A MORPHOMETRIC ASSESSMENT OF CHANGES IN THE SOFT TISSUES OF THE LOWER LEGS AFTER PALLIATIVE REVASCULARIZATION IN PATIENTS WITH CRITICAL LOWER LIMB ISCHEMIA

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.115.1.056
Issue: № 1 (115), 2022
Published:
2022/01/24
PDF

Abstract

The current article examines the morphological picture of the lower leg muscle tissue in 73 patients with critical lower limb ischemia before and after palliative revascularization. Revascularizing osteotrepanation was performed in 32 (43.8%) patients, a combined technology developed in the clinic in the form of mechanical tunneling of soft tissues and introduction of platelet-rich plasma (PRP) into the tunnels was used in 41 (56.2%) patients. The study evaluates the number of disrupted elements of muscle tissue, the number of functioning capillaries and their spatial orientation. The authors also establish that revascularizing osteotrepanation is ineffective in critical ischemia and the morphological and clinical changes that occur after its implementation are not reliable. After applying the proposed method, the research observes a statistically significant increase in the density of capillaries along the entire length of the limb segment. The effect of revascularization occurs no earlier than 12-14 days after surgery. Early revascularization improves tissue perfusion, regenerative capabilities and allows for preserving the supporting function of the limb.

МОРФОМЕТРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЙ В МЯГКИХ ТКАНЯХ ГОЛЕНЕЙ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ ПАЛЛИАТИВНЫХ РЕВАСКУЛЯРИЗАЦИЙ У БОЛЬНЫХ С КРИТИЧЕСКОЙ ИШЕМИЕЙ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ

Научная статья

Базлов С.Б.1, *, Коровин А.Я.2, Попандопуло К.И.3, Марченко Н.В.4, Зайцев Л.Л.5

1 ORCID: 0000-0002-0610-3516;

2 ORCID: 0000-0002-7986-4455;

3 ORCID: 0000-0002-8668-7442;

5 ORCID: 0000-0003-2571-6155;

1-5 Кубанский государственный медицинский университет, Краснодар, Россия

* Корреспондирующий автор (serb64[at]yandex.ru)

Аннотация

Изучена морфологическая картина мышечной ткани голеней у 73 больных с критической ишемией нижних конечностей до и после проведения паллиативных реваскуляризаций. У 32 (43,8%) пациентов выполняли реваскуляризирующую остеотрепанацию (РОТ), у 41 (56,2%) больного применили комбинированную технологию, разработанную в клинике в виде механического туннелирования мягких тканей и введения в туннели плазмы обогащенной тромбоцитами (PRP). Оценивали количество деструктурированных элементов мышечной ткани, число функционирующих капилляров и их пространственную ориентировку. Установлено, что РОТ при критической ишемии малоэффективна, морфологические и клинические изменения после ее проведения не достоверны. После применения предложенного нами метода выявлено статистически достоверное увеличение плотности капилляров по всей длине сегмента конечности. Эффект от реваскуляризации наступает не ранее 12-14 дней после операции. Раннее выполнение реваскуляризации способствует улучшению перфузии тканей, улучшению регенеративных возможностей и позволяет сохранить опорную функцию конечности.

Ключевые слова: критическая ишемия, реваскуляризация, морфометрия.

A MORPHOMETRIC ASSESSMENT OF CHANGES IN THE SOFT TISSUES OF THE LOWER LEGS AFTER PALLIATIVE REVASCULARIZATION IN PATIENTS WITH CRITICAL LOWER LIMB ISCHEMIA

Research article

Bazlov S.B.1, *, Korovin A.Ya.2, Popandopulo K.I.3, Marchenko N.V.4, Zaytsev L.L.5

1 ORCID: 0000-0002-0610-3516;

2 ORCID: 0000-0002-7986-4455;

3 ORCID: 0000-0002-8668-7442;

5 ORCID: 0000-0003-2571-6155;

1-5 Kuban State Medical University, Krasnodar, Russia

* Corresponding author (serb64[at]yandex.ru)

Abstract

The current article examines the morphological picture of the lower leg muscle tissue in 73 patients with critical lower limb ischemia before and after palliative revascularization. Revascularizing osteotrepanation was performed in 32 (43.8%) patients, a combined technology developed in the clinic in the form of mechanical tunneling of soft tissues and introduction of platelet-rich plasma (PRP) into the tunnels was used in 41 (56.2%) patients. The study evaluates the number of disrupted elements of muscle tissue, the number of functioning capillaries and their spatial orientation. The authors also establish that revascularizing osteotrepanation is ineffective in critical ischemia and the morphological and clinical changes that occur after its implementation are not reliable. After applying the proposed method, the research observes a statistically significant increase in the density of capillaries along the entire length of the limb segment. The effect of revascularization occurs no earlier than 12-14 days after surgery. Early revascularization improves tissue perfusion, regenerative capabilities and allows for preserving the supporting function of the limb.

Keywords: critical ischemia, revascularization, morphometry.

Введение

Лечение больных с критической ишемией нижних конечностей представляют серьезную проблему и на современном этапе развития хирургии [1], [2]. Критическая ишемия приводит к необратимым изменениям мышечной ткани и способствует развитию некротизирующих инфекций [3], [4]. Несмотря на значительный прогресс ангиохирургии, внедрение эндоваскулярных технологий, до 35% пациентов остаются «нереконструктабельными», то есть обреченными на высокую ампутацию конечности при неизбежном прогрессировании ишемии [5,6]. Именно у этой категории пациентов актуальным является применение паллиативных терапевтических и хирургических методов стимуляции ангиогенеза [7], [8], [9]. На кафедре факультетской и госпитальной хирургии ФГБОУ ВО КубГМУ Минздрава России разработан комбинированный метод стимуляции неоангиогенеза (Патент РФ № 2529410 от 27.09.2014).

Цель: Изучить морфологические последствия проведенных паллиативных операций направленных на стимуляцию ангиогенеза у больных с критической ишемией нижних конечностей.

Методы исследования

Изучена морфологическая картина мышечной ткани в нижней трети голеней у 73 больных с критической ишемией нижних конечностей в возрасте 67±6,7 лет. Материал для исследования получали в процессе выполнения хирургической обработки гнойно-септического очага, реваскуляризирующей операции и при вынужденной ампутации конечности. Все больные были разделены на 2 группы. В первой группе из 32 (43,8%) пациентов в качестве реваскуляризирующей операции выполняли реваскуляризирующую остеотрепанацию (РОТ) по Ф.М. Зусмановичу. Во вторую группу включен 41 (56,2%) больной, у которых применили разработанную в клинике комбинированную технологию стимуляции неоангиогенеза, которая заключается в сочетании механического туннелирования мягких тканей пораженной конечности на уровне голеней с последующим введением в образованные туннели аутологичной активированной плазмы, обогащенной тромбоцитами (PRP). Группы были сопоставимы по полу и возрасту, доли различных возрастных подгрупп в группах сравнения не имели статистически значимого различия (для всех возрастных подгрупп р>0,05, средний уровень достоверности по критерию Хи-квадрат – 0,633). PRP, получали путем центрифугирования аутокрови на лабораторной центрифуге СМ-6М, при 1660g, в течение 10 минут. Активацию плазмы осуществляли путем добавления раствора хлористого кальция. Срезы для исследования толщиной 7 мкм окрашивали гематоксилин-эозином. Оценивали количество деструктурированных элементов мышечной ткани, число функционирующих капилляров и их пространственную ориентировку по методу Г.Г.Автандилова [10]. Для определения объема выборки применяли номограмму А.К. Митропольского. Выбор полей зрения для морфометрии осуществляли с помощью таблицы случайных чисел. Обработку изображений проводили при общем увеличении ×280 (объектив×40, окуляр×7), на микроскопе «Leika», с использованием лицензионной программы «Leika Suite 3.2».

Основные результаты

У всех 73 пациентов обеих групп (по клиническим признакам, данным УЗДГ и ангиографии) была диагностирована ишемия IV ст. по Фонтейну-Покровскому. Во всех случаях течение ишемии осложнялось наличием некротизирующей инфекции нижних конечностей в виде некрозов дистальных отделов стопы или флегмоной клетчаточных пространств стопы. Причиной ишемии в 56 (76,7%) наблюдениях служил атеросклероз, в 17 (23,4%) случаях сочетание атеросклероза и диабетической макроангиопатии при сахарном диабете 2 типа. У всех пациентов в обеих группах выявлены множественные многоуровневые критические стенозы (>75%) или окклюзии бедренно-подколенного сегмента и поражение берцовых артерий, что подтверждало факт невозможности выполнения прямой артериальной реконструкции или эндоваскулярного вмешательства. Индекс «путей оттока» по R.Rutherford составил в среднем 8,2±0,2. Сравнение показателей магистрального кровотока в группах наблюдения представлено в таблице 1.

 

Таблица 1 – Показатели магистрального кровотока нижних конечностей у пациентов в группах наблюдения

Показатели Группы наблюдения Уровень достоверности по критерию Хи-квадрат
1 2
ЛПИ (средняя треть голени) 0,33±0,02 0,35±0,04 0,945
Дистанция безболевой ходьбы (м) 43,6±3,4 46±2,7 0,876
ТсРО2 (средняя треть голени) мм.рт.ст. 29,5±1,2 28,7±2,1 0,843
Индекс R.Rutherford (у.е.) 8,2±0,1 8,3±0,1 0,935
 

Морфологическая картина мышечной ткани, полученной у больных с критической ишемией нижних конечностей, характеризовалась выраженными дегенеративными и дистрофическими изменениями. Более 17,6±2,2% мышечных волокон имели изменения формы, с утратой поперечной исчерченности с частичным замещением элементами соединительной ткани. Во всех случаях определялось значительное количество нефункционирующих, спазмированных или незаполненных кровью капилляров, в среднем 23,7±1,8% от их общего числа. Показатель объемной плотности капилляров составил 2,4±0,1 условных единиц. Перестройки капиллярного русла в сторону какой-либо предпочтительной ориентировки капилляров не выявлено. Средний угол отклонения капилляров составил 76,2±8,3°, среднеквадратическое отклонение 44,5±7,1°. Достоверной разницы морфологических показателей мышечной ткани в группах сравнения перед проведением реваскуляризирующей операции не установлено.

У всех пациентов обеих групп была выполнена вынужденная высокая ампутация нижней конечности, у 62 на уровне с/3 бедра, у 11 на уровне в/3 голени. Средние сроки стационарного лечения больных от реваскуляризации до выполнения ампутации составили 17,6±2,7 дня. Отсутствие эффекта от проведенной РОТ выявлено в 18 (56,3%) случаях. Остальные 14 (43,7%) пациентов к исходу 2 недели после проведения РОТ отметили некоторое улучшение в виде снижения интенсивности болевого синдрома в покое и улучшение сна. Однако, несмотря на это, прогрессирование гнойно-некротического процесса с вовлечением функционально значимых областей стопы и голени, а также угроза развития сепсиса послужило показанием к ампутации конечности. После проведения комбинированной реваскуляризации, по предложенному нами методу, улучшение состояния к 12-14 дню полеоперационного периода отметили 33 (80,5%) пациента. Это выражалось в снижении интенсивности болевого синдрома, а у 12 (29,3%) даже небольшим увеличением дистанции безболевой ходьбы. Ампутации этим больным были вынужденно выполнены в связи с невозможностью сохранения опорной функции конечности из-за прогрессирования гнойно-септического процесса. У 8 (19,5%) больных применение реваскуляризации признано неэффективным.

При изучении препаратов, полученных во время ампутации, от пациентов перенесших РОТ выявлено статистически недостоверное (р>0,05) увеличение плотности капиллярного русла мышечной ткани в среднем до 2,9±0,2 у.е. в непосредственной близости от проведения операции области. В остальных отделах существенных изменений плотности капилляров не отмечено. Количество нефункционирующих капилляров составило 19,8±2,7%, а число деструктурированных элементов мышечной ткани 15,6±1,4% от их общего числа. В то же время в мышцах, которые находились в непосредственной близости от места РОТ, визуализировались признаки перестройки капиллярного русла в виде появления предпочтительной ориентировки сосудов. Средний угол отклонения капилляров составил 56,3±4,1°, при среднеквадратическом отклонении 31,5±7,1° и дисперсии - 992,3 (таблица 2).

В срезах мышечной ткани, полученных после проведения ампутаций у больных с проведенной ранее комбинированной реваскуляризацией, признаков перестройки капиллярного русла в сторону предпочтительной ориентировки капилляров не выявлено. Средний уровень отклонения капилляров составил 69,1±5,6°, среднеквадратическое отклонение 40,8±4,5°. По ходу сформированных ранее туннелей отмечено статистически достоверное увеличение показателей плотности капилляров до 3,8±0,2 у.е., а также, снижение количества нефункционирующих капилляров до 14,2±0,6% и деструктурированных элементов мышечной ткани до 10,7±1,3%.

 

Таблица 2 – Морфометрические показатели мышечной ткани нижних конечностей до и после проведения реваскуляризации

Показатель РОТ (n=32) Комбинированный метод (n=41)
до операции после операции до операции после операции
Угол отклонения капилляров (°) 76,2±8,3 56,3±4,1 76,2±8,3 69,1±5,6
Среднеквадратическое отклонение (°) 44,5±7,1 31,5±7,1 44,5±7,1 40,8±4,5
Деструктурированных мышечных волокон 17,6±2,2 15,6±1,4 17,6±2,2 10,7±1,3*
Плотность капилляров (у.е.) 2,4±0,1 2,9±0,2 2,4±0,1 3,8±0,2*
Нефункционирующих капилляров (%) 23,7±1,8 19,8±2,7 23,7±1,8 14,2±0,6*
Примечание: * - достоверность различий с дооперационными данными р<0,05   Обсуждение

Необходимость восстановления адекватной перфузии тканей при лечении пациентов с некротизирующими инфекциями нижних конечностей на фоне критической ишемии не вызывает сомнений. При отсутствии возможности прямой реваскуляризации актуальными становятся паллиативные методы стимуляции ангиогенеза, так как консервативное лечение критической ишемии зачастую не эффективно. Однако из терапевтических методов стимуляции ангиогенеза наиболее изучен способ введения генно-модифицированных конструкций, в частности препарата «Неоваскулген». Доказательная база эффективности хирургических способов стимуляции ангиогенеза разработана недостаточно [11]. Полученные данные о дегенеративных и дистрофических изменениях мышечной ткани нижних конечностей на фоне критической ишемии совпадают с данными других исследователей [3]. Также подтверждаются ранее полученные данные о малой эффективности РОТ при лечении больных с критической ишемией [9]. Изменения в капиллярном русле мышечной ткани нижних конечностей после РОТ нельзя считать абсолютно достоверными, так как при среднеквадратическом отклонении более 30° и дисперсии более 900 объекты можно считать случайно ориентированными. В более длительные сроки после РОТ эти изменения, возможно, приобретают достоверный характер.

Развитие тканевой инженерии и клеточных технологий, в частности использование PRP, внушает осторожный оптимизм в возможности развития альтернативных способов стимуляции ангиогенеза [12]. Улучшение перфузии мягких тканей при этом связано с увеличением плотности капиллярного русла, вазодилатацией и снижением общего периферического сопротивления. Достоверные морфологические изменения определяются не ранее 2 недель после проведенной операции. Вопросы применения PRP, для стимуляции ангиогенеза требуют проведения дальнейших рандомизированных исследований.

Заключение

Применение PRP в комбинации с механическим туннелированием мягких тканей нижних конечностей в большинстве случаев приводит к увеличению плотности капилляров по всей длине сегмента конечности. Клинически это сопровождается снижением выраженности ишемического болевого синдрома и увеличением дистанции безболевой ходьбы. Эффект от реваскуляризации наступает не ранее 12-14 дней после операции. Поэтому реваскуляризацию необходимо проводить в возможно ранние сроки после поступления больного в стационар и уточнения характера поражения сосудов нижних конечностей.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Покровский А. В. Состояние сосудистой хирургии в России в 2016 году / А. В. Покровский, А. С. Ивандаев // Росс. об-во ангиол. и сосудистых хирургов. – М., 2017. – 76 с.
  2. Калинин Р.Е. Операции на сосудах / Р.Е. Калинин, И.А. Сучков, С.Р. Жеребятьева и др. М.: ГЭОТАР Медиа. 2015; 120 с.
  3. Деев Р.В. Патогистологические изменения скелетных мышц при хронической артериальной недостаточности нижних конечностей / Р.В. Деев, Н.Д. Мжаванадзе, М.О. Мавликеев и др. // Вестник Национального медико-хирургического Центра им. Н.И. Пирогова 2015; 10(2): 18-21.
  4. Шейко Г. Е. Особенности изменения уровня гипоксией-индуцированного фактора 1α у больных с критической ишемией нижних конечностей / Г. Е. Шейко, М. Н. Кудыкин, В. В. Бесчастнов и др. // Регионарное кровообращение и микро-циркуляция. 2018;17(3):102–106. DOI: 10.24884/1682-6655-2018-17-3-102-10
  5. Gerhard-Herman M.D. AHA/ACC Guideline on the Management of Patients With Lower Extremity Peripheral Artery Disease: Executive Summary: A Report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Clinical Practice Guidelines Circulation / M.D. Gerhard-Herman // Ovid Technologies (Wolters Kluwer Health), 2016; 135(12): 686–725.
  6. Калинин Р.Е. Перспективы прогнозирования течения облитерирующего атеросклероза артерий нижних конечностей / Р.Е. Калинин, И.А. Сучков, А.А. Чобанян // Наука молодых (Eruditio Juvenium), 2019; 7(2): 274-282. DOI:10.23888/HMJ201972274-282
  7. Червяков Ю.В. Возможности применения генной терапии у больных снереконструктабельной критической ишемией нижних конечностей при проксимальных реокклюзиях / Ю.В. Червяков, Х.Н. Ха // Гены & Клетки, 2018; XIII(3): 94-98. DOI: 10.23868/201811040
  8. Yla-Herttuala S. Angiogenic gene therapy in cardiovascular diseases: dream or vision? / S. Yla-Herttuala, C. Bridges, M.G. Katz // European Heart J. – 2017; 38(18):1365–1371. DOI: 1093/eurheartj/ehw547
  9. Бельков Ю.А. Реваскуляризирующая остеотрепанация в комплексном хирургическом лечении хронической критической ишемии нижних конечностей / Ю.А. Бельков, С.А. Кыштымов, М.Г. Богданова и др. // Хирургия, 2004; 9: 14-16.
  10. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. Руководство / Г.Г. Автандилов. - М.: Медицина, 1990. – 384 с.
  11. 2018 ESC/EACTS guidelines on myocardial revascularization The Task Force on Myocardial Revascularization of the European Society of Cardiology (ESC) and the European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS) European Heart Journal. 2019;40,87-165. DOI:10.1093/eurheartj/ehy394.
  12. Медведев В.Л. Перспективы развития регенеративных технологий. Современные знания об аутоплазме, обогащенной тромбоцитами и возможности ее применения в лечении урологических заболеваний / В.Л. Медведев, А.М. Опольский, М.И. Коган // Кубанский научный медицинский вестник. 2018;25(3):155-161. DOI: 10.25207/1608-6228-2018-25-3-155-161

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Pokrovsky A. V. Sostojanie sosudistojj khirurgii v Rossii v 2016 godu [The state of vascular surgery in Russia in 2016] / Ross. ob-vo angiol. i sosudistykh khirurgov [Russian society of angiology and vascular surgeons]. - M., 2017. - 76 p. [in Russian]
  2. Kalinin R.E. Operacii na sosudakh [Operations on vessels] / R. E. Kalinin, I. A. Suchkov, S. R. Zherebyatyeva, et al. Moscow: GEOTAR Media. 2015; 120 p. [in Russian]
  3. Deev R.V. Patogistologicheskie izmenenija skeletnyh myshc pri hronicheskoj arterial'noj nedostatochnosti nizhnih konechnostej [Pathohistological changes of skeletal muscles in chronic arterial insufficiency of the lower extremities] / V. Deev, N. D. Mzhavanadze, M. O. Mavlikeev, et al. // Vestnik Nacional'nogo mediko-khirurgicheskogo Centra im. N.I. Pirogova [Bulletin of the National Medical and Surgical Center named after N.I. Pirogov] 2015; 10(2): 18-21 [in Russian]
  4. Sheiko G. E. Osobennosti izmenenija urovnja gipoksiejj-inducirovannogo faktora 1α u bol'nykh s kriticheskojj ishemiejj nizhnikh konechnostejj [Features of changes in the level of hypoxia-induced factor 1a in patients with critical ischemia of the lower extremities] / G. E. Sheiko, M. N. Kudykin, V. V. Beschastnov // Regionarnoe krovoobrashhenie i mikro-cirkuljacija [Regional blood circulation and micro-circulation]. 2018;17(3):102–106. [in Russian]
  5. Gerhard-Herman M.D. 2016 AHA/ACC Guideline on the Management of Patients With Lower Extremity Peripheral Artery Disease: Executive Summary: A Report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Clinical Practice Guidelines Ovid Technologies (Wolters Kluwer Health), 2016; 135(12): 686–725.
  6. Kalinin R.E. Perspektivy prognozirovanija techenija obliterirujushhego ateroskleroza arterijj nizhnikh konechnostejj [Prospects for predicting the course of obliterating atherosclerosis of the arteries of the lower extremities] / R. E. Kalinin, A. Suchkov, A. A. Chobanyan. The Science of the Young (Eruditio Juvenium), 2019; 7(2): 274-282. [in Russian]
  7. Chervyakov Yu.V. Vozmozhnosti primenenija gennojj terapii u bol'nykh s nerekonstruktabel'nojj kriticheskojj ishemiejj nizhnikh konechnostejj pri proksimal'nykh reokkljuzijakh [The possibilities of using gene therapy in patients with nonreconstructible critical ischemia of the lower extremities with proximal reocclusions] / Yu. V. Chervyakov, Kh. N. Kha // Geny & Kletki [Genes & Cells], 2018; XIII(3):94-98. DOI: 10.23868/201811040 [in Russian]
  8. Yla-Herttuala S. Angiogenic gene therapy in cardiovascular diseases: dream or vision? / S. Yla-Herttuala, C. Bridges, M.G. Katz/ European Heart J. – 2017; 38(18):1365–1371. DOI: 1093/eurheartj/ehw547
  9. Belkov Yu.A. Revaskuljarizirujushhaja osteotrepanacija v kompleksnom khirurgicheskom lechenii khronicheskojj kriticheskojj ishemii nizhnikh konechnostejj [Revascularizing osteotrepanation in the complex surgical treatment of chronic critical ischemia of the lower extremities] / Yu. A. Belkov, S. A. Kyshtymov, M. G. Bogdanova, et al. // Khirurgiya [Surgery], 2004; 9: 14-16 [in Russian]
  10. Avtandilov G.G. Medicinskaja morfometrija. Rukovodstvo [Medical morphometry. Manual] / G. G. Avtandilova. - M.: Meditsina, 1990. - 384 p. [in Russian]
  11. 2018 ESC/EACTS guidelines on myocardial revascularization The Task Force on Myocardial Revascularization of the European Society of Cardiology (ESC) and the European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS) European Heart Journal. 2019;40,87-165. DOI:10.1093/eurheartj/ehy394.
  12. Medvedev V.L. Perspektivy razvitija regenerativnykh tekhnologijj. Sovremennye znanija ob autoplazme, obogashhennojj trombocitami i vozmozhnosti ee primenenija v lechenii urologicheskikh zabolevanijj [Prospects for the development of regenerative technologies. Modern knowledge about platelet-enriched autoplasm and the possibility of its use in the treatment of urological diseases] / V. L. Medvedev, A. M. Opolsky, M. I. Kogan // Kubanskijj nauchnyjj medicinskijj vestnik [Kuban Scientific Medical Bulletin]. 2018;25(3):155-161. DOI: 10.25207/1608-6228-2018-25-3-155-161 [in Russian]