vestarВестник аритмологииJournal of Arrhythmology1561-86412658-7327НАО «Инкарт»10.35336/VA-2021-1-5-13vestar-905Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL ARTICLESПрименение стереотаксической радиохирургии в эксперименте на крупных животных для проведения неинвазивных вмешательств в аритмологииExperimental use of stereotactic radiosurgery for non-invasive interventions in arrhythmologyВасковскийВ. А.VaskovskiyV. A.

Валентин Анатольевич Васковский

Москва

 

Moscow

vvaskov03@mail.ruТаймасоваИ. А.TaymasovaI. A.

Москва

Moscow

КалининД. В.KalininD. V.

Москва

Moscow

АнтипинаН. А.AntipinaN. A.

Москва

Moscow

НиколаеваА. А.NikolaevaA. A.

Москва

Moscow

СмирновГ. Ю.SmirnovG. Y.

Москва

Moscow

ГолановА. В.GolanovA. V.

Москва

Moscow

ПотаповА. А.PotapovA. A.

Москва

Moscow

РевишвилиА. А.RevishviliA. Sh.

Москва

Moscow

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр хирургии имени А.В.Вишневского» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияA.V. Vishnevskiy National Medical Research Center of SurgeryRussian FederationФедеральное государственное автономное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н.Бурденко» Министерства здравоохраненияРоссияN.N. Burdenko National Medical Research Center of NeurosurgeryRussian Federation202130042021281513Copyright © Васковский В.А., Таймасова И.А., Калинин Д.В., Антипина Н.А., Николаева А.А., Смирнов Г.Ю., Голанов А.В., Потапов А.А., Ревишвили А.А., 20212021Васковский В.А., Таймасова И.А., Калинин Д.В., Антипина Н.А., Николаева А.А., Смирнов Г.Ю., Голанов А.В., Потапов А.А., Ревишвили А.А.Vaskovskiy V.A., Taymasova I.A., Kalinin D.V., Antipina N.A., Nikolaeva A.A., Smirnov G.Y., Golanov A.V., Potapov A.A., Revishvili A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestar.elpub.ru/jour/article/view/905

Целью экспериментального исследования являлось изучение эффектов стереотаксической радиоаблации различной дозы на миокард предсердий, желудочков и атриовентрикулярное (АВ) соединение в отдаленном периоде (до 6 месяцев); а также оценка коллатерального повреждения при радиоаблации.

Методы исследования

Методы исследования. Исследование выполнено на 4 домашних свиньях. Возраст животных составил 1012 недель, средний вес 30±2,7 кг. Животные были разделены на группы по зонам предполагаемого лучевого воздействия: 1 животное АВ узел (доза 35 Гр), 2 животное АВ-узел и верхушка левого желудочка (ЛЖ) (доза 40/35 Гр, соответственно), 3-е устья легочных вен (ЛВ) и левое предсердие (доза 30 Гр), 4-е АВ узел и свободная стенка ЛЖ (доза 45/40 Гр, соответственно). Под внутривенной седацией с аппаратным контролем гемодинамики выполнялась компьютерная томография сердца с контрастированием для оценки степени смещения камер сердца за один дыхательный и сердечный циклы и оценки анатомии камер сердца и смежных органов. Выделение зон воздействия проводилось в 3-х проекциях: аксиальной, фронтальной и сагиттальной. Для электрофизиологического (ЭФ) контроля животным имплантировались петлевые регистраторы. Среднее время облучения составило 11±7 минут. Срок отдаленного наблюдения составлял 6 месяцев с последующим проведением морфологического исследования аутопсийного материала.

Результаты

Результаты. Средний период наблюдения после эксперимента составил 134,75±77,34 суток. ЭФ эффект был достигнут при воздействии в область АВ-узла в виде развития преходящей АВ-блокады 3 ст. (2 животное 40 Гр на 108 сутки наблюдения) и полной АВ-блокады с асистолией (4 животное 45 Гр на 21 сутки наблюдения). При воздействии на ЛВ и ЛЖ нарушений ритма сердца не зафиксировано. При макрои микроскопическом исследовании отмечались заметные изменения в области воздействия, имеющие четкие, но не ровные границы зоны повреждения, не выходящие за пределы запланированных (конформное воздействие с высокой степенью прецизионности). Отмечался трансмуральный характер изменений: массивные поля фиброзной ткани различной степени зрелости (с преобладанием субэпикардиального повреждения) с очаговыми кровоизлияниями различной давности и грануляциями, окруженными кардиомиоцитами с коагуляцией и вакуолизацией цитоплазмы.

Заключение

Заключение. Применение данной технологии для лечения тахиаритмий имеет высокие перспективы в современной аритмологии в качестве альтернативного метода аблации

Purpose

Purpose. The aim of the experimental study was to study the effects of stereotaxic radioablation of various doses on the myocardium of the atria, ventricles and atrioventricular (AV) node in the long term (up to 6 months); as well as assessment of collateral damage during radioablation.

Material and methods

Material and methods. The research was carried out on 4 domestic pigs. The animals were 10-12 weeks old, the average weight was 30±2.7 kg. Linear accelerator «TrueBeam», Varian was used for the experiment. Animals were divided into groups according to the zones of planned radiation exposure: 1st animal AV node (dose 35 Gy), 2nd animal AV node and the apex of the left ventricle (LV) (dose 40/35 Gy, respectively), 3rd animal pulmonary veins (PV) and left atrium (dose 30 Gy), 4th AV node and free wall of the LV (dose 45/40 Gy). Under intravenous sedation with hemodynamic monitoring, contrast-based CT of the heart was performed to assess the degree of displacement of the heart chambers in one respiratory and cardiac cycle and to assess the anatomy of the chambers of the heart and adjacent organs. The allocation and the contouring of the target zones were carried out in 3 projections: axial, frontal and sagittal. For electrophysiological control, loop recorders were implanted in each animal. The average exposure time was 11±7 minutes. The long-term follow-up period was 6 months, followed by morphological examination of autopsy material.

Results

Results. The average follow-up period after the experiment was 134.75±77.34 days. The electrophysiological effect of the ablation was achieved in cases of complete AV-block development. This effect was developed in 2 out of 3 animals, whose AV-node was exposed: 2nd animal 40 Gy on 108th day of observation and 4th animal 45 Gy on 21st day of observation. No cardiac arrhythmias were recorded in all cases. The results of macroand microscopic examination showed significant changes in the target zones. These areas had precise but uneven damage boundaries, which were within the planned ones (conformal exposure with a high degree of precision). The transmural nature of the changes was noted as well. Massive fields of fibrous tissue of various degrees of maturity (with a predominance of subepicardial localization) with focal hemorrhages of various ages and granulations were detected, which were surrounded by cardiomyocytes with coagulated and vacuolated cytoplasm.

Conclusion

Conclusion. The use of non-invasive stereotactic treatment of tachyarrhythmias has high prospects in modern arrhythmology as an alternative ablation method.

стереотаксическая радиоаблацияжелудочковые тахикардиинеинвазивная аблацияstereotactic radioablationventricular tachycardianoninvasive ablationReferencesВасковский ВА. Ближайшие и отдаленные результаты радиочастотной модификации операции «Лабиринт» на работающем сердце у пациентов с пароксизмальной и персистирующей формой фибрилляции предсердий/ дис. кандидата медицинских наук // Науч. центр сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева РАМН. Москва, 2016:43Vaskovskiy VA Immediate and long-term results of radiofrequency modification of the operation “Maze” on a beating heart in patients with paroxysmal and persistent atrial fibrillation. Dis. candidate of medical sciences. Scientific center of cardiovascular surgery named after A.N. Bakuleva RAMN. Moscow, 2016: 43(In Russ.).Кушаковский МС. Аритмии сердца: Руководство для врачей. – 3-е изд., испр. и доп. СПб.: Фолиант, 2004: с 672. ISBN: 978-5-93929-083-8.Kushakovsky MS. Cardiac Arrhythmias: A Guide for Physicians. 3rd ed., Rev. and add. SPb .: Foliant, 2004: p 672 (In Russ). ISBN: 978-5-93929-083-8.Schron EB, Exner DV, Yao Q, et al. Quality of life in the antiarrhythmics versus implantable defibrillators trial: impact of therapy and influence of adverse symptoms and defibrillator shocks. Circulation. 2002;105: 589-594. DOI:10.1161/hc0502.103330.Schron EB, Exner DV, Yao Q, et al. Quality of life in the antiarrhythmics versus implantable defibrillators trial: impact of therapy and influence of adverse symptoms and defibrillator shocks. Circulation. 2002;105: 589-594. DOI:10.1161/hc0502.103330.Ревишвили АШ. Неинвазивная диагностика и аблация аритмий миф или реальность? Вестник аритмологии. 2020; 27(3): 5-8 DOI: 10.35336/VA-2020-3-5-8.Revishvili A.S. Noninvasive arrhythmia mapping and ablation myth or reality? Journal of Arrhythmology. 2020;27(3): 5-8. (In Russ.). DOI: 10.35336/VA-2020-3-5-8.Brueggemann B, Eitel I, Heeger C, et al. Preventive Ventricular Tachycardia Ablation in Patients with Ischaemic Cardiomyopathy: Meta-analysis of Randomised Trials. Arrhythm Electrophysiol. 2019;8(3): 173-179. DOI:10.15420/aer.2019.31.3.Brueggemann B, Eitel I, Heeger C, et al. Preventive Ventricular Tachycardia Ablation in Patients with Ischaemic Cardiomyopathy: Meta-analysis of Randomised Trials. Arrhythm Electrophysiol. 2019;8(3): 173-179. DOI:10.15420/aer.2019.31.3.Cappato R, Calkins H, Chen SA, et al. Worldwide survey on the methods, efficacy, and safety of catheter ablation for human atrial fibrillation. Circulation. 2005.8;111(9): 11005 DOI: 10.1161/01.CIR.0000157153.30978.67.Cappato R, Calkins H, Chen SA, et al. Worldwide survey on the methods, efficacy, and safety of catheter ablation for human atrial fibrillation. Circulation. 2005.8;111(9): 11005. DOI: 10.1161/01.CIR.0000157153.30978.67.Голанов АВ. Стереотаксическое облучение патологии ЦНС на аппарате КиберНож. Монография ИП Т.А.Алексеева Москва 2017;32. ISBN: 978-5905221-3.Golanov A. V. Stereotactic irradiation of CNS pathology using the CyberKnife. Monograph. Moscow 2017:32 (In Russ.) ISBN: 978-5905221-3.Таймасова ИА, Васковский ВА, Артюхина ЕА, и др. Возможности и перспективы применения стереотаксической радиохирургии для проведения неинвазивных вмешательств в аритмологии. Вестник аритмологии. 2020;4(102): 19-27. DOI: 10.35336/VA-2020-4.Taymasova IA, Vaskovskiy VA, Artyukhina EA, et al. Opportunities and perspectives of stereotactic radiosurgery for non-invasive arrhythmology interventions. Journal of Arrhythmology. 2020; 4 (102): 19-27 ] DOI: 10.35336/VA-2020-4.Neuwirth R, Cvek J, Knybel L, et al. Stereotactic radiosurgery for ablation of ventricular tachycardia. Europace. 2019;21(7): 1088-1095.Neuwirth R, Cvek J, Knybel L, et al. Stereotactic radiosurgery for ablation of ventricular tachycardia. Europace. 2019;21(7): 1088-1095.Lloyd MS, Wight J, Schneider J, et al. Clinical experience of stereotactic body radiation for refractory ventricular tachycardia in advanced heart failure patients. Heart Rhythm. 2020;17(3): 415-422.Lloyd MS, Wight J, Schneider J, et al. Clinical experience of stereotactic body radiation for refractory ventricular tachycardia in advanced heart failure patients. Heart Rhythm. 2020;17(3): 415-422.Sharma A, Wong D, Weidlich G, et al. Noninvasive stereotactic radiosurgery (CyberHeart) for creation of ablation lesions in the atrium. Heart Rhythm. 2010:7(6): 802810. DOI: 10.1016/j.hrthm.2010.02.010.Sharma A, Wong D, Weidlich G, et al. Noninvasive stereotactic radiosurgery (CyberHeart) for creation of ablation lesions in the atrium. Heart Rhythm. 2010:7(6): 802810. DOI: 12.1016/j.hrthm.2010.02.010.Refaat M, Ballout JA, Zakka P, et al. Swine Atrioventricular Node Ablation Using Stereotactic Radiosurgery: Methods and In Vivo Feasibility Investigation for Catheter-Free Ablation of Cardiac Arrhythmias. J Am Heart Assoc. 2017;6(11): e007193 DOI: 10.1161/JAHA.117.007193.Refaat M, Ballout JA, Zakka P, et al. Swine Atrioventricular Node Ablation Using Stereotactic Radiosurgery: Methods and In Vivo Feasibility Investigation for Catheter-Free Ablation of Cardiac Arrhythmias. J Am Heart Assoc. 2017;6(11): e007193 DOI: 10.1161/JAHA.117.007193.Zei PC, Wong D, Gardner E, et al. Safety and Efficacy of Stereotactic Radioablation Targeting Pulmonary Vein Tissues in an Experimental Model. Heart Rhythm. 2018;15(9): 1420-1427. DOI: 10.1016/j.hrthm.2018.04.015.Zei PC, Wong D, Gardner E, et al. Safety and Efficacy of Stereotactic Radioablation Targeting Pulmonary Vein Tissues in an Experimental Model. Heart Rhythm. 2018;15(9): 1420-1427. DOI: 10.1016/j.hrthm.2018.04.015.Lehmann I, Graeff C, Simoniello P, et al. Feasibility Study on Cardiac Arrhythmia Ablation Using High-Energy Heavy Ion Beams. Sci Rep. 2016; 6:388-95 DOI: 10.1038/srep38895.Lehmann I, Graeff C, Simoniello P, et al. Feasibility Study on Cardiac Arrhythmia Ablation Using High-Energy Heavy Ion Beams. Sci Rep. 2016; 6:388-95 DOI: 10.1038/srep38895.Rapp F, Simoniello P, Wiedemann J, et al. Biological Cardiac Tissue Effects of High-Energy Heavy Ions Investigation for Myocardial Ablation. Sci Rep. 2019;9(1):5000. DOI: 10.1038/s41598-019-41314-x.Rapp F, Simoniello P, Wiedemann J, et al. Biological Cardiac Tissue Effects of High-Energy Heavy Ions Investigation for Myocardial Ablation. Sci Rep. 2019;9(1):5000. DOI: 10.1038/s41598-019-41314-x.

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