Выбор мощности низкочастотной ультразвуковой облитерации венозной стенки

• Гавриленко А.В.
• Вахратьян П.Е.
• Аракелян А.Г.
• Щукин С.И.
• Самородов А.В.
• Борде А.С.
• Иванова Е.И.

Резюме

Варикозная болезнь вен нижних конечностей - распространенное многофакторное заболевание, которое встречается у 30% взрослого населения в индустриально развитых странах. При этом хирургическое лечение показано пациентам с клиническими проявлениями хронического заболевания вен С2-С6 по классификации СЕАР. После проведенного хирургического лечения большинство пациентов отмечают нивелирование симптомов и улучшение качества жизни.

Целью данного исследования являлась оценка гистологической картины венозной стенки после низкочастотной ультразвуковой облитерации вен на животной модели с применением разных мощностей в пилотном остром эксперименте, а также определение подходящей мощности для выполнения хронического эксперимента.

Предложенный метод низкочастотной ультразвуковой облитерации обладает преимуществами перед существующими современными эндовазальными методами лечения за счет комбинированного действия. Оптимальная мощность на основании гистологической картины составила 1,9 Вт, при которой частота окклюзии центральной вены ушка кролика была 97,4% спустя 6 мес после низкочастотного ультразвукового воздействия.

Ключевые слова: варикозная болезнь вен нижних конечностей; низкочастотный ультразвук; гистологическая картина

Варикозная болезнь вен нижних конечностей (ВБВНК) - распространенное многофакторное заболевание, которое встречается у 30% взрослого населения в индустриально развитых странах [1]. При этом хирургическое лечение показано пациентам с клиническими проявлениями хронического заболевания вен (ХЗВ) С2-С6 по классификации СЕАР [2, 3]. После проведенного хирургического лечения большинство пациентов отмечают нивелирование симптомов и улучшение качества жизни [4-6].

В настоящее время имеется большой арсенал методов хирургического лечения ВБВНК, которые делятся на 2 группы: открытые хирургические вмешательства (комбинированная флебэктомия и мини-флебэктомия) и эндовазальные вмешательства [7]. Последние принято делить по механизму воздействия на термические, химические и механохимические [8]. В литературе отсутствуют данные сравнительных оценок эффективности эндовазальных методов лечения ВБВНК [9, 10]. При этом рецидив и повторное вмешательство, по данным L. Rasmussen, необходимо 17,0% пациентов после радиочастотной облитерации (РЧО), 18,7% пациентов после эндовазальной лазерной облитерации (ЭВЛО) и 37,7% пациентов после стволовой склерооблитерации [11]. Учитывая вышеизложенное, наличие побочных эффектов и осложнений (пигментация, экхимозы, тромбозы глубоких вен, флебиты), становится понятно, что существующие эндовазальные методы лечения ВБВНК небезупречны [12, 13].

Сравнение эндовазальных методов лечения ВБВНК позволяет выделить наиболее благоприятные положительные аспекты низкочастотной ультразвуковой (НЧУЗ) облитерации [8, 11-18]:

• отсутствие повреждения паравазальных тканей, характерных для термических интервенционных методов лечения, что достигается путем работы ультразвукового инструмента на более низком диапазоне температур;

• эффективность НЧУЗ-облитерации достигается за счет аддитивного механизма воздействия, который включает механический, термический и химический методы облитерации вены, что способствует нивелированию субъективных симптомов хронической венозной недостаточности и более эффективному лечению;

• возможность стерилизации и многократного использования инструмента ультразвуковой системы является важным фактором при выборе медицинского оборудования. Стерилизация инструмента позволяет экономить ресурсы и снижать затраты на закупку новых инструментов.

Целью исследования является выбор оптимальной мощности НЧУЗ-облитерации венозной стенки у животной модели на основании гистологической картины и определение оптимальной мощности для проведения хронического эксперимента.

Материал и методы

Ультразвуковая облитерация выполнялась на ультразвуковом хирургическом кавитационном аппарате ACTITON-A (ООО "ФОТЕК", г. Екатеринбург, Россия). Ультразвуковой инструмент для эндовенозного доступа с рабочей частью в форме "иглы" был изготовлен в МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва, Россия) (рис. 1).

Длина рабочей части инструмента (иглы) составила 52 мм, диаметр - 0,8 мм (21 G).

Амплитуда продольных колебаний ультразвукового инструмента определялась оптическим методом с помощью микроскопа Bresser Advance ICD (Bresser GmbH, Rhede, Германия) и цифровой камеры Levenhuk M1400 PLUS (Levenhuk, Tampa, FL, США).

Ультразвуковую мощность измеряли по нагреву 40 мл дистиллированной воды в стеклянной пробирке. Температура регистрировалась в течение 30-секундных интервалов работы ультразвукового инструмента, помещенного в пробирку с водой, с помощью термопары типа К (погрешность измерения температуры ±0,1 °С). Сбор данных был выполнен с использованием преобразователя сигнала термопары MAX31855EVKIT. Затем эффективная ультразвуковая мощность, переданная в жидкую среду, рассчитывалась по формуле:

 

где P_us - эффективная ультразвуковая мощность, переданная в жидкую среду (Вт), C - удельная теплоемкость воды (4181 Дж/кг, K), m - масса водного раствора (0,04 кг), dT/dt - производная роста температуры (K/с).

В исследование были включены 20 кроликов породы Советская шиншилла со средней массой тела 5,4 кг на момент операции. Исследование было одобрено локальным этическим комитетом (№ 03-23) Первого МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), соблюдены нормативные регламенты по уходу, содержанию и обращению с лабораторными животными.

В остром пилотном эксперименте выполнена ультразвуковая облитерация центральных вен ушка (ЦВУ) и бедренной вены у 1 кролика с использованием 3 разных мощностей для определения наиболее подходящего. Ультразвуковая облитерация проводилась под общим наркозом. Введение в наркоз проводили с помощью внутримышечной инъекции комбинации препаратов: золетил (Virbac Sante Animale, Карро, Франция) и дексмедетомидин (Orion Pharma, Эспоо, Финляндия), из расчета 1 мг/кг массы золетила и 10 мкг/кг дексмедетомидина. Далее, после стадии аналгезии и стадии наступления хирургического наркоза, животное фиксировалось на операционном столе в положении лежа на боку. Волосяной покров с ушных и бедренной поверхностей кролика удаляли при помощи электробритвы. После 3-кратной обработки операционного поля антисептическим раствором (бетадин 10%) и измерения длины ушных вен осуществлялся эндовазальный доступ методом пункции ультразвуковым инструментом-иглой с непосредственным осуществлением ультразвуковой облитерации. После завершения манипуляции проводился забор исследуемого материала для макро- и микроскопического анализа. Извлечение обработанных вен происходило спустя 30-45 мин после процедуры. Перед извлечением вен животных усыпляли с помощью летальной дозы пропофола (B. Braun Melsungen AG, Германия).

Для гистологического исследования материал фиксировали в 10% нейтральном забуференном формалине в течение 24 ч, далее осуществляли проводку материала в гистопроцессоре и заливали в парафин. При помощи микротома были изготовлены срезы толщиной 2-3 мкм, которые затем были окрашены гематоксилином и эозином и пикрофуксином по Ван-Гизону. Микроскопия препаратов проводилась при ×50, ×100, ×200, ×400 на световом микроскопе Leica DM5000B (Leica Microsystems, Германия). Препараты были отсканированы на гистологическом сканере Hamamatsu NanoZoomer S20 (Hamamatsu Photonics, Япония) для получения WSI на ×400. Просмотр и анализ полученных изображений проводили, используя специализированное программное обеспечение QuPath 0.5.1 (https://qupath.github.io).

Для обоснования мощности ультразвукового воздействия в пилотном эксперименте было выбрано 3 уровня (табл. 1).

Нижнее значение мощности ограничено результатами предыдущих исследований, показавших возможность механического разрушения эндотелиального слоя при амплитуде колебаний рабочей поверхности ультразвукового инструмента не менее 40 мкм [19]. Верхнее значение мощности соответствует пределу мощности ультразвукового генератора.

В результате пилотного эксперимента был выбран средний уровень мощности, при котором произошла полная облитерация (рис. 2). На низком уровне мощности наблюдалась частичная облитерация просвета вены термоиндуцированным тромбом, а при выполнении низкочастотной облитерации при высоком уровне мощности отмечены явления паравазальных повреждений.

В центре микрофотографии визуализируется венозный сосуд, в котором отмечается полная облитерация просвета. Тромботические массы представлены агглютинированными и агрегированными эритроцитами, единичными тонкими нитями фибрина, а также небольшим количеством иммунных клеток (лейкоцитов). Все слои стенок сосудов утолщены за счет склеротических изменений.

При применении низкого уровня мощности произошла частичная облитерация ЦВУ кролика (рис. 3).

В центре микрофотографии визуализируется венозный сосуд с тромбами, частично обтурирующими просвет. Тромботические массы представлены агглютинированными и агрегированными эритроцитами, малым количеством тонких нитей фибрина, а также единичными иммунными клетками (лейкоцитами). Все слои стенок сосудов утолщены за счет склеротических изменений.

При применении высокого уровня мощности произошли паравазальные повреждения бедренной вены (рис. 4).

В центре микрофотографии визуализируется венозный сосуд, в котором отмечается полная облитерация просвета тромботическими массами, состоящими из агглютинированных эритроцитов и единичных нитей фибрина. Стенка сосуда значительно истончена, с признаками дистрофических изменений и дефектом (указан стрелкой). В паравазальной области соединительная ткань дистрофична, волокна коллагена рыхлые, дезорганизованные, некоторые из них гиалинизированы. Хрящевая пластинка также с признаками дистрофии, местами замещена склерозом. Мелкие сосуды в перивазальной области с гиперемией.

Учитывая вышеизложенное, был разработан план хронического экспериментального исследования для достижения заданных целей и решения поставленных задач (табл. 2).

Эндовазальный доступ выполнялся аналогичным образом, как в остром эксперименте методом пункции ультразвуковым инструментом-иглой на всю доступную длину ЦВУ. Далее проводилась непосредственно сама ультразвуковая облитерация ЦВУ кролика с последующим извлечением прибора, которая составила приблизительно от 5 до 6 мм/с. Время НЧУЗ-облитерации фиксировалось при помощи встроенного таймера. Послеоперационных осложнений выявлено не было. Оценка энергетических параметров рассчитывалась по формуле:

 

где LEED - линейная плотность энергии (ЛПЭ, Дж/см), Pus - ультразвуковая мощность (1,9 Вт), t - общее время воздействия (с), L - длина обработанного сегмента вены (см). Усредненная ЛПЭ составила 7,6±1,1 (доверительный интервал 95%) при ультразвуковой облитерации медиальной ветви ЦВУ.

После завершения хронического эксперимента проводился забор обработанных вен для макро- и микроскопического анализа, аналогичный острому эксперименту. Патологогистологическое исследование материала было проведено по описанной выше методике. Ни одно животное не было исключено из экспериментального исследования.

Результаты

Проанализировано 38 фрагментов ЦВУ кролика после НЧУЗ-облитерации в хроническом эксперименте. Анализ показал сохранность структуры сосуда, отсутствие перфорации венозной стенки, как при эндовазальной лазерной коагуляции [20], гематом, экхимозов и присоединения инфекции. На 180-й день наблюдения полная облитерация была отмечена в 37 венах (рис. 5), в 1 вене наблюдалась частичная реканализация (рис. 6).

В центре микрофотографий присутствуют венозные сосуды, в которых отмечается полная облитерация просвета тромбом смешанного строения. Тромботические массы представлены агглютинированными и агрегированными эритроцитами, сгустками фибрина, а также единичными лимфоцитами. Все слои стенок сосуда утолщены за счет склеротических изменений, в tunica intima наблюдается разрушение эндотелиоцитов, в tunica media отмечается замещение гладких миоцитов соединительной тканью на некоторых участках.

В центре микрофотографии венозный сосуд с тромбами, частично облитерирующий просвет. Тромботические массы представлены агглютинированными и агрегированными эритроцитами, нитями фибрина, а также единичными лимфоцитами. Все слои стенок сосудов утолщены за счет склеротических изменений, также выявлена деструкция эндотелия.

Обсуждение

Целью данного исследования являлась оценка гистологической картины венозной стенки после НЧУЗ-облитерации вен на животной модели с применением разных мощностей в пилотном остром эксперименте, а также определение подходящей мощности для выполнения хронического эксперимента. Проведенное исследование показало, что спустя 6 мес после НЧУЗ-облитерации ЦВУ кролика частота окклюзии составила 97,4% за счет частичной реканализации одной вены.

Механическое повреждение происходит за счет деструкции эндотелия, таким образом, НЧУЗ-облитерацию можно сравнить с нетермальным методом лечения ВБВНК с помощью системы Flebogrif [21]. Анализ термических эндовазальных методов лечения на животной модели показал аналогичные структурные изменения после ультразвуковой облитерации ЦВУ кролика [20, 22]. Высокие показатели облитерации просвета вены через 180 дней обусловлены аддитивным термомеханическим механизмом воздействия НЧУЗ-облитерации.

Заключение

Предложенный метод НЧУЗ-облитерации обладает преимуществами перед существующими современными эндовазальными методами лечения за счет комбинированного действия. Оптимальная мощность на основании гистологической картины составила 1,9 Вт, при которой частота окклюзии ЦВУ кролика составила 97,4% спустя 6 мес после НЧУЗ-воздействия.

Литература

1.     Shadrina A.S., Sharapov S.Z., Shashkova T.I., Tsepilov Y.A. Varicose veins of lower extremities: insights from the first large-scale genetic study // PLoS Genet. 2019. Vol. 15, N 4. Article ID e1008110. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008110   

2.     Marsden G., Perry M., Bradbury A., Hickey N., Kelley K., Trender H. et al. A cost-effectiveness analysis of surgery, endothermal ablation, ultrasound-guided foam sclerotherapy and compression stockings for symptomatic varicose veins // Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 2015. Vol. 50. P. 794-801. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejvs.2015.07.034

3.     Michaels J.A., Campbell W.B., Brazier J.E., Macintyre J.B., Palfreyman S.J., Ratcliffe J., Rigby K. Randomised clinical trial, observational study and assessment of cost-effectiveness of the treatment of varicose veins (REACTIV trial) // Health Technol. Assess. 2006. Vol. 10, N 13. P. 1-196. DOI: https://doi.org/10.3310/hta10130

4.     Gifford S.M., Kalra M., Gloviczki P., Duncan A.A., Oderich G.S., Fleming M.D. et al. Reflux in the below-knee great saphenous vein can be safely treated with endovenous ablation // J. Vasc. Surg. Venous Lymphat. Disord. 2014. Vol. 2, N 4. P. 397-402. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvsv.2014.04.004  

5.     Elamrawy S., Darwish I., Moustafa S., Elshaer N., Ahmed N. Epidemiological, life style, and occupational factors associated with lower limb varicose veins: a case control study // J. Egypt. Public Health Assoc. 2021. Vol. 96, N 1. P. 19. DOI: https://doi.org/10.1186/s42506-021-00075-0   

6.     Youn Y.J., Lee J. Chronic venous insufficiency and varicose veins of the lower extremities // Korean J. Intern. Med. 2019. Vol. 34, N 2. P. 269-283. DOI: https://doi.org/10.3904/kjim.2018.230

7.     Arabestanino A.R., Irvani S.S.N., Ai A. Endovascular Technique and treatment of varicose veins of the lower limbs: a review // Iran. J. Vasc. Surg. Endovasc. Ther. 2022. Vol. 2, N 1.

8.     Саврасов Г.В., Гавриленко А.В., Борде А.С., Иванова А.Г., Федоров Д.Н., Аракелян А.Г. Перспективы и особенности технологии ультразвуковой облитерации подкожных вен нижних конечностей // Ангиология и сосудистая хирургия. 2019. Т. 25, № 1. С. 59-65.

9.     Gloviczki P., Lawrence P.F., Wasan S.M., Meissner M.H., Almeida J., Brown K.R. et al. The 2022 Society for Vascular Surgery, American Venous Forum, and American Vein and Lymphatic Society Clinical Practice Guidelines for the management of varicose veins of the lower extremities. Part I. Duplex scanning and treatment of superficial truncal reflux // J. Vasc. Surg. Venous Lymphat. Disord. 2023. Vol. 11, N 2. P. 231-261. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvsv.2022.09.004  

10. Farah M.H., Nayfeh T., Urtecho M., Hasan B., Amin M., Sen I. et al. A systematic review supporting the Society for Vascular Surgery, the American Venous Forum, and the American Vein and Lymphatic Society Guidelines on the management of varicose veins // J. Vasc. Surg. Venous Lymphat. Disord. 2022. Vol. 10, N 5. P. 1155-1171. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvsv.2021.08.011

11. Rasmussen L., Lawaetz M., Serup J., Bjoern L., Vennits B., Blemings A. et al. Сlinical trial comparing endovenous laser ablation, radiofrequency ablation, foam sclerotherapy, and surgical stripping for great saphenous varicose veins with 3-year follow-up // J. Vasc. Surg. Venous Lymphat. Disord. 2013. Vol. 1, N 4. P. 349-356. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvsv.2013.04.008  

12. Setia A., Schmedt C., Beisswenger A., Dikic S., Demhasaj S., Setia O. et al. Safety and efficacy of endovenous laser ablation (EVLA) using 1940 nm and radial emitting fiber: 3-year results of a prospective, non-randomized study and comparison with 1470 nm // Lasers Surg. Med. 2022. Vol. 54, N 4. P. 511-522. DOI: https://doi.org/10.1002/lsm.23500

13. Siribumrungwong B., Wilasrusmee C., Orrapin S., Srikuea K., Benyakorn T., McKay G. et al. Interventions for great saphenous vein reflux: network meta-analysis of randomized clinical trials // Br. J. Surg. 2021. Vol. 108, N 3. P. 244-255. DOI: https://doi.org/10.1093/bjs/znaa101

14. Борде А.С. Биотехническая система для ультразвуковой облитерации подкожных вен нижних конечностей : дис. - канд. техн. наук. Москва, 2021. 197 с.

15. Борде А.С., Беликов Н.В., Соколова Д.Ю. Экспериментальное исследование нагрева вены в процессе эндовенозной ультразвуковой облитерации in vitro // Политехнический молодежный журнал МГТУ имени Н.Э. Баумана. 2021. № 9.

16. Whiteley M.S., Shiangoli I., Dos Santos S.J., Dabbs E.B., Fernandez-Hart T.J., Holdstock J.M. Fifteen-year results of radiofrequency ablation, using VNUS closure, for the abolition of truncal venous reflux in patients with varicose veins // Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 2017. Vol. 54, N 3. P. 357-362. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejvs.2017.06.001

17. Morrison N., Gibson K., Vasquez M., Weiss R., Jones A. Five-year extension study of patients from a randomized clinical trial (VeClose) comparing cyanoacrylate closure versus radiofrequency ablation for the treatment of incompetent great saphenous veins // J. Vasc. Surg. Venous Lymphat. Disord. 2020. Vol. 8, N 6. P. 978-989. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvsv.2019.12.080

18. Park I. Initial outcomes of endovenous laser ablation with 1940 nm diode laser in the treatment of incompetent saphenous veins // Vascular. 2019. Vol. 27, N 1. P. 27-32. DOI: https://doi.org/10.1177/1708538118797860  

19. Borde A.S., Savrasov G.V., Belikov N.V., Khaydukova I.V., Borde B.I. Numerical modeling of the impact on the vascular wall during endovenous ultrasound treatment // Med. Eng. Phys. 2022. Vol. 100. Article ID 103745. DOI: https://doi.org/10.1016/j.medengphy.2021.103745

20. Weiss R.A. Comparison of endovenous radiofrequency versus 810 nm diode laser occlusion of large veins in an animal model // Dermatol. Surg. 2002. Vol. 28, N 1. P. 56-61. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1524-4725.2002.01191.x

21. Terlecki P., Boryga M., Kołodziej P., Gołacki K., Stropek Z., Janczak D. et al. Mechanical characteristics of the flebogrif system - the new system of mechano-chemical endovenous ablation // Materials (Basel). 2022. Vol. 15, N 7. P. 2599. DOI: https://doi.org/10.3390/ma15072599

22. Vuylsteke M., Van Dorpe J., Roelens J., De Bo T., Mordon S., Fourneau I. Intraluminal fibre-tip centring can improve endovenous laser ablation: a histological study // Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 2010. Vol. 40, N 1. P. 110-116. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejvs.2009.09.013