RU2647481C1 - Method of experimental assessment of the therapeutic influence of focused ultrasound on vessels of animals - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to experimental medicine, in particular to the study of the therapeutic effect of focused ultrasound on blood vessels. Method of experimental assessment of the effectiveness of ultrasound includes the use of the caudal vein of a rabbit. For this, when performing a supermedian laparotomy, they open the access to caudal vein, the ligature is poured under it and the segment of the vein is threaded in the longitudinal direction, forming a pair of parallel channels with the preservation of blood flow in at least one of them.

EFFECT: technical result of the invention is that the model of the vessel, comparable in size to the large human saphenous vein, significantly increases the reliability of the studies, and the longitudinal insertion of the vein makes it possible to conduct chronic experiments with included and excluded blood flows on one animal.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины и, в частности, к процессам экспериментального моделирования терапевтического воздействия фокусированного ультразвука на сосуды животных для выявления закономерностей, применимых в процессе лечения человека, например, в случае варикозной болезни вен нижних конечностей.The invention relates to medicine and, in particular, to processes for experimental modeling of the therapeutic effects of focused ultrasound on animal vessels to identify patterns that are applicable in the treatment of humans, for example, in the case of varicose veins of the lower extremities.

В настоящее время для лечения заболевания сосудов, в частности варикозной болезни вен нижних конечностей, широко применяются малоинвазивные методы - склеротерапия, радиочастотная и эндоваскулярная лазерная абляция. Однако даже эти минимально инвазивные методы требуют хирургического вмешательства, не исключая при этом риск различных осложнений. В последние годы все больше внимания уделяется изучению возможности использования неинвазивного высокоинтенсивного фокусированного ультразвука (HIFU) при венозной патологии.Currently, minimally invasive methods such as sclerotherapy, radiofrequency and endovascular laser ablation are widely used to treat vascular disease, in particular varicose veins of the lower extremities. However, even these minimally invasive methods require surgical intervention, not excluding the risk of various complications. In recent years, more attention has been paid to studying the possibility of using non-invasive high-intensity focused ultrasound (HIFU) for venous pathology.

Основные механизмы действия HIFU на сосуды включают термические эффекты (нагревание свыше 60°C) и механические, связанные с кавитацией, акустическими потоками и т.д. В зависимости от параметров облучения эффекты воздействия HIFU могут быть различными: образование окклюзирующего и неокклюзирующего тромба, разрыв, повреждение отдельных слоев сосудистой стенки без нарушения проходимости, облитерация. В клинике HIFU-технология для лечения варикозных вен еще не получила широкого применения, так как остаются невыясненными условия, определяющие оптимальный эффект. Одним из таких условий является сохранность кровотока в вене, на которую воздействует (HIFU). С другой стороны, важным является изучение влияния выключенного кровотока на характер повреждения стенок вены при воздействии (HIFU).The main mechanisms of action of HIFU on blood vessels include thermal effects (heating above 60 ° C) and mechanical effects associated with cavitation, acoustic currents, etc. Depending on the irradiation parameters, the effects of HIFU exposure may be different: the formation of an occlusal and non-occlusal thrombus, rupture, damage to individual layers of the vascular wall without impaired patency, obliteration. In the clinic, HIFU technology for the treatment of varicose veins has not yet been widely used, since the conditions determining the optimal effect remain unclear. One such condition is the preservation of blood flow in the affected vein (HIFU). On the other hand, it is important to study the effect of turned off blood flow on the nature of damage to the walls of the vein when exposed (HIFU).

Первоначально HIFU был предложен для склеротерапии поверхностных вен диаметром менее 2 мм. Объектом воздействия являлись открытые хирургическим способом бедренные вены у крыс. По данным доплеровского обследования все обработанные ультразвуком вены оказались закупоренными тромбами в отличие от контрольных вен, которые остались проходимыми. Гистологические исследования не обнаружили разрушений окружающих нормальных тканей [Delon-Martin and other. Venous thrombosis generation by means of HIFU//Ultrasaund Med. Biol. 1995. v. 1. P 113-119].Initially, HIFU was proposed for sclerotherapy of superficial veins with a diameter of less than 2 mm. The object of influence was the femoral veins open in the surgical method in rats. According to the Doppler examination, all ultrasound-treated veins were clogged by blood clots, in contrast to the control veins, which remained passable. Histological studies did not detect damage to the surrounding normal tissue [Delon-Martin and other. Venous thrombosis generation by means of HIFU // Ultrasaund Med. Biol. 1995. v. 1. P 113-119].

По данным работы Хининена [Hininen R. Focused ultrasound surgery guided by MKI//Science and Medicine. 1996. Sept/Oct. V. 3. №5. P. 62-71] результат воздействия HIFU на кровеносные сосуды существенно зависит от размеров сосуда, скорости и объема кровотока (а следовательно, и способности крови уносить тепловую энергию от места воздействия) и от параметров ультразвука (интенсивности, частоты, длительности импульса и т.п.). Объектом исследования были бедренные артерии и вены кроликов. Ультразвуковое воздействие приводило к уменьшению кровотока в сосудах с диаметрами 1-1,3 мм или к сужению сосудов.According to the work of Hininen [Hininen R. Focused ultrasound surgery guided by MKI // Science and Medicine. 1996. Sept / Oct. V. 3. No. 5. P. 62-71] the result of exposure to blood vessels of HIFU substantially depends on the size of the vessel, the speed and volume of blood flow (and therefore the ability of the blood to carry thermal energy away from the site of exposure) and on ultrasound parameters (intensity, frequency, pulse duration, etc.) P.). The object of study was the femoral arteries and veins of rabbits. Ultrasonic exposure led to a decrease in blood flow in vessels with diameters of 1-1.3 mm or to narrowing of blood vessels.

В качестве экспериментальных моделей сосудов для исследования воздействия на них HIFU используются кровеносные сосуды различных животных, например, крыс, кроликов, собак и свиней. Крысы неудобны слишком малыми размерами. Использование собак и свиней сопряжено с дополнительными финансовыми трудностями, получением разрешений, созданием особых условий. Кроме того, у всех экспериментальных животных нет системы подкожных вен, подобных венам нижних конечностей, которые есть у человека.Blood vessels of various animals, for example, rats, rabbits, dogs and pigs, are used as experimental vessel models to study the effects of HIFU on them. Rats are uncomfortable too small. The use of dogs and pigs is associated with additional financial difficulties, obtaining permits, creating special conditions. In addition, all experimental animals do not have a saphenous vein system similar to the veins of the lower extremities that a person has.

В опытах на кроликах обычно используют вены ушей. Они расположены поверхностно, хорошо визуализируются, доступны, их отключение практически не влияет на жизнедеятельность животного. Но при этом имеется несколько отрицательных моментов. Вена идет непосредственно под кожей и поэтому отсутствует жировая прослойка. Рядом с ней, как правило, расположена артерия, что является причиной передаточной пульсации. Сосуды расположены на хряще и их диаметр не превышает 2 мм. Для четкой УЗИ-визуализации необходимо сбривать волосы на коже над веной, что сопровождается повреждением и отеком окружающих тканей. Все эти факторы затрудняют проведение экспериментов по применению HIFU для облитерации вен. Кроме того, для получения достоверных данных, свидетельствующих об облитерации вены, нужен сосуд диаметром больше, чем 2,5-3 мм. Если воздействовать на сосуд диаметром около 2 мм, то не удастся четко понять механизм облитерации, что лежит в основе повреждения - поражение сосудистой стенки или крови в просвете сосуда.In experiments on rabbits, ear veins are usually used. They are located superficially, are well visualized, accessible, their shutdown practically does not affect the vital activity of the animal. But there are several negative points. The vein goes directly under the skin and therefore there is no fat layer. An artery is usually located next to it, which is the cause of the transmission pulsation. The vessels are located on the cartilage and their diameter does not exceed 2 mm. For a clear ultrasound imaging, it is necessary to shave the hair on the skin above the vein, which is accompanied by damage and swelling of the surrounding tissues. All these factors make it difficult to experiment with the use of HIFU for venous obliteration. In addition, to obtain reliable evidence of obliteration of a vein, you need a vessel with a diameter greater than 2.5-3 mm. If you act on a vessel with a diameter of about 2 mm, you will not be able to clearly understand the obliteration mechanism that underlies the damage - damage to the vascular wall or blood in the lumen of the vessel.

Таким образом, все многообразие задач, требующих решения при исследовании процесса воздействия HIFU на сосуды, сводится к двум направлениям, а именно воздействию на сосуд с сохраненным кровотоком и воздействию на сосуд с выключенным кровотоком. Важным обстоятельством является то, что в хроническом эксперименте необходимо остановить кровоток для создания условий облитерации сосуда. При этом кролик должен оставаться живым в течение месяца и более. Если учесть, что для получения достоверных данных требуется сосуд диаметром больше, чем 2,5-3 мм, а наиболее пригодные для эксперимента сосуды кролика имеют диаметры не более 2 мм, то эксперименты с сохраненным и выключенным кровотоками не гарантируют в любом из этих случаев достоверных данных. Кроме того, ограниченность диаметров ушных вен кроликов не дает возможность осуществить эксперименты с использованием HIFU на моделях, вены которых были хотя бы сопоставимы с большой подкожной веной человека, что значительно увеличило бы достоверность получаемых данных. Следует также отметить, что в экспериментальной практике неизвестны факты использования одной и той же вены, которая применялась для работы как с открытым, так и выключенным кровотоками. Наличие такой возможности способно значительно расширить диапазон экспериментальных возможностей.Thus, the whole variety of tasks that need to be solved when studying the process of the effect of HIFU on blood vessels is reduced to two directions, namely, the effect on the vessel with preserved blood flow and the effect on the vessel with the blood off. An important circumstance is that in a chronic experiment, it is necessary to stop blood flow in order to create conditions for obliteration of the vessel. In this case, the rabbit must remain alive for a month or more. If we take into account that in order to obtain reliable data, a vessel with a diameter greater than 2.5-3 mm is required, and the rabbit vessels most suitable for the experiment have diameters of no more than 2 mm, then experiments with stored and switched off blood flows do not guarantee reliable data. In addition, the limited diameter of the ear veins of rabbits makes it impossible to carry out experiments using HIFU on models whose veins were at least comparable to the large saphenous vein of a person, which would significantly increase the reliability of the data obtained. It should also be noted that in experimental practice the facts of using the same vein, which was used to work with both open and turned off blood flows, are unknown. The presence of such an opportunity can significantly expand the range of experimental possibilities.

Таким образом, задачей изобретения является повышение достоверности экспериментальных данных, способствующих лучшему пониманию механизмов воздействия HIFU на сосуды, а также расширение диапазона экспериментальных возможностей.Thus, the objective of the invention is to increase the reliability of experimental data that contribute to a better understanding of the mechanisms of action of HIFU on blood vessels, as well as expanding the range of experimental capabilities.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе экспериментальной оценки эффективности терапевтического воздействия фокусированного ультразвука на сосуды животных, включающем использование экспериментальной модели в виде сосудистой системы кролика, в качестве модели используют его каудальную вену, которую прошивают в продольном направлении, образуя пару параллельных каналов с сохранением кровотока, по меньшей мере, в одном из них, при этом один из каналов выполняют с просветом не более 70% общего просвета вены и длиной не менее 1 см. Кровоток выключают в канале с большим просветом.The problem is solved due to the fact that in the method of experimental evaluation of the therapeutic effect of focused ultrasound on animal vessels, including the use of an experimental model in the form of a rabbit vascular system, its caudal vein is used as a model, which is stitched in the longitudinal direction, forming a pair of parallel channels with the preservation of blood flow in at least one of them, while one of the channels is performed with a lumen of not more than 70% of the total lumen of the vein and not less than e 1 cm. The blood flow is turned off in the channel with a large clearance.

Технический результат изобретения состоит в том, что в качестве экспериментальной модели используют каудальную вену кролика, по своим размерам сопоставимую с большой подкожной веной человека, что уже значительно повышает достоверность исследований, проводимых на сосудах с использованием HIFU. Продольная прошивка вены дает возможность проведения хронических экспериментов с включенным и выключенным кровотоками на одном животном.The technical result of the invention is that as an experimental model using the caudal vein of a rabbit, comparable in size to a large saphenous vein of a person, which already significantly increases the reliability of studies conducted on vessels using HIFU. Longitudinal vein flashing makes it possible to conduct chronic experiments with turned on and off blood flows in one animal.

На фиг. 1 дано схематическое изображение каудальной вены кролика, а на фиг. 2 дано 3D-изображения последней, на которых 1 - каудальная вена, 2 - непрерывный шов из атравматичной не рассасывающейся нити, 3 - канал с сохраненным кровотоком, 4 - канал с выключенным кровотоком и внутренней замкнутой полостью 5, 6 - стрелка, указывающая направление кровотока, d₁ и d₂ - диаметры каналов с сохраненным и выключенным кровотоками соответственно.In FIG. 1 is a schematic representation of the caudal vein of a rabbit, and FIG. 2 shows 3D images of the latter, on which 1 is a caudal vein, 2 is a continuous suture from an atraumatic non-absorbable suture, 3 is a channel with preserved blood flow, 4 is a channel with turned off blood flow and an internal closed cavity 5, 6 is an arrow indicating the direction of blood flow , d ₁ and d ₂ are the diameters of the channels with saved and turned off blood flows, respectively.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Каудальная вена 1 у кролика имеет диаметр около 10-12 мм и протяженность вены такого диаметра составляет 2-3 см. Под эндотрахеальной анестезией выполняют верхнесрединную лапаротомию. Все петли тонкой и толстой кишок выводят из брюшной полости влево и укрывают влажной марлевой салфеткой. При этом открывается доступ к каудальной вене на протяжении 4-5 см от нижнего края печени до бифуркации. На этом участке в нее впадают почечные вены, при этом у мест их впадения расположены правый и левый надпочечники. Над каудальной веной рассекают париетальную брюшину, что делать необязательно, так как стенка вены становится тоньше, а это может затруднить УЗИ-визуализацию. Затем под каудальную вену подводят лигатуру 2 и прошивают ее в продольном направлении, образуя пару параллельных каналов 3 и 4 с сохранением кровотока с направлением 6 в одном из них (3), а другой (4) блокируют, что приводит к остановке в нем кровотока и образованию замкнутой полости 5. Выключенный кровоток создает условия для облитерации сосуда. Подвергнутый воздействию HIFU участок с выключенным кровотоком вместе с окружающими тканями иссекают для гистологического исследования. Материал фиксируют в 10% нейтральном формалине на фосфатном буфере (pН 7,4) в течение суток, обезвоживая в серии этанола возрастающей концентрацией и заливая в парафиновые блоки по стандартной гистологической методике. Следует отметить, что эксперимент с выключенным кровотоком целесообразно проводить на максимально возможном диаметре сосуда, т.е. на канале 4, для чего диаметр его просвета выбирался не более 70% общего просвета вены, а длина канала выбиралась не менее 1 см.The caudal vein 1 in a rabbit has a diameter of about 10-12 mm and the length of a vein of this diameter is 2-3 cm. Under endotracheal anesthesia, the upper middle laparotomy is performed. All loops of the small and large intestines are removed from the abdominal cavity to the left and covered with a damp gauze. This opens up access to the caudal vein for 4-5 cm from the lower edge of the liver to bifurcation. At this site, the renal veins flow into it, while the right and left adrenal glands are located at the places of their confluence. The parietal peritoneum is cut above the caudal vein, which is not necessary, since the vein wall becomes thinner, and this can complicate ultrasound imaging. Then, a ligature 2 is brought under the caudal vein and stitched in the longitudinal direction, forming a pair of parallel channels 3 and 4 with preservation of blood flow with a direction of 6 in one of them (3), and the other (4) is blocked, which leads to a stop in it blood flow the formation of a closed cavity 5. Turn off the bloodstream creates the conditions for obliteration of the vessel. An exposed HIFU site with the blood stream turned off along with surrounding tissues is excised for histological examination. The material is fixed in 10% neutral formalin on phosphate buffer (pH 7.4) for 24 hours, dehydrated in a series of ethanol with increasing concentration and embedded in paraffin blocks according to standard histological methods. It should be noted that the experiment with turned off blood flow is advisable to be carried out at the maximum possible diameter of the vessel, i.e. on channel 4, for which the diameter of its lumen was selected no more than 70% of the total lumen of the vein, and the length of the channel was chosen at least 1 cm.

Claims (2)

1. Способ экспериментальной оценки эффективности терапевтического воздействия фокусированного ультразвука на сосуд, включающий использование вены кролика, отличающийся тем, что в качестве модели используют каудальную вену кролика, для этого при выполнении верхнесрединной лапаротомии открывают доступ к каудальной вене, подводят под нее лигатуру и прошивают участок вены в продольном направлении, образуя пару параллельных каналов с сохранением кровотока, по меньшей мере, в одном из них.1. A method for experimentally evaluating the effectiveness of the therapeutic effect of focused ultrasound on a vessel, including the use of a rabbit vein, characterized in that the model uses the caudal vein of the rabbit, for this, when performing a mid-median laparotomy, access to the caudal vein is opened, a ligature is placed under it and a section of the vein is stitched in the longitudinal direction, forming a pair of parallel channels with the preservation of blood flow in at least one of them. 2. Способ по п. 1, в котором один из каналов выполняют с просветом не более 70% общего просвета вены и длиной не менее 1 см и этот канал используют для эксперимента с выключенным кровотоком.2. The method according to p. 1, in which one of the channels is performed with a lumen of not more than 70% of the total lumen of the vein and a length of not less than 1 cm and this channel is used for the experiment with the blood flow turned off.

Images