Menu Close

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ РАДИОЧАСТОТНОЙ АБЛЯЦИИ В ТРАВМАТОЛОГИИ И ОРТОПЕДИИ

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ РАДИОЧАСТОТНОЙ АБЛЯЦИИ В ТРАВМАТОЛОГИИ И ОРТОПЕДИИ

М.А.ГВОЗДЕВ, М.В.РЯБИНИН, А.С.САПРЫКИН, Н.Н.КОРНИЛОВ

ФГБУ «РНИИТО им. Р.Р. Вредена, Санкт-Петербург

SUMMARY

HISTORY OF DEVELOPMENT OF RADIOFREQUENCY ABLATION IN TRAUMATOLOGY AND ORTHOPEDICS

Key words: radiofrequency ablation, traumatology, orthopedics.

Relevance. Radiofrequency ablation (RFA) has been widely used in various fields of medicine. The use of RFA in orthopedics and traumatology began with shoulder instability. In recent years, this method has been used as a surgical tool for other pathologies. In order to understand the potential benefits and possibilities of RFA, it is necessary to look at the history of RFA development in traumatology and orthopedics.

Objective: to analyze the history of RFA in traumatology and orthopedics.

Materials and methods: the search was carried out in the databases MedLine, PubMed, CochraneLibrary and e-library for keywords (radiofrequency energy, radiofrequency, arthroscopy, traumatology, orthopedics, ablation), among English and Russian-language works published from January 1891 to July 2019.

Results: RFA was described at the end of the 19th century by D’Arsonval. Then, in 1910, Beer E. described a new method for treating bladder neoplasms by cauterization through a cystoscope, and in 1911, Clark W.L. used vibrational drainage in the treatment of malignant tumors. At the beginning of the 20th century, RFA did not took attention of researchers until Cushing H., and Bovie W.T. described a Bovie knife in 1928. In 1990, McGahan J.P. et al. And Rossi S. et al. replaced the Bovie knife with specially designed needles insulated at the distal end.

One of the first histological studies of the use of RFA in orthopedics was performed in 1998 on articular capsular specimens from adult sheep. Thermal energy was used earlier in orthopedics and traumatology but mainly through lasers. The RFA technique was first applied in orthopedics to reduce soft tissue weakness around the shoulder joint but unfortunately only with short -term benefit. The use of the plasma layer in chondroplasty has become a new method of treating cartilage lesions, recently followed by ablation of nerves in chronic pain syndrome.

Conclusions: Despite the first mention of RFA in 1891, this method began to utilize in traumatology and orthopedics much later than in cardiology, neurology, oncology and proctology. Starting to reduce the weakness of the periarticular soft tissues, RFA has further spread to treat cartilage damage. Currently, researchers are most interested in the possibilities of RFA for the treatment of chronic pain syndromes caused by degenerative spine disorders and degenerative joint diseases, as well as for the relief of neuropathic pain after operations on the musculoskeletal system.

Ключевые слова: радиочастотная абляция, травматология, ортопедия.

Актуальность

С тех пор как в 1891 году D’Arsonval впервые продемонстрировал данный метод в медицине, радиочастотная абляция (РЧА) нашла свое применение в таких специальностях как кардиология, неврология, онкология и проктология. Методика РЧА была впервые использована в ортопедии для уменьшения слабости мягких тканей в первую очередь вокруг плечевого сустава. Достигаемый эффект не оказался долгосрочным, так как во многих случаях сохранялась нестабильность, что требовало проведения дополнительных вмешательств. Однако, большинство травматологов- ортопедов остаются слабо осведомлены о потенциальных преимуществах и возможностях радиочастотной абляции. Поэтому, для их лучшего понимания полезно обратиться к истории развития РЧА в травматологии и ортопедии.

Цель исследования: анализ истории развития РЧА в травматологии и ортопедии.

Материалы и методы

В базах данных MedLine, PubMed, CochraneLibrary и e-library по ключевым словам (radiofrequency energy, radiofrequency, arthroscopy, traumatology, orthopedics, ablation) был проведен поиск среди англо- и русскоязычных работ, опубликованных в период с января 1891 по июль 2019 года.

Результаты и их обсуждение

Несмотря на то, что методы радиочастотной абляции являются относительно новыми, базовая технология РЧА была описана более столетия назад D’Arsonval [1], который в 1891 году впервые продемонстрировал, что когда радиочастотные волны проходили через ткань, они вызывали повышение её температуры. В начале 20 века клиническое применение РЧА было крайне ограничено [2, 3, 4].

Так, в 1910 Beer E. [3] описал новый метод лечения новообразований мочевого пузыря с помощью прижигания через цистоскоп, а в 1911 году Clark W.L. [4] использовал колебательное осушение при лечении злокачественных опухолей небольшого размера. Более широкое распространение РЧА получило после того как Cushing H. и Bovie W.T. применили нож Bovie в 1928 году [5] для прижигания или рассечения ткани. Объем ткани на которое оказывалось воздействие было ограничено всего несколькими миллиметрами, потому что обугленная ткань прилипала к кончику ножа. Нож Bovie первого поколения представлял собой монополярный электрод, аналогичный тому, который используется в настоящее время, для электрокоагуляции, причём заземление было наложено на пациента таким же образом, как и в большинстве современных методов. Ток, проходящий через нож Bovie в тело, в конечном итоге рассеивается по широкой области, обеспечиваемой заземляющими контактами.

Тот факт, что нож Bovie работает, вызывая ионное возбуждение тканей, окружающих иглу, был впервые продемонстрирован Organ L.W. [6]. Вал иглы не выделял тепло – оно вырабатывалось в тканях, приводя к коагуляции и клеточному некрозу. Довольно быстрое применение тока вызыва ограниченную область коагуляции, а также локальное обугливание тканей. Последнее действовало, как ингибитор дальнейшего ионного возбуждения, таким образом, ограничивая зону распространения коагуляционного некроза.

Более чем через 10 лет два независимых исследователя использовали модификацию предшествующих методов РЧА для создания коагуляционного некроза, который можно применять чрескожно. McGahan J.P.  et al. [7] описали свои исследования в 1990 году, и в том же году Rossi S. et al. [8] сообщили о похожей технике. Эти исследователи заменили нож Bovie специально разработанными иглами, изолированными на дистальном конце, которые направляли поток тока в ткани-мишени на заданную глубину.

В 1992 году McGahan J.P. et al. [9] продемонстрировал, что ультразвук можно использовать для контроля позиционирования РЧ иглы и оценке эхогенного ответа в окружающих её ткани при абляции. Они зафиксировали увеличение эхогенности вокруг открытого кончика иглы после подачи тока, причём этот эхогенный ответ был эллипсоидным по внешнему виду и приблизительно соответствовал объёму коагуляционного некроза, наблюдаемого при морфологическом исследовании.

В 1993 году УЗ- контроль был использован для РЧА опухолей печени у людей [10], что стимулировало коммерческое распространение РЧА: были разработаны РЧ-генераторы и иглы, которые можно использовать для чрескожной, лапароскопической или открытой абляции.

На рубеже 21 века РЧА нашла свое применение в таких специальностях как кардиология, неврология, онкология и проктологии (Brodkey et al. [11]; Daoud and Morady [12]; Kapp et al. [13]; Lesh [14]; Moraci et al. [15]; SeegenschmiedtandSauer[16]). Хотя её эффекты были тщательно изучены в тканях сердечной и нервной систем, лишь ограниченные сведения имелись применительно к опорно-двигательному аппарату [17]. Одно из первых гистологических исследований применения РЧА в ортопедии было выполнено на суставных капсулярных образцах взрослых овец, так же Lopez M.J. et al. [18] использовали различные интенсивности РЧА и обнаружили прямую зависимость между температурой и процентом площади поражения. В целом при этом наблюдалось увеличение размера поперечного сечения фибрилл коллагена, что эффективно сокращало мягкие ткани, которые подвергались воздействию радиочастотной энергии.

Необходимо отметить, что тепловая энергия и ранее использовалась в ортопедии и травматологии, но преимущественно через лазеры. Применение лазеров в ортопедии и травматологии было сопряжено с рядом недостатков, таких как стоимость, безопасность окружающих тканей и размером оборудования. РЧА обеспечивала более безопасное и удобное использование тепловой энергии [19], чем лазерные технологии и впервые была популяризована в ортопедии для уменьшения слабости мягких тканей вокруг суставов, в частности при нестабильности плечевого сустава (Kosy J.D. et al. [20]). Целью процедуры было достижение температуры от 70 до 80 °C, которая бы денатурации коллагена, стимулированию реакции заживления, подобную тому, что Lopez M.J. et al. [18] обнаружили invitro на тканях овец [21].

Эффективность данного подхода оказалась недолгосрочной, и во многих случаях либо сохранялась нестабильность, либо требовалось дополнительное вмешательство: так частота неудач достигала 37% при 38-месячном наблюдении [22, 23]. Anderson K. et al. выявили факторы риска, связанные с ранней неудачей термической капсулоррафии, которыми явились предшествующие операции в анамнезе и множественные рецидивирующие дислокации [24]. Кроме того, гистологически было обнаружено, что структура коллагена сохраняла морфологическую аномальность до 16 месяцев после операции [25]. Таким образом, энтузиазм в отношении радиочастотной технологии, из-за низкой эффективности ее применения на капсуле и хряща плечевого сустава, снизился.

Новым методом лечения поражений хряща стало использование плазменного слоя в хондропластике. Исторически эти поражения лечили неоперативно [17], что потенциально приводило к увеличению глубины и площади трещин и дальнейшей эрозии хряща. Однако было обнаружено, что применение РЧА на хряще имеет отличные физические и химические свойства, так как наконечник зонда создает плазменный слой через проводящую среду [26]. Энергия преобразуется в тепло за счет молекулярного трения, когда электролиты в растворе колеблются [27]. При нагревании коллагена структура хряща меняет форму. При остывании волокна перестраиваются параллельно шву [28]. Кроме того, было обнаружено, что биполярный плазменный слой обладает дополнительным преимуществом отжига, который делает поверхность хряща менее проницаемой [29]. Процесс отжига герметизирует прохождение ферментов суставной жидкости в субхондральную кость. Этот новый слой может обеспечить непроницаемую поверхность, которая является более устойчивой, предотвращая распространение трещин [30].

Кроме того, в работе Заболотского Д.В. и соавт. [31] РЧА показала эффективность при лечении нейропатического болевого синдрома у пациентов, перенесших эндопротезирование плечевого сустава. Также РЧА с успехом применяется для лечения корешкового болевого синдрома – основной мишени в хирургии дегенеративно-дистрофических заболеваний позвоночника. В основе данного лечения лежит воздействие тока высокой частоты на безмиелиновые нервные волокна с моделированием прохождения болевого импульса [32].

Исходя из результатов исследования Волкова И.В. и соавт. [32], РЧА в сочетании с эпидуральным введением стероидов являются безопасными и эффективными методами лечения послеоперационного корешкового болевого синдрома при условии отсутствия хирургически значимых субстратов компрессии.

В работе Davis T. et al. [33] было показано, что охлажденная РЧА коленного сустава при остеоартрите эффективнее снимает боль и улучшает функциональное состояние сустава в сравнении с внутрисуставным введением стероидов. Таким образом, что охлажденная РЧА может заметно улучшить качество жизни пациентов, страдающих остеоартритом коленного сустава.

Выводы

Несмотря на первое упоминание в 1891 году, данный метод стал использоваться в травматологии и ортопедии гораздо позже, чем в кардиологии, неврологии, онкологии и проктологии. Начавшись как метод уменьшения слабости околосуставных мягких тканей, дальнейшее распространение РЧА получила для лечения хряща. В настоящее время наибольший интерес исследователей привлечён к возможностям РЧА при лечении хронических болевых синдромов, обусловленных дегенеративными заболеваниями позвоночника и суставов конечностей, а также купированием нейропатической боли после операций на элементах опорно-двигательной системы.

 

Литературa

  1. D’Arsonval MA. Action physiologique des courants alternatifs. C R Soc Biol 1891; 43:283–286.
  2. Van Sonnenberg E. et al. Tumor ablation: principles and practice. – Springer Science & Business Media, 2005.
  3. Beer E. Removal of neoplasms of the urinary bladder: a new method employing high frequency (oudin) currents through a cauterizing cystoscope. JAMA 1910; 54:1768–1769.
  4. Clark WL. Oscillatory desiccation in the treatment of accessible malignant growths and minor surgical conditions. J Adv Ther 1911; 29:169–183.
  5. Cushing H, Bovie WT. Electro-surgery as an aid to the removal of intracranial tumors. Surg Gynecol Obstet 1928; 47:751–784.
  6. Organ LW. Electrophysiologic principles of radiofrequency lesion making. Appl Neurophysiol 1976–1977; 39:69–76.
  7. McGahan JP, Browing PD, Brock JM, Tesluk H. Hepatic ablation using radiofrequency electrocautery. Invest Radiol 1990; 25:267–270.
  8. Rossi S, Fornari F, Pathies C, Buscarini L. Thermal lesions induced by 480 KHz localized current field in guinea pig and pig liver. Tumori 1990; 76:54–57.
  9. McGahan JP, Brock JM, Tesluk H, et al. Hepatic ablation with use of radiofrequency electro-cautery in the animal model. J Vasc Intervent Radiol 1992; 3:291–297.
  10. McGahan JP, Scheider P, Brock JM, Teslik H. Treatment of liver tumors by percutaneous radio-frequency electrocautery. Semin Intervent Radiol 1993; 10(2):143–149.
  11. Brodkey JS, Miyazaki Y, Ervin FR, Mark VH. Reversible heat lesions with radiofrequency current: a method of stereotactic localization. J Neurosurg. 1964; 21(1):49–53. doi: 10.3171/jns.1964.21.1.0049.
  12. Daoud E, Morady F. Catheter ablation of ventricular tachycardia. Curr Opin Cardiol. 1995; 10(1):21–25. doi: 10.1097/00001573-199501000-00005.
  13. Kapp KS, Kapp DS, Stuecklschweiger G, Berger A, Geyer E. Interstitial hyperthermia and high dose rate brachytherapy in the treatment of anal cancer: a phase I/II study. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1994; 28(1):189–199. doi: 10.1016/0360-3016(94)90157-0.
  14. Lesh MD. Interventional electrophysiology–state-of-the-art 1993. Am Heart J. 1993; 126(3 Pt 1):686–698. doi: 10.1016/0002-8703(93)90419-A.
  15. Moraci A, Buonaiuto C, Punzo A, Parlato C, Amalfi R. Trigeminal neuralgia treated by percutaneous thermocoagulation. Comparative analysis of percutaneous thermocoagulation and other surgical procedures. Neurochirurgia (Stuttg) 1992; 35(2):48–53.
  16. Seegenschmiedt MH, Sauer R. The current role of interstitial thermo-radiotherapy. Strahlenther Onkol. 1992; 168(3):119–140.
  17. Anderson S. R. et al. The history of radiofrequency energy and Coblation in arthroscopy: a current concepts review of its application in chondroplasty of the knee //Journal of experimental orthopaedics. – 2019. – Т. 6. – №. 1. – p. 1.
  18. Lopez MJ, Hayashi K, Fanton GS, Thabit G, III, Markel MD. The effect of radiofrequency energy on the ultrastructure of joint capsular collagen. Arthroscopy. 1998; 14(5):495–501. doi: 10.1016/S0749-8063(98)70078-7.
  19. Мазуркевич Е.А. Способ лазеротерапии болей опорно-двигательного аппарата / Патент Российской Федерации № 2078596 URL: ru-patent.info/20/75-79/2078596.html.
  20. Kosy JD, Schranz PJ, Toms AD, Eyres KS, Mandalia VI. The use of radiofrequency energy for arthroscopic chondroplasty in the knee. Arthroscopy. 2011; 27(5):695–703. doi: 10.1016/j.arthro.2010.11.058.
  21. Hayashi K, Markel MD. Thermal capsulorrhaphy treatment of shoulder instability: basic science. Clin Orthop Relat Res. 2001; 390:59–72. doi: 10.1097/00003086-200109000-00009.
  22. D’alessandro DF, Bradley JP, Fleischli JE, Connor PM. Prospective evaluation of thermal capsulorrhaphy for shoulder instability: indications and results, two-to five-year follow-up. Am J Sports Med. 2004; 32(1):21–33. doi: 10.1177/0095399703258735.
  23. Hawkins RJ, Krishnan SG, Karas SG, Noonan TJ, Horan MP. Electrothermal arthroscopic shoulder capsulorrhaphy: a minimum 2-year follow-up. Am J Sports Med. 2007; 35(9):1484–1488. doi: 10.1177/0363546507301082.
  24. Anderson K, Warren RF, Altchek DW, Craig EV, O’Brien SJ. Risk factors for early failure after thermal capsulorrhaphy. Am J Sports Med. 2002; 30(1):103–107. doi: 10.1177/03635465020300010201.
  25. McFarland EG, Kim TK, Banchasuek P, McCarthy EF. Histologic evaluation of the shoulder capsule in normal shoulders, unstable shoulders, and after failed thermal capsulorrhaphy. Am J Sports Med. 2002; 30(5):636–642. doi: 10.1177/03635465020300050201.
  26. Voloshin I, Morse KR, Allred CD, Bissell SA, Maloney MD, DeHaven KE. Arthroscopic evaluation of radiofrequency chondroplasty of the knee. Am J Sports Med. 2007; 35(10):1702–1707. doi: 10.1177/0363546507304328.
  27. Meyer ML, Lu Y, Markel MD. Effects of radiofrequency energy on human chondromalacic cartilage: an assessment of insulation material properties. IEEE Trans Biomed Eng. 2005; 52(4):702–710. doi: 10.1109/TBME.2005.845155.
  28. Shellock FG, Shields CL., Jr Radiofrequency energy-induced heating of bovine articular cartilage using a bipolar radiofrequency electrode. Am J Sports Med. 2000; 28(5):720-724. doi: 10.1177/03635465000280051701.
  29. Uthamanthil RK, Edwards RB, Lu Y, Manley PA, Athanasiou KA, Markel MD. In vivo study on the short-term effect of radiofrequency energy on chondromalacic patellar cartilage and its correlation with calcified cartilage pathology in an equine model. J Orthop. Res. 2006; 24(4):716–724. doi: 10.1002/jor.20108.
  30. Gambardella RA, Mangin S, Arnoczky S (2016) Coblation treatment limits surface fibrillation in partial-thickness cartilage lesions: an experimental study. Inter Cart Rep Soc Ann Meet.
  31. Заболотский Д.В., Портнягин И.В. Применение импульсной радиочастотной абляции при лечении тяжелого хронического болевого синдрома после эндопротезирования плечевого сустава (клинический случай). Травматология и ортопедия России. 2015;(4):126-130.
  32. Волков Иван Викторович, Карабаев Игорь Шамансурович, Пташников Дмитрий Александрович, Коновалов Николай Александрович, Поярков Константин Александрович Радиочастотная импульсная абляция спинальных ганглиев в лечении послеоперационного корешкового болевого синдрома. // Гений ортопедии. 2018. №3. C. 349-356.
  33. Davis T. et al. Prospective, multicenter, randomized, crossover clinical trial comparing the safety and effectiveness of cooled radiofrequency ablation with corticosteroid injection in the management of knee pain from osteoarthritis //Reg Anesth Pain Med. – 2018. – Т. 43. – №. 1. – С. 84-91.