Физические основы литотрипсии.

Из теории акустики известно, что звук распространяется в виде волн, образуемых в процессе чередования сжатия и разрежения. В результате движения волны в какой-нибудь среде возникает ударный фронт или перемещающийся скачок, имеющий определенную длительность и амплитуду и характеризующийся резким нарастанием давления и плотности.

Комплексный акустический импульс образуется за счет суммы многих синусоидальных волн различных частот. Для типичного импульса литотриптора свойственна энергия, большая часть которой находится на уровне или выше частоты, соответствующей времени распада импульса (от нескольких сотен кГц до десятков МГц).

В процессе концентрирования ударной волны в своем геометрическом фокусе изменяется её форма. Конечное распределение давления в фокусе зависит от формы и размеров фокусированной системы, энергии и характеристики давления несфокусированной волны. Распространяясь в воде и мягких тканях, акустические волны теряют энергию, в основном за счет поглощения и отражения. Под поглощением понимают процесс превращения в среде распространения акустической энергии волны в тепловую. В мягких тканях поглощение выше, чем в воде. Часть волновой энергии подвергается отражению под влиянием изменений акустического импеданса, величина которого равна произведению плотности и скорости звука. Относительная разница величин импеданса на границе раздела определяет долю отраженной энергии. В результате отражения на границах раздела импеданса акустические волны могут изменять направление, требующее фокусирования.

С физической точки зрения, вода является лучшим проводником для ультразвука и хорошей средой для передачи ударных волн в тело человека. Температура воды должна обеспечивать комфортные условия для пациента и обычно она составляет 37°С. Поскольку вода обладает акустическим импедансом, аналогичным мягким тканям, она может служить контактной средой для передачи ударных волн от генератора к ткани в отличие от воздуха, который имеет совершенно другой импеданс. В связи с этим воздух удаляется из аппаратов ДУВЛ с помощью дегазации. Это позволяет свести потери энергии в воде к минимуму. Образующиеся пузырьки воздуха непосредственно на коже пациента могут приводить к ее покраснению. Их можно снять рукой. Разрывное и отрицательное давление снижаются по мере уменьшения плотности среды распространения. При отражении ударного фронта от поверхностей раздела в мягких тканях импульс давления сжатия превращается в разрывной и наоборот. Давление разрыва можно создать генераторами ударных волн. При достаточно больших силах разрыва они могут превзойти прочность среды в той или иной точке. Если это происходит в жидкости, то в результате она разрывается и образуется пузырек. Это явление называется кавитацией. В твердых веществах силами разрыва создается концентрация деформации вокруг имеющихся микротрещин или на границах раздела в составе вещества. Склонность твердых веществ к деформации создает усилия разрыва, в результате чего наступает раскалывание.

Взаимодействие ударных волн с камнями подчиняется строгим физическим законам. Плотность и скорость звука в камне отличаются от этих показателей в мягких тканях. Отраженное некоторое количество энергии при столкновении ударной волны с поверхностью камня создает усилие сжатия на его передней поверхности. А на боковых поверхностях его создается напряжение в связи с более быстрым проходом импульса сжатия, чем его первоначальный ударный фронт. На задней же поверхности камня из отраженного импульса сжатия создается импульс разрыва, который возвращается обратно через камень. Действуя на неоднородную структуру камня, сложные поля напряжения вызывают появление трещин, а за счет кавитации происходит разрушение его поверхности.

Форма сигнала давления, который генерируется в аппаратах ДУВЛ, в значительной степени искажена по сравнению с обычным синусоидально колеблющимся давлением. Это зависит от ряда факторов, в том числе от мощности излучателя и расстояния, которое нужно пройти волне от этого излучателя. При высоких давлениях передний фронт полуцикла положительного давления становится почти скачкообразным. Именно это свойство позволяет называть волну ударной и использовать ее для дезинтеграции камней. У большинства аппаратов основная частота ударной волны составляет около 0, 5МГц.

Для дистанционной литотрипсии применяются в настоящее время различные модели аппаратов. Список наиболее часто применяющихся в мире литотрипторов можно представить следующим образом.

Модели литотрипторов, работа которых основана на принципе электрогидравлической генерации ударных волн: НМ-3, Дорнье, (ФРГ); МФЛ-5000, Дорнье, (ФРГ); МПД-9000, Дорнье, (ФРГ); Compact, Дорнье (ФРГ); SonolithTechnomed (Франция); Medstone-1000, Medstone (США); SD-3, Monaghom (США); Breakstone 130/135, Breakthzrough (США - Нидерланды); Tripter XI, Medirex(Израиль); Урат-Н(Россия).

Литотрипторы с электромагнитным принципом генерации ударных волн: Modulith SL 10/20, Sforz (ФРГ): Lithostar, Siemens, (ФРГ); Lithostar-Plus, Siemens(ФРГ); Multiline-3B.

Литотрипторы с пьезоэлектрическим принципом генерации ударных волн: Piezolith 2300, Wolf (ФРГ); Piezolith 2500.10, Wolf (ФРГ); LT-01, Edap (Франция). Микро взрывной принцип генерации волн аппарата Yashigoda SZ-1, Yashigoda, (Япония); лазерный - уLazertripter, Paramedic (США).

В основе литотрипсии лежит сфокусированная на камень ударная волна, причем, в настоящее время используются различные варианты генерации и передачи ударных волн. На многих моделях литотрипторов рентгеновская локация и фокусировка конкремента дополняется ультразвуковым наведением. Аппараты для литотрипсии отличаются друг от друга по следующим параметрам: источник энергии - электрический разрядник: - пьезоэлектрическая система - электромагнитная мембрана; система фокусирования - эллипсоидный отражатель: - профильная система, - линза.

Для локализации и установки камней в фокусе используются либо рентгеновская, либо ультразвуковая системы.

Для дистанционной ударно-волновой литотрипсии можно в принципе использовать любой физический механизм преобразования энергии в акустические волны.

Электрический разрядник представлен двумя подводными металлическими электродами, соединенными последовательно с конденсатором, заряжающимся до высокого напряжения. В результате разряжения в воду электрической энергии конденсатора резко повышается температура воды до образования пара, а затем и плазмы. Возникает импульс давления сжатия, затем импульс отрицательного давления. Эффективность разряда связана с величиной зазора и напряжением. Следует отметить, что происходящая вследствие высокой температуры эрозия электродов приводит к необходимости их периодической замены.

Пьезоэлектрический источник. Принцип действия аппаратов с пьезоэлектрической системой основан в физическом смысле на пьезокерамике, которая представлена материалами на базе свинцово-циркониевого титаната или титаната бария. Пьезоэлектрический эффект характеризуется тем, что после поляризации материала пьезокерамики и приложения к нему напряжения он расширяется на величину, которая зависит от размеров и направления напряжения. В результате создаются волны давления в сферической чаще, где размещено большое количество пьезоэлементов. Ударная волна в пьезосистеме работает как долото, отбивая мелкие частицы при каждом ударе, благодаря тому, что при этом малая энергия создает импульсы высокого давления. Ударная волна создается за счет перемещения кристалла из пьезоэлектрического материала, используемого в качестве акустического излучения в ультразвуковых диагностических системах. На механическую стойкость, определяющую срок службы кристалла, оказывает влияние образование акустических волн и электрических пробоев изоляции кристаллов.

Электромагнитный источник.Используется электромагнитное поле, образующееся при прохождении по проводу электрического тока. Притягиваясь или отталкиваясь от электромагнитного поля, магнитные материалы преобразуют электрическую энергию в механическую и акустическую.

Фокусировка осуществляется в форме: самонаведения, когда излучатель сам концентрирует энергию в фокусе, с помощью линзы, тогда она определяется разницей в акустических свойствах воды и линзы и формой линзы, отражательного фокусирования, при этом излучатель находится в одном фокусе эллипсоидного отражателя, и лучи, исходящие из одного фокуса эллипсоида, сходятся во втором.

Локализация. Точному лоцированию при ДУВЛ придается не менее важное значение, чем системе генерации ударных волн. Независимо от способа фокусирования на камень (рентгеновского или ультразвукового) критерием работы систем локализации является адекватная визуализация камня для контроля во время процедуры и точное сопряжение изображения камня и фокуса ударной волны. Однако даже при полном совпадении фокусов ударной волны и систем визуализации в воде фокус ударной волны может быть смещен нелинейными эффектами в теле человека.

Показания к дистанционной ударно-волновой литотрипсии.

Н.А. Лопаткин и соавтор (1988) О.Л. Тиктинский, (1990) и другие считают, что показаниями к дистанционной литотрипсии являются: - наличие камня в почке, возможность фокусирования камня (рентгеном, ультразвуком), отсутствие нарушений оттока мочи из почки ниже камня.

Дистанционная ударно-волновая литотрипсия отличается эффективностью и мало инвазивностью, особенно при камнях, размерами до 3 сантиметров и является методом выбора в лечении уролитиаза.

Были разработаны специальные классификации нефролитиаза, учитывающие размеры, расположение, форму камня и функциональное состояние почек и мочевых путей.

При определении показаний и противопоказаний к дистанционной литотрипсии А.А. Науменко и П.И. Чумаков (1996) исходят из представления о процессе образования первичного камня: причина камнеобразования (I этап), формирование камня (II этап), рост камня (III этап), разрушение камнем мочевыводящих путей и почки (IV этап), гибель почки (V этап). Авторы считают, что при гибели почки (V этап) дистанционная литотрипсия не только нецелесообразна, но и опасна. Эффект от ДЛТ на IV этапе достигается у 77% больных, на III этапе - у 93%. В то же время на этапе формирования камня наблюдается стопроцентное отхождение фрагментов. Из этого вытекает важный организационный вывод о необходимости профилактических ультразвуковых осмотров с целью раннего выявления доклинической формы уролитиаза, наиболее подходящей для литотрипсии.

Со временем взгляды на показания к литотрипсии претерпели существенные изменения. Вначале ДУВ Л применяли при единичных камнях почек и мочеточников. С.М. Джавад-Заде (1996) подразделяет размеры камней при определении показаний к ДУВЛ на 3 группы: до 10 мм, до 15 мм, 20 мм и более. По мнению F. Eisenberger и соавтор (1986), J. Simon и соавтор (1988), идеальным для показаний к литотрипсии является камень диаметром не более 15 мм. Предложен цифровой метод прогнозирования эффективности ДУВЛ: выполненная ранее операция на стороне ДУВЛ, длительность нахождения конкремента в мочевых путях, проведенная противовоспалительная терапия до литотрипсии, повышенная полнота тела, размеры конкремента, наличие обструкции мочевых путей и гидронефротической трансформации, состав конкремента. При сумме баллов до 10 литотрипсия была эффективной у 97, 1% больных, а при увеличении ее до 20 эффективность снижалась до 24, 4%. Постепенное действие ДУВЛ распространилось на коралловидные и множественные камни. При этом было условлено, что суммарный объем множественных камней не должен превышать 5 см³ (Fisenberger F., Rassweiler J., 1986). Локализация камня в нижней группе чашечек является неблагоприятной для ударно-волновой литотрипсии. В такой ситуации рекомендуется решать вопрос в пользу перкутанной нефролитотомии.

Н.А. Лопаткин и Н.К. Дзеранов (1996) отмечают, что размер камня не является абсолютным критерием доказанности к дистанционной литотрипсии. Л.В. Шаплыгин (1995) считает, что эффективность разрушения мочевых камней сфокусированными ударными волнами не зависит от способа генерации ударной волны, а связана с давлением в фокусе, длиной импульса, частотой посылки пакетов ударных волн, химическим составом камня и его расположением.

Противопоказания к дистанционной ударно-волновой литотрипсии.

Противопоказания к ДУВЛ делят на технические, общие и урологические:

Технические: рост пациента более 200 сантиметров и менее 100 сантиметров, масса тела более 130 килограмм (почка глубоко залегает от поверхности кожи, рентген отрицательные камни (невозможность их визуализации), если в аппарате имеется только рентгеновское наведение, деформация опорно-двигательного аппарата, препятствующая укладке больного и выведению камня в фокус ударной волны.

Общие: нарушения свертывающей системы крови, беременность.

Имеет активная предоперационная подготовка (антибактериальная терапия, улучшение микроциркуляции сосудов почки, антиоксидантная, дезинтоксикационная терапия), что позволяет в значительной степени защитить единственную почку от травматического действия ударной волны. При обтурации единственной или единственно функционирующей почки, как и при рецидивном характере камня, крупных его размерах, следует рассматривать вопрос о предварительном дренировании почки (мочеточниковый катетер, стент), а при более благоприятных условиях можно использовать моно терапию. Под нашим наблюдением (Александров В.П. и другие, 1996) находились 11 больных с коралловидными рецидивными камнями единственной функционирующей почки. Нефрэктомию перенесли 8 человек, 6 из них - вторичную. У 3 пациентов была нефункционирующая контралатеральная почка. Все больные ранее были оперированы на единственной почке. У 9 из 11 больных выявлена хроническая почечная недостаточность в латентной фазе. Хронический пиелонефрит был у всех больных. Дистанционная литотрипсия проводилась на аппарате «Урат-П» при втором режиме и 4000 ударах. Полная дезинтеграция (на 3-4 сеансах) наступила у 7, частичная - у 4 больных. В связи с наступавшей после литотрипсии активной фазой пиелонефрита (у большинства - умеренно выраженной) и наличием ХПН, в послеоперационном периоде больным назначались ретоболил, леспенефрил, сорбенты, бикарбонат натрия, продолжалась интенсивная антибактериальная терапия. Улучшения удавалось добиться у всех больных. Наши наблюдения позволяют считать, что тактика применения ДУВЛ для дезинтеграции лоханочного фрагмента коралловидного камня единственной функционирующей или оставшейся почки является хирургическим лечением выбора.

Дистанционная литотрипсия применяется с хорошим эффектом и у больных с аномальными почками. J.E. Smith и соавт. (1989) сообщают, в частности, о результатах литотрипсии при камнях в подковообразной почке. В.А. Козлов и соавтор (1992, 1993) провели литотрипсию у 54 больных в аномально развитых почках. У 19 из них была подковообразная почка, у 12 - удвоенная, у 9 - дистопированная, у 3 - L-образная и так далее. Сам факт аномалии не является противопоказанием для литотрипсии. При наличии губчатой почки целесообразно применять этот метод только по поводу камней, локализующихся в лоханке или чашечках, так как попытки литотрипсии паренхиматозных конкрементов сопровождаются интенсивной гематурией и атаками пиелонефрита.

Наибольший фактор риска камнеобразования имеется у больных со сращенными, подковообразными почками. Под нашим наблюдением за последние 20 лет находились 78 больных с подковообразной почкой и камнями, осложненные пиелонефритом. В 42, 6% у этих больных была выявлена протейная флора (Pr. rettgeri и Pr. mirabilis). Из 78 больных показания к оперативному лечению возникли в 44 наблюдениях. В основном они были связаны с пиелонефритом, острым или часто обостряющимся, особенно при протейной инфекции. Истинные рецидивы наступили у 37 пациентов. Повторно оперировались 29 из них, по 3-4 раза и более еще 3 больных. В одном наблюдении(девушка22лет) было5оперативныхвмешательств.

Анализируя эту группу больных, мы пришли к выводу, что из-за выраженного патогенетического фактора - нарушение оттока мочи по мочеточнику при невозможности истмотомии, когда почка - единый орган, таких больных по возможности желательно не оперировать. С появлением ДЛТ появилась возможность успешно лечить таких больных.

Технические особенности ДЛТ при уролитиазе аномальных почек связаны с часто сопровождающими их пороками развития верхних и нижних мочевых путей, большей предрасположенностью к развитию хронического пиелонефрита. Это касается и вопроса укладок больного в зависимости от глубины расположения камня, дои послеоперационного дренирования почки. Кисты небольших размеров (до 2-3 сантиметров в диаметре), находящиеся вне проекции хода ударной волны, не являются препятствием к ДЛТ «in situ». При больших кистах (более 5, 0 сантиметров), проекционно совпадающих с направлением ударной волны, показано двухэтапное лечение с первоначальной пункцией кисты.

М.Ф. Трапезникова (1996) сообщила о результатах успешной дистанционной литотрипсии при лечении мочекаменной болезни трансплантированных почек.

Дистанционную литотрипсию в ургентной урологии для лечения почечной колики и одновременно для радикального удаления камней мочеточника применяли многие авторы при различной локализации конкрементов. 85, 3-90% из них добивались положительных результатов как за счет разрушения камней, так и рассредоточения мелкодисперсной дорожки (Волков И.Н., 1998, и другие). Такая тактика достаточно эффективна, однако, как к моно терапии камней верхней трети мочеточника и лоханочно-мочеточникового соустья относиться к ней следует осторожно в связи с большой вероятностью попадания в зону ударной волны почечной паренхимы, протяженностью пути, непредсказуемостью движения фрагментов и угрозой развития гнойного пиелонефрита.

Наши клинические наблюдения охватывают 52 больных с обтюрирующими камнями лоханочно-мочеточникового соустья и мочеточника в возрасте от 17 до 69 лет. У 39 из них не было признаков атаки пиелонефрита, а у 13 заболевание осложнилось острым серозным пиелонефритом. Планируя проведение дистанционной литотрипсии, мы рассчитывали не столько на эффект полной дезинтеграции камня, сколько хотя бы на частичный раскол конкремента, что должно было привести к просачиванию мочи и уменьшению внутри лоханочного давления. В первой из этих групп после единственного сеанса литотрипсии почечная колика была купирована у 28 больных, еще у 4 уменьшилась значительно ее интенсивность, у остальных купирование колики наступило после второго сеанса ДЛТ.

Камнедробление осуществлялось на 2-м режиме, до 3500-4000 ударами. Полная дезинтеграция и отхождение камней у половины больных этой группы наступили после первого сеанса, у остальных - после 2-3 (реже 4) сеансов ДЛТ.

У больных с острым серозным пиелонефритом литотрипсия проводилась на фоне интенсивной антибактериальной терапии. Катетеризация мочеточника потребовалась только в 3 наблюдениях этой группы.

Дистанционная ударно-волновая литотрипсия при камнях мочеточника

На первых этапах внедрения литотрипсии значительное число больных с камнями мочеточников выпадали из контингента, которому было показано применение ДУВЛ. Это объяснялось прежде всего тем, что при такой локализации камня вокруг него отсутствует жидкость, а также нередко встречающимся совпадением проекции камня с костной системой и другие.

Дистанционная литотрипсия у больных с камнями мочеточников проводится в различных вариантах. Наиболее распространенными являются варианты с предварительным выполнением ретроградной катетеризации мочеточника. В некоторых случаях используется попытка захватить камень петлей Дормиа, тактика смещения камня в лоханку и другие.

Однако в последние годы было выявлено отсутствие достоверной корреляции между эффективностью разрушения камней и отмеченными выше манипуляциями. Алгоритм лечения больных с камнями проксимального отдела мочеточника рассматривает ДЛТ как метод лечения первой линии, менее инвазивный. Повторная литотрипсия показана при достижении очевидной, частичной дезинтеграции камня. Это позволяет достичь разрушения камней у 60-80% больных (Трапезникова М.Ф., Дутов В.В., 1998).

Показания к катетеризации мочеточника при ДЛТ - моно терапии камней проксимального его отдела могут быть представлены следующим образом: экстренные показания (не купируемая почечная колика, обструкция и так далее), обострение обструктивного пиелонефрита (при невозможности установления стента), длительное (более 6-8 недель) нахождение камня с признаками эндо - и периуретерита, экс визитные случаи крупных камней (более 2, 5-3, 0 сантиметров подлиннику).

Возможно применение наружного дренирования лоханки, перкутанной нефростомией, а также ретроперитонеальных эндоскопических хирургических технологий.

При локализации в терминальном отделе мочеточника следует ожидать спонтанное отхождение камней до 5 мм в диаметре у 90% больных. ДЛТ назначают при: не купирующийся почечной колике, единственной почке, нарушении секреторной функции почек более чем на 30%, отказе пациента от эндоскопических методов лечения.

У женщин детородного возраста и девочек пубертатного периода показания к ЛТ камней нижней трети мочеточника ограничены.

Разумное сочетание контактной эндоскопической уретеролитотрипсии и дистанционной ударно-волновой литотрипсии позволяет успешно лечить до 95% больных уретролитиазом. Для контактного разрушения мочевых камней применяются, как правило, ультразвуковое и электрогидравлическое воздействие: длительное (более 6-8 недель) нахождение камня с признаками эндо- и периуретерита, эксвизитные случаи крупных камней (более 2, 5-3, 0 сантиметров подлиннику).

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: