To the content
4 . 2024

Injection intra-arterial thrombolysis using only ultrasound navigation for thrombosis and embolism of lower extremity arteries (initial experience of use)

Abstract

Background. Catheter-directed thrombolysis today is, along with open revascularization, the method of choice in the treatment of patients with acute limb ischemia (not more than Rutherford class IIa–b), with a positive result achieved in at least 80% of cases. However, the main factor limiting its use is the need for technical, economic and staff resources, an X-ray endovascular operating room with appropriate consumables and trained personnel.

Objective. To develop a technique for injection intra-arterial thrombolysis using only ultrasound navigation and evaluate its immediate results.

Patients and methods. We retrospectively analyzed a group of 23 patients (13 men and 10 women aged from 47 to 47 years, mean 64.6±1.7 years) admitted to the Nizhnevartovsk District Clinical Hospital from October 2023 to January 2024 with thrombosis and embolism of the arteries of the extremities and operated on using injection thrombolysis.

Tissue plasminogen activator (t-PA – Actilyse) was used as a thrombolytic drug administered under ultrasound guidance by puncturing the thrombosed segment with an 18–25 G needle from 2–4 points, achieving impregnation of the thrombus with the drug along the entire length. The initial dose of the drug was 10–20 mg t-PA. If necessary, repeated injections were performed, usually after 2–4 hours depending on the clinical effect. The average frequency of injections was 1.8±0.19 (1–4).

Results. Technical success (restoration of antegrade blood flow and reduction in thrombus volume by more than 95%) of injection thrombolysis was achieved in 87% of the cases, with the overall clinical effect (relief of acute ischemia or its decrease to grade I) amounting to 100%. The duration of thrombolysis ranged from 20 minutes to 48 hours (average – 8.7±1.6 hours, median – 6 hours). The amount of the drug used was 29.5±3.0 mg (15–65 mg), 7.8±2.2 mg/hour (1.7–40.0 mg/hour).

3 (13%) subjects developed local hematomas at the puncture sites, requiring no revision. One patient died from polysegmental viral pneumonia.

In 15 patients, after relief of acute ischemia, an angiographic examination was carried out to verify the primary cause of thrombosis. Once pathology revealed, endovascular correction was additionally performed. In two patients with an extended thrombus, the procedure was supplemented with catheter-directed thrombolysis.

Conclusion. The method of injection intra-arterial thrombolysis using ultrasound navigation alone allows achieving the results comparable to those yielded by the conventional procedure of catheter-directed thrombolysis. The described technique can urgently be performed in any surgical hospital.

Keywords:  catheter-directed thrombolysis; arterial thrombosis; embolism; injection thrombolysis; ultrasound navigation

Funding. The study had no financial support.

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

Authors’ contribution. Study conception and design – Kornilov D.Yu.; data collection and handling – Kornilov D. Yu., Maksimov A.V.; statistical processing – Kornilov D.Yu., Maksimov A.V., Satinov A.V., Kazakov S.B.; draft manuscript preparation – Kornilov D.Yu., Maksimov A.V.; manuscript revision – Maksimov A.V.

For citation: Kornilov D.Yu., Satinov A.V., Kazakov S.B., Maksimov A.V. Injection intra-arterial thrombolysis using only ultrasound navigation for thrombosis and embolism of lower extremity arteries (initial experience of use). Angiology and Vascular Surgery. Journal named after Academician A.V. Pokrovsky. 2024; 30 (4): 52–8. DOI: https://doi.org/10.33029/1027-6661-2024-30-4-52-58

References

1. Zatevakhin I.I., Tsitsiashvili M.Sh., Zolkin V.N. Acute arterial obstruction. Clinical classification and treatment tactics. Angiology and Vascular Surgery. 2002; 8 (2): 74. (in Russian).

2. Veenstra E.B., van der Laan M.J., Zeebregts C.J., et al. A systematic review and meta-analysis of endovascular and surgical revascularization techniques in acute limb ischemia. Journal of Vascular Surgery. 2020; 71 (2): 654–668. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvs.2019.05.031

3. Gadeev A.K., Bredikhin R.A. Treatment of patients with acute ischemia of the lower extremities: selective thrombolysis or open surgery? Angiology and Vascular Surgery. 2015; 21 (4): 37–42. (in Russian).

4. Shaw G.J., Dhamija A., Bavani N., et al. Arrhenius temperature dependence of in vitro tissue plasminogen activator thrombolysis. Physics in Medicine and Biology. 2007; 52 (11): 2953–67. DOI: https://doi.org/10.1088/0031-9155/52/11/002

5. Becker G.J., Rabe F.E., Richmond B.D., et al. Low-dose fibrinolytic therapy. Results and new concepts. Radiology. 1983; 148 (3): 663–70. DOI: https://doi.org/10.1148/radiology.148.3.6878681

6. Maksimov A.V., Gaisina E.A., Nuretdinov R.M. Regional thrombolysis in acute ischemia of the lower extremities. Practical Medicine. 2018; 7 (2): 55–58. (in Russian).

7. Kurtasov D.S., Palagina E.M., Dyadkov I.N., et al. The use of selective catheter thrombolysis in acute arterial thrombosis of the lower extremities. International Journal of Interventional Cardioangiology. 2024; S1 (1): 43–44. (in Russian).

8. Ebben H.P., Jongkind V., Wisselink W., et al. Catheter Directed Thrombolysis Protocols for Peripheral Arterial Occlusions: a Systematic Review. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 2019; 57 (5): 667–75. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejvs.2018.11.018

9. Bader K.B., Bouchoux G., Holland C.K. Sonothrombolysis. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2016; 880: 339–62. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-22536-4_19

10. Bader K.B., Gruber M.J., Holland C.K. Shaken and stirred: mechanisms of ultrasound-enhanced thrombolysis. Ultrasound in Medicine and Biology. 2015; 41 (1): 187–96. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultrasmedbio.2014.08.018

11. Sutton J.T., Haworth K.J., Pyne-Geithman G., Holland C.K. Ultrasound-mediated drug delivery for cardiovascular disease. Expert Opinion on Drug Delivery. 2013; 10 (5): 573–92. DOI: https://doi.org/10.1517/17425247.2013.772578

12. Chait J., Aurshina A., Marks N., et al. Comparison of Ultrasound-Accelerated Versus Multi-Hole Infusion Catheter-Directed Thrombolysis for the Treatment of Acute Limb Ischemia. Vascular and Endovascular Surgery. 2019; 53 (7): 558–562. DOI: https://doi.org/10.1177/1538574419861768

13. Schrijver A.M., van Leersum M., Fioole B., et al. Dutch randomized trial comparing standard catheter-directed thrombolysis and ultrasound-accelerated thrombolysis for arterial thromboembolic infrainguinal disease (DUET). Journal of Endovascular Therapy. 2015; 22 (1): 87–95. DOI: https://doi.org/10.1177/1526602814566578 (in Russian).

14. Rijken D.C., Seifried E., Barrett-Bergshoeff M.M., Dooijewaard G. Plasminogen activation at low temperatures in plasma samples containing therapeutic concentrations of tissue-type plasminogen activator or other thrombolytic agents. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 1990; 64 (1): 47–52.

15. Schwarzenberg H., Müller-Hülsbeck S., Brossman J., et al. Hyperthermic fibrinolysis with rt-PA: in vitro results. CardioVascular and Interventional Radiology. 1998; 21 (2): 142–5. DOI: https://doi.org/10.1007/s002709900231 (in Russian).

16. Yenari M.A., Palmer J.T., Bracci P.M., Steinberg G.K. Thrombolysis with tissue plasminogen activator (tPA) is temperature dependent. Thrombosis Research. 1995; 77 (5): 475–81. DOI: https://doi.org/10.1016/0049-3848(95)93883-2 (in Russian).

17. Kvistad C.E., Thomassen L., Waje-Andreassen U., et al. Body temperature and major neurological improvement in tPA-treated stroke patients. Acta Neurologica Scandinavica. 2014; 129 (5): 325–9. DOI: https://doi.org/10.1111/ane.12184

18. Khanevski A.N., Naess H., Thomassen L., et al. Elevated body temperature in ischemic stroke associated with neurological improvement. Acta Neurologica Scandinavica. 2017; 136 (5): 414–8. DOI: https://doi.org/10.1111/ane.12743

В 2019 г. H.P. Ebben et al. опубликовали наиболее крупный обзор литературы и метаанализ 106 исследований (из них 19 рандомизированных контролируемых исследований), посвященных катетеруправляемому артериальному тромболизису при окклюзии периферических артерий, включивший в общей сложности 10 643 больных. Это исследование было посвящено анализу различных протоколов проведения процедуры [8]. В этой работе рассматривались эффективность различных тромболитических препаратов, их дозировок, длительность терапии, непосредственные и отдаленные результаты, частота осложнений в зависимости от различных протоколов проведения процедуры. Принципиально различными выделены низко- и высокодозные схемы. Применительно к тканевому активатору плазминогена - более 0,8-1,0 и менее 0,8-1,0 мг/ч соответственно, инициальная болюсная доза 5-15 мг. Средний расход препарата составлял от 15 до 54,1 мг. Таким образом, согласно этой классификации, в нашем исследовании у всех больных применялась высокодозная терапия (7,8±2,2 мг/ч). Средняя доза препарата составила 29,5±2,95 мг.

Длительность терапии, по данным метаанализа, обычно составляла 17,3 и 20,4 ч при высоко- и низкодозной схеме соответственно. В нашей группе длительность процедуры составила 8,7±1,6 ч. При острой ишемии с давностью до 7 сут реканализация происходила у всех больных за временной период, не превышающий 4-6 ч.

По данным литературы, частота кровотечений после процедуры может достигать 19,2% (системных - 8,9%). В нашей группе она составила 13% и только в виде местных кровотечений (подкожные гематомы), не потребовавших дополнительных процедур.

Таким образом, полученные нами результаты от применения метода инъекционного тромболизиса свидетельствуют о его сопоставимой эффективности и безопасности с методом КТЛ.

В конце 1990-х годов появились работы, в которых было продемонстрировано потенцирование действия тромболитиков воздействием импульсного ультразвука. Это объяснялось эффектом ультразвуковой (акустической) кавитации, в результате которой образуются кавитирующие микропузырьки, которые формируют нелинейные микропотоки, способствующие перемешиванию жидкости. Такое сильное перемешивание жидкости ускоряет ферментативный фибринолиз, усиливая проникновение как t-PA, так и плазминогена в сгустки. Этот эффект был доказан как in vitro, так и in vivo [9-11].

Позднее было разработано эндоваскулярное устройство, сочетающее в себе ирригационный катетер с ультразвуковым излучателем, которое применялось при катетерном тромболизисе (например, устройство EKOS). Впрочем, клинические испытания этих устройств показали неоднозначные результаты. Так, J. Chait еt al. (2019) не отметили достоверной разницы по сравнению с традиционным перфорированным ирригационным катетером [12]. В то же время в двойном рандомизированном исследовании DUET (2015) продемонстрировано преимущество тромболизиса, усиленного ультразвуком - тромболизис происходил быстрее и на это требовалось меньшее количество препарата [13].

В нашей группе пациентов воздействие ультразвуком на тромб происходило "автоматически" как во время пункции и инфузии препарата, так и в процессе местного гемостаза (компрессия проводилась датчиком, который на этот период не отключали).

Другой физический агент, который мог потенциально усиливать процесс лизиса тромба, - это гипертермия, которая обеспечивалась системой обогрева пациента Equator. Влияние температуры на лизис сгустка было доказано многочисленными исследователями in vitro и in vivo [4, 14-16]. Описанный в литературе "эффект Аррениуса" свидетельствует о зависимости лизиса сгустка от температуры. Дело в том, что за счет повышения температуры тела увеличивается эффективная энергия кавитации, что клинически проявляется в усилении литической эффективности t-PA. [4]. Известны исследования, доказывающие позитивное влияние гипертермии на тромболизис в клинической практике. В исследовании H. Naess еt al. (2010) согревание пациента улучшало результаты тромболизиса с помощью tPA у пациентов с ишемическим инсультом [17, 18].

Несомненным преимуществом инъекционного тромболизиса с ультразвуковой навигацией является отсутствие необходимости в рентгенохирургическом оборудовании. Исключаются как базовые расходы на аппаратуру, обеспечение радиационной недостаточности, обучение кадров, так и контрастная и лучевая нагрузка на пациента и персонал. Потребности в расходном материале значительно скромнее. Пункция выполнялась иглами 10-25 G (0,5-1,4 мм), тогда как стандартный КТЛ требует установки интродьюсера 5-6 Fr (1,67-2,0 мм). Это потенциально уменьшает вероятность местных геморрагических осложнений.

Но, пожалуй, самое главное преимущество метода - его техническая доступность. Инъекционный тромболизис с применением ультразвуковой навигации можно выполнить в любом хирургическом отделении. Учитывая, что пациенты с острой ишемией конечностей нередко оказываются на лечении в ургентном хирургическом стационаре, где их оперируют ангиохирурги выездных бригад или даже общие хирурги, доступность этого метода может иметь решающее значение.

У всех больных анализируемой группы удалось добиться перевода ишемии в 0-I степень, т. е. если не полностью купировать ишемию, то по крайней мере создать возможность для дальнейшей транспортировки пациента в специализированный ангиохирургический центр для окончательной диагностики и лечения с применением всех средств открытой и рентгенэндоваскулярной хирургии. При этом у 30% пациентов инъекционный тромболизис использовался как окончательный достаточный метод лечения.

Заключение

Первый опыт использования метода инъекционного внутриартериального тромболизиса с применением только ультразвуковой навигации в лечении больных с тромбозами и эмболиями артерий конечностей демонстрирует результаты, сопоставимые с традиционной методикой катетеруправляемого тромболизиса. Описанная методика может быть выполнима в экстренном порядке в любом хирургическом стационаре.

Ограничением исследования является относительная малая выборка пациентов.

Литература

1. Затевахин И.И., Цициашвили М.Ш., Золкин В.Н. Острая артериальная непроходимость. Клиническая классификация и тактика лечения. Ангиология и сосудистая хирургия. 2002; 8 (2): 74.

2. Veenstra E.B., van der Laan M.J., Zeebregts C.J., et al. A systematic review and meta-analysis of endovascular and surgical revascularization techniques in acute limb ischemia. Journal of Vascular Surgery. 2020; 71 (2): 654-668. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvs.2019.05.031

3. Гадеев А.К., Бредихин Р.А. Лечение больных с острой ишемией нижних конечностей: селективный тромболизис или открытые хирургические вмешательства? Ангиология и сосудистая хирургия. 2015; 21 (4): 37-42.

4. Shaw G.J., Dhamija A., Bavani N., et al. Arrhenius temperature dependence of in vitro tissue plasminogen activator thrombolysis. Physics in Medicine and Biology. 2007; 52 (11): 2953-67. DOI: https://doi.org/10.1088/0031-9155/52/11/002

5. Becker G.J., Rabe F.E., Richmond B.D., et al. Low-dose fibrinolytic therapy. Results and new concepts. Radiology. 1983; 148 (3): 663-70. DOI: https://doi.org/10.1148/radiology.148.3.6878681

6. Максимов А.В., Гайсина Э.А., Нуретдинов Р.М. Регионарный тромболизис при острой ишемии нижних конечностей. Практическая медицина. 2018; 7 (2): 55-58.

7. Куртасов Д.С., Палагина Е.М., Дядьков И.Н. и др. Применение селективного катетерного тромболизиса при остром артериальном тромбозе нижних конечностей. Международный журнал интервенционной кардиоангиологии. 2024; S1 (1): 43-44.

8. Ebben H.P., Jongkind V., Wisselink W., et al. Catheter Directed Thrombolysis Protocols for Peripheral Arterial Occlusions: a Systematic Review. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 2019; 57 (5): 667-75. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejvs.2018.11.018

9. Bader K.B., Bouchoux G., Holland C.K. Sonothrombolysis. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2016; 880: 339-62. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-22536-4_19

10. Bader K.B., Gruber M.J., Holland C.K. Shaken and stirred: mechanisms of ultrasound-enhanced thrombolysis. Ultrasound in Medicine and Biology. 2015; 41 (1): 187-96. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultrasmedbio.2014.08.018

11. Sutton J.T., Haworth K.J., Pyne-Geithman G., Holland C.K. Ultrasound-mediated drug delivery for cardiovascular disease. Expert Opinion on Drug Delivery. 2013; 10 (5): 573-92. DOI: https://doi.org/10.1517/17425247.2013.772578

12. Chait J., Aurshina A., Marks N., et al. Comparison of Ultrasound-Accelerated Versus Multi-Hole Infusion Catheter-Directed Thrombolysis for the Treatment of Acute Limb Ischemia. Vascular and Endovascular Surgery. 2019; 53 (7): 558-562. DOI: https://doi.org/10.1177/1538574419861768

13. Schrijver A.M., van Leersum M., Fioole B., et al. Dutch randomized trial comparing standard catheter-directed thrombolysis and ultrasound-accelerated thrombolysis for arterial thromboembolic infrainguinal disease (DUET). Journal of Endovascular Therapy. 2015; 22 (1): 87-95. DOI: https://doi.org/10.1177/1526602814566578

14. Rijken D.C., Seifried E., Barrett-Bergshoeff M.M., Dooijewaard G. Plasminogen activation at low temperatures in plasma samples containing therapeutic concentrations of tissue-type plasminogen activator or other thrombolytic agents. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 1990; 64 (1): 47-52.

15. Schwarzenberg H., Müller-Hülsbeck S., Brossman J., et al. Hyperthermic fibrinolysis with rt-PA: in vitro results. CardioVascular and Interventional Radiology. 1998; 21 (2): 142-5. DOI: https://doi.org/10.1007/s002709900231

16. Yenari M.A., Palmer J.T., Bracci P.M., Steinberg G.K. Thrombolysis with tissue plasminogen activator (tPA) is temperature dependent. Thrombosis Research. 1995; 77 (5): 475-81. DOI: https://doi.org/10.1016/0049-3848(95)93883-2

17. Kvistad C.E., Thomassen L., Waje-Andreassen U., et al. Body temperature and major neurological improvement in tPA-treated stroke patients. Acta Neurologica Scandinavica. 2014; 129 (5): 325-9. DOI: https://doi.org/10.1111/ane.12184

18. Khanevski A.N., Naess H., Thomassen L., et al. Elevated body temperature in ischemic stroke associated with neurological improvement. Acta Neurologica Scandinavica. 2017; 136 (5): 414-8. DOI: https://doi.org/10.1111/ane.12743

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»