Лазерная облитерация варикозно трансформированных притоков магистральных вен (скьюер-облитерация)

Эндовенозная лазерная облитерация (ЭВЛО) в настоящее переживает последний, седьмой, этап жизненного цикла, который, согласно J. McKinlay, присущ любой медицинской технологии [1]. В этот период на смену ЭВЛО приходят новые и возвращаются в практику старые усовершенствованные технологии нетермической облитерации, не требующие тумесцентной анестезии, например, такие как клеевая и механохимическая облитерации [2]. Однако, если взглянуть шире и воспользоваться фундаментальными результатами, полученными в области теплофизики при исследовании нагрева жидкости с помощью сосредоточенных тепловых источников, каковым, в частности, является рабочий кончик оптоволокна, погруженный в кровь, то оказывается, что методы термической облитерации кровеносных сосудов далеко не исчерпали свой потенциал. Они являются универсальными и могут быть использованы при лечении других заболеваний, не ассоциированных с заболеваниями сосудов. Таким образом, огромный материал, накопленный хирургами-флебологами в области ЭВЛО, несомненно будет востребован независимо от развития иных или новых направлений хирургического лечения варикозной болезни.

ЭВЛО представляет собой хирургический методом лечения, основанный на разрушительном действии тепла, в котором лазерный аппарат выполняет функцию нагревательного прибора, а дистальный кварцевый либо иногда сапфировый кончик оптоволокна — функцию нагревательного элемента. Оптоволокно вводят в просвет сосуда, где оно соприкасается с кровью. По оптоволокну распространяется лазерное излучение, которое при выходе из оптоволокна поглощается, преобразуясь в тепло, и нагревает кровь — жидкость с большой теплоемкостью, что позволяет очень эффективно посредством конвекции передавать тепло на стенки патологически измененного сосуда [3]. Процесс конвективной теплоотдачи является наиболее быстрым процессом передачи тепла, однако он многократно (более чем в 100 раз) возрастает, когда жидкость вскипает [4].

Вскипание крови в вене вблизи кончика оптоволокна сопровождается образованием разогретых струй, которыми можно управлять [5—8]. В этих струях сосредоточено тепло, полученное в результате конверсии лазерного излучения [9, 10]. Поэтому, регулируя тепловые потоки, сосредоточенные в струях, и, следовательно, подачу тепла на патологически измененные стенки варикозно расширенных вен, можно контролировать процесс их тепловой модификации. Это обстоятельство играет важную роль при проведении ЭВЛО поверхностных вен, когда неконтролируемые тепловые потоки от вскипевшей крови могут привести к ожогам паравазальных тканей: лимфатических и кровеносных сосудов, нервов, подкожно-жировой клетчатки и кожных покровов.

В настоящей работе описан модифицированный метод ЭВЛО притоков подкожных магистральных вен нижних конечностей, который получил название «скьюер-облитерация». Модификация касается как оптических волокон, у которых кварцевый кончик предварительно заточен конически, так и метода введения такого оптоволокна в просвет вены.

В модельном физическом эксперименте использовали полупроводниковый лазер с длиной волны излучения 1,47 мкм, кварц-кварц полимерные волокна с диаметром 400 мкм по кварцу. Эксперименты проводили в недеаэрированной воде при температуре 22 °C в кювете размером 12,5×2,3×4,1 см с применением скоростной видеокамеры FASTCAM SA3 со скоростью съемки до 100 тыс. кадров в секунду. Исследовали теневую картину вскипания жидкости вблизи кончика оптоволокна «на просвет». Для контроля мощности излучения использовали измеритель мощности Field Master с измерительной головкой LM-10HTD (Coherent). Все эксперименты проводили при комнатной температуре.

Процесс кипения крови в вене оценивали интраоперационно с помощью ультразвукового аппарата с линейным датчиком 12L-A в B-режиме. Этот режим позволяет визуализировать процесс образования парогазовых пузырей в ходе термооблитерации вен. Оценку кровотока в активной зоне процесса выполняли в режиме цветового дуплексного и триплексного сканирования с допплеровским эффектом.

ЭВЛО проводили с применением диодного лазерного аппарата с длиной волны 1,47 мкм. Диаметр облитерированных вен варьировал в пределах 0,4—1,0 см. Использовали оптоволокно диаметром 1 мм, дистальный кварцевый кончик которого предварительно обтачивали конически с углом при вершине 60°.

Над выраженно извитой веной выполняли прокол кожи иглой калибра 18G. Через прокол под ультразвуковым контролем осуществляли пункцию дистального участка измененной вены заточенным кончиком оптоволокна. Далее световод продвигали вдоль измененной вены на всю ее длину. Таким образом, вену «насаживали» на световод, как на своего рода шампур (англ. skewer), что дало название методу — «скьюер-облитерация» (рис. 1).

Рис. 1. Метод скьюер-облитерации

а—г — схема скьюер-облитерации: световод вводят в просвет вены (а); вена «нанизана» на световод (б); начало облитерации «нанизанной» на световод вены (в); вена заполнена парогазовой смесью (г); д — ультразвуковая сканограмма «нанизанной» на световод вены.

Между передней стенкой вены и кожей проводили нетугую ненапряженную тумесцентную анестезию охлажденным раствором: в 1 л физиологического раствора добавляли 50 мл 4% раствора соды (натрия гидрокарбоната) и 20 мл 2% лидокаина. Под вену раствор не вводили. В таком случае физиологический раствор не обжимал вену вокруг световода. После этого подавали лазерное излучение с длиной волны 1,47 мкм и мощностью 6—7 Вт и продвигали оптоволокно внутри просвета вены к месту прокола кожи, выводя его наружу. Тракцию выполняли в ручном режиме со скоростью, выбор которой был ориентирован на смыкание стенок вены вокруг световода. После проведения процедуры накладывали асептические наклейки, на нижние конечности надевали компрессионный трикотаж 2-го класса компрессии.

На рис. 2 (а—в) показаны фрагменты объемного, не догретого до температуры насыщения кипения воды с образованием струй, распространяющихся от кончиков лазерных оптоволокон, погруженных в воду в открытой кювете [11, 12]. Обозначено направление струй и соответствующих им тепловых потоков, которые распространяются от кончиков оптоволокон с разной геометрией.

Рис. 2. Кадры скоростной съемки: струи и тепловые потоки, возникающие вблизи различных кончиков лазерных оптоволокон.

а — радиальная насадка (стрелками показано направление тепловых потоков перпендикулярно к оптоволокну); б — оптоволокно торцевого типа (стрелкой показано направление тепловых потоков вдоль оси оптоволокна в просвет вены); в — оптоволокно, заточенное в виде конуса (стрелкой показано направление тепловых потоков вдоль оси оптоволокна в просвет вены). Масштаб 1 мм.

От волокна с радиальной насадкой нагретые струи распространяются перпендикулярно оси оптоволокна в плоскости круга радиально (см. рис. 2, а). От волокна торцевого типа и волокна, заточенного конусом, струи движутся в одном направлении — вдоль оси оптоволокна вперед (см. рис. 2, б, в). Соответственно, тепловые потоки, сосредоточенные в струях, также движутся в разных направлениях, перпендикулярных относительно волокна с радиальной насадкой и волокна торцевого и конического типов. Процесс образования струй при кипении, не догретом до температуры насыщения, обсуждается в ряде работ [6, 7].

В результате поглощения непрерывного лазерного излучения с длиной волны 1,47 мкм в воде вблизи кончиков оптоволокон вода нагревается и вскипает. Коллапс пузырька на кончике оптоволокон приводит к генерации разогретых струй, которые с большой скоростью переносят тепло к интиме вены, приводя к тепловой модификации (необратимой денатурации белков) венозной стенки. Ультразвуковой контроль при ЭВЛО позволяет оценивать зону кипения крови на торце световода с образованием гиперэхогенной парогазовой массы в просвете сосуда (рис. 3) [13].

Рис. 3. Ультразвуковые сканограммы. Кипение крови вблизи кончика оптоволокна в процессе движения оптоволокна в просвете вены (скьюер-облитерация) с использованием лазерного излучения длиной волны 1,47 мкм, мощностью 6 Вт.

а — начало облитерации с формирующимися тепловыми потоками на конце световода; б — продолжение скьюер-облитерации (стрелками указаны: облитерированный варикозный узел и формирование парогазовой смеси); в — вена с парогазовой смесью в просвете.

В ходе процедуры в просвете вены отмечается активное движение парогазового субстрата (пены), который распространяется и заполняет «колена» — извитые части сосуда с расширениями. Кровь вспенивается, и пена распространяется вдоль вены, вызывая окклюзию сосуда [11]. Время «жизни» пены составляет менее 24 ч, на следующие сутки при контрольном исследовании в просвете облитерированных вен гиперэхогенное содержимое с газовыми включениями не выявляется. Спустя сутки после скьюер-облитерации просвет сосуда заполнен гетерогенным детритом, стенки вены не утолщены, кровоток отсутствует, паравазальные ткани — без признаков уплотнения и воспаления.

С целью определения глубины термического поражения была проведена биопсия участка вены после скьюер-облитерации у 11 пациентов (8 женщин и 3 мужчин в возрасте от 45 до 65 лет). Данные гистологического исследования: циркулярно, на всем протяжении внутренней поверхности вены, эндотелиальная выстилка не определяется (рис. 4, а). Внутренний слой (¹/₄ стенки вены) уплотнен, представлен деформированными мышечными волокнами, с кариопикнозом, базофилией межуточного вещества (см. рис. 4, б). В просвете вены расположен пристеночный фибриновый тромб, без признаков клеточной реакции (сегментоядерные лейкоциты отсутствуют) (см. рис. 4, в). Перифокально адвентиция умеренно отечна, с очаговыми кровоизлияниями, единичными сегментоядерными лейкоцитами. Гистологическая картина характерна для коагуляционного некроза внутренней поверхности стенки вены толщиной около ¼ стенки.

Рис. 4. Гистограммы. Участок подкожной вены после скьюер-облитерации.

Окраска гематоксилином и эозином. ×100 (а); ×40 (б, в).

а — циркулярно, на всем протяжении внутренней поверхности вены, эндотелиальная выстилка не определяется (указано стрелками); б — внутренний слой (¹/₄ стенки вены) уплотнен, представлен деформированными мышечными волокнами, с кариопикнозом, базофилией межуточного вещества (обведено овалом); в — просвете вены пристеночный фибриновый тромб, без признаков клеточной реакции (сегментоядерные лейкоциты отсутствуют) (указано стрелкой).

Данные ультразвукового исследовании (через 2 нед после вмешательства): мягкие ткани вокруг облитерированной вены выглядят неповрежденными, без воспалительного компонента (рис. 5).

Рис. 5. Ультразвуковая сканограмма. Вена через 2 нед после скьюер-облитерации (указано стрелками).

Через 7 мес облитерированная вена, по данным ультразвукового исследовании, была замещена фиброзной тканью (рис. 6).

Рис. 6. Ультразвуковая сканограмма. Вена замещена фиброзной тканью через 7 мес после скьюер-облитерации (указано стрелками).

В работе рассматривается новая технология лечения варикозно расширенных поверхностно располагающихся притоков магистральных вен методом ЭВЛО, которая получила название «скьюер-облитерация». Этот метод лишен недостатков, присущих минифлебэктомии и склерооблитерации. К недостаткам минифлебэктомии относят болезненность процедуры, повреждение паравазальных сосудов, нервов, подкожно-жировой клетчатки, послеоперационные гематомы, инфицирование послеоперационных ран, рубцы в местах микроразрезов, некрозы кожи. Недостатками склерооблитерации служат образование сгустков в просвете вен, гиперпигментация по ходу склерозированных вен, восстановление кровотока/реканализация просвета склерозированных вен или неэффективность склерооблитерации крупных вен [14—20].

Предлагаемая технология облитерации извитых варикозно расширенных поверхностно располагающихся притоков магистральных вен отличается от «стандартной» технологии ЭВЛО, в которой используют оптоволокна с радиальной насадкой и волокна торцевого типа, как способом введения оптоволокна в просвет вены, так и типом оптоволокна. В предложенной скьюер-технологии применяют оптоволокна с кварцевым заточенным конически кончиком, с помощью которого извитую поверхностную вену прокалывают и нанизывают на оптоволокно, как на шампур.

При ЭВЛО использование «радиального» оптоволокна может привести к ожогу кожи и других паравазальных тканей. Кроме того, применение волокон торцевого и радиального типов затруднено из-за сильной извитости поверхностных вен, что делает невозможным катетеризацию этих вен и проведение световода внутри их просвета. В этой связи было предложено использовать оптоволокно, кварцевый (или сапфировый) кончик которого затачивается в виде конуса. Кончик с такой формой позволяет легко прокалывать венозные стенки на участках большой извитости и беспрепятственно продвигать оптоволокно внутри сосуда.

Как показали результаты модельных физических экспериментов, тепловые потоки, сосредоточенные в струях разогретой жидкости, при использовании оптоволокна «радиального» типа направлены перпендикулярно к оси световода и венозным стенкам. Экспериментально доказано, что при использовании оптоволокна с радиальной насадкой генерируемые тепловые потоки направлены к венозным стенкам под прямым углом и таким образом передают стенкам максимум тепла. Это тепло быстро переходит на близлежащие анатомические структуры, в частности на паравазальные мягкие ткани и кожу, и вызывает их нагрев вплоть до ожога. При применении торцевого оптоволокна и оптоволокна, заточенного под конус, тепловые потоки устремляются вдоль оси оптоволокна вглубь просвета варикозно расширенной вены. Направления тепловых потоков, сосредоточенных в струях, можно изменять с помощью перемещения рабочей части световода, в зависимости от хода вены и конфигурации узла. В итоге, как показывают результаты гистологических исследований, при скорости тракции оптоволокна 1 мм/с и мощности излучения 6—8 Вт удается термически повредить венозную стенку изнутри на ¼ ее толщины без повреждения паравазальных тканей (рис. 4). Распространяясь внутри сосуда вдоль венозных стенок, потоки тепла равномерно обрабатывают участки извитых «колен» вены, вызывая денатурацию белка эндотелия и частично — интимы, что впоследствии приводит к фиброзу.

Важно отметить, что изменение геометрии торца оптоволокна от плоского в сечении цилиндра к конусу не приводит к изменению направления теплового потока. При использовании волокон торцевого типа и волокна, заточенного под конус, тепловые потоки вместе с разогретыми струями движутся вдоль оси оптоволокна вглубь сосуда, растекаются вдоль интимы, постепенно прогревая венозные стенки на расстоянии порядка 2,5 см (см. рис. 2, б, в). Заточенный в виде конуса рабочий конец оптоволокна способствует легкому и малотравматичному (без дополнительных инструментальных пособий) прохождению по извитой поверхностно располагающейся вене.

Следует отметить, что кипение крови носит пороговый по мощности характер. Это означает, что вскипание крови и, следовательно, образование разогретых струй и интенсивный перенос тепла от источника к венозным стенкам возникает только при достижении некоторой пороговой мощности лазерного излучения. При превышении мощности излучения выше пороговой эффективность воздействия возрастает незначительно, вследствие чего использование больших мощностей лазерного излучения нецелесообразно, поскольку слабо влияет на эффективность манипуляции, но грозит осложнениями. Эффективность передачи тепла к венозным стенкам в значительно большей степени зависит от направления струйного потока разогретой жидкости.

Использование специального оптоволокна, кварцевый кончик которого заточен конически, позволяет «нанизывать» сильно извитую вену на оптоволокно, как на шампур, и при обратной тракции проводить лазерную облитерацию вены. Тепловые потоки разогретой крови, сосредоточенные в струях, генерируемых при кипении крови на лазерном нагревательном элементе, распространяются вдоль внутренней поверхности сосуда, повторяя все его изгибы и выпячивания, равномерно прогревают интиму без глубокого повреждения венозной стенки и паравазальных тканей, приводя к тепловой дегенерации варикозно измененной вены, которая впоследствии замещается фиброзной тканью.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — С.Н. Деркачев, В.М. Чудновский

Сбор материала — С.Н. Деркачев, М.А. Фигуркина, Ю.Н. Федотов, С.Л. Воробьев, В.М. Чудновский, М.А. Гузев

Рисунки, фото — В.И. Юсупов, С.Н. Деркачев, С.Л. Воробьев

Написание текста — С.Н. Деркачев, В.М. Чудновский, М.А. Гузев

Редактирование — С.Н. Деркачев, В.М. Чудновский

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.