Вклад лазероиндуцированной газопарожидкостной динамики в механизм эндовенозной лазерной облитерации

Цель исследования — экспериментальное обоснование механизма эндовенозной лазерной облитерации (ЭВЛО), основанного на лазероиндуцированной конвективной теплоотдаче крови венозным стенкам, обусловленной ее кипением, как доминирующего процесса в сложном механизме теплообмена при эндовазальных лазерных манипуляциях.

Материалы и методы. В эксперименте по моделированию ЭВЛО были использованы фрагменты варикозно-измененных стволов больших подкожных вен, удаленных при комбинированной флебэктомии. Лазерное излучение с длиной волны 970 нм и мощностью 6 и 7 Вт подводили в вену через кварцевый световод с плоским предварительно зачерненным торцом. Скорость тракции составляла 0,5 мм/с. В процессе облучения с помощью тепловизора FLIR A600 (Швеция) измеряли температуру поверхности вены. Денатурацию коллагена венозной стенки в результате лазерного воздействия определяли методом дифференциальной сканирующей калориметрии.

Результаты. Регистрация динамики температуры на поверхности вены с помощью тепловизора позволила визуализировать «точечные» нагревы стенки вены жидкостью, окружающей парогазовые пузырьки. Установлено существование температурного насыщения в динамике прогрева исследуемых сред, что является одним из характерных признаков фазового перехода первого рода. Степень денатурации коллагена в образцах венозной стенки при мощностях излучения 6 и 7 Вт составила 87±5 и 97±3% соответственно.

Заключение. Экспериментально подтверждено пузырьковое кипение крови в венозном сосуде, которое обеспечивает быструю и эффективную теплоотдачу разогретой крови от нагретого торца кварцевого волокна на венозные стенки. Для успешного проведения ЭВЛО перемещение волокна нужно начинать с момента закипания крови; при меньших мощностях лазерного излучения волокно необходимо удерживать большее время. В клинической процедуре ЭВЛО можно использовать менее мощные и более безопасные в смысле возможных осложнений лазерные аппараты.

1. Bone Salat C. Tratamiento endoluminal de las varices con láser de diodo. Estudio preliminar. Revista de Patología Vascular 1999; 5(1): 31–39.
2. Шевченко Ю.Л., Стойко Ю.М., Мазайшвили К.В., Максимов С.В., Циплящук А.В., Париков М.А., Игнатье­ва Н.Ю., Захаркина О.Л. Выбор оптимальных пара­мет­ров излучения 1470 нм для эндовенозной лазер­ной обли­те­рации. Флебология 2013; 7(4): 18–24.
3. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М: Атомиздат; 1979; 416 с.
4. Proebstle T.M., Lehr H.A., 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 occlusion after endoluminal thermal damage by laser-generated steam bubbles. J Vasc Surg 2002; 35(4): 729–736, http://dx.doi.org/10.1067/mva.2002.121132.
5. Proebstle T., Sandhofer M., Kargl A., Gül D., Rother W., Knop J., Lehr H.A. Thermal damage of the inner vein wall during endovenous laser treatment: key role of energy absorption by intravascular blood. Dermatol Surg 2002; 28(7): 596–600, http://dx.doi.org/10.1046/j.1524-4725.2002.01309.x.
6. van der Geld C.W., van den Bos R.R., van Ruijven P.W., Nijsten T., Neumann H.A., van Gemert M.J. The heat-pipe resembling action of boiling bubbles in endovenous laser ablation. Lasers Med Sci 2010; 25(6): 907–909, http://dx.doi.org/10.1007/s10103-010-0780-2.
7. Malskat W.S., Poluektova A.A., van der Geld C.W., Neumann H.A., Weiss R.A., Bruijninckx C.M., van Gemert M.J. Endovenous laser ablation (EVLA): a review of mechanisms, modeling outcomes, and issues for debate. Lasers Med Sci 2014; 29(2): 393–403, http://dx.doi.org/10.1007/s10103-013-1480-5.
8. Шевченко Ю.Л., Стойко Ю.М., Мазайшвили К.В., Хлевтова Т.В. Механизм эндовенозной лазерной облите­рации: новый взгляд. Флебология 2011; 5(1): 46–50.
9. Жилин К.М. Влияние длины волны лазерного излучения ближнего ИК-диапазона на характер силового воздействия на биологические ткани (кровь, венозная стенка, слизистая оболочка и костная ткань). Автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. Москва; 2013.
10. Roggan A., Friebel M., Dörschel K., Hahn A., Müller G. Optical properties of circulating human blood in the wavelength range 400–2500 nm. J Biomed Opt 1999; 4(1): 36–46, http://dx.doi.org/10.1117/1.429919.
11. Proebstle T.M., Gül D., Kargl A., Knop J. Endovenous laser treatment of the lesser saphenous vein with a 940-nm diode laser: early results. Dermatol Surg 2003; 29(4): 357–361, http://dx.doi.org/10.1046/j.1524-4725.2003.29085.x.
12. Oh C.K., Jung D.S., Jang H.S., Kwon K.S. Endovenous laser surgery of the incompetent greater saphenous vein with a 980-nm diode laser. Dermatol Surg 2003; 29(11): 1135–1140, http://dx.doi.org/10.1046/j.1524-4725.2003.29353.x.
13. Weiss R.A. Comparison of endovenous radiofrequency versus 810 nm diode laser occlusion of large veins in an animal model. Dermatol Surg 2002; 28(1): 56–61, http://dx.doi.org/10.1046/j.1524-4725.2002.01191.x.
14. Schwarz T., von Hodenberg E., Furtwängler C., Rastan A., Zeller T., Neumann F.J. Endovenous laser ablation of varicose veins with the 1470-nm diode laser. J Vasc Surg 2010; 51(6): 1474–1478, http://dx.doi.org/10.1016/j.jvs.2010.01.027.
15. Rathod J., Taori K., Joshi M., Mundhada R., Rewatkar A., Dhomane S., Gour P. Outcomes using a 1470-nm laser for symptomatic varicose veins. J Vasc Interv Radiol 2010; 21(12): 1835–1840, http://dx.doi.org/10.1016/j.jvir.2010.09.009.
16. 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.
17. Шайдаков Е.В., Илюхин Е.А., Петухов А.В., Росу­ховский Д.А. Сравнение лазеров с длиной волны 970 и 1470 нм при моделировании эндовазальной лазерной облитерации вен in vitro. Флебология 2011; 5(4): 23–30.
18. Amzayyb M., van den Bos R.R., Kodach V.M., de Bruin D.M., Nijsten T., Neumann H.A., van Gemert M.J. Carbonized blood deposited on fibres during 810, 940 and 1470 nm endovenous laser ablation: thickness and absorption by optical coherence tomography. Lasers Med Sci 2010; 25: 439–447, http://dx.doi.org/10.1007/s10103-009-0749-1.
19. Mordon S., Wassmer B., Servell P., Desmyttère J., Grard C., Stalnikiewicz G. Is a vein filled with blood a good model for studying endovenous laser ablation? Lasers Surg Med 2009; 41(8): 543–544, http://dx.doi.org/10.1002/lsm.20809.
20. van den Bos R.R., Kockaert M.A., Martino Neumann H.A., Bremmer R.H., Nijsten T., van Gemert M.J. Heat conduction from the exceedingly hot fiber tip contributes to the endovenous laser ablation of varicose veins. Lasers Med Sci 2009; 24(2): 247–251, http://dx.doi.org/10.1007/s10103-008-0639-y.
21. Yusupov V.I., Chudnovskii V.M., Bagratashvili V.N. Laser-induced hydrodynamics in water-saturated biotissues. 1. Generation of bubbles in liquid. Laser Phys 2010; 20(7): 1641–1647, http://dx.doi.org/10.1134/S1054660X1014001X.
22. Yusupov V.I., Chudnovskii V.M., Bagratashvili V.N. Laser-induced hydrodynamics in water-saturated biotissues: 2. Effect on delivery fiber. Laser Phys 2011; 21(7): 1230–1234, http://dx.doi.org/10.1134/S1054660X11140015.
23. Yusupov V.I., Chudnovskii V.M., Bagratashvili V.N. Laser-induced hydrodynamics in water and biotissues nearby optical fiber tip. In: Hydrodynamics — advanced topics. Schulz H.E. (editor). InTech; 2011; p. 95–118, http://dx.doi.org/10.5772/28517.
24. Чудновский В.М., Юсупов В.И. Пункционная свето­водная игла (варианты) и ограничитель для нее. Патент на полезную модель 58904. 2006.
25. Шевченко Ю.Л., Стойко Ю.М., Мазайшвили К.В. Лазерная хирургия варикозной болезни. М: Боргес; 2010.
26. Dexter D., Kabnick L., Berland T., Jacobowitz G., Lamparello P., Maldonado T., Mussa F., Rockman C., Sadek M., Giammaria L.E., Adelman M. Complications of endovenous lasers. Phlebology 2012; 27(Suppl 1): 40–45, http://dx.doi.org/10.1258/phleb.2012.012S18.
27. Dunst K.M., Huemer G.M., Wayand W., Shamiyeh A. Diffuse phlegmonous phlebitis after endovenous laser treatment of the greater saphenous vein. J Vasc Surg 2006; 43(5): 1056–1058, http://dx.doi.org/10.1016/j.jvs.2006.01.030.
28. Чудновский В., Буланов В., Юсупов В. Лазерное ин­ду­ци­рование акустогидродинамических эффектов в хи­рур­гии. Фотоника 2010; 1: 30–36.
29. Чудновский В.М., Юсупов В.И., Маховская Т.Г. Ла­зер-индуцированные акустогидродинамические эффек­­ты в хи­рургии грыжевых дисков. Вестник невро­логии, психиат­рии и нейрохирургии 2013; 4: 76–82.
30. Кухарева Л.И., Невожай В.И., Чудновский В.М. Возможности эхографии в диагностике и склерозирующей терапии кистозных образований молочных желез. Дальневосточный медицинский журнал 2008; 3: 49–51.
31. Yusupov V.I., Bulanov V.V., Chudnovskii V.M., Bagratashvili V.N. Laser-induced hydrodynamics in water-saturated tissue: III. Optoacoustic effects. Laser Phys 2014; 24(1), http://dx.doi.org/10.1088/1054-660X/24/1/015601.
32. Willett T.L., Labow R.S., Lee J.M. Mechanical overload decreases the thermal stability of collagen in an in vitro tensile overload tendon model. J Orthop Res 2008; 26(12): 1605–1610, http://dx.doi.org/10.1002/jor.20672.
33. Игнатьева Н.Ю. Термическая стабильность коллагена в соединительных тканях. Автореф. дис. ... докт. хим. наук. М; 2011.
34. van der Geld C.W.M. The dynamics of a boiling bubble before and after detachment. Heat Mass Transf 2009; 45(7): 831–846, http://dx.doi.org/10.1007/s00231-007-0254-7.

Chudnovskii V.M., Yusupov V.I., Zakharkina O.L., Ignatieva N.Yu., Zhigarkov V.S., Yashkin M.N., Bagratashvili V.N. Contribution of Laser-Induced Gas-Vapor-Liquid Dynamics to the Mechanism of Endovenous Laser Ablation. Sovremennye tehnologii v medicine 2016; 8(2): 6, https://doi.org/10.17691/stm2016.8.2.01