泡沫硬化治疗下肢浅静脉曲张稳定性研究进展

吴洲鹏 马玉奎 赵纪春

四川大学华西医院血管外科，四川 成都 610041

慢性下肢浅静脉曲张和静脉畸形是常见的静脉疾病，通常采用传统外科手术和硬化治疗[1]。随着微创技术发展，激光消融，射频消融和泡沫硬化疗法正逐渐用于治疗下肢静脉功能不全[2-3]。大量研究中的多种治疗方案显示，泡沫硬化疗法易于实施，几乎无切口[4-9]，无需住院且费用较低[10-12]。泡沫硬化疗法使用液体药物，如聚多卡醇和十四烷基硫酸钠（C14H29SO4Na，sodium tetradecyl sulfate，STS）以1∶4的体积比与气体[例如空气、二氧化碳（carbon dioxide，CO2）、二氧化碳与氧气之比（carbon dioxide/oxygen，CO2/O2）等]混合使用达到治疗静脉曲张及静脉畸形目的[13-15]，而且欧洲泡沫硬化疗法共识会议上明确指出，这种方法是治疗静脉曲张的最佳选择[16-17]。近年来，泡沫硬化疗法已成为静脉生物学领域重要发展之一[18]。但由于药物选择不规范和药物浓度比例不一致，泡沫硬化治疗后仍有较多并发症发生[19-21]。并发症主要是由起泡或液化的硬化药物和气体栓塞到身体的其他部位引起的[22]。本文总结有关泡沫稳定性相关研究以期可以促进泡沫硬化疗法的发展。

1 文献选取及结果

使用PubMed数据库（截至2020年12月）进行文献检索，不受出版年份的限制。搜索中英文关键词或主题词：泡沫半衰期（foam half time，FHT）或泡沫稳定性（stability of foam）或泡沫硬化疗法（foam sclerotherapy）或静脉曲张（varicose vein）。共纳入31篇关于泡沫硬化剂稳定性的文章进行综述，其中制备条件包括温度、液-气比、硬化疗法药物浓度、制备方法、表面活性剂、气体成分、泡沫排出时间（FDT）和制备速度的各种组合。FHT是泡沫排出率为50%的时间，泡沫排除时间（foam drainage time，FDT）是可见液体的时间，泡沫聚结时间（foam coalescence time，FCT）是可见气泡的时间。

近年来，多项研究对泡沫硬化剂的稳定性及对治疗的影响进行分析，研究显示泡沫硬化剂的稳定性与临床疗效和潜在的不良反应密切相关[23-25]。稳定的泡沫硬化剂为血液提供了更有效的屏障，并使药物与静脉壁长时间保持接触。因为稳定的泡沫其黏附性和致密性使注射后易于控制泡沫排出血液时间且不易被稀释。治疗长段的曲张静脉时，在相同药物剂量下，如果泡沫具有更长的半衰期，就可以保证其治疗效果。而且稳定的泡沫不仅减少所需药物剂量和浓度，还可以降低并发症发生。泡沫衰减的主要原因是血液流动和气体扩散。而血液流动速率取决于溶液的性质，气体扩散速率主要取决于泡沫中平均气泡直径的均匀性。由于影响泡沫稳定性的因素很多，但目前关于硬化泡沫稳定性的研究较少，而且泡沫本身的性质和影响其稳定性的因素尚未阐明。因此本文从温度、液-气比、泡沫硬化浓度、制备方法、表面活性剂，气体成分和其他因素对泡沫稳定性进行研究和总结。

2 泡沫硬化剂稳定性的主要影响因素

2.1 温度影响

2013年，Valenzuela等[25]探讨了温度对泡沫硬化剂稳定性的影响，研究了10～40℃的温度下STS和聚多卡醇以不同比例组成的4种药物的稳定性，研究表明温度越低，泡沫稳定性越好。同样Yue等[26]研究表明温度与硬泡沫稳定性呈负相关。早前研究表明不同的温度条件下泡沫稳定性会发生变化，但仍与身体实际的温度变化不一致。为此Bai等[27]研究在6℃、10℃、16℃、20℃、23℃、25℃和27℃的多种不同温度下的泡沫制备，然后将其立即转移到37℃水浴中，模拟了不同温度制备泡沫注射至体内后的温度变化对其稳定性影响，研究发现，环境温度突然变化对泡沫稳定性存在不利影响，而且研究还显示制备温度升高时，泡沫变得不稳定且其FHT缩短。泡沫的液体流动性增加及温度升高引起的黏度降低是泡沫更易衰减的主要原因。

2.2 液-气比

泡沫衰减受到泡沫的流入和气体扩散影响；气体扩散速度取决于泡沫的直径。液-气比决定泡沫的干燥和湿润，并决定流入和扩散速率，越慢越稳定。Van等[28]发现不同的液-气比对泡沫流入和扩散速率无影响即对稳定性无影响。然而，Cameron等[29]得出不同结论，研究将1∶2、1∶3、1∶4和1∶8的液-气比注入静脉模拟模型时测定泡沫流入和扩散速率，泡沫以1∶2 液-气比快速填充静脉模型腔，导致稳定性较差。随着研究进展，研究结果逐渐引起争议。Li等[23]评估1∶1至1∶9的不同液-气的稳定性，并使用FHT、FDT和FCT作为稳定性判定指标，结果显示1∶2组的FDT和FCT最高，而FHT也较高，稳定性较差。但是，Bai等[27]将液-气比分为1∶2、1∶4和1∶6三组，发现液-气比分为1∶2的稳定性最高，随着气体比增加稳定性降低。

2.3 泡沫硬化剂的浓度

泡沫硬化剂浓度越高可以使血管纤维化更快，并产生具有稳定性较好的泡沫，但是过量药物残留也存在安全隐患。Valenzuela等[25]使用Wollmann的3%聚多卡醇浓度和稳定性试验也得出相似结论，但同时还发现STS浓度变化对FHT无影响。Peterson和Goldman[30]发现较低STS浓度（0.25%、0.50%和1.00%）下，少量增加STS浓度可以提高FHT。Wollmann的聚多卡醇浓度为0.25%、1.00%和3.00%时，FHT分别为30 s、130 s和180 s，表明聚多卡醇浓度越低，泡沫衰减越快，其不稳定性也越大[31]。Van等[28]发现在不同浓度聚多卡醇，但泡沫平均直径无差异，0.25%聚多卡醇治疗静脉曲张后，色素沉着得到有效改善，但高浓度药物会导致色素沉着。虽然1%聚多卡醇的溶液在治疗曲张静脉的疗效低于3%的溶液，但是3%溶液可能会产生更多不良反应，例如浅表静脉炎和色素沉着[32-35]。由于研究的结果仅限于试验现象，尚未进一步探讨可能的机制，其结果仍存在争议，还需进一步研究。

2.4 制备方法

目前常用泡沫制备方法包括双注射系统（dual syringe system，DSS）和Tessari技术，但这两种技术产生的泡沫稳定性都需要进一步改进。因此，多名学者改变原始技术或探索新制备方法，以生产更稳定泡沫，可适合在不同的临床条件下使用。2014年，Whiteley和Patel[36]对传统的Tessari技术进行了改进，将三针技术可将泡沫输送到第三个注射器，解决了在泡沫注入过程中泡沫黏附和栓塞问题。随后，Xu等[37]研究增加一个注射器，可吸收两倍于传统Tessari技术吸收的硬化液体和空气体积，可产生更多的泡沫改善泡沫稳定性。2015年，Carugo等[38]研究DSS、Tessari技术及市售的标准自动聚多卡醇注射微泡（polydocanol injection microbubbles，PIM）在仿生静脉模型中的泡沫FDT顺序为PIM＞DSS＞Tessari；同有相似的气体产生的混合泡沫比较，PIM产生泡沫平均直径更小、更均匀的泡沫，显示较好稳定性。2017年，Critello等[39]使用低频超声波来制备泡沫，将其与使用手动Tessari方法制备的泡沫进行比较显示，低频超声产生的泡沫的平均直径比机械搅拌产生的平均直径小2.0倍，比手工Tessari方法产生的平均直径小1.6倍。因此，未来可用超声改进技术以制备泡沫。多名学者对过滤器是否可以增强泡沫稳定性进行研究，5 mm过滤器组获得泡沫的FHT更高，表明过滤器可以提高泡沫稳定性[40-41]。由于泡沫在通过过滤器时变得更加均匀和紧密。McMaster[42]用1.5%的STS进行了研究，获得相似结果，过滤器对泡沫的稳定性有积极的影响，该方法简便易行且成本较低。不同的泡沫制备方法影响泡沫的平均直径、均匀度及泡沫稳定性。通常，泡沫中的平均直径越小，泡沫越均匀，泡沫稳定性越好。

2.5 表面活性剂

表面活性剂通过改变其黏度和表面张力来增强泡沫稳定性。Peterson和Golman[30]向DSS生产的STS泡沫中添加了不同体积甘油发现，添加少量甘油会增加STS泡沫的FHT，但进一步添加甘油会导致泡沫稳定性下降。这可能由于甘油自身不具备发泡特性。Rial等[24]使用Tessari方法在3%聚多卡醇硬化剂中添加了不同浓度的甘油以制备泡沫，硬化泡沫中添加1.66%甘油，可获得理想的气泡稳定性。随后，另一项研究发现，将0.1 ml的 1%透明质酸添加至1%聚多卡醇中，聚多卡醇泡沫的FHT延长173.38%，从而显著提高了其稳定性[34]。一项对5种表面活性剂对泡沫稳定性研究发现，表面活性剂增强泡沫稳定性作用是明显的，可增强泡沫整体效果[32]。

2.6 气体成分

早期泡沫硬化疗法中使用的气体是空气。其中，80%的氮气在血液中溶解度极低，因此更有可能增加气体栓塞风险，临床表现为胸闷和神经系统症状[33]。纯净的CO2和CO2/O2气体混合物可以溶解在血液中，从而降低气体栓塞风险。目前逐渐使用CO2、O2或CO2/O2的气体混合物代替室内空气。McMaster[42]比较室内空气和CO2制备泡沫稳定性，虽然CO2泡沫降解较快，但改变注入技术以缩短泡沫制备和注入之间时间，可增加CO2泡沫稳定性。Frullini等[43]研究在DSS制备泡沫时采用空气、CO2、O2和CO2/O2的气体混合物中泡沫的稳定性，发现FHT为空气＞CO2/O2气体混合物＞CO2，CO2/O2气体混合物的使用增加泡沫稳定性。由于CO2在血液中溶解度更高，降解速度更快，而O2的添加促进泡沫的形成。因此气体种类和比例对临床效果影响较大。

2.7 其他因素

泵速是影响泡沫稳定性的重要因素，在泡沫制备过程中泵速会导致涡旋变化。临床上，应选择最合适的泵速以增加泡沫稳定性[35]。目前缺乏统一的制造设备并且泡沫稳定性和泵速之间的关系需要进一步探讨。McMaster[42]探讨不同注射器与泡沫稳定性之间的关系，结果表明注射器尺寸与FHT之间无显著差异，但由于注射器尺寸范围较小，其数据可能不足以解释问题。2018年的一项研究中使用了2 ml、5 ml、10 ml、20 ml和30 ml注射器，使用自制设备制备泡沫，发现较小的注射器可产生更均匀的泡沫[32]，但结论仍需进一步验证。2005年，一项研究探讨了6种连接器类型与泡沫稳定性之间的关系显示，连接器的类型对稳定性没有显著影响[40]。2011年，Van等[28]采用21-G针、23-G针和18-G针以评价1%聚多卡醇的泡沫稳定性，在显微镜下观察泡沫直径来评价泡沫稳定性结果表明，不同尺寸的针对泡沫中的平均直径影响较小。当不使用针头直接注入泡沫时，泡沫平均直径略小。McMaster[42]用T1（75%的泡沫残留物所需时间）和T2（50%的泡沫残留物所需的时间）作为指标，以反映泡沫稳定性，发现较小的针头更可能产生较不稳定泡沫，但差异并不显著。

许多因素影响用于治疗静脉曲张的泡沫硬化剂稳定性，为了解决问题，研究人员需要进行大量研究，以评估和建立一套完善的改善泡沫稳定性的标准方法体系[43]。在临床中，无法预先评估泡沫性能，这妨碍了泡沫硬化疗法的安全性和可操作性。因此，目前有关泡沫稳定性的基础实验研究不足。为更好研究影响泡沫硬化稳定性的因素，泡沫衰减的机制需要更深入的了解，以期获得更全面的泡沫稳定性评估和应用方法。