Endovenózní laserová fotokoagulace insuficientní safény v experimentu

Overview

Cíl:
Endovenózní léčba varixů laserem je užívána po celém světě již několik let a v klinice už prokázala výsledky srovnatelé s tradiční chirurgickou terapií. Exaktní parametry nastavení generátoru záření a provedení samotného výkonu však nejsou doposud ve světovém písemnictví jednoznačně stanoveny. Cílem této laboratorní studie byla standardizace výkonu a stanovení optimálních technických hodnot s cílem dosažení maximální kontrakce žíly jako základního markeru dlouhodobé úspěšnosti léčby.

Materiál a metodika:
Segmenty insuficientní vena saphena magna, které byly stripovány při tradiční Babcockově operaci, byly v laboratorních podmínkách podrobovány záření diodového laseru o vlnové délce 980 nm. Celkem bylo provedeno 279 těchto experimentů. Výkon laseru byl nastaven na 5 W, 8 W, 10 W, 12 W a 15 W po co možná nejdelší dobu expozice tak, aby bylo dosaženo maximální možné kontrakce žíly při co možná nejmenším množství perforací žíly. Soubor byl rozdělen na dvě skupiny, a to žilní segmenty naplněné krví (n = 139) a segmenty vyprázdněné (n = 140), abychom simulovali žilní náplň při různých polohách pacienta na operačním stole. Po provedení ozáření byl každý žilní segment podélně rozstřižen, rozvinut a jeho vnitřní obvod byl změřen a porovnán s vnitřním obvodem neozářené části téže žíly.

Výsledky:
Největší kontrakce s nejmenším výskytem perforací bylo dosaženo při užití menších a středních hodnot výkonu laseru (8–12 W). Obvody kontrahovaných žil ve srovnání s normálním žilním obvodem (100 %) byly následující: 50 % (výkon 5 W), 45 % (výkon 8 W), 40 % (výkon 10 W), 45 % ( výkon 12 W) a 58,6 % (výkon 15 W). Rozdíly v kontrakci jsou statisticky významné (p < 0,001). Pokud bylo užito vyšších hodnot výkonu laseru (15 W), byly perforace a karbonizace žíly častější a celkově aplikovaná energie byla nižší, ale rozdíl v hodnotách energie nebyl statisticky významný (p = 0,379).

Závěr:
Kontrakce laserizované žíly je závislá na výkonu záření. Na základě našich experimentů doporučujeme fotokoagulaci pomocí nižších a středních výkonů (8 až 12 W) a pomalejšího vysouvání laserového vlákna (0,2 až 2 mm/s) s cílem dosažení dostatečné expozice laserové energie a tím optimálního dlouhodobého výsledku.

Klíčová slova:
endovenózní laser – kontrakce – výkon laseru – perforace

ÚVOD

Chirurgická léčba varixů dolních končetin je jednoznačně považována za nejúčinnější způsob terapie a krossektomie doplněná strippingem insuficientního úseku velké nebo malé safény dosahuje dobrých dlouhodobých výsledků. V posledních letech však prokázaly slibné výsledky také nové endovenózní metody – především radiofrekvenční termokoagulace a endovenózní laser. Účelem těchto metod je přímé tepelné poškození žilní stěny, které rezultuje v okamžitou kontrakci žíly s jejím následným uzávěrem a fibrózou.

Kontrakce žíly je důležitým základním markerem úspěšnosti endovaskulární léčby varixů. Ve světovém písemnictví však nicméně neexistuje konsenzus, pokud jde o nastavení optimálních parametrů léčby a k dispozici jsou pouze velmi omezená data týkající se systematického experimentálního a matematického hodnocení těchto metod [1–6].

Podle několika klinických studií [7–10] vede aplikace vyšších energetických hodnot laserového záření k lepším dlouhodobým výsledkům. Přitom však byl zaznamenán vyšší výskyt komplikací a vedlejších projevů, jako jsou hematomy, záněty žil, parestezie, tvorba fibrózních provazců v laserizované saféně a flebotrombózy [11, 12]. Předmětem naší studie je standardizace aplikace laserové energie s cílem dosažení maximální kontrakce žíly jako základního markeru dlouhodobé úspěšnosti léčby. 

MATERIÁL A METODIKA

Insuficientní kmeny velké safény, které byly na základě duplexního ultrazvukového vyšetření indikovány ke standardnímu strippingu, byly po tradiční operaci převezeny v lázni fyziologického roztoku o teplotě 4 °C až 10 °C do laboratoře. Žíly byly rozděleny na segmenty dlouhé 6 cm a každý tento segment byl na proximálním konci klampován moskyto peánem tak, aby zůstal zhruba 1 cm dlouhý úsek žíly chráněný proti termálnímu poškození při provedení experimentu. Z distálního konce bylo do žíly zavedeno laserové vlákno o zevním průměru 600 mikronů. Před každým jednotlivým experimentem bylo vlákno odstřiženo a upraveno kvůli vyloučení možného sekundárního efektu karbonizace hrotu. Experimenty byly prováděny v digestoři, v níž byl odsáván kouř a produkty pyrolýzy během výkonu.

Celkově bylo ozářeno 279 žilních segmentů dlouhých 5 cm v kontinuálním módu pomocí diodového generátoru o vlnové délce 980 nm (BIOLITEC, fy Ceramoptec, Bonn, Německo). Cílem pokusů pod přímou vizuální kontrolou bylo dosažení maximální kontrakce žíly (Obr. 1) při minimáním výskytu transmurálního poškození žilní stěny.

Výkon laseru byl nastaven na 5 W, 8 W, 10 W, 12 W a 15 W a aplikován po nejdelší možnou dobu k dosažení maximální kontrakce žíly s minimálním množstvím perforací žilní stěny. Během celého pokusu byla žíla zvlhčována fyziologickým roztokem.

Náš experimentální soubor se skládal ze dvou podskupin – v první (n = 139) byly žíly naplněné nesrážlivou krví (EDTA), ve druhé (n = 140) byly žíly zcela prázdné. Toto rozdělení jsme provedli proto, abychom simulovali pacientovu polohu na operačním stole (Trendelenburgova nebo anti-Trendelenburgova) a vliv tumescentní anestezie a lokalizovaného tlaku na žílu během skutečné léčby.

Po provedení experimentu byl každý žilní segment rozdělen na část ozářenou (délka 5 cm) a neozářenou (1 cm), podélně rozstřižen a rozvinut. Délka vnitřního obvodu laserizované části žíly byla porovnána s délkou vnitřního obvodu části neozářené téhož žilního segmentu (Obr. 2).

Perforace žilní stěny nebyly sledovány systematicky u všech žilních segmentů. V těch případech, kde byly vyšetřeny (n = 192), byla jejich přítomnost nebo nepřítomnost hodnocena s ohledem na aplikovanou energii a výkon.

Uspořádání této studie bylo schváleno Etickou komisí Krajské nemocnice Pardubice.

STATISTICKÁ ANALÝZA

Pro analýzu byly použity deskriptivní statistiky. Výsledky jsou vyjádřeny jako medián s minimem a maximem, protože v drtivé většině případů byla zamítnuta normalita výběrů. V případě porovnání dvou skupin (s krví a bez krve pro jednotlivé výkony) byl použit dvouvýběrový t-test, při zamítnutí normality výběrů neparametrický Mann-Whitney test nebo Kolmogorov-Smirnov test (v případě neshody rozptylů). V případě porovnání více skupin (jednotlivých výkonů mezi sebou) byla použita Kruskal-Wallisova neparametrická jednofaktorová analýza rozptylu s následným mnohonásobným porovnáním (Bonferroni test). Byl užit též Fisherův exaktní test a korelační koeficient (Spearman) tam, kde to bylo vhodné. Pokud je dosažená hladina významnosti (p) menší než 0,05, je zamítnuta hypotézu shody na příslušné hladině významnosti a lze tvrdit, že se skupiny v daném parametru statisticky významně od sebe liší.

Zpracování bylo provedeno programem NCSS 2004.

VÝSLEDKY

Během kontrakčních experimentů bylo použito celkem 279 žilních segmentů (Tab. 1, 2 a 3). Vnitřní obvod kontrahovaných žil byl porovnán s původním obvodem neozářených žil (definovaným jako 100 %), takže nižší hodnota mediánu znamená větší kontrakci a naopak. Výsledky kontrakce pro hodnoty výkonu 8 W, 10 W a 12 W jsou srovnatelné a statisticky významně lepší než hodnoty kontrakce při užití výkonu 15 W (p < 0,001) – Obr. 3.

Při hodnocení množství aplikované energie na 1 cm délky safény jsme zjistili, že vyšší objemy energie byly aplikovány ve skupině žil bez náplně krví, ale při rozdělení v závislosti na hodnotách výkonu vycházejí energetické dávky téměř stejně – p=0,192 až 0,97. Tabulky 4, 5 a 6 sumarizují rychlost posunu laserového vlákna během výkonu. Tato rychlost je logicky statisticky významně rozdílná pro různé hodnoty výkonu (p < 0,001).

Pokud shrneme výsledky obou skupin (s krví a bez krve) zjišťujeme, že pouze rychlost vytažení vlákna se liší statisticky významně pro některé hodnoty výkonu (5W a 10W); pokud jde o kontrakci a množství energie na centimetr není zde prakticky žádný rozdíl mezi prázdnými a naplněnými žilami. Tabulka 7 ukazuje hodnoty p a testy užité pro toto hodnocení.

Bodové grafy (Obr. 4 a 5) ukazují závislosti mezi kontrakcí a energií na centimetr a kontrakcí a rychlostí vytažení vlákna. Na základě těchto výsledků a také s ohledem na hodnoty korelačních koeficientů (Spearman) – data nejsou uvedena v této práci – je možno uzavřít, že pro hodnoty vyšetřované v této studii existuje pouze malá korelace (téměř žádný vztah). Naopak vztah mezi energií a rychlostí vytažení vlákna je významný (Obr. 6).

V těch případech, kdy byla sledována přítomnost perforací, potvrdily naše výsledky hypotézu, že jsou perforace závislé na nastavení výkonu. Méně perforací bylo při užití nižších a středních hodnot výkonu (Obr. 7).

DISKUSE

Mechanismus laserem indukovaného tepelného poškození spočívá v nepřímém zahřátí žilní stěny bublinkami páry, které rezultuje v trombotický uzávěr cévy [2], a v přímém inzultu stěny v důsledku bezprostředního kontaktu mezi hrotem laserového vlákna a vlastní stěnou [10]. Kontrakce žíly během výkonu hraje důležitou roli pro okamžitý i dlouhodobý výsledek léčby [13, 14, 15]. Značná kontrakce žíly znamená malý reziduální lumen cévy s omezenou tvorbou trombu, který by mohl rekanalizovat a zapříčinit znovuotevření laserizované safény.

Střední vrstva žilní stěny (medie) se skládá z vlákem hladké svaloviny a ze síťoviny elastické a pojivové tkáně. Žilní stěna je v porovnání s tepennou tenčí, bohatší na kolagen a chudší na myocyty a elastin. Termální kontrakce kolagenu je dobře známý fenomen. Při zahřátí na zhruba 60 °C ztrácí kolagen svoji vysoce organizovanou strukturu a smršťuje se [16, 17]. Tento proces je popisován jako gelatinózní degradace nebo denaturace. Tepelné vlastnosti kolagenu se liší v závislosti na živočišném druhu a jeho věku a také na prostředí, ve kterém živočich žije [18]. Předností předkládané studie v porovnání s jinými experimentálním studiemi, které užívaly kozy, králíky, ovce, prasata a krávy [1, 4, 6] je to, že v našich experimentech bylo užito skutečné lidské varikózní safény.

Podle řady studií, které sledovaly vztah mezi chováním tkání, teplotou a dobou expozice, je smrštění kolagenu na těchto veličinách přímo závislé [19, 20]. Delší doba zahřívání optimalizuje kontrakci kolagenu a následný uzávěr cévy. Jsou ale přítomny také další faktory, které ovlivňují kvalitu kontrakce, jako jsou místo expozice, kvalita tkáně, orientace kolagenových vláken a vzdálenost vlastní tkáně od hrotu laserového vlákna [21]. V tomto kontextu hraje přímý kontakt mezi hrotem vlákna a žilní stěnou nejdůležitější roli pro samotnou kontrakci a tkáňové poškození s následnou redukcí lumen a obliterací. Přenos laserové energie na žilní stěnu přímým kontaktem je hlavním mechanismem účinku endovenózního laseru. V místě přímého dotyku hrotu vlákna s žilní stěnou však může dojít k nepřiměřenému tkáňovému poškození s následnou perforací.

Množství aplikované laserové energie je při endovenózní léčbě velmi důležité. Nedostatečná hodnota může mít za následek neuspokojivý klinický výsledek, zatímco přílišná aplikace může bez dalších ochranných opatření vést k poškození perivenózních struktur bez další kontrakce žíly. Ke stanovení optimálních parametrů je nezbytné určit odpověď žilní tkáně na různé tepelné inzulty během různých časových období. Některé studie doporučovaly užití vyšších výkonů (až 30W) s cílem aplikace značně vysokých (více než 90 J/cm) objemů energie [7–10, 22].

Výsledky naší studie prokázaly, že se rozsah pozitivních termálních efektů na žilní tkáň (kontrakce) nezvyšuje při užití vyšších výkonových parametrů (15 W v kontinuálním módu). Naopak může použití těchto a vyšších hodnot posílit negativní efekt termální laserové léčby bez zvýšení efektu terapeutického. Vyšší výkony produkují na hrotu laserového vlákna značnou karbonizaci s prudkým nárůstem teploty a možnou perforací žíly. Naše studie prokázala signifikantně vyšší množství žilních perforací při užití 15W v porovnání s nižšími výkony.

Konečný výsledek léčby nemusí ovlivnit pouze celkové množství energie na jednotku délky žíly, ale především způsob aplikace této energie. „Pomalé“ zahřívání nižším nebo středním výkonem (8 až 12 W) s pomalejším posunem laserového vlákna (0,2 až 2 mm/s) znamená větší kontrakci s menším výskytem perforací.

Naše studie také ukázala, že po dosažení určité hraniční hodnoty energie (zhruba 60 až 70 J/cm) je kontrakce prakticky konstantní a další zvyšování této energie se již jeví jako zbytečné. Tento nález je podpořen nedávnou klinickou studií Kima a spolupracovníků [23], kteří prezentovali uspokojivé výsledky s nízkým procentem komplikací a vedlejších projevů při užití 11W diodového laseru a průměrných hodnotách energie 35,16 J/cm.

Nedostatečné vyprázdnění varikózní safény při laserové léčbě vede k zahřívání krve s následnou trombózou safény a možností rekanalizace. Naše studie prokázala možnost bezpečné aplikace vyšších objemů energie do vyprázdněných žil, což podporuje předpoklad důležitosti komprese a vyprázdnění žíly během výkonu (Trendelenburgova poloha pacienta při operaci, tumescentní anestezie s kompresí safény v duplikatuře její fascie a manuální komprese safény ). 

ZÁVĚR

Tato studie obhajuje koncept „pomalého“ zahřívání během endovenózní léčby křečových žil diodovým laserem s cílem dostatečné kontrace žíly a dobrých bezprostředních i dlouhodobých výsledků. Na základě našich experimentálních pozorování a jejich podrobné statistické analýzy doporučujeme nižší a střední nastavení laserového výkonu (8 až 12 W) s pomalým posunem laserového vlákna (0,2 až 2 mm/s) s cílem dosažení aplikace dostatečné laserové energie na jednotku délky a optimálního klinického výsledku. Snaha o vyprázdnění žíly při operaci vede k lepšímu přenosu energie na její stěnu. Tato pozorování mohou být podkladem pro další zlepšení metodiky endovenózní laserové léčby varixů. Je však třeba dalších studií za účelem standardizace ostatních technických aspektů léčby a dále validního ověření těchto poznatků v klinické praxi.  

MUDr. S. Kašpar

Líznerova 737

500 09  Hradec Králové

e-mail: kaspar@flebocentrum.cz