The Use of High-Intensity Low-Frequency Intravascular Ultrasound in Improving the Elastic Properties of the Arterial Wall in Atherosclerosis and Diabetic Angiopathy in the Experiment
Authors: Кулак А.И. , Чур С.Н. , Адзерихо И.Э. , Минченя В.Т. , Антиперович О.Ф. 
Published: April 2024

Введение. Результат рентгенэндоваскулярного лечения окклюзионно-стенотического поражения магистральных артерий нижних конечностей зависит не только от практических навыков хирурга и технической возможности используемого ангиографа, но и от эластических свойств сосуда. Изменение биомеханических свойств артериальной стенки у пациентов с атеросклерозом и диабетической ангиопатией позволит выполнить им рентгенэндоваскулярное вмешательство с меньшим риском развития послеоперационных осложнений, уменьшит вероятность развития повторного тромбоза в зоне операции. Цель. Оценить влияние внутрисосудистой ультразвуковой обработки на изменение эластичности артериальной стенки и определить эффективные и безопасные параметры внутрисосудистого ультразвука для улучшения эластических свойств артериальной стенки с имеющимся медиакальцинозом (диабетическая ангиопатия). Материалы и методы. Объектом исследования были участки магистрального артериального сосуда нижней конечности, взятые путем препарации ампутированной конечности через 30–60 мин. после операции. Сегменты погружались в 0,9%-ный физиологический раствор. Дальнейшее исследование проводилось в условии лаборатории не позднее 3 часов после изъятия. Нами был разработан компрессионный метод in vitro, основанный на измерении деформации сосуда при воздействии внешней статической нагрузки с помощью специальной созданной установки, состоящей из двух пластин толщиной по 1 мм, между которыми помещался исследуемый образец, и грузов кратностью 1 грамм. На первом этапе исследования определялась эластичность стенки сосудистого фрагмента. Затем, перед повторным помещением в установку, артериальные сегменты подвергались внутрисосудистой ультразвуковой обработке различными мощностными и временными параметрами. После проведенного озвучивания (син. ультразвуковая обработка) и повторного определения эластичности выполнялось гистологическое и морфологическое исследование опытных образцов. Результаты. Представлена методика определения изменений эластичности атеросклеротически измененной артериальной стенки магистрального сосуда нижней конечности до и после применения низкочастотного высокоинтенсивного внутрисосудистого ультразвука. Выявлена зависимость изменений эластических свойств артериального сосуда в зависимости от различных мощностных характеристик. Выявлены наиболее типичные виды изменения и повреждений в различных слоях сосудистой стенки в зоне озвучивания. Заключение. Полученные результаты экспериментального исследования позволяют дополнить имеющиеся знания в изменении биомеханических свойств под воздействием внутрисосудистого ультразвука и разработать метод рентгенэндоваскулярного лечения окклюзионно-стенотических поражений магистральных артерий нижних конечностей у пациентов с атеросклерозом и диабетической ангиопатией в клинических условиях.

Introduction. The result of X-ray endovascular treatment of occlusive-stenotic lesions of the main arteries of the lower extremities depends not only on the practical skills of the surgeon and the technical capabilities of the angiograph used, but also on the elastic properties of the vessel. Changes in the biomechanical properties of the arterial wall in patients with atherosclerosis and diabetic angiopathy will make it possible to perform X-ray endovascular intervention with less risk for the patient, reduce the number of postoperative complications and the risk of recurrent thrombosis in the surgical area. Purpose. To assess the effect of intravascular ultrasound exposure on changes in the elasticity of the arterial wall. To determine the effective and safe parameters of intravascular ultrasound to improve the elastic properties of the arterial wall with existing mediacalcinosis (diabetic angiopathy). Materials and methods. The object of the study were sections of the main arterial vessel of the lower limb, taken by preparation of the amputated limb 30–60 minutes after the operation. The segments were immersed in 0.9% saline. Further research was carried out in a laboratory condition no more than 3 hours after withdrawal. An in vitro compression method has been developed based on measuring the deformation of a vessel under the influence of an external static load using a specially created setup consisting of two plates 1 mm thick, between which the test sample was placed, and weights with a multiplicity of 1 gram. At the first stage of the study, the elasticity of the wall of the vascular fragment was determined. Then, before re-placement in the installation, the arterial segments were subjected to intravascular ultrasonic treatment with various power and time parameters. After scoring and re-determination of elasticity, a histological and morphological study of the prototypes was performed. Results. A method for determining changes in the elasticity of an atherosclerotically altered arterial wall of the main vessel of the lower limb as a result of the use of low- frequency high-intensity intravascular ultrasound is presented. The dependence of changes in the elastic properties of the arterial vessel depending on various power characteristics was revealed. The most typical types of changes and damages in different layers of the vascular wall in the sonication zone were revealed. Conclusion. The obtained results of the experimental study will supplement the existing knowledge on changes in biomechanical properties under the influence of intravascular ultrasound and develop a method of X-ray endovascular treatment of occlusive-stenotic lesions of the main arteries of the lower extremities in patients with atherosclerosis and diabetic angiopathy in clinical conditions.