microcirculationРегионарное кровообращение и микроциркуляцияRegional blood circulation and microcirculation1682-66552712-9756Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1682-6655-2022-21-4-75-83microcirculation-1131Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)ORIGINAL ARTICLES (EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS)Зональность распределения кровотока в микроциркуляторном русле в лимфосаркоме Плисса при однократном воздействии высокоинтенсивного фокусированного ультразвукаZonal pattern of blood flow distribution in the Pliss lymphosarcoma microcirculatory bed caused by single exposure of high-intensity focused ultrasoundГрызуновВ. В.GryzunovV. V.

Грызунов Владимир Викторович – д-р мед. наук, профессор кафедры патофизиологии с курсом клинической патофизиологии

197022, Санкт-Петербург, ул. Л. Толстого, д. 6-8

Gryzunov Vladimir V. – doctor of Medical Sciences, professor of the Department of Pathophysiology with a Course of Clinical Pathophysiology

6-8, L’va Tolstogo street, Saint Petersburg, 197022

bajnnemech2@yandex.ruГришачеваТ. Г.GrishachevаT. G.

Гришачева Татьяна Георгиевна – канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории экспериментальных исследований Центра лазерной медицины Научно-образовательного института биомедицины

197022, Санкт-Петербург, ул. Л. Толстого, д. 6-8

Grishacheva Tatyana G. – candidate of Biological Sciences, Senior Researcher of the Laboratory of Experimental Research of the Center for Laser Medicine of the Scientific and Educational Institute of Biomedicine

6-8, L’va Tolstogo street, Saint Petersburg, 197022

laser82@mail.ruЧефуС. Г.ChefuS. G.

Чефу Светлана Григорьевна – канд. биол. наук, зав. лабораторией экспериментальных исследований Центра лазерной медицины Научно-образовательного института биомедицины

197022, Санкт-Петербург, ул. Л. Толстого, д. 6-8

Chefu Svetlana G. – Candidate of Biological Sciences, Head of the Laboratory for Experimental Research of the Center for Laser Medicine of the Scientific and Educational Institute of Biomedicine

6-8, L’va Tolstogo street, Saint Petersburg, 197022

svetlanachefu@gmail.comБерковичА. Е.BerkovichA. E.

Беркович Александр Ефимович – генеральный директор ООО «Медико-техническая лаборатория», Санкт-Петербург, Россия, e-mail: aeberkovich@yandex.ru.

19525, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29

Berkovich Alexander E. – Limited Liability Company «Medico-Technical Laboratory»

29, Polytechnicheskaya str., Saint Petersburg, 195251

aeberkovich@yandex.ruПетрищевН. Н.PetrishchevN. N.

Петрищев Николай Николаевич – д-р мед. наук, профессор, руководитель Центра лазерной медицины Научно-образовательного института биомедицины, профессор кафедры патофизиологии с курсом клинической патофизиологии

197022, Санкт-Петербург, ул. Л. Толстого, д. 6-8

Petrishchev Nikolai N. – doctor of Medical Sciences, professor, Head of the Center for Laser Medicine of the Scientific and Educational Institute of Biomedicine, professor of the Department of Pathophysiology with a Course in Clinical Pathophysiology

6-8, L’va Tolstogo street, Saint Petersburg, 197022

lasmed@yandex.ruФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияPavlov UniversityRussian FederationОбщество с ограниченной ответственностью «Медико-техническая лаборатория»РоссияLimited Liability Company «Medical and technical laboratory»Russian Federation2022281220222147583Copyright © Грызунов В.В., Гришачева Т.Г., Чефу С.Г., Беркович А.Е., Петрищев Н.Н., 20222022Грызунов В.В., Гришачева Т.Г., Чефу С.Г., Беркович А.Е., Петрищев Н.Н.Gryzunov V.V., Grishachevа T.G., Chefu S.G., Berkovich A.E., Petrishchev N.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.microcirc.ru/jour/article/view/1131

    Введение В механизме действия высокоинтенсивного фокусированного ультразвука (HIFU) при лечении опухолей имеют значение не только повреждение клеток, но и сопутствующие нарушения микрогемоциркуляции, закономерности изменений которых изучены недостаточно.

   Цель исследования – анализ перфузии по периметру опухоли в зависимости от экспозиции HIFU воздействия.

   Материалы и методы

   Материалы и методы. Использовали стенд для HIFU-терапии (ООО «МТЛ»). Режим: интенсивность – 8,2 кВт/см2 в фокусном пятне 0,6 мм с частотой 1,4 МГц и экспозициями 150, 200, 250 и 500 мс.

   Объект исследования – сосудистая сеть лимфосаркомы Плисса. Контроль температуры ткани опухоли осуществляли с помощью термографа Т-8 (Россия), для измерения кровотока использовали лазерный допплерограф BLF21 (USA).

   Результаты

   Результаты. Сразу после НIFU-воздействия с экспозициями от 150–250 мс отмечали снижение перфузии до 1,06 перфузионной единицы (пф. ед.) в центральной зоне (р < 0,01) по сравнению в контролем, но с увеличением к 30-й минуте до 1,22 пф. ед. При экспозиции 500 мс признаков улучшения перфузии не выявлено. В периферической зоне на фоне снижения кровотока до 3,6 пф. ед. (р < 0,05) к 30-й минуте эксперимента отмечали восстановление гиперперфузии до 5,86 пф. ед. при всех экспозициях. В центральной зоне наблюдалось резкое снижение микроциркуляции, вероятно, вызванное повреждением сосудов, на периферии опухоли изменения перфузии имели фазный и обратимый характер.

   Заключение

   Заключение. Увеличение экспозиции HIFU-индуцированного воздействия коррелирует с ростом температуры в ткани лимфосаркомы Плисса вблизи фокуса воздействия. При однократном облучении HIFU с разной экспозицией лимфосаркомы Плисса крыс регистрируются характерные изменения перфузии в центральной и периферической зонах опухоли, выраженность которых зависит от продолжительности действия ультразвука и характеризуется зональным распределением кровотока, обусловленного формированием зон необратимого и обратимого повреждения микрогемоциркуляции.

   Introduction

   Introduction. Cell damage is not the only important mechanism of high-intensity focused ultrasound (HIFU) for cancer therapy; concomitant microcirculation disorders having alterations patterns not studied enough also have high significance.

   The aim of the study was to analyze perfusion along the tumor perimeter depending on the HIFU exposure.

   Materials and methods

   Materials and methods. We used a stand for HIFU therapy (MTL LLC). Mode: 8.2 kW/cm2 intensity at 0.6 mm focal spot at 1.4 MHz, exposure time: 150, 200, 250 and 500 ms.

   The object of the study is the vascular bed of Pliss lymphosarcoma. Tumor tissue temperature was monitored by a T-8 thermograph (Russia), blood flow was measured by the BLF21 laser Doppler recorder (USA).

   Results

   Results. After HIFU exposure time from 150–250 ms, perfusion was noted to have decreased to 1.06 perfusion units (pf.u) in the central zone (p<0.01) compared to the control, but by the 30 min perfusion has increased to 1.22 pf.un. No signs of perfusion improvement were found in exposure time of 500 ms. In the peripheral zone, against the background of a decrease in blood flow to 3.6 pf. u. (p < 0.05) by 30 min of the experiment, hyperperfusion was restored to 5.86 pf. u. in all exposure time. In the central zone, a sharp decrease in microcirculation was observed, probably caused by damage of blood vessels; in the periphery of the tumor, perfusion changes had a phasic and reversible pattern.

   Conclusion

   Conclusion. An increase of HIFU exposure correlates with an increase of temperature of Pliss lymphosarcoma tissue near the focus of exposure. Specific perfusion changes are recorded in the central and peripheral zones of the tumor when single exposed to HIFU with different time exposure; the severity of changes depends on ultrasound exposure-time and is characterized by a zonal pattern of blood flow distribution due to the formation of zones of irreversible and reversible damage to microcirculation.

ультразвукHIFUмикроциркуляциялимосаркома ПлиссаultrasoundHIFUmicrocirculationPliss limosarcomaReferencesГанцев Ш. Х. Современное применение ультразвуковых технологий в хирургии и онкологии / Ш. Х. Ганцев [и др.] // Мед. вестн. Башкортостана. – 2016. – Т. 11, № 6. – С. 90–96.Gantsev Sh. Kh., Lipatov O. N., Gantsev K. Sh., Leonteva O. S., Tursumetov D. S., Mazitov I. M. Rationale for the use of ultrasound technology in surgery and oncology // Medical Bulletin of Bashkortostan. 2016; 11 (66): 90–96. (In Russ.)Stanislavova N., Karamanliev M., Ivanov T., Yotsov T. K. D. Is high-intensity focused ultrasound (HIFU) an option for neoadjuvant therapy for borderline resectable pancreatic cancer patients? – a systematic review // Int J Hyperthermia. 2021; 38 (20): 75–80. Doi: 10.1080/02656736.2021.1909150.Stanislavova N., Karamanliev M., Ivanov T., Yotsov T. K. D. Is high-intensity focused ultrasound (HIFU) an option for neoadjuvant therapy for borderline resectable pancreatic cancer patients? – a systematic review // Int J Hyperthermia. 2021; 38 (20): 75–80. Doi: 10.1080/02656736.2021.1909150.Lopez W., Nguyen N. J. Ch., Shung K. K. Ultrasound Therapy, Chemotherapy and Their Combination for Prostate Cancer. Technol // Cancer. Res. Treat. 2021; (20): 15330338211011965. Doi: 10.1177/15330338211011965.Lopez W., Nguyen N. J. Ch., Shung K. K. Ultrasound Therapy, Chemotherapy and Their Combination for Prostate Cancer. Technol // Cancer. Res. Treat. 2021; (20): 15330338211011965. Doi: 10.1177/15330338211011965.Gryzunov V. V., Zaycev A. N., Kim Yu. Vi., Tkhai D. V. Effects of collapsing cavitation on HIFU-exposed biological objects // Eastern European Scientific J. 2021;10(74):22–25. Doi: 10.31618/ESSA.2782-1994.2021.3.74.140.Gryzunov V. V., Zaycev A. N., Kim Yu. Vi., Tkhai D. V. Effects of collapsing cavitation on HIFU-exposed biological objects // Eastern European Scientific J. 2021;10(74):22–25. Doi: 10.31618/ESSA.2782-1994.2021.3.74.140.Marinova M., Wilhelm-Buchstab T., Strunk H. Advanced Pancreatic Cancer: High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) and Other Local Ablative Therapies // Rofo. 2019; 191 (3): 216–227. Doi: 10.1055/a-0820-5564.Marinova M., Wilhelm-Buchstab T., Strunk H. Advanced Pancreatic Cancer: High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) and Other Local Ablative Therapies // Rofo. 2019; 191 (3): 216–227. Doi: 10.1055/a-0820-5564.Hwang H. Emerging HIFU applications in cancer therapy // Int. J. Hyperthermia. 2015; 31 (3): 302–309. Doi: 10.3109/02656736.2014.969789.Hwang H. Emerging HIFU applications in cancer therapy // Int. J. Hyperthermia. 2015; 31 (3): 302–309. Doi: 10.3109/02656736.2014.969789.Шевченко Е. В. Действие ультразвука на организм / Е. В. Шевченко, Н. А. Хлопенко // Сибир. мед. журн. – 2009. – № 2. – С. 96–99.Shevchenko E. V., Kchlopenko N. A. The influence of ultrasound on the organism // Siberian Medical J. 2009; (2): 96–99. (In Russ.)Сулейманов Э. А. Возможности HIFU-терапии на современном этапе / Э. А. Сулейманов [и др.] // Исследования и практика в медицине. – 2016. – Т. 3, № 3. – С. 76–82. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vozmozhnosti-hifu-terapii-na-sovremennom-etape?ysclid=lc7f7597te934362855.Suleimanov E. A., Filonenko E. V., Moskvicheva L. I., Kaprin A. D., Kostin A. A., Samsonov Yu. V., Isaev A. R. The possibility of HIFU therapy at the present stage // Research’n Practical Medicine Journal. 2016; 3 (3): 76–82. (In Russ)Crouzet S., Chapelon J. Y., Rouvière O., Mege-Lechevallier F., Colombel M., Tonoli-Catez H., Martin X., Gelet A. Whole-gland ablation of localized prostate cancer with hing-intensity focused ultrasound: oncologic outcomes and morbidity in 1002 patients. Clinical Tri. 2014; 65 (5): 907–914. Doi: 10.1016/j.eururo.2013.04.039.Crouzet S., Chapelon J. Y., Rouvière O., Mege-Lechevallier F., Colombel M., Tonoli-Catez H., Martin X., Gelet A. Whole-gland ablation of localized prostate cancer with hing-intensity focused ultrasound: oncologic outcomes and morbidity in 1002 patients. Clinical Tri. 2014; 65 (5): 907–914. Doi: 10.1016/j.eururo.2013.04.039.Ahdoot M., Lebastchi A. H., Turkbey B., Wood B., Pinto P. A. Contemporary treatments in prostate cancer focal therapy. Curr Opin Oncol. 2019; 31 (3): 200–206. Doi: 10.1097/CCO.0000000000000515.Ahdoot M., Lebastchi A. H., Turkbey B., Wood B., Pinto P. A. Contemporary treatments in prostate cancer focal therapy. Curr Opin Oncol. 2019; 31 (3): 200–206. Doi: 10.1097/CCO.0000000000000515.Белозерцева И. В. Руководство по использованию лабораторных животных для научных и учебных целей в СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова / И. В. Белозерцева, А. Ю. Беспалов, О. П. Большаков. – СПб.: Изд-во СПбГМУ, 2003. – 57 с.Belozerceva I. V. Bespalov A. Ju., Bol’shakov O. P. Guidance on the use of laboratory animals for scientific and educational purposes in SPbGMU im. Akad. I. P. Pavlova. SPb., SPbGMU, 2003: 57. (In Russ.)Гущин Я. А. Сравнительная морфология кожи человека и лабораторных животных (краткое сообщение) / Я. А. Гущин, М. А. Ковалева // Лабораторные животные для науч. исслед. – 2019. – № 2. Doi: 10.29296/2618723X-2019-02-06.Guschin, Ya. A., Kovaleva M. A. Comparative Morphology of Human and Laboratory Animals // Laboratory animals for scientific research. 2019; (2). (In Russ.)Кораблев Р. В. Неоангиогенез и опухолевый рост / Р. В. Кораблев, А. Г. Васильев // Рос. биомед. исслед. – 2017. – Т. 2, № 4. – С. 3–10.Korablev R. V., Vasilyev A. G. Neoangiogenesis and tumor growth. Russian Biomedical Research. 2017; 2 (4): 3–10. (In Russ.)Guan L., Xu G. Destructive effect of HIFU on rabbit embedded endometrial carcinoma tissues and their vascularities // Oncotarget. 2017; 8 (12): 19577–19591. Doi: 10.18632/oncotarget.14751.Guan L., Xu G. Destructive effect of HIFU on rabbit embedded endometrial carcinoma tissues and their vascularities // Oncotarget. 2017; 8 (12): 19577–19591. Doi: 10.18632/oncotarget.14751.Guan L., Xu G. Damage effect of high-intensity focused ultrasound on breast cancer tissues and their vascularities // World J Surg Oncol. 2016; (14): 153. Doi: 10.1186/s12957-016-0908-3.Guan L., Xu G. Damage effect of high-intensity focused ultrasound on breast cancer tissues and their vascularities // World J Surg Oncol. 2016; (14): 153. Doi: 10.1186/s12957-016-0908-3.Файзуллина Д. Р. Влияние гипертермии, индуцированного HIFU-воздействия и лазерного облучения на микроциркуляцию в коже / Д. Р. Файзуллина [и др.] // Актуальные проблемы лазерной медицины. – СПб., 2022. – С. 300–322.Faizullina D. R., Berkovich A. E.,Gryzunov V. V., Chefu S. G., Struy A. V., Grishachevа T. G., Petrishchev N. N. Influence of hyperthermia induced by HIFU exposure and laser irradiation on microcirculation in skin. Actual problems of laser medicine. SPb., 2022: 300–322. (In Russ.)Поверхность кавитирующего пузырька / В. Б. Акопян [и др.] // Машиностроение. – 2015. – № 12. – С. 10–15.Akopyan V. B., Alkov S. V., Bambura M. V., Ershov Yu. A. The surface of the cavitating bubble // Mechanical engineer. 2015; (12): 10–15. (In Russ.)Петрищев Н. Н. Применение HIFU-технологий в ангиологии / Н. Н. Петрищев [и др.] // Вестн. хир. им. И. И. Грекова. – 2017. – № 5. – С. 101–105.Petrishchev N. N., Semyonov D. Yu., Tsibin A. Yu., Berkovich A. E., Bursian A. A. Application of HIFU technology in angiology // Vestnik khirurgii named after I. I. Grekov. 2017; (5): 101–105. (In Russ.)Schlesinger D., Benedict S., Diederich Ch., Gedroyc W., Klibanov A., Larner J. MR-guided focused ultrasound surgery, present and future // Med Phys. 2013; 40 (8): 080901. Doi: 10.1118/1.4811136.Schlesinger D., Benedict S., Diederich Ch., Gedroyc W., Klibanov A., Larner J. MR-guided focused ultrasound surgery, present and future // Med Phys. 2013; 40 (8): 080901. Doi: 10.1118/1.4811136.Li Sh., Xu H.-X., Wu Ch.-T., Wang W.-Q., Jin W., Gao H.-L., Li H., Zhang Sh.-R., Jin-Zhi Xu J.-Z., Qi Z.-H., Ni Q.-X., Yu X.-J., Liu L. Angiogenesis in pancreatic cancer: current research status and clinical implications // Angiogenesis. 2019; 22 (1): 15–36. Doi: 10.1007/s10456-018-9645-2.Li Sh., Xu H.-X., Wu Ch.-T., Wang W.-Q., Jin W., Gao H.-L., Li H., Zhang Sh.-R., Jin-Zhi Xu J.-Z., Qi Z.-H., Ni Q.-X., Yu X.-J., Liu L. Angiogenesis in pancreatic cancer: current research status and clinical implications // Angiogenesis. 2019; 22 (1): 15–36. Doi: 10.1007/s10456-018-9645-2.Sanda M. G., Cadeddu J. A., Kirkby E., Chen R. C., Crispino T., Fontanarosa J., Freedland S. J., Greene K., Klotz L. H., Makarov D. V., Nelson J. B., Rodrigues G., Sandler H. M., Taplin M. E., Treadwell J. R. Clinical Lokalized Prostate Cancer: AUA/ASTRO/SUO Guedeline. Part I: Risk Stratification, Sha red Decision Making, and Care Options // J Urol. 2018; 199 (3): 683–690. Doi: 10.1016/j.juro.2017.11.095.Sanda M. G., Cadeddu J. A., Kirkby E., Chen R. C., Crispino T., Fontanarosa J., Freedland S. J., Greene K., Klotz L. H., Makarov D. V., Nelson J. B., Rodrigues G., Sandler H. M., Taplin M. E., Treadwell J. R. Clinical Lokalized Prostate Cancer: AUA/ASTRO/SUO Guedeline. Part I: Risk Stratification, Sha red Decision Making, and Care Options // J Urol. 2018; 199 (3): 683–690. Doi: 10.1016/j.juro.2017.11.095.Giordano G. A., Venditti M., Campidoglio S., N., Raieta K. P. G. C., Remo A., Pancione M. Targeting angiogenesis and tumor microenvironment in metastatic colorectal cancer: role of aflibercept // Gastroenterol. Res. Pract. 2014; (2014): 526178. Doi: 10.1155/2014/526178.Giordano G. A., Venditti M., Campidoglio S., N., Raieta K. P. G. C., Remo A., Pancione M. Targeting angiogenesis and tumor microenvironment in metastatic colorectal cancer: role of aflibercept // Gastroenterol. Res. Pract. 2014; (2014): 526178. Doi: 10.1155/2014/526178.Yadav L., Puri N., Rastogi V., Satpute P., Sharma V. Tumour Angiogenesis and Angiogenic Inhibitors: A Review // J Clin Diagn Res. 2015; 9 (6): XE01–XE05. Doi: 10.7860/JCDR/2015/12016.6135.Yadav L., Puri N., Rastogi V., Satpute P., Sharma V. Tumour Angiogenesis and Angiogenic Inhibitors: A Review // J Clin Diagn Res. 2015; 9 (6): XE01–XE05. Doi: 10.7860/JCDR/2015/12016.6135.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.