Структурные изменения венозной стенки после лазерного воздействия с разными параметрами

Авторы:
  • А. Н. Беляев
    ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева», Саранск, Россия
  • П. А. Рябочкина
    ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева», Саранск, Россия
  • С. А. Беляев
    ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева», Саранск, Россия
  • С. В. Костин
    ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева», Саранск, Россия
  • Н. А. Тюрина
    ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева», Саранск, Россия
Журнал: Флебология. 2019;13(3): 190-195
Просмотрено: 839 Скачано: 14

Варикозная болезнь нижних конечностей, одно из самых распространенных заболеваний сосудистой системы, встречается у 20—25% трудоспособного населения развитых стран [1]. В настоящее время распространенным методом лечения заболевания является эндовазальная лазерная облитерация, которая отличается от хирургического удаления вен малой травматичностью и хорошим косметическим эффектом. В обосновании эффективности лазерной облитерации важны механизмы ее воздействия на стенку вены.

Одним из факторов лазерного воздействия на вену является тепловое повреждение ее стенки с развитием тромботической окклюзии просвета, которая в последующем сопровождается фиброзированием и стойкой облитерацией вены [2]. При недостаточном лазерном повреждении стенки вены полного закрытия просвета вены не происходит, что в последующем приводит к реканализации и рецидиву заболевания [3].

Выраженность повреждения стенки вены зависит от мощности лазерного излучения, но одновременно с ее повышением возрастает количество послеоперационных осложнений [4]. Одним из способов уменьшения мощности лазерного излучения является применение длин волн, попадающих в полосы поглощения воды [5].

Имеются публикации [6, 7], где оптимальные параметры эндовазальной облитерации оцениваются по таким критериям, как боль, подкожные кровоизлияния и частота реканализации. В экспериментальных работах [8, 9] исследованы гистологические изменения стенки вены после ее лазерного воздействия.

Важным объективным методом установления степени повреждения стенки вены во время лазерной облитерации с использованием определенной длины является ее морфологическое (макро- и микроскопическое) исследование.

Цель исследования — с помощью макро- и микроскопической оценки степени повреждения венозной стенки сравнить эффективность лазерного воздействия с длинами волн 810 и 1885 нм.

Материал и методы

В экспериментах по моделированию эндовазальной лазерной облитерации вен ex vivo использовали сегменты большой подкожной вены длиной 6—8 см и диаметром 5—7 мм, взятые во время флебэктомии по методике Бэбкокка. Больные, у которых забирали фрагменты вен для исследования, имели класс заболевания С2—С3.

Исследования выполнялись на базе ЦНИЛ Медицинского института Национального исследовательского Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева. Проведены две серии экспериментов. В 1-й серии (5 сегментов вен) для лазерной облитерации использовали воздействие с длиной волны 810 нм, скоростью перемещения световода внутри вены 0,6 мм/с, мощностью лазерного излучения 3,4 Вт. Во 2-й серии (5 сегментов вен) использовали длину волны 1885 нм при той же скорости и мощности. Для проведения экспериментов подготовленные сегменты вен помещали в стеклянную трубку. На концах трубки сегменты вен фиксировали с помощью нити. Далее стеклянную трубку помещали в пробирку с физиологическим раствором, которым заполняли и просвет вены.

Пробирку с помощью держателя закрепляли на моторизированном столике, обеспечивающем ее прецизионное перемещение. После включения лазера пробирку со скоростью 0,6 мм/с перемещали относительно торца волоконного световода, по которому подводили лазерное излучение. Длину сегментов вен измеряли с помощью линейки. Диаметр вены до и после процесса коагуляции измеряли с помощью штангенциркуля.

С целью изучения степени повреждения вен после лазерной облитерации проводили их гистологическое исследование. Вены окрашивали гематоксилином и эозином по стандартной методике. Для оценки гистологических срезов использовали микроскоп Микромед 3 вар. 3—20, ×40 (Санкт-Петербург, Россия). Фотографии репрезентативных микроскопических участков были получены с использованием цифровой камеры Levenhuk c800. Гистологические признаки оценивали в качественных изменениях, где +++ — сильные изменения, ++ — средние изменения, + — небольшие изменения, 0 — нет изменений.

Вычисляли среднее арифметическое выборочной совокупности (М), ошибку средней арифметической (m). Значимость различий определяли с помощью t-теста в каждой серии по отношению к исходным величинам (р). Различия средних величин признавали статистически значимыми при р<0,05.

Результаты

В табл. 1 приведены

Таблица 1. Параметры лазерного воздействия и изменение диаметров вен после него Примечание. p — для различий диаметров вен до и после лазерного воздействия; p1 — для разности диаметров между 1-й и 2-й сериями после лазерного воздействия. Обозначения: Ризл — мощность излучения; V — скорость извлечения световода из просвета вены; λизл. — длина волны лазерного излучения; d1 — диаметр вены до воздействия; d2 — диаметр вены после воздействия; Δd — разница (в %) диаметров вен до и после воздействия.
параметры процесса лазерной облитерации вен, а также значения внешнего диаметра вены до и после лазерного воздействия (d1 и d2 соответственно).

При мощности лазерного излучения 3,4 Вт, скорости перемещения пробирки 0,6 мм/с и общем времени воздействия 48 с происходило уменьшение наружного диаметра вены на 14±2% (см. табл. 1). Визуально до воздействия лазерного излучения вена имела бледно-розовый цвет с характерным блеском. Участок вены после воздействия становился бледно-серым. Пальпаторно вена была плотной консистенции (рис. 1).

Рис. 1. Фотография сегментов вен. 1 — до воздействия лазерным излучением; 2 — после лазерного излучения с λ=810 нм, P=3,4 Вт, V=0,6 мм/с.

Результаты гистологического анализа позволили оценить отек венозной стенки, тепловое повреждение интимы и мышечной оболочки, адвентиции и перфорацию стенки.

В первой серии экспериментов наблюдали отек всех слоев стенки вены (рис. 2).

Рис. 2. Гистологические исследования вен в модельных экспериментах по лазерному воздействию с использованием длины волны 810 нм. а — имеется отек стенки вены (1); сохраняется дифференцировка на циркулярный (2) и продольный (3) мышечные слои. Интима утолщена (4) с участками карбонизации; б — стенка вены после лазерного воздействия. Имеется локальное повреждение интимы и частично мышечного слоя вследствие прямого контакта со световодом (5). Окраска гематоксилином и эозином, ×40.
Эндотелиальная выстилка и интима сохранялись, но появились участки деструктивных изменений. Выявили дифференцировку продольной и циркулярной мышечных оболочек без грубых дистрофических нарушений. Просвет вены был неравномерно сужен.

При воздействии на стенку вены лазерным излучением длиной волны 1885 нм выявлена большая усадка вены. Ее наружный диаметр уменьшился на 24±2%. Вена из бледно-розовой стала тускло-серой на вид, а в некоторых областях имела темный цвет, характерный для тотального ожога стенки вены (рис. 3).

Рис. 3. Фотография сегментов вен. 1 — до воздействия лазерным излучением; 2 — после лазерного воздействия с длиной волны 1885 нм, P=3,4 Вт, V=0,6 мм/с. А — участок вены темного цвета, характерного для тотального теплового повреждения стенки.

Использование длины волны 1885 нм приводило к более заметным и выраженным термическим нарушениям, которые были подтверждены микроскопически. На фоне резкого отека всех слоев стенки вены наблюдали нарушение дифференциации продольных и поперечных мышц с тотальной вакуолизацией и распадом на отдельные фрагменты. В области контакта со световодом определялись сквозное поражение стенки вены и ее перфорация (рис. 4).

Рис. 4. Микропрепарат большой подкожной вены после лазерного воздействия (λ=1885 нм, Р=3,4 Вт, V=0,6 мм/с). а — имеются резкий отек стенки вены (1), некроз и вакуолизация мышечной оболочки (2) с потерей дифференциации между ее слоями, частичный некроз, колбообразные выпячивания и отслоение интимы (3); б — стенка вены с участком тотального некроза (4) и перфорацией (5) в области контакта с лазерным световодом. Окраска гематоксилином и эозином, ×40.

Характерные гистологические изменения в стенке вен после лазерного воздействия систематизированы в табл. 2.

Таблица 2. Характерные гистологические изменения в стенках большой подкожной вены после разных режимов лазерной облитерации Примечание. Просвет сосуда: +++ — сужен на 2/3 от внутреннего диаметра вены; ++ — сужен на 1/2; + — сужен на 1/3; 0 — не изменен. Внутрипросветные включения: +++ — наличие карбонизированных фрагментов интимы; ++ — наличие десквамированных некротизированных эндотелиальных клеток; + — наличие единичных эндотелиальных клеток; 0 — просвет свободный. Эндотелий: +++ — тотальный коагуляционный некроз; ++ — очаговый коагуляционный некроз; + единичные участки некроза; 0 — нет изменений. Субэндотелиальный слой: +++ — некроз; ++ — очаговая фрагментация и лизис; + — отек эластических структур; 0 — нет изменений. Мышечные слои: +++ — тотальная фрагментация и лизис гладкомышечных волокон; ++ — очаговая фрагментация гладкомышечных волокон; + — отек и дистрофические изменения; 0 — изменений нет.

Обсуждение

Эндовазальная лазерная облитерация в настоящее время широко применяется и является альтернативой стриппингу. Известно, что повреждение венозной стенки связано с воздействием тепла, но точный механизм передачи тепловой энергии, вызывающей повреждение вены, не полностью изучен. Это исследование направлено на изучение теплового повреждения вены на основании анализа макро- и микроскопических изменений после лазерного воздействия.

Существует несколько объяснений эффекта лазерного воздействия на стенку вены: прямой контакт оптического световода со стенкой, воздействие на стенку вены пузырьков пара, образующихся вследствие закипания крови при ее нагревании, формирование окклюзивного фиксированного протяженного тромба, приводящего в последующем к фиброзному перерождению вены [10].

В обосновании механизмов и степени воздействия лазерного излучения на стенку вены важны макро- и микроскопические морфологические исследования [11]. Морфологическая картина на макроскопическом уровне характеризуется усадкой вены (уменьшение диаметра вследствие теплового воздействия), изменением ее цвета, плотности, эластичности. Микроскопически изменения проявляются утолщением стенки вены вследствие отека, уменьшением ее просвета, вакуолизацией мышечных оболочек в результате испарения воды, нарушением тканевой дифференциации и деструкцией всех слоев стенки вены [2].

Из-за термического воздействия, вызванного поглощением лазерного излучения стенкой вены при ее прямом контакте с торцом световода, образуются некротические участки вплоть до перфорации вены [12], что приводит к различным клиническим осложнениям [6]. С целью предупреждения прямого контакта торца световода со стенкой вены предложены радиальные и кольцевые наконечники, защищающие стенку вены [12]. При этом контакт боковой поверхности световода со стенкой вены возможен, но это не приведет к перфорации. В нашем исследовании, сравнивая воздействие излучения с различной длиной волны на венозную стенку, следует отметить, что при одних и тех же параметрах (мощность и скорость) излучение с длиной волны 1885 нм оказывает более выраженное повреждающее воздействие на стенку вены. Это позволяет уменьшить применяемую мощность с достаточным для облитерации просвета вены повреждением. Если учесть, что риск осложнений во многом зависит именно от мощности, то ее уменьшение предупреждает побочные эффекты (боль, кровоизлияния) [13].

Объяснением более эффективного воздействия на венозную стенку лазером с длиной волны 1885 нм является то, что такое излучение в основном поглощается водой (водный лазер), содержащейся в стенке вены, поэтому она оказывает более выраженное повреждающее воздействие именно на стенку вены. Излучение с длиной волны 810 нм, напротив, в основном поглощается гемоглобином (гемоглобиновый лазер) и оказывает меньшее повреждающее воздействие на стенку вены [14]. Достаточное повреждение стенки вены способствует формированию окклюзивного тромба, приводящего в последующем к фиброзному перерождению вены [15].

Таким образом, использование излучения с длиной волны 1885 нм приводит к необходимому эффекту при меньших значениях мощности по сравнению с длиной волны 810 нм.

Заключение

Морфологический анализ вен позволяет обосновать оптимальные параметры лазерной коагуляции. Выраженность морфологических изменений стенки вены при одинаковой мощности излучения зависит от применяемой длины волны и проявляется в разной степени ее отеком, карбонизацией интимы, вакуолизацией, нарушением дифференцировки мышечных слоев, некрозом вплоть до перфорации стенки вены в области контакта с торцом световода.

Применение лазерного излучения с длиной волны 1885 нм обеспечивает более выраженное повреждение вен по сравнению с излучением с длиной волны 810 нм.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ (№ 18−29−20039 мк).

The research is supported by the RFBR grant (No. 18−29−20039 mk).

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — А.Н., П.А.

Сбор и обработка материала — О.А., Н.А.

Статистическая обработка данных — С.А., Н.А.

Написание текста — С.В., С.А.

Редактирование — А.Н., П.А.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of interest.

Сведения об авторах

Беляев А.Н. — https://orcid.org/0000-0002-0698-3007

Рябочкина П.А. — https://orcid.org/0000-0001-8503-8486

Беляев С.А. — https://orcid.org/0000-0001-6686-1434

Костин С.В. — https://orcid.org/0000-0003-2549-1021

Тюрина Н.А. — https://orcid.org/0000-0001-9100-491Х

КАК ЦИТИРОВАТЬ:

Беляев А.Н., Рябочкина П.А., Беляев С.А., Костин С.В., Тюрина Н.А. Структурные изменения венозной стенки после лазерного воздействия с разными параметрами. Флебология. 2019;13(3):-195. https://doi.org/10.17116/flebo201913031

Автор, ответственный за переписку: Беляев А.Н. —
e-mail: belyaevan@mail.ru

Список литературы:

  1. Кириенко А.И., Золотухин И.А., Юмин С.М., Селиверстов Е.И. Варикозная болезнь нижних конечностей у женщин и мужчин: данные проспективного обсервационного исследования СПЕКТР. Ангиология и сосудистая хирургия. 2012;18(3):65-68. http://www.angiologia.ru/journals/angiolsurgery/2012/3/8.php
  2. Bush RG, Shamma HN, Hammond K. Histological changes occurring after endoluminal ablation with two diode lasers (940 and 1319 nm) from acute changes to 4 months. Lasers Surg Med. 2008;40(10):676-679. https://doi.org/10.1002/lsm.20722
  3. Proebstle TМ, Krummenauer F, Gul D, Knоp J. Nonocclusion and early reopening of the great saphenous vein after endovenous laser treatment is fluence dependent. Dermatol Surg. 2004;30:174-178. https://doi.org/10.1111/j.1524-4725.2004.30051.x
  4. Maurins U, Rabe E, Pannier F. Does laser power influence the results of endovenous laser ablation (EVLA) of incompetent saphenous veins with the 1470 nm diode laser? A prospective randomized study comparing 15 and 25 W. Int Angiol. 2009;28(1):32-37. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19190553
  5. Belyaev AN, Chabushkin AN, Khrushchalina SA, Kuznetsova OA, Lyapin AA, Romanov KN, Ryabochkina PA. Investigation of endovenous laser ablation of varicose veins in vitro using 1.885-μm laser radiation. Lasers Med Sci. 2016;31(2):503-510. https://doi.org/10.1007/s10103-016-1877-z
  6. Мазайшвили К.В., Стойко Ю.М., Хлевтова Т.В., Кутидзе И.А., Моренко Д.Н. Перфорация венозной стенки как ведущая причина болевого синдрома после эндовенозной лазерной облитерации. Ангиология и сосудистая хирургия. 2011;17(2):79-83. http://www.angiologia.ru/journals/angiolsurgery/2011/3/10.php
  7. Badham GE, Dos Santos SJ, Lloyd LB, Holdstock JM, Whiteley MS. One-year results of the use of endovenous radiofrequency ablation utilising an optimised radiofrequency-induced thermotherapy protocol for the treatment of truncal superficial venous reflux. Phlebology. 2017;33(5):298-302. https://doi.org/10.1177/0268355517696611
  8. Kansaku R, Sakakibara N, Amano A, Endo H, Shimabukuro T, Sueishi M. Histological difference between pulsed wave laser and continuous wave laser in endovenous laser ablation. Phlebology. 2015;30(6):429-434. https://doi.org/10.1177/0268355514538248
  9. Farber A, Belenky A, Malikova M, Brenner O, Brandeis Z, Migdal M, Orron D, Kim D. The evaluation of a novel technique to treat saphenous vein incompetence: preclinical animal study to examine safety and efficacy of a new vein occlusion device. Phlebology. 2014;29(1):16-24. https://doi.org/10.1258/phleb.2012.012003
  10. Heger M, van Golen RF, Broekgaarden M, van den Bos RR, Neumann HA, van Gulik TM, van Gemert MJ. Endovascular laser — tissue interactions and biological responses in relation to endovenous laser therapy. Lasers Med Sci. 2014;29(2):405-422. https://doi.org/10.1007/s10103-013-1490-3
  11. Vuylsteke M, Van Dorpe J, Roelens J, De Bo T, Mordon S. Endovenous laser treatment: a morphological study in an animal model. Phlebology. 2009;24:166-175. https://doi.org/10.1258/phleb.2009.008070
  12. Massaki BM, Kiripolsky MG, Detwiler SP, Goldman MP. Endoluminal Laser Delivery Mode and Wavelength Effects on Varicose Veins in an Ex Vivo Model. Lasers in Surgery and Medicine. 2013;45:123-129. https://doi.org/10.1002/lsm.22069
  13. Almeida J, Mackay E, Javier J, Mauriello J, Raines J. Saphenous laser ablation at 1470 nm targets the vein wall, not blood. Vasc Endovascular Surg. 2009;43(5):467-472. https://doi.org/10.1177/1538574409335916
  14. Соколов А.Л., Лядов К.В., Луценко М.М., Лавренко С.В., Любимова А.А., Вербицкая Г.О., Минаев В.П. Применение лазерного излучения 1,56 мкм для эндовазальной облитерации вен в лечении варикозной болезни. Ангиология и сосудистая хирургия. 2009;15(1):69-76. http://www.angiolsurgery.org/magazine/2009/1/9.htm
  15. Proebstle TM, Lehr HA, Kargl A, Espinola-Klein C, Rother W, Bethge S, Knop J. Endovenous treatment of the greater saphenous vein with a 940 nm diode laser: Thrombotic occlusionafter endoluminal thermal damage by laser-generated steam bubbles. J Vasc Surg. 2002;35(4):729-736. https://doi.org/10.1067/mva.2002.121132