Внутренние гематомы (внутрибрюшинные, забрюшинные и внутримышечные) представляют собой скопление коагулированной крови в толще мягких тканей, возникающее при кровоизлиянии из поврежденных кровеносных сосудов в результате травмы или хирургического вмешательства. Лечение таких крупных (от ста миллилитров до нескольких литров) внесосудистых гематом, локализованных, например, в брюшной полости, представляет собой важную клиническую проблему. Сгусток крови, находясь в промежутках между органами, оказывает избыточное давление на эти органы, что может привести к синдрому сдавливания и органной недостаточности. Высока и вероятность присоединения вторичной инфекции с нагноением гематомы.
Стандартные методы лечения объемных гематом недостаточно эффективны. В частности, например, поддерживающая терапия неприменима для крупных глубоких гематом, ангиоэмболизация не подходит для крупных сосудов, дренирование посредством чрескожно установленных постоянных дренажей также обычно малоэффективно из-за гелеобразной структуры гематомы. Консервативное лечение занимает несколько недель и не подходит для симптоматических гематом, вызывающих боли, а также при угрозе синдрома сдавливая или органной недостаточности. Оперативное лечение является эффективным методом, но сопряжено с травматичным вмешательством и возможностью серьезных осложнений.
В LIMU развивается новый малоинвазивный подход — метод гистотрипсии с кипением, который состоит в использовании фокусированных импульсно-периодических ударно-волновых пучков для чрескожного разжижения гематомы с дальнейшей аспирацией (т.е. удалением) получаемой жидкости тонкой иглой.
Нашей командой уже проведены успешные эксперименты in vitro по разжижению моделей гематом из свиной и человеческой крови с последующей аспирацией содержимого под УЗИ-контролем. Впервые результаты механической деструкции гематом анализировались методами сканирующей электронной микроскопии на базе Центра коллективного пользования биологического факультета МГУ. Было показано, что максимальный размер остаточных фрагментов составляет менее 210 мкм, что не превышает диаметра отверстия медицинских игл, используемых в клинической практике. Таким образом, была подтверждена потенциальная возможность разжижения объемных гематом человека методами гистотрипсии для последующей беспрепятственной аспирации получаемой жидкости тонкой иглой.
Также недавно в LIMU были проведены эксперименты по измерению механических свойств гематом методом эластографии сдвиговой волной и изучению влияния указанных свойств на чувствительность гематом к разжижению методом гистотрипсии с кипением. В результате было показано, что устойчивость гематом к их механическому разрушению определяется не только их упругими свойствами, но также увеличивается по мере уменьшения содержания жидкости в них при постоянном модуле сдвига и ультраструктуре фибриновой сети, сдерживающей компоненты сгустка в единое целое.
В Лаборатории также была проведена серия исследований, посвященных безопасности использования метода гистотрипсии с кипением вблизи воздухсодержащих органов (таких, как легкие, кишечник и др.), часто прилегающих к гематомам в организме человека. Корреляция экспериментально получаемых разрушений с численно рассчитанными ультразвуковыми полями, создаваемыми в эксперименте, позволила построить зоны опасного расположения границы ткани и воздуха вблизи фокуса излучателя, исходя из структуры создаваемого ультразвукового поля и типичных размеров разрушений в толще мягкой ткани при воздействии методом гистотрипсии с кипением. Предсказываемые таким образом по ультразвуковому полю контуры зоны опасности могут быть нанесены на УЗИ-изображение целевого участка в режиме реального времени и использованы для планирования безопасной для окружающих органов абляции целевого участка импульсным фокусированным ультразвуком.
Контакты
Подробности
- в нашей видеолекции
- в нашем докладе
- в статьях ниже
[1] Elastic properties of aging human hematoma model in vitro and its susceptibility to histotripsy liquefaction / E. M. Ponomarchuk, P. B. Rosnitskiy, S. A. Tsysar et al. // Ultrasound in Medicine and Biology. — 2024. — Vol. 50, no. 6. — P. 927–938. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2024.02.019
[2] Mechanical damage thresholds for hematomas near gas-containing bodies in pulsed HIFU fields / E. M. Ponomarchuk, C. Hunter, M. Song et al. // Physics in Medicine and Biology. — 2022. — Vol. 67, no. 21. — P. 1–18. DOI: 10.1088/1361-6560/ac96c7
[3] Ultrastructural analysis of volumetric histotripsy bio-effects in large human hematomas / E. M. Ponomarchuk, P. B. Rosnitskiy, T. D. Khokhlova et al. // Ultrasound in Medicine and Biology. — 2021. — Vol. 47, no. 9. — P. 2608–2621. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2021.05.002
[4] Effect of stiffness of large extravascular hematomas on their susceptibility to boiling histotripsy liquefaction in vitro / T. D. Khokhlova, J. C. Kucewicz, E. M. Ponomarchuk et al. // Ultrasound in Medicine and Biology. — 2020. — Vol. 46, no. 8. — P. 2007–2016. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2020.04.023
[5] The histotripsy spectrum: differences and similarities in techniques and instrumentation / R.P. Williams, J.C. Simon, V.A. Khokhlova, O.A. Sapozhnikov, T.D. Khokhlova // International Journal of Hyperthermia, 40 1 1-19. DOI: 10.1080/02656736.2023.2233720
[6] Nonlinear acoustics today / O. A. Sapozhnikov, V. A. Khokhlova, R. O. Cleveland et al. // Acoustics today. — 2019. — Vol. 15, no. 3. — P. 55–64. DOI: 10.1121/AT.2019.15.3.55
[7] Shock-induced heating and millisecond boiling in gels and tissue due to high intensity focused ultrasound / M. S. Canney, V. A. Khokhlova, O. V. Bessonova et al. // Ultrasound in Medicine and Biology. — 2010. — Vol. 36, no. 2. — P. 250–267. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2009.09.010
[8] Controlled tissue emulsification produced by high intensity focused ultrasound shock waves and millisecond boiling / T. D. Khokhlova, M. S. Canney, V. A. Khokhlova et al. // Journal of the Acoustical Society of America. — 2011. — Vol. 130, no. 5. — P. 3498–3510. DOI: 10.1121/1.3626152
[9] Physical mechanisms of the therapeutic effect of ultrasound (a review) / M. R. Bailey, V. A. Khokhlova, O. A. Sapozhnikov et al. // Acoustical Physics. — 2003. — Vol. 49, no. 4. — P. 369–388. DOI: 10.1134/1.1591291