english version wersja do druku
	kwartalnik ISSN 0500-7208 Czasopismo punktowane przez KBN, Index Copernicus oraz w bazie GBL

W 1989 r. w Zakładzie Ultradźwięków Instytutu Podstawowych Pro-

blemów Techniki Polskiej Akademii Nauk (1PPT PAN) rozpoczęto prace doświadczalne w zakresie metody rozbijania kamieni falą uderzeniową generowaną pozaustrojowo (ESWL). Utworzono jedyne w kraju Labo- ratorium Litotrypsji, w którym opracowano i wykonano własny model litotryptora wraz z oprzyrządowaniem umożliwiającym pomiary fal uderzeniowych. Przeprowadzone badania podstawowe nad falami ude- rzeniowymi były przedstawione w piśmiennictwie [3-6].

W latach 1993-1995 przebadano w warunkach laboratoryjnych model litotryptora pod kątem niezawodności jego pracy, skuteczności i bezpie- czeństwa. W wyniku tych badań zmodernizowany i wspomagany kom- puterem aparat został zainstalowany w Klinice Urologii Akademii Me- dycznej w Warszawie, gdzie przeprowadzono badania kliniczne. Opis techniczny modelu litotryptora

Ogólny schemat modelu litotryptora opracowanego przez IPPT PAN przedstawiono na ryc. 1. Generator udarów prądowych (GUP) wytwa- rza impulsy elektryczne wysokiej częstotliwości o natężeniu 10 tys. am- perów. W przetworniku elektromagnetycznym głowicy udarowej (GU) zostają one przetworzone na impulsy ciśnienia akustycznego fali ude- rzeniowej, ogniskowanej na poddawanym kruszeniu złogu. Stół tera- peutyczny (ST) przemieszczany jest w osiach x, y, z za pomocą układów sterujących (SSS), kontrolowanych i wspomaganych komputerowo z panelu automatycznego pozycjonowania stołu (APS). Pozycjonowanie odbywa się na podstawie obrazów uzyskiwanych z aparatu rentgenow- skiego (Rtg), zapamiętywanych w systemie cyfrowej pamięci obrazów (CPO) i wyświetlanych na monitorze (M). Generowanie fali uderzenio- wej jest również kontrolowane komputerowo (energia i liczba ?strza- łów”) z panelu sterowania generatora (PSG). Podstawową rolę w pracy litotryptora odgrywa głowica udarowa (GU), przedstawiona na ryc. 2. Źródłem fali uderzeniowej kruszącej kamień jest mechaniczne odkształcenie membrany metalowej I, wywo- łane przepływem impulsu prądowego przez uzwojenie płaskiej cewki 2, przyklejonej do karkasu ceramicznego 3. Między cewką a membraną znajduje się przekładka izolacyjna4 wykonana z folii poliestrowej. Mem- brana za pośrednictwem warstewki cieczy sprzęgnięta jest z soczewką akustyczną 5 z żywicy akrylowej. Komora 6 nad soczewką wypełniona jest wodą destylowaną i zamknięta od góry elastyczną osłoną gumową 7. Wydzielające się w cewce, membranie i soczewce ciepło jest odprowa- dzane za pomocą chłodnic 8. Głowica udarowa w trakcie zabiegu przy- lega do powierzchni ciała pacjenta, jej elastyczna osłona pozwala na zmianę położenia chorego tak, aby kamień znalazł się w ognisku so- czewki 5. wiązka fal uderzeniowych ma przekrój kołowy, w którym spa- dek energii do wartości 2 razy mniejszej niż w osi fali stwierdza się w obszarze o średnicy 8 mm i długości 80 mm.

Do lokalizacji złogów zastosowano zestaw rentgenowski produkcji FARUM, w którym dokonano zasadniczej modyfikacji, polegającej na wykonaniu systemu pozwalającego na automatyczne sterowanie ru- chem ramienia C (odchylanie od pionu o ?30°). Rozwiązanie to umoż- liwiło sterowanie wszystkimi funkcjami aparatu rentgenowskiego z kla- wiatury systemu komputerowego CPO+APS. W skład zestawu wcho- dzi zmodernizowany aparat rentgenowski Luminax 40/X23, tor wi- zyjny standardu TV oraz cyfrowa pamięć obrazu (CPO). Zastosowanie ekspozycji impulsowej radykalnie zmniejsza dawkę promieniowania użytecznego i ubocznego do poziomu 5% narażenia w trybie pracy z ekspozycją ciągłą. Pamięć cyfrowa umożliwia stosowanie promienio- wania ciągłego (bez i z zapamiętaniem), a także promieniowania im- pulsowego z zapamiętaniem. Możliwe jest zapamiętanie i oglądanie na ekranie od jednego do czterech obrazów w pozytywie lub negaty- wie, co umożliwia zarejestrowanie i porównanie poszczególnych faz zabiegu. Poza rejestracją obrazu Rtg możliwe jest wprowadzanie z kla- wiatury alfa-numerycznej danych pacjenta, opisów i komentarzy, a tak- że wykonywanie pomiarów (w tym densytometrii) uwidocznionych obiektów. Wyposażenie systemu CPO w pamięć dyskową umożliwia archiwizację obrazów i danych na dyskietkach 1,2 MB. Możliwe jest również podłączenie wideoprintera w celu rejestracji obrazów na pa- pierze termoczułym.

Ruchy blatu stołu, na którym znajduje się pacjent, są wspomagane komputerowo. Komputer w oparciu o zapisane w pamięci współrzędne położenia stołu, rozkład przestrzenny wiązki promieniowania rtg, poło- żenie ogniska fali uderzeniowej i uwidocznionego na monitorze kamie- nia dokonuje odpowiednich przeliczeń przez układ APS i generuje sy- gnały sterujące stołem ST, sprowadzając kamień do izocentrum w ogni- sku fali uderzeniowej.

Badania laboratoryjne zakończono serią prób lokalizacji kamieni u chorych z różnymi postaciami kamicy moczowej. Celem tych badań było ustalenie zakresu możliwości leczenia chorych o różnej budowie anato- micznej, z kamieniami o różnej lokalizacji, wielkości i wysyceniu.

MATERIAŁ I METODA

Po zainstalowaniu wykonanego przez IPPT PAN modelu litotryptora w Klinice Urologii Akademii Medycznej w Warszawie (ryc. 3) w okresie od sierpnia do listopada 1996 r. wykonano przy jego użyciu 18 zabiegów ESWL. Leczono 18 chorych (9 kobiet i 9 mężczyzn) w wieku od 20 do 69 lat. 10 złogów zlokalizowanych było po stronie lewej, 8 po stronie pra- wej. Wszyscy chorzy byli dokładnie poinformowani o metodzie i apara- cie i wyrazili zgodę na leczenie.

U10 chorych kamień znajdował się w miedniczce nerki, u 2 w kielichu środkowym, u 2 w kielichu dolnym, u 1 w połączeniu miedniczkowo- moczowodowym, u 2 w górnym odcinku moczowodu, u 1 w dolnym odcinku moczowodu. Największy kamień miał wymiary 24×18 mm, naj- mniejszy 7×6 mm. 3 chorych przebyło uprzednio nieskuteczne zabiegi ESWL w innych ośrodkach, w pozostałych przypadkach był to pierwszy zabieg.

Przed zabiegiem wszyscy chorzy mieli wykonaną urografię, u 12 wy- konano badanie ultrasonograficzne układu moczowego.

Ryc. 3. Model litotryptora zainstalowany w Klinice Urologii AM w Warszawie

Pozycjonowanie, nawet u chorych o krępej budowie ciała, niezależnie od strony umiejscowienia kamienia, nie sprawiało żadnych trudności W czasie zabiegu stosowano 2500-5000 impulsów o napięciu 16-23kV (15- 40 MPa) na kamień. W porównaniu z innymi litotryptorami zwracał uwagę niski poziom głośności pracy modelu.

Wynik zabiegu oceniano na podstawie zdjęcia przeglądowego, które po raz pierwszy wykonywano w 7 dobie po zabiegu, oraz badania USG, które wykonano w 1 i 7 dobie u wszystkich chorych.

Na modelu litotryptora z założenia wykonywano tylko jeden zabieg. W przypadku braku efektu zabiegu dalsze leczenie metodą ESWL pro- wadzono przy użyciu innego aparatu.

WYNIKI

Wyniki zabiegu wykonanego na modelu litotryptora 1PPT PAN przed- stawia tabela I.

U wszystkich chorych stwierdzono różnego stopnia objawy rozkru- szenia kamieni. U 5 chorych nastąpiło całkowite rozbicie i wydalenie kamienia po jednym zabiegu. W 7 przypadkach na zdjęciu przeglądo- wym jamy brzusznej stwierdzono zmniejszenie wymiarów złogu. Cho- rych tych poddano dalszemu leczeniu metodą ESWL na litotryptorze Lithostar firmy Siemens, uzyskując wyleczenie po 1-3 zabiegów. U 6 pozostałych chorych stwierdzano wydalanie po zabiegu drobnych frag- mentów kamienia i radiologiczne pośrednie cechy dezintegracji (ziarni- stość, zwiększenie powierzchni). Chorych tych poddano dalszemu le- czeniu metodą ESWL, uzyskując wyleczenie po 1-2 zabiegów, u 1 chore- go usunięto kamień metodą PCNL.

Wyniki leczenia kamieni w miedniczce i kielichach nerki oraz w połą- czeniu miedniczkowo-moczowodowym w zależności od ich wielkości przedstawia tabela II.

Wyleczenie uzyskano w przypadku wszystkich kamieni nerkowych o największym wymiarze nie przekraczającym 10 mm. Spośród złogów o wymiarach 10-20 mm u 1 chorego nastąpiła całkowita dezintegracja i wydalenie fragmentów kamienia, w 5 przypadkach stwierdzono zmniej- szenie wymiarów złogu, w 1 przypadku pośrednie cechy częściowego rozkruszenia. W przypadku kamieni o największym wymiarze przekra- czającym 20 mm w 1 nastąpiło zmniejszenie wymiarów, w 3 pośrednie cechy częściowej dezintegracji.

Chorzy przed i w czasie zabiegu nie otrzymywali żadnych leków prze- ciwbólowych ani uspokajających, zabiegi były całkowicie bezbolesne, niezależnie od energii impulsów. W miejscu kontaktu głowicy udarowej ze skórą pacjenta obserwowano jedynie niewielkie zaczerwienienie, bez wybroczyn. U wszystkich chorych bezpośrednio po zabiegu w czasie pierwszych kilku mikcji występowało krwiste zabarwienie moczu o nie- wielkim nasileniu, bez skrzepów.

U żadnego chorego w badaniu ultrasonograficznym wykonanym po za- biegu nie stwierdzono zmian miąższowych ani krwiaków w obrębie nerek.

OMÓWIENIE

Pierwszym urządzeniem do litotrypsji falą uderzeniową wyzwalaną pozaustrojowo, powstałym w 1980 roku HM-3 i wprowadzonym do użyt- ku klinicznego w 1984 roku, był litotryptor HM3 opracowany i wykona- ny przez firmę Dornier [2,7,8]. Od tego czasu pojawiło się wiele aparatów do ESWL, tzw. drugiej i trzeciej generacji. Zasadniczą intencją było uprosz- czenie zabiegu przez wyeliminowanie zanurzania chorego w wannie wodnej i propagację fali do ciała chorego poprzez miejscowy kontakt gło- wicy wypełnionej wodą [2, 8] lub poprzez częściowe zanurzenie okolicy przechodzenia fali [2]. Wprowadzono również inne niż elektrohydrau- liczny sposoby generowania fali uderzeniowej: elektromagnetyczny (Sie- mens, Dornier, Storz) i piezoelektryczny (EDAP, Wolf). W zakresie lokali- zacji, poza stale podstawowym namiarem rentgenowskim, wprowadzo- no także pozycjonowanie pod kontrolą obrazu ultrasonograficznego.

Model litotryptora IPPT PAN zachowuje zasadniczy schemat obecnie użytkowanych aparatów opartych na namiarze rentgenowskim, z wy- korzystaniem dwupłaszczyznowej lokalizacji kamienia poprzez ruch lam- py rentgenowskiej, umiejscowionej na ramieniu C. Moduł generujący fale uderzeniowe oparty jest na metodzie elektromagnetycznej, zyskującej so- bie coraz większe uznanie. Ognisko tego litotryptora o średnicy 8 mm i długości 80 mm jest porównywalne pod względem objętości z aperturami innych aparatów tej grupy [8]; większe ognisko według opinii wielu użyt- kowników [2, 8,11] ułatwia skuteczne przeprowadzenie litotrypsji.

Mała liczba wykonanych zabiegów nie upoważnia do wiążącej oceny skuteczności litotryptora, jednakże uzyskane wczesne wstępne wyniki w zakresie rozbijania kamieni w nerce odpowiadają wynikom przedsta- wianym w piśmiennictwie przy stosowaniu innych aparatów [1, 9-11].

WNIOSKI

Założenia konstrukcyjne modelu litotryptora IPPT PAN spełniają kli- niczne wymogi leczenia metodą ESWL. Wstępne wyniki ESWL w kami- cy górnych dróg moczowych przy użyciu tego aparatu wykazały sku- teczność litotrypsji porównywalną z aparatami innych firm, przy pełnej bezbolesności zabiegu. Jakkolwiek mała liczba leczonych chorych nie pozwala na wiążącą ocenę kliniczną aparatu, przeprowadzone badania nie wykazały żadnych powikłań związanych z działaniem fali uderze- niowej generowanej w tym modelu. Uzasadnione jest prowadzenie dal- szych prac prowadzących do opracowania prototypu i wdrożenia do produkcji litotryptora, opartego w całości na polskiej myśli technicznej, o parametrach w pełni porównywalnych z aparatami innych firm.

1. [1] Bierkens, A. F., Hendrikx, A. J. M., de Kort, V. J. W., et al.: Efficacy of
2. second generation lithotriptors: a multicenter comparative study of 2206 extracor-
3. poreal schock wave lithotripsy treatments with the Siemens Lithostar, Dornier
4. HM4, Wolf Piezolith 2300, Direx Tripter X-l and Breakstone lithotriptors. J. Urol.,
5. 1992, 148, 1052-1057.
6. [2] Borkowski A., Borówka A. (red): Nowe metody leczenia kamicy górnych dróg
7. moczowych. PZWL, 1994.
8. [3] Filipczyński, L., Etienne, J.: Capacitance hydrophones for pressure determina-
9. tion in lithotripsy. Ultrasound in Med. & Biol, 1990,16, 2,157-165.
10. [4] Filipczyński, L., Etienne, J.: An attempt to reconstruct the lithotriptor shock
11. wave pulse in kidney: possible temperature effects. Ultrasound in Med. & Biol,
12. 1992, 18, 6-7, 569-577.
13. [5] Filipczyński, L., Etienne, I., Kujawska, T.: Shock wave pulse pressure after
14. penetrating of kidney tissue. IEEE Trans, on Ultrasonics, Ferroelectrics and
15. Freąuency Control, 1994, 41, 1, 130-134.
16. [6] Filipczyński, L., Etienne, I., Łypacewicz, G., Waszczuk, T.: Measure-
17. ments techniąue of shock wave pulsesat extremely high pressures. Arch. of Aco-
18. ust, 1996, 21-1.
19. [7] Lingeman, J. E., Newman, D. M., Mertz, J. H. O., et al.: Estracorporeal
20. shock wave lithotripsy: The Methodist Hospital of Indiana experience. J. Urol.,
21. 1986,135 (6), 1134-1137.
22. [8] Lingeman, J. E.: Litotrypsja falą uderzeniową generowaną pozaustrojowo (ESWL)
23. - stan obecny. AUA Update Series, tom XIV, lekcja 28.
24. [9] Magio, M. I., Nicely, E. R., Peppas, D. S., et al.: An evaluation of 646 stone
25. patients treated on the HM4 eztracorporeal shock wave lithotriptor. J. Urol., 1992,
26. 148, 1114-1119.
27. [10] Psihramis, K. E., Jewett, M. A. S., Bombardier, C. et al.: Lithostar Extra-
28. corporeal shock wave lithotripsy: the first 1000 patients. J Urol., 1992,147,1006-
29. 1009.
30. [11] Robertson, J. B., Koch, M. O., Kirchner, F. K., et al.; Suboptimal treat-
31. ment results with Therasonics Lithotripter. I. Urol., 1994, 152, 317-319.