ERA’S JOURNAL OF MEDICAL RESEARCHVOL.3 NO.1
  Original Article


 CORRELATION WITH VEGF LEVEL FOR CLINICAL IMPROVEMENT IN 

        BUERGER'S DISEASE PATIENTS AFTER ILLIZAROV SURGERY


                    Shailendra  Kumar, Ambrish Kumar & Archana Mishra

                      Department of Cardio Thoracic and Vascular Surgery

                        King George's Medical University , Lucknow.


ABSTRACT

Buerger's disease also called thromboangiitis obliterans (TAO), is widely 
                                                                    Address for correspondence 
recognized as a specific disease characterized by onset of distal extremity 
ischemic symptoms at early age in  absence of an underlying proximal 
                                                                    Shailendra Kumar
embolic source, trauma, autoimmune disease, diabetes, or 
                                                                Department of ardio Thoracic andC
hyperlipidemia.The1 disease is far more prevalent in the middle, near, and 
                                                                      Vascular Surgery,
far east regions than in North America.2 It occurs predominantly in men, 
                                                              King George's Medical University,
but recent evidence indicates that the incidence rate in women is 
                                                                        Lucknow
increasing.Treatment3 of Buerger's disease is primarily medical.Surgical 
                                                                      Ph : 9415017353
treatment in non responders to medical management including lumbar 
                                                                  Email: skkgmu@gmail.com 
sympathectomy has been tried without promising result. Various 
orthopaedic procedures have been tested in various studies for the 
treatment of peripheral vascular diseases with variable successes.We 
have used Ilizarov surgery to distract and then compress to produce stimulus for angiogenesis.Vascular Endothelial 
Factor (VEGF) is an angiogenic factor which stimulates endothelial cell growth, angiogenesis and capillary 
permeability.4 In this study we have measured the clinical improvement parameters and VEGF level after ilizarov 
procedure in peripheral arterial vascular disease. 

Key words:  disease, autoimmune disease, Ilizarov surgery,VEGFBuerger's

                                                oxygen, both hypoglycaemia and hypoxia being strong 
INTRODUCTION
                                                inducers of VEGF synthesis. Reduced tissue level of 
In 1951, Ilizarov began to use distraction osteogenesis to 
                                                nutrients and oxygen are common features of 
treat acute fractures. Over the years, the methods and 
                                                peripheral ischaemic disease, thus providing a rationale 
devices have evolved and its indications have been 
                                                for using VEGF in the treatment of chronic lower limb 
extended to treat fractures and associated complications: 
                                                ischaemia.
non–union, chronic osteomyelitis, shortened extremity, 
                                                Fokin AA et al. (5–6) used the Ilizarov method in 28 
joint contracture, and deformity.(1) The lower limb bone 
                                                patients with occlusion of lower extremity arteries, 
(tibia) is vertically osteotomised into two bone fragments 
                                                mainly of distal localization with III and IV degrees of 
and is slowly distracted to induce neo–angiogenesis 
                                                ischemia. Osteotomy of mainly the tibial bone and 
leading to effective collateral circulation to salvage the 
                                                distraction of the free osseous spit was performed 
limb.(2).(3) Only osteotomy with periosteal stripping 
                                                during 31–36 days. The immediate positive result was 
revascularising osteotrepanationand(9–4) vascular gene 
                                                noted in 20 patients.  The patients were followed up  
therapyare (5)  alternative  methods.,
                                                from 2 to 15 months, good results were observed in 18 
VEGF (also called vascular promoting factor) is 
                                                patients. The use of Ilizarov procedure was most 
primarily active on vascular endothelial cells. Analysis 
                                                justified in patients with the III and IV degrees of 
of VEGF transcripts by PCR, DNA cloning or RT–PCR 
                                                ischemia.(7)
identified 5 isoforms with 121, 141, 145, 165 and 189 
          EJMR
                                                Milind Chaudhary et al(13) used Ilizarov technique 
amino acids. VEGF controls blood vessel formation and 
                                                in 31 patients from 1991 to 2001. Pain relief was 
permeability by interacting with 2 endothelial tyrosine 
                                                dramatic and prolonged, claudication distance 
kinase receptors FLT1 and KDR/FLK1. VEGF165 
                                                improved in these patients to more than 5 kilometers. 
seems to be the predominant form and has a specific 
                                                Gangrene did not spread up in any of the 29 patients in 
receptor (VEGF165R) identical to neuropilin–1 VEGF 
                                                whom the treatment succeeded. Two patients had 
expression is regulated by the level of glycaemia and 
                                                infective complications and underwent amputation.  


                                            1 CORRELATION WITH VEGF LEVEL FOR CLINICAL IMPROVEMENT IN BUERGER'S DISEASE PATIENTS AFTER ILLIZAROV SURGERY



                                                temperature variation between two limbs, skin changes 
They concluded that bone widening using distraction by 
                                                and ABPI showed significant improvement following 
the Ilizarov method is a simple, safe, and inexpensive, 
                                                treatment (p<0.001).Pain score by VAS scale decreased 
albeit reliable technique to improve limb vascularity in 
                                                from 7.61±0.29 to 2.52±0.32 (p<0.001).Temperature 
patients suffering from peripheral arterial occlusive 
                                                of affected side and  skin changes (Pre–gangrene / 
diseases and may prevent an amputation.(8)
                                                gangrene) improved post–operatively (p<0.001). Ankle 
 
Tsung–Ming Lee, Sheng–Fang SU(14), assessed the 
                                                bronchial pressure index (ABPI) was increased from 
potential role of VEGF in the improvement in exercise 
                                                0.45±0.03 to 0.84±0.03.(p<0.001).
tolerance, they investigated plasma levels of VEGF in 50 
patients with intermittent claudication who were 
                                                Post–treatment assessment of Color Doppler 
allocated randomly to groups receiving cilostazol 
                                                Flowmetry revealed an increment in flow velocity all 
(n=17), pentoxifylline (n=17) or placebo (n=16). 
                                                three arteries of lower limb which was also found to be 
Patients given either cilostazol or pentoxifylline showed 
                                                significant statistically. Anterior tibial artery flow 
a significant improvements in maximal walking distance 
                                                velocity increased from 23.30±3.16 to 35.10±2.60 
compared with the placebo group (34 m and 33 m 
                                                (p<0.001). Posterior tibial artery flow velocity 
respectively, compared with 5 m; both P=0.05). 
                                                increased from 23.80±2.35 to 34.90±2.23 (p<0.001). 
Circulating VEGF levels were increased (from 116–29 to 
                                                Dorsalis Pedis artery flow velocity increased from 
169–45 pg/ml; P=0.002). (9)
                                                4.50±0.73 to 25.10±2.28 (p<0.001Pre and post–
 
                                                operative assessment of CT angiography showed 
Andrei Anghel, Bogdan Mut–Vitcu, Lorand Savuet al.
                                                increase in number of collaterals from 2.80±1.32 to 
(15)  recently(2004) focused on the application of a 
                                                6.20±1.32 which is significant statistically ( p<0.001). 
therapeutic strategy in patients with chronic severe lower 
                                                ). 6 months after procedure dorsalis pedis artery post 
limb ischaemia using a plasmid vector encoding the 
                                                contrast enhancement increased from 60% to 100% 
vascular endothelial growth factor (phVEGF165). The 
                                                thus showing statistically significant change 
clinical evolution has been monitored by angiography 
                                                (p=0.025).
and estimated by walking time on the rolling carpet 
(Gardner protocol). Two months after therapy, all three 
                                                Pre–operative VEGF level was 119.90±5.43pg/ml which 
patients showed complete relief of rest pain, 
                                                was increased post–operatively to 243.80±6.51 pg/ml at 
improvement of ischaemic ulcer lesions and increased 
                                                1 month and 259.70±21.95 pg/ml at 3 month interval 
walking distance on the rolling carpet most probably due 
                                                with p value <0.001 which is very significant. (14)
to appearance of newly formed collateral vessels. (10)

                                                  DISCUSSION
MATERIALS AND METHODS
                                                This study is a non–randomized pilot study based on the 
We conducted the present study to assess the clinical 
                                                concept of histiogenesis after historic Ilizarov 
improvement and level of VEGF after Illizaro 
                                                application for bone lengthening which was monitored 
application in patients of Buerger's disease. This study 
                                                with VEGF level. This conceptual study has already 
included  32 patients of peripheral arterial occlusive 
                                                been conducted by various investigators at different 
diseases admitted to the department of General Surgery, 
                                                places. Our study is an additive effort to test the 
King George's Medical University, Lucknow from  
                                                hypothesis of this histiogenesis in the very troublesome 
August 2010 to July 2011. Clinical evaluation and VEGF 
                                                disabling arterial occlusive diseases. In this study  rest 
level assessment were done pre–operatively and post–
                                                pain was present in all patients with mean pain score of 
operatively at 1 and 3 months interval. (11)
                                                7.61±0.29 before the procedure. Pain reduced 
Clinical assessment
                                                significantly at 1 month. This reduced further up to 
Four clinical parameters, i.e. pain score, temperature 
                                                2.52±0.32 by 3 months which is also statistically 
variation between two limbs, skin changes and ABPI 
                                                significant (p<0.001). Patient was able to walk 
were considered. (12)
                                                significant distance without pain, claudication distance 
                                                increased significantly and patient was able to do his 
Determination of plasma VEGF levels
                                                routine work as previously he could not. Pre–
Plasma VEGF levels in each sample were measured in 
                                                gangrenous changes were measured in the form of their 
          EJMR
duplicate using a human VEGF ELISA kit (Quantikine 
                                                presence or absence. Gangrenous changes were present 
human VEGF; R&D system, Minneapolis, MN) according 
                                                in 6 patients  preoperatively, which was debrided. In 
to the manufacturer's instructions. The detection limit was 
                                                further follow ups upto 3 months, there was no 
9 pg/ml. The interassay variability was <5%. (13)
                                                development or progression of disease pathology was 
OBSERVATION AND RESULTS
                                                  observed.Skin temperature of affected limb was low as 
                                                compared to opposite limb pre–operatively and 
All the four clinical parameters, i.e. pain score, 


                                            2 2016ERA’S JOURNAL OF MEDICAL RESEARCHVOL.3 NO.1Jan–Jun



      Table 1: PreandPost–OperativeAssessmentofVEGFLevelat1Monthand3

                                  Months Interval  


        S.No. Time interval VEGF value Significance of 

                                                                change 

                                        Mean SD “t” “p” 

      1. Pre–treatment 119.90 5.43 – – 

      2. At 1 month 243.80 6.51 42.334 <0.001 

      3. At 3 months 259.70 21.95 18.298 <0.001 
 

  

                Assessment of Clinical Findings Pre and Post–Operative 


  S.No. Variables Pre–op. Post–op. Significance of 

                                                                      Change 


                                                                        2
                                                                                "p" 
                                                                      "c/t" 


                                  No. % No. % 


  1. Pain score (VAS) 7.61±0.29 2.52±0.32 40.177 <0.001 

            (Mean±SD) 



                                  32 100 0 0 20.00 <0.001
  2. Temperature of  

            affected side lower 

          than the opposing 

          side 

                                  32 100 0 0 20.00 <0.001
  3. Skin changes 
 
            (Pregangrene/ 

          gangrene) 

          EJMR
                                  0.45±0.03 0.84±0.03 28.462 <0.001
  4. Ankle bronchial 
 

          pressure index 

            (Mean±SD) 


 


                                            3 CORRELATION WITH VEGF LEVEL FOR CLINICAL IMPROVEMENT IN BUERGER'S DISEASE PATIENTS AFTER ILLIZAROV SURGERY



                                                      Springer, Berlin; 1992;(13);7–256.
gradually increased after Ilizarov procedure to become 
nearly same of opposite limb at 3 monthsfollow–up. 
                                                6. Fokin AA, Verbovetskii LP, Fokin AA, Kulak 
Ulcer over the affected limb was present in 7 patients 
                                                      AN. The effectiveness of G.A. Ilizarov's method 
at the time of Ilizarov application which gradually 
                                                      in treating patients with III – and IV – stage 
healed up in one month follow–up and no new ulcer 
                                                      chronic ischemia of the lower extremities 
noticed at 3 months follow–up. ABPI  ratio of  ankle 
                                                      [Article in Russian]. Vestn Khir Im I I Grek 1990; 
and brachial  blood pressure showed increment  from 
                                                      (11);15–20.
0.45±0.03 to 0.84±0.03 after 3 months of Ilizarov 
                                                7. Fokin AA, Fokin AA Jr, Verbovetskii LP. Short 
application  (p< 0.001). Color–Doppler were done in 
                                                      and long – term results of non–standard 
all patients preoperatively and at 3 month 
                                                        revascularization of the lower extremities 
postoperatively.Pre–operative VEGF level was 
                                                      [Article in Russian] Grud Serdechnososudistaia 
119.90±5.43pg/ml which was increased post–
                                                      Khir;1993;(4);23–28
operatively to 243.80±6.51pg/ml at 1 month and 
259.70±21.95pg/ml at 3 month interval with p value 
                                                8. Chaudhary M, Chaudhary P, Chaudhary MR. 
<0.001 which is very significant. (15)
                                                      Buerger's disease—its management by bone 
                                                      widening technique of Ilizarov. Recent advances 
CONCLUSION
                                                      in surgery, Roshan Lal Gupta, Jaypee Brothers, 
All the 32 patients under this study had significant 
                                                      New Delhi 2006;(8);259–271.
improvement in symptoms involving lower limbs and 
significant rise in VEGF levels after ilizarov 
                                                9. Bharat R, Kelkar BR. Induced angiogenesis for 
procedure. This concludes that ilizarov procedure can 
                                                      limb ischemia. Clin Orthop 2003; 
be a good surgical option in peripheral arterial 
                                                      (41)2; 234–240
occlusive disease and Combinations of VEGF with 
                                                10. Zusmanovich FN. The Treatment of Obliterans 
other growth factors (such as with angiopoeitin–1, 
                                                      arterial diseases of the extremities by a 
hepatocyte growth factor) can be tested as alternative 
                                                        revascularizing osteotrepanation method 
trategies to promote new vessel growth. 
                                                      [Article in Russian] Khirurgila (Mosk) 1996; 
Nevertheless, VEGF therapy for lower limb ischaemia 
                                                      (6);34–36
is still controversial and very few data are known about 
                                                11. Obraztsov AV, Kokhan YP, Zavarina IK, 
the level of expression necessary in order to achieve a 
                                                      Mitroshin GY, Kozyavkin VV, Rzyanin AV. The 
therapeutic effect and, even more, about the related 
                                                      pathogenetic aspects of revascularization 
side effects.
                                                        osteotrepanation. J Ang Vasc Sug. 2000;6(1);21.
REFERENCES
                                                12. Chelboun JO, Martins RN. The development 
1. Shionoya S. Buerger's disease (thromboangiitis 
                                                      and enhancement of the collateral circulation in 
  obliterans).In: Rutherford RB, editor. Vascular 
                                                      an animal model of lower leg ischaemia. Aust N 
medicine. Philadelphia:WB Saunders; 1995;  
                                                      Z J Surg 1994;64(3); 202–207.
(23);5–45.
                                                13. Buerger L. Thromboangitis obliteranse: A study 
2. Olin JW, Lie JT. Thromboangiitis obliterans 
                                                      of vascular lesion leading to pre–senile 
(Buerger's disease).In: Loscalzo J, Creager MA, 
                                                      spontaneous gangrene. Am J Med Sci 1908;(6); 
Dzau VJ, editors. Vascularmedicine. Boston: 
                                                      567–580.
Little Brown & Company; 1996;(10);33– 49
                                                14. Andre F, Mir LM. DNA electrotransfer: its 
3. Olin JW, Young JR, Graor RA, Ruschhaupt WF, 
                                                      principles and an updated review of its 
  Bartholomew JR. The changing clinical 
                                                      therapeutic applications. Gene Ther. 2004;(11); 
spectrum of thromboangiitis obliterans 
                                                      33–42.
(Buerger's disease). Circulation;1990; (82); 3–8
                                                15. Andre F, Mir LM. DNA electrotransfer: its 
4.   Ferrara N et al. Molecular and biological 
                                                      principles and an updated review of its 
properties of VEGF family proteins. Endo. 
                                                      therapeutic applications. Gene Ther. 2004;(11); 
          EJMR
  Rev;1992;(13); 18 .
                                                      33–42.
5.  Illzarov GA. The tension—stress effect on the 
genesis and growth of tissues. Transosseous 
  osteosynthesis: theoretical and clinical aspects 
of the regeneration and growth of tissue. 



                                            4