Gross features of MI 
Transmural infarcts 
Virtually all tranasmural infarcts involve the Lt ventricle (including the interventricular septum). 
When  they  affect  the  posterior  free  wall  and  posterior  portion  of  interventicular  septum,  they 
extend into the adjacent Rt ventricular wall in up to 30% of the cases. Isolated infraction of the 
Rt ventricle is distinctly uncommon (1-3%). The transmural infarct is usually 4 to 10 cm in the 


background image

longest  dimension,  but  may  involve  the  entire  circumference  of  the  Lt  Ventricle  (Fig.  1-40). 
Severe  stenosing  coronary  atheroma  is  generally  present  with  an  occlusive  thrombus.  The 
efficiency of the collaterals may modify the extent and distribution of the infarct. Depending on 
the  length  of  patient's  survival,  the  area  of  necrosis  undergoes  a  progressive  sequence  of  gross 
changes. 

  Myocardial infarcts less than12 hours old are usually invisible on gross examination. 

  After  that  the  lesion  displays  pallor  or  red-blue  cyanotic  discoloration  (due  to  stagnated, 

trapped blood) 

  After 24 hours from onset, the infarct becomes progressively a more sharply defined, yellow, 

softened area 

  By the end of the first week it is rimmed by a hyperemic, narrow zone of highly vascularized 

connective tissue (line of demarcation) 

  Over the succeeding weeks, the necrotic muscles are progressively replaced by the ingrowth 

of granulation tissue.  

  In most instances, scarring is well advanced by the end of six weeks, but the time required 

for total replacement depends on the size of the original infarct. 

The anterior or posterior papillary muscles may be involved by the infarctionThe resultant loss 
of contraction may induce acute mitral valve incompetence that may persist with fibrous healing 
of  the  infarct.  Even  worse,  the  acutely  infracted  papillary  muscle  may  rupture  transversely  to 
cause catastrophic gross incompetence. (Fig. 1-41
A  fibrinous  or  fibrino-hemorrhagic  pericarditis  usually  develops  about  the  2

nd

  or  3

rd

  day.  It 

usually resolves with the healing of the infarct. 
Involvement of the ventricular endocardium often results in mural thrombosis, which produces a 
risk of peripheral embolism. Later the thrombus organizes to be eventually represented by dense 
fibrous thickening.  
Rupture of the infarct (5% of cases) may occur in the free wall of the Lt Ventricle (resulting in 
cardiac  temponade)  or  less  often,  the  inter-ventricular  septum  (resulting  in  L→R  shunting  of 
blood). The rupture occurs usually about the 4

th

 or 5

th

 day from the onset of infarction; at which 

time the necrotic focus is maximally soft (myomalacia cordis). (Fig. 1-42
With  large  infarcts,  the  necrotic  area  may  balloon  out;  this  is  called  infarct  expansion.  Mural 
thrombosis is common in such areas. Eventual fibrosis of the infracted area leads to ventricular 
aneurysm. (Fig. 1-43
Subendocardial infarct  
The  morphology  of  the  subendocardial  infarct  is  analogous  qualitatively  to  the  of  transmural 
infarct. By definition, however, it is limited to the inner third of the LV wall. The lesion may be 
multifocal,  cover  an  arc  of  the  circumference  of  the  LV,  or  sometimes  totally  encircle  it. 
Although  mural  thrombi  may  complicate  the  picture,  pericarditis,  ventricular  aneurysms,  and 
rupture are rare complication. (Fig. 1-44
Microscopic features (Fig. 1-45) 

  Typically the myocardial cells show coagulative necrosis. This is not detectable for the first 4 

to 8 hours.  

  The necrotic area is invaded by acute inflammatory cells & later by macrophages.  

  Gradual  replacement  of  the  infarct  by  granulation  tissues  from  the  line  of  demarcation 

occurs.  


background image

  The eventual event is healing by fibrosis. Once an MI is completely healed, it is impossible 

to distinguish its age (i.e., the dense fibrous scars of 8-week-old and 10-year-old lesions look 
similar).  

Infarct Modification by Reperfusion (reperfusion injury)  
The  most  effective  way  to  rescue  ischemic  myocardium  threatened  by  infarction  is  to  restore 
tissue perfusion quickly by restoration of coronary flow (reperfusion). This could be established 
through one of the following  
1. Thrombolysis   
2. Balloon angioplasty   
3. Coronary arterial bypass graft (CABG).  
However, this reperfusion induces a set of complications that include 
1.  Reperfusion-induced arrhythmias 
2.  Myocardial hemorrhage 
3.  Apoptotic and necrotic cell damage 
4.  Microvascular injury 
5.  Prolonged ischemic dysfunction (myocardial stunning).  
Thus, despite the possible beneficial outcomes of reperfusion some small amount of new cellular 
damage  may  occur.  Reperfusion  injury  is  mediated  by  the  generation  of  oxygen  free  radicals 
from infiltrating leukocytes during reperfusion. Apoptosis may be prominent; thus, prevention of 
apoptosis may be a potential therapeutic target to limit reperfusion injury. Reperfusion-induced 
microvascular  injury  causes  not  only  hemorrhage,  but  also  endothelial  swelling  that  occludes 
capillaries  and  may  prevent  local  reperfusion  to  areas  of  critically  injured  myocardium  (no 
reflow).   
Complications of Myocardial Infarction  
75% of patients with acute infarcts sustain one or more of the following complications  
1. Pump (heart) failure
, which is proportional to the size of the infarct.  
a. Some degree of left ventricular failure with hypotension is often present. This is complicated 
by pulmonary vascular congestion, which may progress to pulmonary edema.  
b.  Cardiogenic  shock  complicating  severe  "pump  failure".  This  is  particularly  seen  in  patients 
with extensive infarcts of the left ventricle (greater than 40% of the left ventricle muscle mass). 
The mortality rate is 70% (two thirds of in-hospital deaths). 
2. Arrhythmias
; the result of conduction disturbances and myocardial irritability following MI. 
They  are the usual cause of the  over 50% of deaths that occur  within the first  hour of onset of 
MI; these individuals never reach the hospital. 
3.  Myocardial  rupture  the  result  of  mechanical  weakening  of  the  necrotic  and  subsequently 
inflamed myocardium and include  
a. Rupture of the ventricular free wall, with   hemopericardium  and  cardiac  tamponade;  this  is 
usually fatal.  
b. Rupture of the ventricular septum, leading to a L→R shunt 
c. Rupture of the papillary muscles, resulting in acute severe mitral regurgitation.  
5. Pericarditis: a fibrinous or fibrohemorrhagic pericarditis is usual but resolves over         
  time. 
6.  Right  ventricular  infarction;  this  is  often  accompanies  ischemic  injury  of  the  adjacent 
posterior  left  ventricle  and  ventricular  septum.  A  right  ventricular  infarct  can  yield  serious 
functional impairment. 
7. Infarct extension: new necrosis may occur adjacent to an existing infarct. 


background image

8. Infarct expansion: owing to the weakening of necrotic muscle, there may be disproportionate 
stretching,  thinning,  and  dilation  of  the  infarct  region  (especially  with  anteroseptal  infarcts), 
which is often associated with mural thrombus. 
9. Mural thrombus; this occurs due to the combination of  
a. Locally deficient contractility (causing stasis) 
b.  Endocardial  damage  that  exposes  the  subendocardial  thrombogenic  zone  with  eventual 
thrombus formation that could act as a potential embolus. 
10.  Ventricular  aneurysm  of  the  ventricular  wall  that  is  bounded  by  a  healed  fibrotic 
myocardium, which paradoxically bulges during systole. Complications of ventricular aneurysms 
include mural thrombosis, arrhythmias, and heart failure. Rupture of the fibrotic wall, however, 
does not occur
(Fig. 1-23
11. Mitral regurgitation (insuffiency) complicating MI may occur as an early or late event. The 
early  onset  insufficiency  is  either  due  to  ischemic  dysfunction  of  a  papillary  muscle  and 
underlying  myocardium  or  rupture  of  a  necrotic  papillary  muscle.  Whereas  the  late  onset 
insufficiency is due to papillary muscle fibrosis and shortening &/or ventricular dilation 
12. Progressive late heart failure (see chronic IHD).  
 
CHRONIC ISCHEMIC HEART DISEASE (CIHD) (ISCHEMIC CARDIOMYOPATHY)  
By  definition  this  is  a  "progressive  heart  failure  that  complicates  ischemic  myocardial 
damage
".  CIHD  usually  represents  a  post-infarction  cardiac  decompensation  due  to  exhaustion 
of  the  compensatory  hypertrophy  of  the  viable  myocardium.  However,  in  other  cases  severe 
CIHD  may  be  present  without  acute  or  healed  infarction  but  with  diffuse  myocardial 
dysfunction.  CIHD  is  characterized  by  the  development  of  severe,  progressive  heart  failure, 
sometimes  punctuated  by  episodes  of  angina  or  MI.  Arrhythmias  are  common.  The  diagnosis 
rests largely on the exclusion of other forms  of  cardiac  diseases.  Such patients  make up nearly 
50% of cardiac transplant recipients.  
 
SUDDEN  CARDIAC  DEATH  
(SCD)  is  defined  as  "unexpected  death  from  cardiac  causes  
within 1 hour after symptom onset or without the onset of symptoms
". In many adults, SCD is a 
complication and often the first clinical manifestation of IHD. With decreasing age of the victim, 
the following nonatherosclerotic causes of SCD become increasingly probable: 

1.  Congenital structural coronary arterial abnormalities 
2.  Aortic valve stenosis 
3.  Mitral valve prolapse 
4.  Myocarditis and Cardiomyopathy 

 
HYPERTENSIVE HEART DISEASE (HHD) 
This refers to the adaptive response on the part of the heart to the increased pressure overload 
induced  by  hypertension
.  HHD  is  of  two  types;  left-sided  due  to  systemic  hypertension  and 
right-sided HHD (cor pulmonale) due to pulmonary hypertension. 
The left-sided (Systemic) HHD  
In  systemic  hypertension,  hypertrophy  of  the  heart  can  lead  to  cardiac  dilation,  heart  failure  or 
sudden death.  
The minimal criteria for the diagnosis of systemic HHD are 
1.  Left ventricular hypertrophy  
2.  A history or pathologic evidence of hypertension.  


background image

3.  Exclusion of other cardiovascular pathology that might have induced the hypertrophy 
Even  mild  hypertension  (slightly  above  140/90  mm  Hg),  if  sufficiently  prolonged,  induces  left 
ventricular  hypertrophy.  The  hypertrophy  is  concentric  (symmetrical).  In  time,  the  increased 
thickness of the left ventricular wall leads to a stiffness that impairs diastolic filling. The clinical 
manifestations of systemic HHD are indirect; either through the onset of atrial fibrillation (owing 
to  left  atrial  enlargement)  (Fig.  1-46)  and/or  Lt.  sided  heart  failure  with  cardiac  dilation. 
Effective control of hypertension can prevent or lead to regression of cardiac hypertrophy and its 
associated risks.  
Right-sided (pulmonary) HHD (Cor pulmonale)   
The  pulmonary  hypertension  leads  to  RVH,  dilation  and  eventually  Rt  sided  heart  failure.  
Pulmonary  hypertension  is  caused  by  disorders  of  the  lungs  or  pulmonary  vasculature.  Not 
included under this heading is right ventricular hypertrophy & dilation secondary to diseases of 
the left side of the heart or congenital heart diseases.
 Cor pulmonale may be acute or chronic, 
depending  on  the  speed  of  development  of  the  pulmonary  hypertension.  Acute  cor  pulmonale 
can  follow  massive  pulmonary  embolism.  Chronic  cor  pulmonale  usually  implies  right 
ventricular  hypertrophy  (and  dilatation)  secondary  to  prolonged  pressure  overload  caused  by 
obstruction  of  the  pulmonary  arteries  or  arterioles  or  compression  or  obliteration  of  septal 
capillaries  (e.g.,  owing  to  primary  pulmonary  hypertension  or  emphysema).    In  acute  cor 
pulmonale,  there  is  marked  dilation  of  the  right  ventricle  without  hypertrophy.  In  chronic  cor 
pulmonale,  the  right  ventricular  wall  thickens,  sometimes  up  to  1.0  cm  or  more  (N:  0.3  to  0.5 
cm), and may even come to approximate that of the left ventricle. (Fig. 1-47
 
VALVULAR HEART DISEASE 
This  is  defined  as  "cardiac  diseases  due  primarily  to  valvular  abnormalities  namely  stenosis, 
regurgitation (insufficiency or  incompetence), or  both".
  Stenosis  is failure of  a valve to  open 
completely, thus interfering with forward flow. Regurgitation, in contrast, results from failure of 
a valve to close completely, thus allowing reversed flow. Stenosis and regurgitation may occur in 
isolation or in combination.  
Functional regurgitation (no structural abnormality of the valve) occurs in association with 
1.  Dilatation of mitral or tricuspid valvesthis occurs secondary to ventricular dilation, which 

causes  the  papillary  muscles  of  the  relevant  valve  to  be  pulled  down  and  outward,  thus 
preventing the cusps of the intact valves to come together closely during systole. 

2.  Dilatation  of  aortic  or  pulmonary  valves  secondary  to  dilation  of  the  relevant  valve  ring, 

thus pulling the valve commissures apart preventing full closure of the valve cusps.  

Valvular  dysfunction  can  vary  in  degree  from  slight  and  physiologically  unimportant  to  severe 
and  rapidly  fatal.  For  example,  sudden  destruction  of  an  aortic  valve  cusp  by  infective 
endocarditis may cause rapidly fatal cardiac failure owing to massive regurgitation. In contrast, 
rheumatic mitral stenosis usually develops over years and its clinical effects are remarkably well 
tolerated.  
Valvular abnormalities may be either congenital or acquired; most frequent of these are stenoses 
of the aortic and mitral valves. 
 
Valvular Degenerations  
1. Valvular degenerations caused by calcification  


background image

The  heart  valves  are  subjected  to  repetitive  mechanical  stresses;  these  normally  delicate 
structures suffer cumulative damage that is complicated by dystrophic calcification, which may 
lead to clinically important disease. The most frequent calcific valvular diseases are  
1. Calcific aortic stenosis   
2. Calcification of a congenitally bicuspid aortic valve  
3. Mitral annular calcification 
Calcific Aortic Stenosis is the consequence of calcification owing to progressive and advanced 
age-associated "wear and tear" of either previously anatomically normal (tricuspid) aortic valve 
or  congenitally  bicuspid  valve.  It  usually  manifests  in  the  sixth  to  seventh  decades  of  life  with 
congenitally  bicuspid  valves  but  not  until  the  eighth  and  ninth  decades  with  previously  normal 
valves;  hence  the  term  senile  calcific  aortic  stenosis  is  used  to  describe  the  latter  condition. 
There  are  heaped-up  calcified  masses  within  the  aortic  cusps  that  prevent  the  opening  of  the 
cusps (Fig. 1-48). The obstruction to left ventricular outflow leads to concentric left ventricular 
(pressure overload) hypertrophy and eventually, heart failure.   
Mitral Annular Calcification  

 

Degenerative  calcific  deposits  can  develop  in  the  fibrous  ring  (annulus)  of  the  mitral  valve  as 
irregular,  stony  hard  nodules  that  lie  behind  the  leaflets.  The  process  generally  does  not  affect 
valvular function.  
2.  Myxomatous  degeneration  of  the  mitral  valve  (mitral  valve  prolapse;  floppy  mitral  vlave) 
(Fig.  1-49):    in  this  condition  one  or  both  mitral  leaflets  are  "floppy"  and  prolapse  or  balloon 
back into the left atrium during systole. Mitral valve prolapse affects 3% or more of adults, most 
often  young  women  &  is  one  of  the  most  common  forms  of  valvular  heart  disease  in  the 
industrialized world. The affected leaflets are often enlarged, redundant, thick, and rubbery. The 
tendinous  cords  are  elongated,  thinned,  and  occasionally  ruptured.  Annular  dilation  is 
characteristic. The essential histological change is reduction of the fibrosa layer of the valve, on 
which the structural integrity of the eaflet depends, accompanied by focally marked thickening of 
the spongiosa layer with  deposition of mucoid (myxomatous) material.  A favored pathogenetic 
mechanism is the proposal that there is an underlying developmental defect of connective tissue, 
possibly  systemic.  This  is  supported  by  the  common  occurrence  of  this  condition  in  Marfan 
syndrome.  Although  the  great  majority  of  patients  have  no  troublesome  effects,  approximately 
3% develop one of five serious complications: 
1. Infective endocarditis   
2. Mitral regurgitation  
3. Embolism resulting from leaflet thrombi   
4. Arrhythmias  
5. Sudden death 
 
RHEUMATIC FEVER AND RHEUMATIC HEART DISEASE 
Rheumatic  fever  (RF)  is  an  acute  inflammatory,  immunologically  mediated,  systemic  disease 
occurring a few weeks after an episode of group A streptococcal pharyngitis. The most important 
consequences of RF are chronic deformities of cardiac valves (particularly mitral stenosis) due to 
damage and fibrosis. These produce permanent dysfunction and severe cardiac problems decades 
later. The incidence of RF has declined remarkably in many parts of the world over the past 40 
years. During acute RF, focal inflammatory lesions are found in various tissues of the body but 
most distinctively within the heart, where they are called Aschoff bodies. Aschoff bodies consist 
of  foci  of  swollen  collagen  surrounded  by  lymphocytes,  some  plasma  cells,  and  distinctive 


background image

plump  macrophages  called  Anitschkow  cells  (pathognomonic  for  RF).  Anitschkow  cells  have 
abundant  cytoplasm  and  central  round-to-ovoid  nuclei  in  which  the  chromatin  is  disposed  in  a 
central,  slender,  wavy  ribbon  (hence  the  designation  "caterpillar  cells").  Some  of  these 
macrophages become multinucleated to form  Aschoff giant cells (Fig. 1-50). During acute RF, 
diffuse inflammation  and Aschoff bodies may be found in  any  of the three layers of the heart-
pericardium, myocardium, or endocardium-hence the designation rheumatic pancarditis.  In the 
pericardium,  the  inflammation  is  accompanied  by  a  fibrinous  or  serofibrinous  pericardial 
exudate,  described  as  a  "bread-and-butter"  pericarditis  (Fig.  1-51).  The  myocarditis  takes  the 
form  of  scattered  Aschoff  bodies  within  the  interstitial  connective  tissue,  often  perivascularly. 
Concomitant  involvement  of  the  endocardium  and  the  left-sided  valves  by  inflammatory  foci 
typically results in fibrinoid necrosis within the cusps (and along the tendinous cords) on which 
sit  small  (1-  to  2-mm)  vegetations  (verrucae)  along  the  lines  of  closure  (Fig.  1-52).  These 
irregular,  warty  projections  probably  arise  from  the  precipitation  of  fibrin  at  sites  of  erosion, 
related  to  underlying  inflammation  and  collagen  degeneration,  and  cause  little  disturbance  in 
cardiac  function.  Subendocardial  lesions,  perhaps  exacerbated  by  regurgitant  jets,  may  induce 
irregular thickenings called MacCallum patches, usually in the left atrium.  
Chronic RHD
 is the result of organization of the acute inflammation and subsequent fibrosis. In 
particular,  the  valvular  leaflets  become  thickened  and  retracted,  causing  permanent  deformity. 
The cardinal anatomic changes of the mitral valve are  
1.  Leaflet  thickening    2.  Commissural  fusion      3.  Shortening,  thickening  and  fusion  of  the 
tendinous cords. In chronic disease, the mitral valve is virtually always abnormal; alone (70% 
of the cases) or together with the aortic valve (25%). RHD is the most frequent cause of mitral 
stenosis  (99%  of  cases)
.  Microscopically  there  is  diffuse  fibrosis  often  with  invasion  by  new 
blood  vessels;  these  changes  obliterate  the  originally  layered  and  avascular  leaflet  architecture. 
The diagnostic Aschoff bodies are rarely seen being replaced by fibrosis. Fibrous bridging across 
the valvular commissures and calcification create "fish mouth" or "buttonhole" stenoses (Fig. 
1-53)
.  With  tight  mitral  stenosis,  the  left  atrium  progressively  dilates  and  may  harbor  mural 
thrombus.  Long-standing  congestive  changes  in  the  lungs  may  induce  pulmonary  vascular  and 
parenchymal  changes  and  in  time  lead  to  right  ventricular  hypertrophy.  The  left  ventricle  is 
generally normal with isolated pure mitral stenosis. 
Pathogenesis of RF & RHD (Fig. 1-54)  
It is assumed that RF is due to a hypersensitivity reaction induced by group A streptococci. It is 
thought  that  antibodies that  are originally developed and directed against  the M protein  of  the 
offending streptococci also cross-react with glycoprotein antigens in the heart, joints, and other 
tissues
.  In  support  of  this  is  the  absence  of  the  bacteria  in  RF  lesions  of  various  tissues.    A 
genetic  predisposition  to  the  disease  appears  operating  as  well,  because  only  a  minority  of 
infected patients (3%) develop RF. The chronic sequelae result from progressive fibrosis due to 
both healing of the acute inflammatory lesions and the turbulence of blood flow induced by the 
valvular  deformities.  Acute  RF  appears  most  often  in  children  between  ages  5  and  15  years. 
Although  pharyngeal  cultures  for  streptococci  are  negative  by  the  time  the  illness  begins, 
antibodies  to  one  or  more  streptococcal  enzymes,  such  as  streptolysin  O  and  DNAse  B,  are 
present  and  can  be  detected  in  the  sera  of  most  patients.  After  an  initial  attack,  there  is  an 
increased  tendency  of  having  further  insults  of  the  disease  with  subsequent  pharyngeal 
infections. Hazards associated with RHD include 
1. An increased tendency of having further new attacks of RF. Carditis is likely to worsen with 
each recurrence, and damage is cumulative.  


background image

2. Embolization primarily from atrial thrombi 
3. Infective endocarditis superimposed on deformed valves.  
The  manifestations  of  chronic  rheumatic  carditis  usually  occur  years  or  even  decades  after  the 
initial episode of acute RF.   
 
INFECTIVE ENDOCARDITIS (IE) 
This  serious  condition  signifies  "colonization  of  the  heart  valves  (or  the  endocardium)  by 
microbes with eventual formation of bulky, friable vegetations that is often results in destruction 
of  the  underlying  cardiac  structures
".  Bacteria  are  the  most  common  offendrs  (bacterial 
endocarditis)  but  other  microorganisms  are  occasionally  the  causative  agents  e.g.  fungi, 
rickettsiae of Q fever, and chlamydiae. IE has been classified on clinical grounds into acute and 
subacute forms.   
Acute endocarditis signifies an infection that is   

-  Destructive  
-   Involving frequently a normal heart valve 
-  Caused by virulent microorganism 
-  Associated  with  a  rapid  course  leading  to  death  within  days  to  weeks  of  more  than 

50% of the patients despite treatmentant; the disease is difficult to cure by antibiotics 
and usually require surgery. 

In contrast subacute endocarditis signifies an infection that is 

-  A less destructive   
-  involving a previously abnormal heart, particularly deformed valves

 

-  Caused by organisms of low virulence   
-  Associated  with  insidious  and  protracted  course  (weeks  to  months).  Subacute  IE 

recovers after appropriate antibiotic therapy  

Etiology and Pathogenesis 
Two sets of factors predispose to IE   
1.  Structural  abnormalities  of  the  heart  valves;  IE  may  develop  on  previously  normal  valves, 
but the presence of cardiac and vascular abnormalities predispose to this form of infection. These 
include  
a. Rheumatic heart disease  
b. Myxomatous (floppy) mitral valve  

 

c. Degenerative calcific aortic stenosis 
d. Bicuspid aortic valve (calcified or not)  
e. Artificial (prosthetic) valves 
2. Host factors particularly those that interfere with defenses; such as 
a. neutropenia   

 

 

  

b. immunodeficiency e.g. associated with  malignancy & therapeutic immunosuppression. 
c. diabetes mellitus 

 

 

 

 

d. alcohol 
e. intravenous drug abuse 
Endocarditis  of  previously  damaged  or  abnormal  valves  is  caused  most  commonly  (60%  of 
cases) by Streptococcus viridans. In contrast, the more virulent Staph. aureus can attack either 
healthy or deformed valves;  they are responsible for 10% to 20% of cases overall. Staph. aureus 
is also a major offender in intravenous drug abusers. Prosthetic valve endocarditis is caused most 
commonly by coagulase-negative staphylococci (e.g., Staph. epidermidis).  In about 10% of all 


background image

cases  of  endocarditis,  no  organism  can  be  isolated  from  the  blood  (culture-negative" 
endocarditis
). The primary event in the development of endocarditis is seeding of the blood with 
microbes. The portal of entry of the agent into the bloodstream may be  
a. Obvious or occult focus of infection  
b. Dental or surgical procedure that cause transient bacteremia  
c. Injection of contaminated material into the bloodstream by IV drug users  
 
Gross features 
(Fig. 1-55) 

  Friable,  bulky,  and  potentially  destructive  vegetations  are  formed  in  both  the  subacute  and 

acute forms of the disease. 

  The aortic and mitral valves are the most common sites of infection, although the valves of the 

right heart may also be involved, particularly in intravenous drug abusers.  

  The vegetations may be single or multiple and may involve more than one valve.  

  Vegetations  sometimes  erode  into  the  underlying  myocardium  to  produce  an  abscess  cavity 

(ring abscess).  

  The  vegetations  of  subacute  endocarditis  are  associated  with  less  valvular  destruction  than 

those of acute form, although the distinction between the two forms may be difficult.  

Microscopic features 

  The  vegetations  in  general  contain  fibrin,  inflammatory  cells,  and  bacteria  (or  other 

organisms) 

  The vegetations of typical subacute IE often have granulation tissue at their bases (suggesting 

chronicity).  

  With  the  passage  of  time,  fibrosis,  calcification,  and  a  chronic  inflammatory  infiltrate  may 

develop.  

  Subacute  endocarditis  is  typically  associated  with  less  valvular  destruction  than  is  the  acute 

form. 

Complications of IE (whether acute or subacute)  
A.  Cardiac 
1. Valvular destruction leading to dysfunction (insufficiency or stenosis) that eventuates in heart 
failure 
2. Myocardial abscesses that eventuates in perforation of IV septum or free wall 
3. Suppurative pericarditis 
4. Artificial valve dehiscence  
B. Embolic with infarctions  
1. Lt sided: brain, spleen, kidneys, etc.   
2. Rt sided: lungs  
C.  Metastatic  infections
  (including  septic  infarcts)  especially  with  acute  e.g.  brain  and  renal 
abscesses, meningitis, etc. 
D. Renal complications 
1.  Embolic infarction that may be multiple and septic 
2.  Immunologically  mediated  glomerulonephritis;  owing  to  trapping  of  antigen-antibody 

complexes, which can cause hematuria, albuminuria, or renal failure. 

 
NON-INFECTED VEGETATIONS  
1.  Nonbacterial  thrombotic  endocarditis
  (NBTE);  this  is  characterized  by  the  deposition  of 
small sterile vegetations  (fibrin,  platelets, etc.) on the leaflets  of the cardiac valves  (Fig.  1-56). 


background image

They  may  be  a  source  of  emboli  and  results  in  infarcts  of  the  brain,  heart,  etc.    Because  of  its 
frequent  association  with  venous  thromboses  (and  pulmonary  embolism),  a  common  origin  of 
the  two  has  been  suggested  i.e.  a  hypercoagulable  state  with  systemic  activation  of  the 
coagulation system (a situation analogues to that occurring in DIC). Conditions associated with 
NBTE include 
 A. Conditions that promote hypercoagulability 
1. Cancer (especially, mucinous adenocarcinomas of the pancreas) 
2. Hyperestrogenic states 
3. Extensive burns 
4. Sepsis 
B. Endocardial trauma, as from an indwelling catheter.

 

 
2. Endocarditis of SLE (Libman-Sacks endocarditis)  

 

In some SLE patients, there is mitral and tricuspid valvulitis complicated by presence of small, 
sterile  vegetations.  Subsequent  fibrosis  can  lead  to  serious  valvular  deformities  that  resemble 
chronic Rheumatic heart disease. (Fig. 1-57
 
CARCINOID HEART DISEASE 
This  is  one  of  the  major  features  of  the  carcinoid  syndrome  as  it  is  seen  in  about  half  of  the 
patients.  The  syndrome  itself  is  seen  in  about  10%  of  patients  with  GI  carcinoids  with  hepatic 
metastses.
  The  cardiac  involvement  is  characterized  by  fibrous  thickening  of  the  endocardium 
that is  seen mainly on the outflow tract  of the Rt ventricle.  The pathogenesis of the changes  is 
uncertain, but probably attributed to the elevated blood levels of serotonin or bradykinins. 
 
MYOCARDITIS 
This  is  defined  as  "inflammation  of  the  heart  muscles  and  characterized  by  a  leukocytic 
infiltration and necrosis or degeneration of the myocytes"

Major causes include 
1.  Viruses eg. Coxackie, ECHO, influenza, polio 
2.  Chlamydia and Rickettsia 
3.  Bacteria e.g Corynebacterium (diphtheria), TB, salmonella 
4.  Fungi and parasites e.g. aspergillus, monilia and echinococccus. 
5.  Immune  mediated  e.g.  poststreptococcal  (Rheumatic  fever),  SLE,  drugs  e.g.  methyldopa 

(aldomet), transplant rejection 

6.  Others as radiation, heat stroke, sarcoidosis, giant cell myocarditis and Kawasaki disease 
During the active phase the heart is enlarged with dilatation of all its chambers. The ventricular 
myocardium is flabby and mottled by pale or hemorrhagic foci. The endocardium and valves are 
unaffected.  After  the  acute  phase  has  passed  the  heart  may  appear  normal.  Microscopy  is 
influenced by the etiologic agent. The involvement may be patchy and thus cardiac biopsy may 
give false negative results. Isolated myofiberlysis or patchy foci of necrosis are accompanied by 
an  inflammatory  cell  infiltration.  With  viral  myocarditis  the  infiltrate  is  usually  mononuclear 
while pyogenic bacteria produce suppurative inflammation sometimes with microabscesses. 
 
CARDIOMYOPATHIES (CMP) 
By  definition  this  is  a  "non-inflammatory  heart  muscle  disease  of  unknown  cause". 
Cardiomyopathies are divided in to three pathological categories  


background image

1. Dilated (congestive)   
2. Hypertrophic  
3. Restrictive 
Dilated (congestive) CMP 
In this condition there is gradual development of heart failure associated with dilatation of all the 
four chambers of the heartThe valves are normal and there is no significant coronary atheroma 
(Fig. 1-58). The etiology is uncertain but the following are suspected 
1. Alcohol toxicity 

2. Nutritional deficiency related to pregnancy  

3. Genetic defect 

4. Post-viral myocarditis 

The  patients  usually  die  within  5  years  due  to  progressive  heart  failure  or  embolism 
(complicating chamber thrombosis due to poor contraction and blood stasis or arrhythmia) 
Hypertrophic CMP (Fig. 1-59) 
This  occurs  most  often  in  young  adults,  and  is  characterized  by  cardiac  enlargement  with 
myocardial hypertrophy. The hypertrophy is often asymmetrical in that the Lt ventricle is usually 
more involved than the Rt. On cross section, the ventricular cavity loses its usual round to ovoid 
shape and may become compressed into a banana-like by the thickened IV septum that protrudes 
into  the  lumen.  This  may  interfere  with  the  outflow  of  blood  through  the  aorta  (obstructive 
hypertrophic  CMP).  Sudden  death  is  common.  The  most  distinctive  microscopic  feature  is  the 
disorganization  and  disarray  of  the  hypertrophied  muscle  fibers.  Evidences  suggest  a  genetic 
basis for the disease.  
Restrictive/infiltrative CMP 
There  is  restriction  of  ventricular  filling  due  to  infiltration  of  the  myocardium  by  one  of  the 
following  
1. Amyloidosis 2. Sarcoidosis 3. Edocardial fibroelastosis 4. Endomyocardial fibrosis 
5. Loefler's endocarditis 
Cardiac  amyloidosis:  
may  be  part  of  systemic  amyloidosis  or  may  affect  only  the  heart, 
particularly in the aged.  
 
PROSTHETIC CARDIAC VALVES; 
the introduction of these has  changed the prognosis  of 
patients with valve disease significantly. Two types of prosthetic valves are currently used 
1.  Mechanical:  usually  tilting  disk  devices  made  of  pyrolytic  carbon.  They  require  chronic 
anticoagulation.  Those  of  aortic  valves  can  cause  significant  hemolysis  due  to  the  traumatic 
effect of the valve on RBCs. 
2.  Bioprosthetic:
  are  bovine  tissues,  or  cryopreserved  human  valves.  These  do  not  require 
anticoagulation but can fail because of matrix deterioration or stiffening. This may be associated 
with stenosis. Calcification of the leaflets is common and can contribute to the stenosis. They can 
perforate or tear, resulting in valvular insufficiency. Prosthetic valves are also subject to infective 
endocarditis that typically involves the suture line and adjacent perivalvular tissue and may cause 
the valve to detach. 
 
PERICARDITIS 
Primary pericarditis is uncommon; in most cases it is caused by infection, usually by viruses; this 
may be associated with myocarditis. In most cases pericarditis is secondary and due to  
1. Acute MI   
2. Cardiac surgery   
3. Mediastial irradiation  


background image

4. Pneumonia or pleuritis  
5. Uremia (the most common systemic disorder associated with pericarditis) 
6. Other less frequent cause e.g. rheumatic fever, SLE, and metastatic cancers.  
Pericarditis  may  resolve  without  sequele  but  the  process  can  progress  to  chronic  fibrosis. 
However,  it  may  cause  immediate  hemodynamic  complications  if  a  significant  effusion  is 
present (see below).  
Pathological features 

  In  patients  with  viral,  uremic  or  rheumatic  pericarditis,  the  exudate  is  typically  fibrinous, 

imparting a shaggy appearance to the surface (bread-and-butter pericarditis) (Fig. 1-51).  

  In acute bacterial pericarditis the exudate is fibrinopurulent (suppurative), often with areas of 

frank pus (Fig. 1-60). Tuberculous pericarditis can show areas of caseation.  

  Pericarditis due to malignancy is often associated with shaggy fibrinous exudate and a bloody 

effusion  (Fig.  1-61);  metastases  can  be  grossly  evident  as  irregular  excrescences  or  may  be 
relatively inapparent (as in leukemia).  

  Acute  fibrinous  or  fibrinopurulent  pericarditis  usually  resolves  without  any  sequelae. 

However,  when  there  is  extensive  suppuration  or  caseation,  healing  can  result  in  chronic 
pericarditis  with  fibrosis
.  Chronic  pericarditis  displays  delicate  adhesions  or  dense,  fibrotic 
scars that obliterate the pericardial space. In extreme cases the heart is so completely encased 
by dense fibrosis that it cannot expand normally during diastole (constrictive pericarditis).  

 
PERICARDIAL EFFUSIONS  
 Normally, there is about 30 to 50 ml of thin, clear, straw-colored serous fluid in the pericardial 
sac. Pericardial effusions in excess of this amount occur in a number of settings, in  addition to 
the  inflammatory  states  described  above.  The  major  types  and  some  of  their  more  common 
causes include:  

  Serous: CHF, hypoalbuminemia 

  Serosanguinous: chest trauma, malignancy, ruptured MI or aortic dissection 

  Chylous: mediastinal lymphatic obstruction 

The  consequences  of  pericardial  effusions  depend  on  the  amount  of  fluid  and  the  rate  of  its 
accumulation. Slowly accumulating effusions-even as large as 1000 ml- can be tolerated without 
clinical  manifestation.  In  contrast,  rapidly  developing  collections  of  as  little  as  250  ml  can 
restrict diastolic cardiac filling to produce fatal cardiac tamponade.  
HEMOPERICARDIUM  is  the  presence  of  pure  blood  within  the  pericardial  sac.  This  may 
complicate penetrating injuries to the heart, ruptured MI or ruptured aortic dissection (at the root 
of the aorta).  
 
CARDIAC TUMORS 
Metastatic Neoplasms 
The most common tumor of the heart is a metastatic one; tumor metastases to the heart occur in 
about 5% of patients dying of cancer. In descending order cancers metastatic to the heart are   
1. Lung carcinoma  
2. Lymphoma   
3. Breast carcinoma   
 
Primary Neoplasms 

4. Leukemia 
5. Melanoma 
6. Others e.g. carcinomas of the liver, and colon 


background image

These are uncommon & mostly benign. The five most common (account for 80% to 90% of all 
primary heart tumors), in descending order of frequency (adults) 

  

Myxoma  is  the  most  common  primary  tumor  of  adult  hearts.  The  vast  majority  (90%)  are 
located in the atria, mostly the left and at the region of fossa ovalis. They may reach a large size 
(10  cm),  and  are  spherical,  hard  or  soft,  translucent  lesions  with  a  gelatinous  appearance. 
Pedunculated forms are often mobile causing intermittent obstruction of the mitral valve during 
systole. Sometimes,  this  is  associated  with  damage to  the valve  (wrecking-ball effect).   (Fig  1-
62
) 
Rhabdomyoma  
is  the  most  common  primary  tumor  of  infants/children  hearts,  and  frequently 
discovered  because  of  an  obstruction  of  a  valvular  orifice  or  cardiac  chamber.  These  tumors 
occur  with  high  frequency  in  patients  with  tuberous  sclerosis.  They  are  considered  as 
hamartomas  rather  than  true  neoplasms  and  may  be  caused  by  defective  apoptosis  during 
developmental  remodeling.  They  are  generally  small,  gray-white  myocardial  masses  up  to 
several centimeters in diameter that protrude into the ventricular chambers (Fig. 1-63).   
 

1. Myxomas     

2. Fibromas 

3. Lipomas     

4. Papillary fibroelastomas  

5. Rhabdomyomas 

6. Angiosarcomas (malignant) 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 27 عضواً و 479 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل