Тактика лечения больных варикозной болезнью нижних конечностей за последние годы радикально пересмотрена. Хирургическое вмешательство предполагает не только полное устранение патологических очагов, но и минимизацию операционной травмы, возможность проведения процедуры в амбулаторных условиях, а также получение в ходе лечения хорошего эстетического эффекта. Одним из способов, которые позволяют добиться этого, является эндовенозная термооблитерация. Метод заключается во внутрипросветном тепловом воздействии на стенку вены с целью ее облитерации. Однако в его техническом выполнении остаются многочисленные спорные вопросы, ответы на которые еще не найдены, а результаты использования метода зачастую оказываются субоптимальными [1, 2].

Основным компонентом венозной стенки является коллаген. Этот белок образует каркас матрикса и обеспечивает выполнение основной функции соединительной ткани – опорно-механической. В результате обеспечивается противодействие вены гемодинамическому давлению и давлению окружающих тканей [3]. Очевидно, что абляция («исчезновение») вены может наступить лишь после ее облитерации, происходящей вслед за коагуляцией крови, гибелью слоев и денатурацией белкового каркаса вены с последующей контракцией сосуда и потерей его тубулярной структуры. Среди факторов, определяющих температуру денатурации коллагена, главными являются надмолекулярная организация матрикса и иммобилизация коллагеновых волокон и фибрилл [4].

На молекулярном уровне денатурация коллагена представляет собой раскручивание тройной спирали с образованием случайного клубка полипептидных цепей или переход спираль—клубок. Сжатию макромолекулы предшествует разрушение водородных и внутримолекулярных термолабильных связей [5]. Денатурация коллагена в ткани приводит к разрушению структуры межклеточного матрикса и его аморфизации.

В настоящее время в клиническую практику вошел метод радиочастотной облитерации (РЧО) с помощью электродов с длиной нагревательной части 7 см. Генератор посылает энергию, необходимую для получения и поддержания температуры. Последняя контролируется термопарой, которая обеспечивает обратную связь в программном обеспечении регулировки выхода энергии. Для создания анестезии и поглощения тепла вокруг вены создается тумесцентная анестезия. Раствор анестетика, введенный под контролем ультразвука в паравенозное пространство, «обжимает» вену вокруг электрода. При создании вокруг вены давления, комплекс интима—медиа образует складки. Вены при тумесценции уменьшаются в диаметре, но при этом площадь поверхности внутренней оболочки вены остается неизменной за счет образования складок.

С 2007 г. процедура с одним 20-секундным циклом нагрева была внедрена в клиниках США [6]. В публикациях приводятся примеры положительных клинических результатов РЧО с рекомендованным производителем протоколом нагрева [7—9], тем не менее среди флебологов существуют противоречивые мнения о корректности данного протокола. В частности, морфологические оценки венозной ткани, полученной после воздействия по стандартному протоколу, показали, что один цикл воздействия не обеспечивает повреждение всех слоев венозной стенки [10].

Целью теплового воздействия является абляция вены, которая невозможна без полной деградации каркаса матрикса ткани и контракции сосуда. Денатурация коллагена является необходимым условием усадки венозной стенки и четким критерием для оценки повреждающего действия тепловой энергии и, как следствие, надежности термооблитерации.

Задачей настоящей работы явилось определение в эксперименте ex vivo параметров энергетического воздействия, необходимых для полной денатурации коллагена венозной стенки в условиях, максимально приближенных к условиям клинической процедуры.

В экспериментальной работе использовали 27 фрагментов больших подкожных вен (БПВ), удаленных во время флебэктомии у 9 пациентов (средний возраст 46,7±10,7 года) с варикозной болезнью класса С2 по СЕАР. Из них 25 фрагментов имели длину 10 см и 2 фрагмента были длиной 18 см. Средний диаметр вен составлял 7,2±0,8 мм.

Участок БПВ спиралеобразно закручивали вокруг электрода, концы фрагмента фиксировали и закрепляли в углубление подложки объемом 5 мл, заполненным 0,15 М раствором NaCl температуры 37 ^оС. В просвет вены вводили гепаринизированную кровь. Для предотвращения высыхания ткани в процессе нагрева объект оборачивали полимерной пленкой толщиной 100 мкм, прозрачной для инфракрасного излучения диапазона 3—5 мкм, в котором проводилась термография.

Согласно стандартному протоколу, после окончания цикла нагрева электрод смещают на 6,5 см дистальнее, в результате край сегмента длиной 0,5 см подвергается воздействию дважды. В отдельном эксперименте на фрагментах вен длиной 18 см исследовали участки, подвергшиеся двойному воздействию. После двух циклов термического воздействия электрод перемещали на следующий сегмент и проводили еще два цикла воздействия.

В дополнительном эксперименте закручивание венозного сосуда вокруг катетера осуществляли при избыточном натяжении вены. Это позволило выявить влияние натяжения коллагенового каркаса на его термическую деградацию.

Сегментарный нагрев венозной стенки проводили с помощью стандартного аппарата для РЧО. Аппарат представляет собой генератор электрического тока диапазоном 460 кГц. К генератору прилагается электрод (нагревательный элемент). Стандартный цикл воздействия состоит из двух фаз: первая — фаза нагрева до температуры 120 °C (6 с), вторая — поддержание температуры 120 °C в месте расположения внутренней термопары (14 с).

Цифровое изображение температурного поля получали бесконтактно с помощью термографа ИРТИС-2000 (ООО «ИРТИС», Россия) с частотой кадров 1 Гц и разрешением по горизонтали 3,7 точек/мм.

После окончания нагрева фрагмент вены освобождали из фиксаторов, рассекали и измеряли длину окружности обработанных и необработанных частей. Для термического анализа иссекали по 2—3 образца из середины фрагмента и участков, соприкасавшихся с проксимальным и дистальным концами электрода.

Долю интактного коллагена в образцах исследовали методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) в ячейке калориметра DSC204 °F («Netzch», Германия). Термическое поведение образцов массой 6—13 мг в герметично закрытых стандартных алюминиевых тиглях (20 мкл) исследовали в диапазоне температур 30—85 °C со скоростью нагрева 10 K/мин. На термограммах денатурация коллагена проявлялась как эндотермический эффект при 62—70 °С [11]. Обработка термограмм проводилась с помощью программного обеспечения Proteus Analysis. Энтальпию денатурации (ΔH) пересчитывали на сухой остаток препарата. Степень денатурации коллагена a рассчитывали на основе уменьшения теплового эффекта денатурации

где ΔН — энтальпия плавления коллагена в интактных образцах; ΔНд — тепловой эффект эндотермического процесса денатурации коллагена в прогретых образцах. В качестве ΔНд использовали среднее значение, полученное для интактной венозной стенки данного пациента, которую подвергали нагреву.

Дополнительным показателем денатурации коллагенового каркаса является усадка (контракция) ткани. Количественной характеристикой усадки является коэффициент контракции

где с0 и с1 — длина окружности вены до и после термического воздействия.

В предварительном эксперименте было установлено, что поверхность электрода нагревается неоднородно по длине. На рис. 1 представлена визуализация температурных полей на поверхности электрода в разные моменты стандартного цикла нагрева. Наряду с горячими зонами существуют более холодные области. Очевидно, это связано с тем, что нагрев контролируется только одной термопарой.

В основном эксперименте на фрагментах вен были выполнены один, два и три цикла сегментарного нагрева. Неоднородность нагрева электрода приводит к тому, что в первом цикле нагрева на поверхности вены горячие и более холодные макроскопические области существуют вплоть до его окончания. Эти области постепенно сливаются к концу второго цикла (рис. 2).

На рис. 3 приведен типичный пример распределения температуры вдоль оси вены в разное время. Следует отметить, что колебания температур по длине образца сохраняются к концу первого цикла и исчезают лишь к концу второго цикла (рис.4). На концах образцов температура, как правило, была ниже средней.

Анализ динамики температур в центральной части образца показал, что в первом цикле нагрева температура постоянно возрастает и достигает 85±5 °С. Во втором цикле через 10 с температура выходит на плато 91±2 °С (рис. 5).

Отметим важную особенность температурной динамики в первом цикле после 6-й секунды. В большинстве случаев наблюдался кратковременный спад температуры (см. рис. 5, стрелка), и лишь затем температура начинала резко возрастать. Во втором и третьем циклах такого явления не наблюдалось. Мы предполагаем, что это связано с эндотермическим процессом разрыва водородных связей, предшествующим денатурации коллагена (∆Н=11±4 Дж/г).

В табл. 1 представлены результаты анализа фрагментов ткани после термического воздействия — значения степени денатурации коллагена (α) в разных участках и коэффициент контракции (усадки) вены.

Установлено, что за один цикл сегментарного нагрева венозной стенки с помощью стандартного аппарата не происходит полного разрушения коллагенового каркаса ткани (степень денатурации в центре сегмента составляет 73±12%). Этот результат согласуется с данными морфологического анализа образцов венозной ткани, полученной после процедуры РЧО in vivo [10].

За два стандартных цикла РЧО каркас посередине образца вены, как правило, разрушается. На краях сегмента процесс денатурации коллагена в ткани не протекает до конца. Остатки интактных макромолекул исчезают полностью после трех циклов воздействия.

Данные по усадке ткани подтверждают результаты термического анализа. Окончательная усадка происходит лишь после второго цикла. В настоящее время принято считать, что необходимыми условиями успешной абляции и последующего закрытия вены являются некроз ткани, полная денатурация коллагена и контракция венозного сосуда. Таким образом, полученные результаты однозначно указывают на недостаточность одного цикла воздействия для достижения абляции. Число стандартных циклов воздействия должно быть не менее двух. В этих условиях каркас средней части образца оказывается деградированным. На концах электрода, тем не менее, часть коллагена сохраняется неповрежденной.

Результаты эксперимента с перемещением электрода и воздействием двумя циклами на два последовательных сегмента показали, что наложение проксимального конца нагревательного элемента на отрезок венозного сосуда, соприкасавшегося с дистальным концом электрода, нивелирует краевой эффект. Действительно, термический анализ ткани краевого участка наложения показал, что в участке наложения и близких областях денатурация коллагена протекает полностью и α=100%.

В дополнительном эксперименте с избыточным натяжением вены 100% денатурация коллагена не достигалась даже после трех циклов нагрева (табл. 2). Явление замедленной денатурации коллагена в тканях, подвергнутых одноосной или биаксиальной нагрузке, неоднократно отмечалось в литературе [4, 12—14]. Оно связано с тем, что растягивающая сила препятствует переходу макромолекул коллагена из нативной стержнеобразной конформации тройной спирали в состояние случайного клубка. По мере возрастания числа случайных клубков макромолекул сила натяжения на молекулы, сохраняющие стержнеобразную трехспиральную конформацию, возрастает. Как итог, полная денатурация становится практически невозможной. При дополнительном натяжении коэффициент контракции, отражающий уменьшение диаметра вены, оказался существенно выше. Это можно объяснить тем, что в сосудах укладка волокон коллагена не является одноосной, и денатурация приводит к усадке во всех направлениям. Натяжение вены не позволяет развиться в полной мере контракции по длине сосуда, что компенсируется усадкой по его окружности.

На основе измерений динамики температурных полей в ходе термической сегментарной абляции венозных стенок, степени денатурации коллагена и усадки венозной стенки после ее нагрева электродом, сопряженным с аппаратом для РЧО, было показано:

— в первом цикле нагрева температурное поле наружной поверхности венозной стенки существенно неоднородно — разница температур в локальных областях достигает 30 °C;

— в первом цикле нагрева на 7—10 с у значительной части макромолекул коллагена происходит разрыв водородных связей. Натяжение коллагеновой сетки в интактных областях создает дополнительные препятствия денатурации фибриллярного белка. Усадка венозной стенки оказывается несущественной;

— начиная со второго цикла нагрева температурное поле на поверхности венозной стенки становится близким к однородному. В дальнейшем происходит денатурация коллагена в интактных остатках и окончательная усадка ткани.

Полученные результаты однозначно показывают, что нагрев венозной стенки электродом за один стандартный цикл действия генератора не приводит к полной деградации коллагенового каркаса ткани и существенному уменьшению диаметра сосуда. Очевидно, что с этим связаны регулярно возникающие случаи реканализации и рецидива заболевания. Таким образом, рекомендованный производителем протокол РЧО не обеспечивает выполнение основной задачи воздействия, а именно полной термической деградации коллагена венозной стенки. В условиях модели ех vivo, достаточно адекватно отражающих обработку варикозных вен в клинической практике, два стандартных цикла воздействия зачастую оказываются достаточными для аморфизации матрикса и усадки ткани.

Авторы благодарят за поддержку Российский научный фонд (грант 14−25−00055).

Конфликт интересов: авторы сообщают об отсутствии конфликта интересов.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — К.М., А.Ц., Н.И., О.З.

Сбор и обработка материала — Н.И., О.З., В.Г. М.Я., С.А., Х.С.

Статистическая обработка данных — Н.И., О.З., В.Г., М.Я., С.А.

Написание текста — Н.И., О.З., К.М., А.Ц.

Редактирование — В.Б., Ю.С.