Klíčová slova
urolitiáza • litotrypse • rázová vlna
Úvod a historické poznámky
Extrakorporální litotrypse rázovou vlnou (LERV) je poměrně nová neinvazívní metoda řešení urolitiázy. První zmínky o řešení urolitiázy rázovou vlnou jsou z konce 40. let minulého století.
Ruský vědec ing. Jutkin sestrojil přístroj k desintegraci cystolitiázy na principu rázové vlny. Tento přístroj dostal název Urat a pracoval v přímém kontaktu s konkrementem(1).
Po delší odmlce začíná v 70. letech minulého století nový zájem o rázovou vlnu. Především díky výzkumu pracovníků leteckého průmyslu firmy Dornier, kteří zjistili, že kovové součásti nadzvukových letadel jsou poškozovány rázovými vlnami, jež mají původ v úderech dešťových kapek nebo mikrometeoritů.
Tento nález vedl k rozpracování teorie rázových vln vznikajících při supersonických kolizích a působících při dopadu destrukci kovu. Ukázalo se, že zmíněné kolize lze vysvětlit pomocí základních principů akustiky.
Destrukční síly jsou důsledkem tlakových změn, vznikajících působením rázové vlny na rozhraní dvou prostředí s rozdílnou akustickou impedancí. Močové konkrementy mají pětkrát až desetkrát vyšší impedanci než okolní tkáně nebo moč.
Proto se na rozhraní mezi konkrementem a okolím vytvářejí mohutné tahové síly. Je-li tahová síla větší než komplexní síly udržující solidní objekt pohromadě, dochází k jeho fragmentaci. V důsledku spolupráce firmy Dornier s výzkumným ústavem chirurgie univerzity v Mnichově došlo k mnoha pokusům in vitro a na zvířatech.
V roce 1976 byla úspěšně provedena litotrypse u psů, kterým byly voperovány lidské konkrementy(2). Výsledkem mnoha experimentů byl vývoj prototypu litotryptoru HM 1 (Human Model 1), se kterým byla v Mnichově poprvé úspěšně provedena litotrypse ledvinového konkrementu u člověka(3).
V roce 1982 následoval vývoj prototypu HM 2, v roce 1984 byl do provozu uveden první sériově vyráběný elektrohydraulický litotryptor - typ HM 3(4). V České republice se provádí litotrypse extrakorporální rázovou vlnou (LERV) od roku 1987. V současné době se touto metodou zabývá mnoho urologických pracovišť. Zcela převládající je přístroj Medilit české provenience.
Na Urologické klinice 3. LF UK a FNKV se provádí LERV od roku 1993 a v počtu ročně provedených výkonů se řadí k předním pracovištím v ČR. LERV je zde prováděna nejen u pacientů hospitalizovaných ve FNKV, ale k výkonu jsou přiváženi i pacienti z jiných pracovišť. Díky tomu může tuto metodu využívat široká škála dospělých či dětských pacientů.
Popis pracoviště LERV
Vlastní pracoviště se většinou skládá ze dvou částí - jednak z vlastního pracoviště a dále z tzv. ovladovny. Tak dochází k výraznější ochraně personálu než u pracovišť, kde je přístroj ovládán „přímo“ (těchto pracovišť je minimum). Vlastní přístroj se skládá ze zaměřovacího stolu, vodárny a generátoru rázových vln.
Zaměřovací stůl je obdobou skiaskopického stolu, který může být vybaven i sonografickým zaměřováním. Vodárna slouží k výrobě degazované vody, ve které vzniká rázová vlna a šíří se tak po přechodu do těla pacienta s minimální energetickou ztrátou. „Srdcem“ celého přístroje je generátor rázových vln.
V současnosti jsou prakticky používány tři typy generátorů. Elektrohydraulický typ je nejvýkonnější (velká ohnisková zóna a středně vysoký vrcholový tlak) - tímto generátorem je vybaven také český přístroj Medilit, který má vynikající parametry a navíc poskytuje provozovateli i relativně nízké provozní náklady.
Dalšími typy generátorů jsou elektromagnetický a piezoelektrický. Všechny v současné době používané litotryptory užívají jediný zdroj rázových vln. V poslední době se vývoj zabývá tzv. dvouhlavými přístroji, které ke generování rázových vln používají dva zdroje. Stejně tak je testován i přístroj se samozaměřovací jednotkou.
Rázová vlna
Rázová vlna se šíří ve vodném prostředí. Na rozdíl od zvukové vlny, která má charakter sinusoidy s periodickým střídáním pozitivní a negativní vlny o určité délce, má rázová vlna neharmonickou a nelineární tlakovou charakteristiku. Je aperiodická a její významnou vlastností je prudký nárůst tlaku ve velmi krátkém čase.
Nepoměr mezi velikostí pozitivní a negativní vlny je důležitý. Pozitivní vlna působí po průniku měkkými tkáněmi těla destruktivně na konkrement, který má vysokou impedanci, zatímco okolní tkáně mají impedanci blížící se vodě, nejsou tedy poškozovány a rázová vlna proniká ke konkrementu s minimální ztrátou (Obr. 1).
Obr. 1 - Srovnání časové závislosti tlakových změn vyvolaných ultrazvukovými a rázovými vlnami (AUA update series - lekce 13, s. 2)
Fyzika fragmentace konkrementu
Při dopadu rázové vlny na konkrement se část energie odrazí zpět ke zdroji, část je absorbována a část se šíří uvnitř. V okamžiku dopadu na rozhraní vody a konkrementu (prostředí s různou impedancí) rázová vlna generuje kompresivní sílu, která se šíří a vytváří laterální pnutí.
Odražená část vlny představuje tahovou složku. Další tahová síla, která vzniká při průchodu rázové vlny rozhraním mezi vysokou a nízkou impedancí na zadním povrchu konkrementu, se označuje jako drolení (spalling). Čím větší je rozdíl v impendanci, tím větší síla vznikne.
Podle této teorie dochází k nejmohutnější interakci tahových a kompresivních sil na předním a zadním povrchu konkrementu. Tahová složka rázové vlny se rovněž odráží od zlomů ve struktuře, čímž vznikají další síly porušující integritu konkrementu.
Převýší-li síly vyvolané rázovou vlnou soudržné síly udržující konkrement pohromadě, dojde k jeho fragmentaci(5). Dalším faktorem, který významně napomáhá fragmentaci konkrementu, je tzv. kavitace(6, 7).
Mikroskopické bublinky na povrchu konkrementu působením rázové vlny expandují a pak kolabují. Vzniká tak drobný proud tekutiny, který vytváří na povrchu konkrementu tlak, a tak vznikají drobné krátery. Kavitační efekt eroduje povrch konkrementu, splýváním drobných jamek dochází k fragmentaci (Obr. 2).
Obr. 2 - Princip desintegrace konkrementu (AUA update series - lekce 13, s. 3)
Některé studie uvádí ještě další fenomény, které se podílejí na desintegraci konkrementů, ale jen minimum se staví pouze za jeden mechanismus a vylučuje ostatní. Nejpravděpodobnější je, že ve hře je několik mechanismů.
Příprava pacienta k výkonu, kontraindikace výkonu
K výkonu pacient přichází se standardním interním vyšetřením, ve kterém nesmí chybět kultivační vyšetření moči. Indikace výkonu je vždy v rukou urologa, který je s touto metodou a jejími možnostmi dobře obeznámen. Absolutní kontraindikací LERV je gravidita.
Výsledky studií, sledujících vliv rázových vln na plod, nejsou jednoznačné - Moran et al.(8) prokázali teratogenní účinky rázových vln na kuřecí embrya, naopak v pokusech prováděných na krysách nebyla tato teratogenita prokázána(9).
Jednoznačnou kontrandikací LERV jsou také nekorigovatelné koagulopatie (dnes stále častější užívání různých léků). K prevenci závažných krvácivých komplikací vyžadujeme vysazení všech antikoagulancií a antiagregancií před výkonem.
Relativně kontraindikováni jsou pacienti, u kterých lze předpokládat spontánní odchod konkrementu, a pacienti s litiázou v hypofunkční ledvině. Zvážit LERV bychom měli také u pacientů, u kterých je zjištěno aneuryzma či kalcifikace cév, které se nacházejí v blízkosti litiázy.
Před vlastním výkonem pacienty standardně nevyprazdňujeme, někdy aplikujeme před výkonem Cerucal či Espumisan, aby byl konkrement na monitoru dobře zřetelný.
Vlastní výkon
Vlastní výkon je v dnešní době standardně prováděn bez celkové anestézie. Většinou k výkonu používáme krátkodobě působící opioidy (Fentanyl), eventuálně v kombinaci se sedací (Dormicum) a zároveň používáme lokální anestetika na oblast kontaktu membrány přístroje s tělem pacienta.
Možnost provádět LERV pouze v analgezii významně snižuje zdravotní zátěž pacienta(10). Celkovou anestézii používáme pouze u dětí, kde lze předpokládat špatnou spolupráci. Výhodou analgosedace je především možnost změny polohy pacienta. Výkon samotný trvá desítky minut.
Tendencí operatéra by mělo být řešení distálnější litiázy u mnohočetné ureterolitiázy a naopak konkrementu kraniálněji uloženého či méně kontrastního při řešení kalikolitiázy. Zastánci opačného postupu tvrdí, že fragmenty z horního a středního kalichu mohou bránit dobré desintegraci konkrementu v dolním kalichu (Stoller et al.)(11).
V případě pyelolitiázy a kalikolitiázy je třeba desintegrovat nejprve pyelolitiázu, která by mohla bránit odchodu fragmentů z kalichů. Pokud se rozhodneme desintegrovat objemnější nefrolitiázu, bývá výhodné před plánovaným výkonem zavedení stentu, který tak umožní opakování výkonu bez zbytečných komplikací způsobených pouze parciální desintegrací.
Pokud se rozhodneme řešit solitární ureterolitiázu, snažíme se pokud možno provést výkon co nejdříve a řešit konkrement in situ. Dříve často používaná relokace konkrementu a zavedení stentu jsou dnes spíš ojedinělé.
Zavedením stentu dochází k oblenění peristaltiky močovodu, často relokovaný konkrement zapadá do dolního kalichu a po provedené LERV se fragmenty hůře vyplavují do močových cest a reziduální litiáza tak zvyšuje možnost recidivy.
Bezprostředně po výkonu je nutné dostatečné zavodnění pacienta, které provádíme standardním podáváním infúzních roztoků (bezprostředně po výkonu a zvýšeným příjmem tekutin v další době). Po výkonu je nutné dobré monitorování pacientů.
Ne každé zvracení u pacienta je důsledkem použité analgosedace, stejně tak jako je třeba rozlišit krátkodobou nevýraznou hematurii od hematurie masivní či dlouhotrvající, která může signalizovat závažný stav.
Hematurie, která nastává pouze bezprostředně po výkonu, bývá vyvolána spíše traumatem než pasáží drobných fragmentů. Pokud se objeví bolesti, opakované zvracení, febrilní stavy nebo peritoneální příznaky, musíme vždy pomýšlet na některou z možných komplikací výkonu.
Komplikace výkonu
Nejčastější komplikací výkonu je tzv. „steinstrasse“, kdy dochází k nahromadění fragmentů, které způsobují blokádu odtoku moči. Tato komplikace bývá většinou bez problémů rozpoznána (standardně se první pooperační den provádí ultrasonografická kontrola a druhý pooperační den kontrolní nativní rtg snímek), nicméně je třeba ji sledovat.
V souborech ureterolitiázy a nefrolitiázy bez podrobnější specifikace byly pozorovány různé výsledky, například v souboru Madbouly et al. na 4634 pacientech se steinstrasse vyvinula u 184 z nich(12). V závislosti na klinickém stavu pacienta je možné steinstrasse léčit konzervativně.
Pokud dochází k rozvoji bolestí nebo zvyšování teplot pak většinou nezbývá, než stav řešit akutní intervencí - další doba LERV, perkutánní nefrostomie, ureteroskopický výkon nebo otevřená operace. Konzervativní terapie byla úspěšná u 48 % pacientů, LERV u 23 %, perkutánní nefrostomie u 19 %, ureteroskopie u 6 % a otevřená operace u 4 % pacientů(13).
Další z možných komplikací je vznik urosepse, infikovaná hydronefróza, renální selhání či alergické komplikace výkonu. Varujícím znamením je přetrvávající nebo masivní hematurie, která může být vyvolána traumatem ledviny.
U novější generace litotryptorů s velmi malým ohniskem a extrémně vysokým pozitivním tlakem je uváděna daleko vyšší míra klinicky významných hematomů - až 12 %. Nejčastěji se objevují dva vedlejší účinky - jednak krvácení a jednak edém uvnitř nebo okolo ledviny.
Jako dlouhodobá komplikace po LERV je uváděna hypertenze, snížení renální funkce a zvýšení recidiv urolitiázy. Bohužel většina studií, které se touto problematikou zabývají, je retrospektivních a jen malé množství prospektivních studií vykazuje shodné výsledky.
Závěr
Od svého prvního použití v roce 1980, kdy se stala LERV převratnou metodou, je dnes nejen zcela standardní, ale zároveň suverénně nejvíce využívanou metodou řešení urolitiázy. Největší předností této metody je především její minimální invazivita a zároveň možnost opakování výkonů.
Bohužel, na rozdíl od intenzívního rozvoje v oboru endourologie, se od poloviny 90. let minulého století způsob léčby metodou LERV příliš nezměnil. Došlo sice ke zlepšení zobrazovacích metod, ovládání přístroje a podobně, ale udělalo se jen málo pro zlepšení desintegrace konkrementů.
Novější generace litotryptorů výsledky léčby u pacientů nejen nezlepšily, ale často jsou provázeny vyšším procentem komplikací, a tak hledání ideálního litotryptoru stále pokračuje.
MUDr. Tomáš Baitler
e-mail: baitler@fnkv.cz
MUDr. Jana Sachová
doc. MUDr. Michael Urban
Univerzita Karlova v Praze, 3. LF a FNKV, Urologická klinika
*
Literatura
1. GROCELA, JA., DRETLER, SP. Intracorporal lithotripsy. In RESNICK, MI. (Ed.), The urologic clinics of North America. 24/1, 1997, p. 13-23.
2. CHAUSSY, C. Extracorporeal shock wave lithotripsy: New aspects in the treatment of kidney stone disease. Munich, Karger, 1982, 2, 1265 p.
3. CHAUSSY, C., BRENDEL, W., SCHMIEDT, E. Etracorporeally induced destruction of kidney stones by shock waves. Lancet, 1980, 2, p. 1265-1268.
4. RASSWEILER, J., MILLER, K., EISENBERGER, F. Extracorporeal shock wave lithotripsy. In RASSEWEILER, J., MILLER, K., EISENBERGER, F. (Eds), Stone therapy in urology. Thieme publisher, 1991.
5. GILLERWATER, JY. Extracorporeal shock wave lithotrypsy for treatment of urinary calculi. In GILLERWATER, JY., GRAYHACK, JT., HOWARDS, SS., DUCKET, JW. (Eds), Adult and pediatric urology. 3rd ed., St. Louis : Mosby, 1996.
6. LIFSHITZ, DA., WILLIAMS, JC., STURTEVANT, B., et al. Quantitation of shock wave cavitation damage in vitro. Ultrasound Med Biol, 1997, 23, p. 461-471.
7. STURTEVANT, B. Shock wave physics of lithotriptors. In SMITH, AD., BADLANI, GH., BAGLEY, DH. (Eds), Smith’s textbook of endourology. Quality Medical Publishing, 1996.
8. MARTIN, TV., SOSA, RE. Shock-wave lithotripsy. In WALSH, PC., RETIK, AB., VAUGHN, ED., WEIN, AJ. (Eds), Campbell’s urology. 7th ed., W. B. Saunders, 1998.
9. MORAN, ME., SANDOCK, D., DRACH, GW. Effects of high energy shock waves on chick embryo development. J Urol, 1990, 143, p. 230A.
10. MONK, TG., BOURE, B., WHITE, PF., et al. Comparison of intravenous sedative analgesis tecniques for outpatient immersion lithotripsy. Anesth Analg, 1991, 72, p. 616-621.
11. DVOŘÁČEK, J., a kol. Urologie 1-3. 1. vydání. Praha : Nakladatelství ISV, 1998.
12. MADBOULY, K., SHEIR, KZ., ELSOBKY, E., et al. Risk factors for the formation of a steinstrasse after extracorporeal shock wave lithotripsy: a statistical model. J Urol, 2002, 167, p. 1239-1242.
13. SAYED, MA., EL-TAHER, AM., ABOUL-ELLA, HA. Steinstrasse after extracorporeal shockwave lithotripsy: aetiology, prevention and management. BJU Int., 2001, 88, p. 675-678.
**