Эволюция технологии литотрипсии (обзор литературы)

Литотрипторы первого поколения. Впервые C.Chaussy et al [1]  после серии экспериментальных работ произвели разрушение камня в почечной лоханке у человека 7 февраля 1980 года на прототипе литотриптора Дорньер (Human model 1, HM-1) [2]. Уже в 1982г в Мюнхене был установлен первый литотриптор HM-2 для камней почек [3]. После этого экстракорпоральная ударно-волновая литотрипсия быстро распространилась по всему миру как революционная технология лечения мочевых камней [4-8]. Дорньер HM-3, как образец литотрипторов первого поколения был оснащен большой водяной ванной для оптимального проведения ударных волн, флюороскопической визуализацией, эллипсоидным рефлектором с маленькой апертурой и генератором 80nF. Литотрипсию на данном аппарате можно было проводить только под общей или спинальной анестезией. Его многофункциональное и мультидисциплинарное использование было невозможно. Данный литотриптор не выпускается  с 1990г; несмотря на это, он еще используется более чем в 300 центрах литотрипсии по всему миру, в том числе и в Армении с 1989 года. Советским аналогом этого литотриптора является Урат-П, который был установлен в Институте хирургии им. А.Л.Микаеляна и работал до 1999 года.

Литотрипторы второго поколения 

С целью уменьшения стоимости и болезненности процесса литотрипсии, многофункционального применения и легкости управления в аппаратах второго поколения (табл.1) технические усовершенствования были направлены на разработку иных принципов генерации ударных волн, фокусирования, прилегания и систем локализации, хотя спектр показаний оставался прежним, как и при Дорньер НМ-3 [9-14]. Было показано, что достаточную энергию ударных волн можно генерировать и посредством других технических принципов, таких как электромагнитная катушка в комбинации с акустической линзой [10] или сферически выстроенных пьезоэлектрических элементов [11,12]. Широкая апертура генераторов пьезоэлектрических ударных волн сделала возможной безболевую литотрипсию, но это привело к увеличению числа необходимых импульсов и повторных сеансов [15]. Применение сонографии для локализации камней сделало возможной визуализацию рентген-негативных камней (в основном желчных), что привело к значительному снижению стоимости аппарата. Однако сонографическая локализация требовала специального обучения персонала и затруднительна при камнях мочеточников [9,11-13,15-17]. Интегрирование ударно-волновых генераторов с водяной подушкой (вместо  громоздкой ванны) с рентгеновским столом сделало эти машины многофункциональными [10]. У некоторых, так называемых «недорогих литотрипторов», обнаружились некоторые недостатки в отношении эффективности и управляемости аппаратов [18], хотя последующая доработка устранила данные дефекты.

Таблица 1

Характеристики литотрипторов первого и второго поколения (J.J. Rassweiler et al. / EAU Update Series 3)    

Литотрипторы третьего поколения     

Между 1990 и 1992 годами большинство лидирующих компаний, производящих литотрипторы, стали разрабатывать или модифицировать существующие системы  (табл.2) для соответствия следующим спецификациям [19,20]:

• комбинированная система локализации сонографически или флюороскопически, позволяющая проводить мультидисциплинарную ударно-волновую литотрипсию и  имеющая широкий спектр показаний для литотрипсии in situ;
• широкий спектр энергии источника ударных волн с эффективностью как у Дорньер НМ-3 касательно степени дезинтеграции и частоты повторных сеансов;
• большая апертура фокусирующей системы, позволяющая проводить лечение под минимальной анестезией (без или с в/в аналгезией), что обеспечивает комфорт для пациента и амбулаторное лечение;
• интеграция источника ударных волн, флюороскопа и сонографа в эндоурологический стол для многофункционального использования литотриптора.

Тем не менее, последние технические разработки и результаты лечения, учитывая тот факт, что билиарная литотрипсия потеряла свою значимость, оказали значительное воздействие на развитие концепции будущих литотрипторов [19-26].

Таблица 2

 Характеристика литотрипторов третьего поколения (J.J. Rassweiler et al. / EAU Update Series 3

Концепция актуальных литотрипторов 

В настоящее время производителями представляется 2 основных типа литотрипторов [27,28]:

1. ESWL-table – после оптимизации используемых ранее недорогих литотрипторов, разработаны новые машины  (Siemens Modularis, Dornier Compact Delta  и Sigma, Storz Modulith SLK, Wolf Piezolith 3000, Direx Nova Ultima, Medstone STS-T, HTM LithoDiamond), состоящие из стола, источника ударных волн с латеральным или коаксиальным сонографом и изоцентрическим С-армом в качестве основной системы локализации (табл.3). Такие системы могут быть привлекательны для небольших отделений (рис.1);

Рисунок 1.  Актуальные литотрипторы  ESWL-tables: (a) Siemens Modularis; (b) Dornier Compact Delta; (c) Storz Modulith SLK; (d) Wolf Piezolith 3000; (e) Direx Nova Ultima; (f) Storz Modulith SLK.(J.J.Rassweiler et al. / EAU Update Series 3)

2. уро-литотрипторы с одной рентгеновской системой локализации, специально разработанные для урологического применения (PhillipsLithDiagnost, Lithostarmultiline, ModulithSLX). Однако эти машины имеют ограниченные возможности в плане диагностических исследований (рентгеновские снимки, урография). Производители предлагают использовать ультразвуковой сканер, но реально он является опционным. Некоторые из уро-литотрипторов всё же обеспечивают двойную визуализацию в комбинации с двойной флюороскопической и ультразвуковой локализацией (DornierLithotriptorS, SiemensLithoskop, StorzModulithSLX). Данные машины в основном предназначены для крупных stone-центров, хотя они могут быть экономически оправданы в средне-размерных отделениях с достаточной эндоурологической нагрузкой (рис.2).

Рисунок 2. Uro-lithotriptors. (a) Phillips LithoDiagnost M (LDM); (b) Modulith SLX; (c) Siemens Multiline and (d) Dornier Lithotriptor S.

Актуальные стандарты ДЛТ    

Неоспоримо то, что литотрипторы Дорньер НМ-3 установили высокие стандарты относительно эффективности ДЛТ, которые были недостижимы даже для литотрипторов второго поколения (табл.3). Однако с течением времени, техническое и клиническое развитие экстракорпоральной ударно-волновой литотрипсии изменилось полностью:

• частота дополнительных процедур до ДЛТ значительно повысилась от 0%-10% до 20%-30%, что значительно снизило заболеваемость после ДЛТ;
• ДЛТ производится под минорной или вообще без анестезии, приводя к повышению частоты лечения;
• ДЛТ стало менее дорогостоящим, помещение требуется меньше, управление процессом стало проще.  

Таблица 3

Характеристики литотрипторов последних поколений (J.J.Rassweiler et al. / EAU Update Series 3)

Перспективы ДЛТ технологий      

Дальнейшие разработки сфокусированы на улучшение дезинтеграционной эффективности литотрипторов [29]. Имеются данные, что энергия ударной волны, а не пиковое давление представляется как основной фактор дезинтеграции камня. Применимость меняющегося фокусного пятна будет скоро определена. Новые разработки касаются также формы ударной волны с целью избегания негативного давления с травмой тканей ассоциированых с кавитацией [30]. И наконец, новые визуализирующие технологии могут применяться для ДЛТ, такие как 3D сонография для обнаружения камня и цветная дуплекс сонография для определения ранней фрагментации камня (рис.3).

 Рисунок 3. Улучшение локализации и определение успешности фрагментации камней с помощью дуплексной сонографии

Литература

1. Eisenberger F., Chaussy C., Wanner K. Extrakorporale Anwendung von hochenergetischen Stosswellen. Ein neuer Aspekt in der Behandlung des Harnsteinleidens. Akt Urol 1977;8:3–15.
2. Chaussy C., Brendel W., Schmiedt E. Extracorporeally induced destruc­tion of kidney stones by shock waves. Lancet 1980;2:1265.
3. Chaussy C., Schmiedt E., Jocham D., Brendel W., Forssmann B., Walther V. First  clinical   experience with extracorporeally induced destruction of stones by shock waves. J Urol   1982;27:417–20.
4. Fuchs G.J., Miller K., Rassweiler J., Eisenberger F. Extracorporeal shock wave lithotripsy: one year‘s experience with the Dornier lithotripter. Eur Urol 1985;11:145–9.
5. Drach G.W., Dretler S.P., Fair W.R., Finlayson B., Gillenwater J., Griffith D. et al. Report of the United States cooperative study of extracorpor­eal shock wave lithotripsy. J Urol 1986;135:1127–33.
6. Eisenberger F., Fuchs G., Miller K., Bub P., Rassweiler J. Extracorporeal shockwave lithotripsy (ESWL) and endourology: an ideal combina­tion for the treatment of kidney stones. World J Urol 1985;3:41–7.
7. Chaussy C.G., Fuchs G.J. World experience with extracorporeal shock-wave  lithortripsy (ESWL) for the treatment of urinary stones: An assessment of its role after 5 years of clinical use. J Endourol 1986; 1:7–8.
8. Jocham D., Chaussy C., Schmiedt E. Extracorporeal shock wave lithotripsy. Urol Int   1986;41:357–68.
9. Rassweiler J., Westhauser A., Bub P., Eisenberger F. Second-generation lithotripters:    a comparative study. J Endourol 1988;2:192–203.
10. Wilbert D.M., Reichenberger H., Hutschenreiter G., Alken P., Hohen­fellner R. Second generation shock wave lithotripsy: Experience with the Lithostar. World J Ur. 1987;5:255–9.
11. Zwergel U., Neisius D., Zwergel T., Kopper D., Ziegler M. Results and clinical management of extracorporeal piezoceramic lithotripsy (EPL) in 1,321 consecutive treatments. World J Urol 1987;5:213–9.
12. Vallancien G., Aviles J., Munoz R., Thibault P. Piezoelectric extracor­poreal lithotripsy by ultrashort waves with the EDAP LT01 device. J Urol 1988;139:689–94.
13. Chaussy C.G., Fuchs G.J. Current state and future developments of non­invasive treatment of human urinary stones with extracorporeal shock-wave lithotripsy. J Urol 1989;141:782.
14. Servadio C., Livine P., Winkler H. Extracorporeal shock wave litho­tripsy using a new compact and portable unit. J Urol 1988;139:685–8.
15. Rassweiler J., Gumpinger R., Mayer R., Kohl H., Schmidt A., Eisenberger F. Extracorporeal  piezoelectric lithotripsy using the Wolf-lithotripter versus low energy lithotripsy with modified Dornier HM-3: A coop­erative study. World J Urol 1987;5:218–24.
16. Tan E.C., Tung K.H., Foo K.T.          Comparative studies of extracorporeal shhock   wave lithotripsy by  Dornier HM-3, EDAP LT01 and Sonolith 2000 devices. J Urol 1991;148:294–7.
17. Tailly G.G. Experience with the Dornier HM-4 and MPL9000 litho­tripters in urinary stone treatment. J Urol 1990;144:622.
18. Bierkens A.F., Hendrikx A.J.M., De Kort V.J.W., De Reyke T., Bruynen C.A.H, Bouve E.R. et al. Efficacy of second generation lithotriptors: a multicenter comparative study of 2206 extracorporeal shock wave lithotripsy treatments with the Siemens Lithostar, Dornier HM-4, Wolf Piezolith 2300, Direx Tripter X and Breakstone lithotripters. J Urol 1992;148:1052–6.
19. Rassweiler J., Alken P. ESWL’90 -State of the art. Limitations and future trends of shock wave lithotripsy. Urol Res 1990;18(Suppl.): 13–24.
20. Rassweiler J., Henkel T.O., Ko¨hrmann K.U., Potempa D., Junemann K.P., Alken P. Lithotriptor technology: present and future. J Endourol 1992;6:1–13.
21. Rassweiler J., Kohrmann K.U., Heine G., Alken P. Modulith SL 10/20 – Experimental introduction and first clinical experience with a new interdisciplinary lithotripter. Eur Urol 1990;18:237–41.
22. Flam T.A., Chice R., Dancer P., et al. Electroinductive lithotripsy increases precision and efficacy at F 2. Experimental data and clinical application with the Sonolith 4000. J Endourol 1993;7:S178.
23. Dann T., Schneller J., Knipper A., Jocham D. Litho Diagnost M a new    multifunctional urologic workstation. J Endourol 1993;7:S178.
24. Kohrmann K.U., Rassweiler J.J., Manning M., Mohr G., Henkel T.O., Ju¨nemann K.P. et al. The clinical introduction of a third generation lithotriptor: Modulith SL 20. J Urol 1995;153:1379–83.
25. Tailly G. The Dornier Lithotripter U/15/50: A multifunctional and multidisciplinary workstation. J Endourol 1998;12:301.
26. Tailly G.G. Consecutive experience with four Dornier lithotripters: HM-4, MPL9000, Compact and U/50. J Endourology 1999;13: 329–38.
27. Rassweiler J.J., Renner C., Chaussy C., Thuroff S. Treatment of renal stones by extracorporeal shock wave lithotripsy. Eur Urol 2001; 39:187–99.
28. Rassweiler J.J., Saltzman B., Tailly G., Timoney A., Zhong P.            Shock Wave Lithripsy Technology. In: Segura J., Conort P., Khoury S., Pak C., Preminger G.M., Tolley D. editors. Stone Disease. 1st International Consulatation on Stone Disease. Paris: Health Publications; 2003. p. 289–356.
29. Rassweiler J.J., Tailly G., Chaussy C.  Progress in Lithotriptor Technology. EAU   update series 2005, 17-35.
30. Rassweiler J.J., Knoll T., Kohrmann K.U.,  McAteer J., Lingeman J., Cleveland R.,      Bailey M., Chaussy C. Shock Wave Technology and Application: An Update European Urology 2011; №59: p. 784-796.

Вопросы, ответы, комментарии