Litotrypse extrakorporální rázovou vlnou
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[edit | edit source]
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[edit | edit source]
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[edit | edit source]
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[edit | edit source]
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[edit | edit source]
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[edit | edit source]
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 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[edit | edit source]
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[edit | edit source]
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[edit | edit source]
Laser se v praxi nepoužívá při extrakorporální litotrypsi, nicméně laserem indukované rázové vlny hrají podstatnou roli při kontaktní(!) endoskopické fragmentaci konkrementů.
Vazebné prostředí[edit | edit source]
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[edit | edit source]
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[edit | edit source]
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[edit | edit source]
Ulrazvuková lokalizace se obejde bez radiační zátěže, ultrazvukové zaměření konkrementu je však méně přesné.
Klinické použití[edit | edit source]
- 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[edit | edit source]
Terapie konkrementů litotrypsí extrakorporální rázovou vlnou je vhodná zhruba v 70 % případů, terapeutická úspěšnost se pohybuje mezi 70 až 98 %.
Indikace[edit | edit source]
- volný konkrement velikosti nejvýše 2 cm
- průchodné horní močové cesty
- rentgen kontrastní konkrement (při lokalizaci rentgenem)
Kontraindikace[edit | edit source]
- gravidita
- krvácivé choroby
- předpoklad spontánního odchodu
- nekontrastní konkrement
Komplikace[edit | edit source]
- ucpání močovodu drtí z odcházejícího konkrementu (tzv. steinstrasse)
- hematurie a poškození ledvin
Poznámky k vlastnímu výkonu[edit | edit source]
- 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[edit | edit source]
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[edit | edit source]
Poznámky pod čarou[edit | edit source]
Související články[edit | edit source]
Externí odkazy[edit | edit source]
- J.Šrámek: Litotripse extrakorporální rázovou vlnou prezentace
Použitá literatura[edit | edit source]
- 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.
- Wikipedie: Otevřená encyklopedie: Rázová vlna [online]. c2013 [citováno 7. 01. 2013]. Dostupný z WWW: <https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%A1zov%C3%A1_vlna&oldid=9530605>