Litotrypse extrakorporální rázovou vlnou

Z WikiSkript

Litotrypse extrakorporální rázovou vlnou (LERV) (angl. Extracorporeal shock wave lithotripsy – ESWL) je neinvazivní metoda používaná především v terapii ledvinových konkrementů a žlučových kamenů. Princip metody spočívá v přivedení tlakové energie dostatečné k narušení konkrementu tělem pacienta tak, aby nedošlo k poškození tkání. K tomu slouží jednak speciální průběh "tlakové vlny" nesoucí energii, jednak její prostorová fokusace.

Alternativně se používají i pojmy litotripse a litotriptor. Jejich použití není gramatickou chybou, pokud je v celém dokumentu dodržována jednota stylu.

Metodu jako první uvedla na trh počátkem 80. let firma Dornier Medizintechnik GmbH. Okrajově se aplikace rázových vln používá i v jiných indikacích.

Rázová vlna[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Rázová vlna (angl. shock wave) je neperiodický typ poruchy (vzruchu) šířící se prostředím. Obecně je rázová vlna plochou nespojitosti termodynamických veličin popisujících stav prostředí. V případě rázové vlny používané při litotrypsi je šířící se poruchou prudká změna tlaku. Tato rázová vlna je principiálně podobná například rázové vlně šířící se od místa exploze.

Protože jde o šířící se změnu tlaku, má rázová vlna charakter akustického fenoménu. Dokonce její chování, alespoň co se týká lomu a odrazu, odpovídá chování zvukového vlnění. Z toho důvodu má smysl pojem akustická impedance a lze studovat chování rázové vlny na rozhraní dvou prostředí o různé akustické impedanci, užitečnou pomůckou je díky tomu i paprsková optika[pozn 1]

Fokusovaná rázová vlna[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Aby bylo možné dopravit ke konkrementu energii potřebnou k jeho fragmentaci aniž by došlo k poškození měkkých tkání využívá se možnost odrazem nebo lomem rázovou vlnu formovat tak, aby dosahovala maximálních hodnot tlaku až v místě aplikace uvnitř těla pacienta. Takovým rázovým vlnám se říká "fokusované rázové vlny".

Interakce rázové vlny s kamenem[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Protože se akustická impedance konkrementu podstatně liší od akustické impedance měkkých tkání, dochází při dopadu rázové vlny na toto rozhraní z výrazným rozdílům tlaků na rozhraní a uvnitř konkrementu, a tím dochází k pnutí v konkrementu. Vzhledem k tomu, že špičkový tlak rázové vlny dosahuje desítek megapascalů, dosahují síly působící na konkrement takových hodnot, že bývá překročena mez pevnosti konkrementu (řádově 108 Pa) a dochází k jeho fragmentaci.

Spolupůsobícím mechanizmem fragmentace kamene jsou kavitace, které vznikají vlivem tahových sil v kapalině v blízkosti povrchu kamene.

K fragmentaci kamene obvykle nestačí jedna rázová vlna. Jejich počet, který je nutný k úplnému rozrušení kamene, je 50–4000, průměrně 1000, podle amplitudy tlaku rázové vlny, velikosti a složení kamene a typu generátoru rázových vln.

Litotryptor[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Historicky první komerčně dostupný litotryptor Dornier HM1

Litotryptor, tedy vlastní přístroj, kterým se provádí litotrypse, se typicky skládá z následujících částí:

  • zdroj rázových vln
  • fokusovací zařízení
  • vazebné prostředí
  • zařízení pro zaměření kamene

Generátor rázových vln[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Zdroje rázových vln lze rozdělit podle dvou hledisek. Prvním hlediskem je geometrické uspořádání aktivního místa, ve kterém vznikají rázové vlny. V bodových generátorech vznikají rázové vlny v poměrně malém místě, na které lze pohlížet jako na bod, ze kterého se pak rázové vlny šíří víceméně radiálně. V plošných generátorech je zdrojem rázových vln celá plocha, šíření rázových vln je pak podmíněno tvarem této plochy.

Druhým hlediskem je fyzikální princip vzniku rázové vlny. Běžné typy generátorů jsou:

  • elektrohydraulické
  • elektromagnetické
  • piezoelektrické
  • laserové
  • Laserové zdroje rázových vln nejsou "neinvazivní" ve smyslu přenosu vlny z prostoru vně pacienta, jako ostatní výše jmenované generátory. Laserový paprsek je třeba endoskopicky dopravit až ke kameni, kde působí kontaktně.

Elektrohydraulický generátor[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Elektrohydraulický generátor je nejběžnějším generátorem. Podstatou vzniku rázové vlny je vysokonapěťový elektrický výboj. Ve výbojovém kanálu vznikne plazma, které tlačí na okolní kapalinu a expanduje. Expanzí se plazma ochladí a z velké části se přemění zpět na kapalnou vodu. Do okolí se však již šíří radiální rázová vlna.

K principu fokusace rotačním elipsoidem

K fokusaci se využívá jednoduchého poznatku elementární geometrie, totiž že spojnice libovolného bodu elipsy s jedním a druhým ohniskem svírají s tečnou elipsy stejný úhel. V řeči paprskové optiky to znamená, že když z jednoho ohniska vyjde paprsek libovolným směrem, odrazí se od elipsy a projde i druhým ohniskem. Situaci lze snadno přenést do trojrozměrného prostoru, když se vezme rotační elipsoid, tedy útvar, který vznikne z elipsy rotací podél hlavní osy.

Jestliže se v jednom ohnisku rotačního elipsoidu umístí generátor rázových vln, budou se rázové vlny soustředit do druhého ohniska. Pokud se použije jen část elipsy, bude účinnost dostatečná k tomu, aby došlo k fragmentaci konkrementu umístěného v druhém ohnisku.

Piezoelektrický generátor[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Piezoelektrický generátor je typickým představitelem plošných generátorů. Fyzikální podstatou je piezoelektrický jev, tedy deformace některých krystalických látek, pokud jsou vystaveny elektrickému poli. Řada poměrně malých piezoelektrických krystalů s připevněnými elektrodami je rozmístěna v ploše, řídící elektronikou je pak řízeno napětí na elektrodách. Díky tomu, že deformaci krystalu, a tedy i dynamiku vzniklé poruchy tlaku, lze ovlivnit např. rychlostí náběhu napětí na krystalu, je možné do jisté míry volit tvar generované rázové vlny[pozn 2].

Fokusaci rázových vln z piezoelektrického generátoru lze provádět nejlépe geometrií plochy, na které jsou umístěny piezoelektrické elementy. Jednou z možností je tvarovat plochu jako kulový vrchlík a kámen umístit do středu odpovídající koule.

Elektromagnetický generátor[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Fyzikální postatou elektromagnetického generátoru je deformace magnetické membrány při prudké změně magnetického pole. Změny magnetického pole se obvykle dosahuje tím, že se kondenzátor o vysokém napětí vybije přes dostatečně velkou cívku elektromagnetu.

Fokusace je dosahováno buď pomocí akustické čočky, nebo kombinací tvaru membrány a odrážením vln do ohniska.

Laser[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Laser se v praxi nepoužívá při extrakorporální litotrypsi, nicméně laserem indukované rázové vlny hrají podstatnou roli při kontaktní(!) endoskopické fragmentaci konkrementů.

Vazebné prostředí[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Vazebné prostředí je prostředí, kterým se šíří rázová vlna od generátoru do těla pacienta. V zásadě je o odplyněnou vodu, jejíž akustické charakteristiky jsou poměrně blízké měkkým tkáním.

Lokalizace[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Pro úspěšný zákrok je nezbytné umístit ohnisko právě do konkrementu, jinak by nebyl zákrok účinný. K lokalizaci kamene se používá dvou systémů, rentgenového a ultrazvukového.

Rentgenová lokalizace[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

U takových přístrojů je jejich součástí rentgenové C-rameno, které umožňuje získat snímek ve dvou na sebe kolmých projekcích. Výhodou je větší přesnost, nevýhodou pak radiační zátěž pacienta a použitelnost jen na dostatečně kalcifikované (tzv. rentgen kontrastní) konkrementy.

Ultrazvuková lokalizace[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Ulrazvuková lokalizace se obejde bez radiační zátěže, ultrazvukové zaměření konkrementu je však méně přesné.

Klinické použití[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • ledvinové konkrementy – vhodné pro 70 % případů
  • žlučníkové kameny – vhodné pro 20 % případů
  • ortopedie:
    • kalcifikace v pohybovém ústrojí
    • entezopatie a tendinitidy
  • fyziatrie:
    • podstatně nižší akustické tlaky – "rázová vlnka"
    • doléčení poranění svalů, zlomenin a zánětů
    • bolesti kloubů a šlach

pozn.: Pro část klinických aplikací při léčbě pohybového aparátu chybí vědecké vysvětlení údajného účinku a věrohodné experimenty dokazující klinickou účinnost. Použití rázových vln v těchto aplikacích se tak blíží oblasti alternativní medicíny.

Konkrementy v pánvičce[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Terapie konkrementů litotrypsí extrakorporální rázovou vlnou je vhodná zhruba v 70 % případů, terapeutická úspěšnost se pohybuje mezi 70 až 98 %.

Indikace[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • volný konkrement velikosti nejvýše 2 cm
  • průchodné horní močové cesty
  • rentgen kontrastní konkrement (při lokalizaci rentgenem)

Kontraindikace[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • gravidita
  • krvácivé choroby
  • předpoklad spontánního odchodu
  • nekontrastní konkrement

Komplikace[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • ucpání močovodu drtí z odcházejícího konkrementu (tzv. steinstrasse)
  • hematurie a poškození ledvin

Poznámky k vlastnímu výkonu[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • cestu rázové vlny tělem pacienta je třeba volit tak, aby procházela výhradně měkkými tkáněmi a minula pevné tkáně (žebra, páteř,...) i rozhraní měkkých tkání a vzduchu (v dýchacím i zažívacím traktu). Na uvedených akustických rozhraních by se jinak energie rázové vlny uvolňovala a způsobovala jejich traumatizaci.
  • Výkon se obvykle neprovádí v anestezii, někdy je však třeba přistoupit k analgosedaci, protože není zcela bezbolestný a trvá desítky minut.
  • Rázové vlny se synchronizují s EKG, protože rázová vlna se šíří po celém těle a při zásahu srdce během vulnerabilní fáze srdeční evoluce by bylo jisté riziko vzniku arytmie.
  • Konkrement se pouze fragmentuje, odejít musí přirozenou cestou. Proto jsou po výkonu nezbytná režimová opatření.

Žlučové kameny[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

K řešení pomocí ESWL je vhodných pouze asi 20 % případů. Samotná fragmentace slouží totiž jen ke zvětšení povrchu pro následné rozpouštění kamenů pomocí preparátů na bázi kyselin chenodeoxycholové (CDC) a ursodeoxycholové (UDC).


Odkazy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Poznámky pod čarou[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  1. Akustické vlnění i rázové vlny lze za jistých omezení dobře popsat pomocí paprsků.
  2. Možnost ovlivnění tvaru rázové vlny vypadá zajímavě, není však známo, zda by něco takového bylo klinicky relevantní

Související články[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Externí odkazy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • J.Šrámek: Litotripse extrakorporální rázovou vlnou prezentace

Použitá literatura[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • HRAZDIRA, Ivo a Vojtěch MORNSTEIN. Lékařská biofyzika a přístrojová technika. 1. vydání. Brno : Neptun, 2001. 396 s. ISBN 80-902896-1-4.
  • ROZMAN, Jiří, et al. Elektronické přístroje v lékařství. 1. vydání. Praha : Academia, 2006. 410 s. ISBN 80-200-1308-3.