To the content
2 . 2023

Possibilities of color duplex scanning in assessment of the results of endovascular treatment of femoropopliteal arterial segment

Abstract

Background. Lesions of the femoropopliteal segment are encountered approximately in half of patients with lower limb ischemia. With time, the strategy of treatment of such patients was changing – from open operations to endovascular interventions. However, not only the strategy of surgical treatment but also methods of examinations, as well as interpretation of their results have been revised.

Objective. The aim of our study was to assess the results of endovascular treatment for superficial femoral artery lesions using color duplex scanning.

Patients and methods. The study included a total of 93 patients with clinical manifestations of lower limb chronic ischemia, undergoing various roentgenendovascular interventions performed on the femoropopliteal segment. Color duplex scanning was used to preoperatively assess the anatomical and hemodynamic pattern of the lesion. The obtained findings were used to decide upon the scope of a surgical intervention. The examinations were then performed on POD 1 and at 6 and 12 months. Color duplex scanning made it possible not only to evaluate patency of the reconstruction zone but also to determine the length and degree of restenosis. The most important ultrasonographic criterion for in-stent restenosis was such dopplerographic parameter as the ratio of the peak systolic velocity at the portion of the maximal narrowing of the vessel lumen to the value of the peak systolic velocity in the prestenotic zone.

Results. The reconstruction zone was fully patent in 68 (74%) patients within 12 postoperative months. Color duplex scanning demonstrated a 60–65% residual stenosis in 4 (4%) patients and thrombosis of the reconstruction zone in 12 (13%) patients (of these, balloon angioplasty had been performed in 5 patients and stenting of the superficial femoral artery in 7 patients). Reconstruction zone restenosis, up to the critical one was revealed in 9 (10%) patients. Regular color duplex scanning in patients after endovascular treatment for femoropopliteal lesions contributed to diagnosis of the cause and degree of impaired patency of the reconstruction zone. The use of such dopplerographic criterion as the ratio of the peak systolic velocity made it possible to avoid the effect on the informative value of the study of such factors as the state of the central hemodynamics and multisegmentarity of the lesion, the presence of proximal and distal lesions of the arterial bed.

Conclusion. The use of the peak systolic velocity ratio gives advantages in assessment of severity of the lesion of the main artery compared with such parameter as the absolute value of the peak systolic velocity, since the peak systolic velocity ratio is independent of the central and peripheral hemodynamics and the presence of a tandem lesion.

The use of the proposed criteria in assessment of the results of operation will make it possible to standardize an approach to interpretation of the data, thus decreasing the degree of operator-dependency of this method of diagnosis.

Keywords: superficial femoral artery stenting; femoropopliteal segment; in-stent restenosis; ultrasonographic duplex scanning; neointimal hyperplasia

Funding. The study had no financial support.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Authors’ contribution. Study conception and design – Timina I.E., Pyatkova I.I., Chupin A.V.; data collection and handling – Timina I.E., Pyatkova I.I.; draft manuscript preparation – Timina I.E., Pyatkova I.I., Varava A.B.; manuscript revision – Alekyan B.G.

For citation: Timina I.E., Pyatkova I.I., Varava A.B., Chupin A.V., Alekyan B.G. Possibilities of color duplex scanning in assessment of the results of endovascular treatment of femoropopliteal arterial segment. Аngiology and Vascular Surgery. 2023; 29 (2): 21–30. DOI: https://doi.org/10.33029/1027-6661-2023-29-2-21-30 (in Russian)

References

1. Kotov A., Peters F., Debus E.S., et al. The prospective GermanVasc cohort study. Vasa. 2021; 50 (6): 446–452. DOI: https://doi.org/10.1024/0301-1526/a000966

2. Dotter C.T. Transluminal treatment of atherosclerotic obstructions: descriptions of a new technique and a preliminary report of its application. Circulation. 1964; 30: 654–670. DOI: https://doi.org/10.1161/01.cir.30.5.654

3. Alekyan B.G., Grigorian A.M., Staferov A.V., Karapetyan N.G. Endovascular diagnostic and treatment in Russian Federation (2020). Russian Journal of Endovascular Surgery. 2021; 8 (Special Issue): 5–247. (in Russian)

4. Peryshkov I.V., Bataraliev Т.А., Samko А.N., et al. Causes of restenosis inside the stent. International Journal of Interventional Cardioangiology. 2004; 6: 23–27. (in Russian)

5. Shumakov D.V., Shekhyan G.G., Zybin D.I., et al. In-stent restenosis: symptoms, hemodynamic signs, pathogenesis and treatment. Russian Cardiology Bulletin. 2021; 16 (1): 20–27. DOI: https://doi.org/10.17116/Cardiobulletin20211601120 (in Russian)

6. Draxler M., Al-Adas Z., Abbas D., et al. Outcome benefit of arterial duplex stent imaging after superficial femoral artery stent implantation. Journal Vascular Surgery. 2021; 73 (1): 179–188. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvs.2020.02.055

7. Bondarenko O.N., Ayubova N.L., Galstyan G.R., Dedov I.I. Transcutaneous oximetry monitoring in patients with type 2 diabetes mellitus and critical limb ischemia. Diabetes mellitus. 2013; 16 (1): 33–42. DOI: https://doi.org/10.14341/2072-0351-3594 (in Russian)

8. Jager K.A., Phillips D.J., Martin R.L., et al. Noninvasive mapping of lower limb arterial lesions. Ultrasound Med Biol. 1985; 11 (3): 515–521. DOI: https://doi.org/10.1016/0301-5629(85)90164-4

9. Legemate D.A., Teeuwen C., Hoeneveld H., Ackerstaff R.G. The potential of duplex scanning to replace aorto-iliac and femoro-popliteal angiography. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 1989; 3: 49–54.

10. Leng G.G. Fowkes F.G., Allan P.L., Ruckley C.V. Doppler colour flow imaging in peripheral arterial disease. British Journal of Hospital Medicine. 1991; 45 (4): 200–207.

11. Leng G.G., Whyman M.R. Donnan P.T., et al. Accuracy and reproducibility of duplex ultrasonography in gradding femoropopliteal stenoses. Journal of Vascular Surgery. 1993; 17 (3): 510–517.

12. Ranke C., Creutzig A., Alexander K. Duplex Scanning of the peak velocity with angiographic diameter reduction. Ultrasound Med Biol. 1992; 18 (5): 433–440. DOI: https://doi.org/10.1016/0301-5629(92)90082-l

13. Schlager O., Francesconi M., Haumer M., et al. Duplex sonography versus angiography for assessment of femoral popliteal arterial disease in a «real-world» setting. Journal of Endovascular Therapy. 2007; 14 (4): 452–459. DOI: https://doi.org/10.1177/152660280701400404

14. Kawarada O., Hazava K., Zen K., et al. Peak systolic velocity ratio derived from quantitative vessel anayisis from resten osis after femoropopliteal intervention: a multidisciplinary review from Endovascular Asia. Cardiovascular Intervention and Therapeutics. 2020; 35 (1): 52–61. DOI: https://doi.org/10.1007/s12928-019-00602-z

15. Macharzina R.R., Schmid S.F., Beschorner U., et al. Duplex ultrasound assessment of native stenosis in superficial femoral and popliteal arteries: a comparative stady examining the influence of multisegment lesions. Journal Endovascular Therapy. 2015; 23 (2): 254–260. DOI: https://doi.org/10.1177/1526602815576094

16. Russian National Guidelines for the Diagnosis and Treatment of Lower Extremity Arterial Diseases. M. 2019; 89. (in Russian)

17. Timina I.E., Pyatkova I.I., Zotikov A.E., Adyrkhaev Z.A. Diagnostic significance of the color duplex scanning in estimation of the arteries state at different stages of infrainguinal reconstructions. Angiology and Vascular Surgery. 2017; 23 (1): 51–58. (in Russian)

18. Garcia L.A., Rocha-Singh K.J., Krishnan P., et al. Angiographic classification of patterns of restenosis following femoropopliteal artery intervention: a proposed scoring system. Catheterization and Cardiovascular Interventions. 2017; 90 (4): 639–646. DOI: https://doi.org/10.1002/ccd.27198

19. Ramaswami G., Al-Kutoubi A., Nicolaides A.N., et al. The role of duplex scanning in the diagnosis of lower limb arterial disease. Annals Vascular Surgery. 1999; 13 (5): 494–500. DOI: https://doi.org/10.1007/s100169900289

20. Langenberg H., Schillinger M., Plank K., et al. Agreement of duplex ultrasonography vs. computed tomography angiography for evalution of native and in-stent restenosis-findings from a randomized controlled trial. European Journal Radiology. 2012; 81 (9): 2265–2269. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejrad.2011.05.035

21. Baril D., Rhee R.Y., Kim J., et al. Duplex criteria for determination of in-stent stenosis after angioplasty and stenting of the superficial femoral artery. Journal Vascular Surgery. 2009; 49 (1): 133–139. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvs.2008.09.046

22. Neuerburg-Heusler D., Karasch T. Determining the degree of stenosis of peripheral arteries. Hemodinamic and ultrasound principles. Vasa. 1996; 25 (2): 109–113.

23. Ramaswami G., Al-Kutoubi A., Nicolaides A.N., et al. The role of duplex scanning in the diagnosis of lower limb arterial disease. Annals Vascular Surgery. 1999; 13 (5): 494–500. DOI: https://doi.org/10.1007/s100169900289

Клиническое наблюдение

Пациент Л., 70 лет, обратился в Институт хирургии им. А.В. Вишневского по поводу перемежающейся хромоты в правой нижней конечности через 50-100 м после начала ходьбы. Ему выполнили механическую реканализацию и стентирование ПБА в связи с окклюзией артерии в средней и дистальной третях бедра. На контрольных ангиограммах стент проходим, остаточное сужение ПБА не более 20%. По данным ЦДС, выполненного через 1 сут после операции, стент в ПБА проходим, плотно прилежит к стенкам артерии, кровоток магистрального типа с пиковой систолической скоростью 90 см/с без локальных нарушений.

При контрольном ультразвуковом исследовании (УЗИ) через 6 мес после операции стент проходим, по нему регистрируется магистральный кровоток с пиковой систолической скоростью 80-90 см/с без локального повышения на всем протяжении поверхностной бедренной артерии, в том числе и в стентированнном участке.

Через 1 год после операции пациент стал отмечать постепенное уменьшение дистанции безболевой ходьбы. При контрольном УЗИ стент в ПБА был проходим, однако имелось 2 участка сужения просвета артерии. Первый участок сужения был расположен на границе верхней и средней третей бедра в просвете стента. В В-режиме определялось наличие гипоэхогенной неоинтимы с наличием фиброзных неровных краев, значительно суживающей просвет артерии. В режиме цветового дуплексного картирования визуализировался значительный дефект окрашивания (рис. 4). При исследовании кровотока на участке сужения регистрировалось локальное нарушение спектра, определялся турбулентный кровоток с повышением пиковой систолической скорости от 110 см/с до сужения до 350 см/с на участке максимального стеноза, что соответствовало рестенозу артерии более 70% (СПССК составило 3,18, что соответствует рестенозу более 70%). Аналогичный локальный участок сужения определялся на границе средней и нижней третей бедра в просвете стента, где регистрировали локальное повышение пиковой систолической скорости кровотока от 80 до 300 см/с с признаками значительной турбулентности (СПССК составило 3,75).

Заключение: атеросклероз артерий нижних конечностей, состояние после механической реканализации и стентирования ПБА. Мультифокальный рестеноз стента в ПБА более 70%, обусловленный неоинтимальной гиперплазией (величина СПССК более 3).

В связи с выявленными изменениями и нарастанием симптомов перемежающейся хромоты больному была выполнена баллонная ангиопластика с лекарственным покрытием в стенте ПБА с хорошим клиническим эффектом и полным восстановлением проходимости стента, что подтверждено ЦДС, выполненным на следующий день и через 6 мес после оперативного вмешательства.

Обсуждение

В связи со стремительным ростом количества хирургических вмешательств на артериях нижних конечностях большую актуальность приобретает проблема динамического инструментального контроля за оперированными пациентами, в том числе после эндоваскулярных хирургических вмешательств. Высокая частота рестенозов, обусловленных неоинтимальной гиперплазией, диктует необходимость регулярного динамического наблюдения за этой группой пациентов. В литературе приводятся данные, что результаты УЗИ и КТ-ангиографии показывают высокую корреляцию в оценке результатов эндоваскулярного лечения артерий б/п сегмента [20]. Благодаря неинвазивности, безопасности и отсутствию ионизирующего излучения УЗИ признано методом первой линии в наблюдении за пациентами, перенесшими такие вмешательства. Однако значительная оператор-зависимость этого исследования диктует необходимость четкой отработки и стандартизации подходов к оценке его результатов, именно с учетом особенностей гемодинамики в артериях нижних конечностей. В отечественной литературе мы не встретили работ, в которых была бы изложена на современном уровне методика цветового дуплексного сканирования с детальной оценкой результатов как открытого, так и эндоваскулярного лечения окклюзионно-стенотического поражения артерий нижних конечностей.

Гемодинамические критерии стенозов артериального русла нижних конечностей достаточно сложны для интерпретации, что обусловлено такими факторами, как:

· влияние центральной гемодинамики;

· большая протяженность сосуда;

· влияние периферического сопротивления;

· частота множественных стенозов и окклюзий;

· сочетание стенозов и окклюзий с множественными коллатеральными сосудами;

· состояние путей притока и оттока.

Именно эти факторы диктуют необходимость иного подхода к оценке степени стеноза, чем, например, в сонных артериях, где одним из основных диагностических допплерографических критериев является абсолютное значение ПССК.

В пионерских работах, появившихся на заре внедрения дуплексного сканирования в клиническую практику, степень стеноза в артериальном русле нижних конечностей определяли на основании регистрации локального повышения скорости кровотока на участке стеноза, поскольку была доказана корреляционная зависимость величины систолической скорости кровотока и степени ангиографически определенного сужения просвета артерии. Так, величина ПССК ≥275 см/с являлась высокоспецифичным предиктором рестеноза более 80% [21]. В дальнейшем стало понятно, что такой критерий будет работать только в случае одиночного локального поражения, а в случае мультифокального и многоэтажного поражения, когда скорость кровотока становится ниже после каждого значимого сужения, абсолютное значение ПССК будет значительно терять свою информативность.

В конце 1990-х годов проведенные исследования показали, что отношение пиковых скоростей кровотока в престенотической зоне и на участке стеноза является основным гемодинамическим критерием при оценке степени стеноза в артериальном русле нижних конечностей. Оказалось, что это отношение в значительно большей степени, чем абсолютное значение пиковой систолической скорости кровотока на участке стеноза, коррелирует с данными рентгеноконтрастной ангиографии [22]. Это явилось следующим этапом в развитии методики УЗИ.

При этом следует учитывать, что в различных сегментах артериального русла конечностей этот критерий различен: так, для стеноза более 50% в подвздошном сегменте показатель СПССК составляет 2,0, а для артерии б/п сегмента - 2,6 [23]. Доказано, что показатель СПССК свободен от влияния мультисегментарного и тандемного характера поражения артериального русла, что так характерно именно для атеросклеротического поражения б/п сегмента. Дело в том, что пиковая скорость кровотока после каждого гемодинамически значимого стеноза будет прогрессивно снижаться, а следовательно, в такой ситуации оценивать стеноз только на основании абсолютного значения ПССК будет ошибочно [15].

Мультидисциплинарный обзор рентгенэндоваскулярных специалистов Азии показал, что в стентированном сосуде вследствие изменения эластических свойств артериальной стенки отношение пиковых систолических скоростей на участке рестеноза и в престенотической зоне будет более высоким, чем в нативной артерии [14].

В представленной работе мы впервые в отечественной литературе предлагаем использовать предложенный нашими зарубежными коллегами подход в качестве диагностического критерия в оценке состояния артериального русла нижних конечностей, поскольку он учитывает ряд приведенных выше особенностей этого региона сосудистого русла.

Предложенный подход интерпретации результатов ЦДС к оценке результатов эндоваскулярного лечения окклюзионно-стенотических поражений артерий б/п сегмента способствовал повышению точности УЗ-диагностики в выявлении нарушений проходимости оперированного сегмента и обеспечил более высокий уровень доверия хирургов к результатам УЗИ. Проведение регулярных динамических осмотров пациентов, которым были выполнены эндоваскулярные вмешательства на б/п сегменте, способствует раннему выявлению и предупреждению развития серьезных сосудистых катастроф. Следует также подчеркнуть необходимость создания стандартизации подхода к интерпретации результатов УЗИ артериального русла нижних конечностей.

Заключение

Предлагаемый подход к оценке результатов эндоваскулярного лечения окклюзионно-стенотических поражений артерий б/п сегмента по данным УЗИ обладает следующими преимуществами.

1. Определяется локализация и протяженность поражения.

2. Оценивается морфологический субстрат поражения.

3. Определяется степень сужения артерии с использованием показателя СПССК, который имеет бо́льшую точность по сравнению с таким критерием, как абсолютная величина ПССК, поскольку не зависит от центральной и периферической гемодинамики и наличия тандемных поражений.

Литература

1. Kotov A., Peters F., Debus E.S., et al. The prospective GermanVasc cohort study. Vasa. 2021; 50 (6): 446-452. DOI: https://doi.org/10.1024/0301-1526/a000966

2. Dotter C.T. Transluminal treatment of atherosclerotic obstructions: descriptions of a new technique and a preliminary report of its application. Circulation. 1964; 30: 654-670. DOI: https://doi.org/10.1161/01.cir.30.5.654

3. Алекян Б.Г., Григорьян А.М., Стаферов А.В., Карапетян Н.Г. Рентгенэндоваскулярная диагностика и лечение заболеваний сердца и сосудов в Российской Федерации 2020 год. Эндоваскулярная хирургия. Специальный выпуск. 2021; 8: 5-247.

4. Dake M.D., Scheinert D., Tepe G., et al. Nitinol stents with polymer-free paclitaxel coating for lesions in the superficial femoral and popliteal arteries above the knee: twelve-month safety and effectiveness results from the ZilverPTX single-arm clinical study. Journal of Endovascular Therapy. 2011; 18 (5): 613-623.

5. Шумаков Д.В., Шехян Г.Г., Зыбин Д.И. и др. Рестеноз стента: клиника, гемодинамические проявления, механизмы развития и возможности коррекции. Кардиологический вестник. 2021; 16 (1): 20-27. DOI: https://doi.org/10.17116/Cardiobulletin20211601120

6. Draxler M., Al-Adas Z., Abbas D., et al. Outcome benefit of arterial duplex stent imaging after superficial femoral artery stent implantation. Journal Vascular Surgery. 2021; 73 (1): 179-188. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvs.2020.02.055

7. Бондаренко О.Н., Аюбова Н.Л., Галстян Г.Р., Дедов И.И. Транскутанная оксиметрия в динамическом наблюдении за пациентами с сахарным диабетом и критической ишемией нижних конечностей. Сахарный диабет. 2013; 16 (1): 33-42. DOI: https://doi.org/10.14341/2072-0351-3594

8. Jager K.A., Phillips D.J., Martin R.L., et al. Noninvasive mapping of lower limb arterial lesions. Ultrasound Med Biol. 1985; 11 (3): 515-521. DOI: https://doi.org/10.1016/0301-5629(85)90164-4

9. Legemate D.A., Teeuwen C., Hoeneveld H., Ackerstaff R.G. The potential of duplex scanning to replace aorto-iliac and femoro-popliteal angiography. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 1989; 3: 49-54.

10. Leng G.G. Fowkes F.G., Allan P.L., Ruckley C.V. Doppler colour flow imaging in peripheral arterial disease. British Journal of Hospital Medicine. 1991; 45 (4): 200-207.

11. Leng G.G., Whyman M.R. Donnan P.T., et al. Accuracy and reproducibility of duplex ultrasonography in gradding femoropopliteal stenoses. Journal of Vascular Surgery. 1993; 17 (3): 510-517.

12. Ranke C., Creutzig A., Alexander K. Duplex Scanning of the peak velocity with angiographic diameter reduction. Ultrasound Med Biol. 1992; 18 (5): 433-440. DOI: https://doi.org/10.1016/0301-5629(92)90082-l

13. Schlager O., Francesconi M., Haumer M., et al. Duplex sonography versus angiography for assessment of femoral popliteal arterial disease in a "real-world" setting. Journal of Endovascular Therapy. 2007; 14 (4): 452-459. DOI: https://doi.org/10.1177/152660280701400404

14. Kawarada O., Hazava K., Zen K., et al. Peak systolic velocity ratio derived from quantitative vessel anayisis from resten osis after femoropopliteal intervention: a multidisciplinary review from Endovascular Asia. Cardiovascular Intervention and Therapeutics. 2020; 35 (1): 52-61. DOI: https://doi.org/10.1007/s12928-019-00602-z

15. Macharzina R.R., Schmid S.F., Beschorner U., et al. Duplex ultrasound assessment of native stenosis in superficial femoral and popliteal arteries: a comparative stady examining the influence of multisegment lesions. Journal Endovascular Therapy. 2015; 23 (2): 254-260. DOI: https://doi.org/10.1177/1526602815576094

16. Российские Национальные рекомендации по диагностике и лечению заболеваний артерий нижних конечностей. M. 2019; 89.

17. Тимина И.Е., Пяткова И.И., Зотиков А.Е., Адырхаев З.А. Диагностическое значение цветового дуплексного сканирования в оценке состояния артерий на этапах инфраингвинальных реконструкций. Ангиология и сосудистая хирургия. 2017; 23 (1): 51-58.

18. Garcia L.A., Rocha-Singh K.J., Krishnan P., et al. Angiographic classification of patterns of restenosis following femoropopliteal artery intervention: a proposed scoring system. Catheterization and Cardiovascular Interventions. 2017; 90 (4): 639-646. DOI: https://doi.org/10.1002/ccd.27198

19. Ramaswami G., Al-Kutoubi A., Nicolaides A.N., et al. The role of duplex scanning in the diagnosis of lower limb arterial disease. Annals Vascular Surgery. 1999; 13 (5): 494-500. DOI: https://doi.org/10.1007/s100169900289

20. Langenberg H., Schillinger M., Plank K., et al. Agreement of duplex ultrasonography vs. computed tomography angiography for evalution of native and in-stent restenosis-findings from a randomized controlled trial. European Journal Radiology. 2012; 81 (9): 2265-2269. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejrad.2011.05.035

21. Baril D., Rhee R.Y., Kim J., et al. Duplex criteria for determination of in-stent stenosis after angioplasty and stenting of the superficial femoral artery. Journal Vascular Surgery. 2009; 49 (1): 133-139. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvs.2008.09.046

22. Neuerburg-Heusler D., Karasch T. Determining the degree of stenosis of peripheral arteries. Hemodinamic and ultrasound principles. Vasa. 1996; 25 (2): 109-113.

23. Ramaswami G., Al-Kutoubi A., Nicolaides A.N., et al. The role of duplex scanning in the diagnosis of lower limb arterial disease. Annals Vascular Surgery. 1999; 13 (5): 494-500. DOI: https://doi.org/10.1007/s100169900289

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)

п?? GEOTAR-Media Publishing Group. The use of textual and illustrative content from this publication for the training of any artificial intelligence systems п?? including machine learning models and neural networks п?? is strictly prohibited without the prior written consent of the copyright holder.

  • п??п??п??п??п??п??п??п??п??п?? п??п??п??п??п??п??п??п?? п??п??п??п??п??п??п??п??п??п?? п?? п??п??п??п??п??п??п??п??п??п?? п??п??п??п??п??п??п??п??
  • п??п??п??п??п??п??п??п??п??
  • Telegram
CHIEF EDITOR
Academician of the Russian Academy of Sciences Doctor of Medical Sciences, Professor, President of the Russian Society of Angiologists and Vascular Surgeons

 

In accordance with the decision of the Presidium of the Russian Society of Angiologists and Vascular Surgeons, the journal "Angiology and Vascular Surgery" will be named after Academician A.V. Pokrovsky starting from No. 2/2022.


Journals of «GEOTAR-Media»