Сравнение методов контактной литотрипсии

В условиях in vitro проведены сравнительные оценки следующих методов контактной литотрипсии:

1. Ультразвуковая литотрипсия с использованием:

— LithoClast Master, производство «Electro-Medical Systems», Швейцария, далее УЗ-LCM;

2. Пневматическая литотрипсия с использованием:

— LithoClast Master, производство «Electro-Medical Systems», Швейцария, далее ПЛ-LCM;

— Stonebreaker, проитзводство «LMA», Швейцария, далее ПЛ-SB;

3. Лазерная литотрипсия (фототермический механизм фрагментации) с использованием:

— «Auriga WaveLight» — Ho:YAG лазер, производства «StarMedTec», Германия далее ЛГ-1;

— «TRIPLE» — Ho:YAG лазер, производства ООО «МедОптоТех», Россия далее ЛГ-2;

4. Лазерная литотрипсия (фотоакустический механизм фрагментации) с использованием:

— «Лазурит» — Nd:YAP лазер микросекундной длительности с преобразованием излучения во вторую гармонику, производства ООО «Л.Т.М.», Россия. Применялось излучение с разными значениями энергии в импульсе: 120 мДж в импульсе, далее ЛМ-1 и 135 мДж, далее ЛМ-2;

Для оценки безопасности воздействия на мягкие ткани, часть образцов фрагментировалась нами в полости болгарского перца. После фрагментации внутренняя сторона полости осматривалась, для фиксации возможных повреждений, и подвергалась дополнительно прямому воздействию всех литотрипторов в течение 10 сек. Большинство литотрипторов оказало визуально регистрируемые воздействия на стенку перца. Визуально не удалось заметить следов повреждения стенок при воздействии на них литотриптором ЛМ.

Эффективность применения литотрипторов разного типа в условиях in vitro определялась при фрагментации тестовых блоков из бетона (размерами 20х16х12 мм и массой 7,2 г). Для объективизации результатов экспериментально измерены массовые доли фрагментов бетонных блоков разными методами контактной литотрипсии.

Фрагментация тестовых блоков проводилась в сосуде с физраствором разделенным на 4 секции сетками с разными размерами ячеек.

Работа выполнялась на базе: ЦКБ ГА, ЦКБ №1 ОАО «РЖД», НИИ Урологии.

Степень фрагментации определялась в условиях: а) заданного количества импульсов воздействия (дозы воздействия) литотриптора — 1000 импульсов; б) заданного максимального размера фрагментов бетонного блока 3 мм.

Ультразвуковая литотрипсия тестового блока LithoClast Master

Результат воздействия на стенку перца LithoClast Master ультразвук

Ультразвуковая литотрипсия: LithoClast Master

Метод: жесткий металлический зонд Ø2 мм, передающий ультразвуковые колебания (23-27 кГц), получаемые при помощи пьезоэлектрического элемента.

Режим воздействия:

1. Мощность – максимальная 100 %;

2. Рабочий цикл – 100%;

Свойства: возможность одновременной фрагментации и удаления осколков; отсутствие отскока фрагментов; высокая эффективность фрагментации; жесткий инструмент с большим (Ø 5 мм) диаметром; риск повреждения окружающих камень мягких тканей;

Результат: доля фрагментов размером 1, 2 и 3 мм составила 30%, 19% и 42% соответственно. Время воздействия – 247 с. Система отсоса физраствора препятствует отскоку фрагментов.

LithoClast Master — внешний вид

Пневматическая литотрипсия тестового блока LithoClast Master

Результат воздействия на стенку перца LithoClast Master пневматика

Пневматическая литотрипсия: LithoClast Master

Метод: жесткий металлический зонд до Ø1.8мм, передающий энергию сжатого воздуха к поверхности камня.

Режим воздействия:

1. Уровень давления воздуха – 100%;

2. Частота импульсов – 12 Гц.

Свойства: отсутствие ограничений по твердости камней; высокая скорость фрагментации; жесткий инструмент с большим (до Ø 3 мм) диаметром сильный отскок камня при фрагментации; высокий риск повреждения мягких тканей.

Результат: большую долю при разрушении блока занимают фрагменты размером 3 мм — 70%. Доля фрагментов 2 мм – 14%, 1 мм – 16%. На фрагментацию потребовалось 1116 импульсов. Время работы прибора на данной частоте составило 93 секунды. Наблюдался сильный отскок фрагментов при разрушении.

LithoClast Master — внешний вид

Пневматическая литотрипсия тестового блока LMA StoneBreaker

Пневматическая литотрипсия: LMA StoneBreaker

Метод: жесткий металлический зонд ø2мм, передающий энергию сжатого углекислого газа на поверхность камня.

Режим воздействия:

1. Давление в месте контакта – 2,9 МПа;

2. Источник энергии – баллон с углекислым газом.

Свойства: не требует дополнительных электрических или пневматических соединений; малое движение самого зонда способствует безопасной фрагментации камней; высокая эффективность фрагментации; большой диаметр зонда.

Результат: доля фрагментов размером 1, 2, 3 и 5мм составила 13, 15, 39 и 29% соответственно. До конца фрагментация доведена не была, так как дальнейшая работа потребовала замены одного из компонент прибора. Для доведения камня до данной степени разрушения потребовалось 160 импульсов. Наблюдался отскок фрагментов.

LithoClast Master — внешний вид

Лазерная литотрипсия тестового блока   Ho:YAG лазер

Результат воздействия на стенку перца лазерная литотрипсия Ho:YAG лазер

Лазерная литотрипсия: гольмиевый лазер

Метод: фототермический механизм разрушения камня, за счет локального нагрева при поглощении излучения. Излучение подводится к камню гибким кварцевым волокном.

Режим воздействия:

1. Диаметр волокна – 275 мкм и 600 мкм;

2. Энергия в импульсе – 2,8 Дж;

3. Частота импульсов – 7 Гц;

4. Длина волны – 2,09 мкм.

Свойства: малый диаметр волокна; отсутствие ограничений по твердости камней; малый размер фрагментов; высокий риск повреждения мягких тканей; фрагментация требует большего времени в сравнению с другими методами; наличие отскока камня при фрагментации;

Результат: доля фрагментов размером 1, 2 и 3 мм составила 39%, 12% и 37% соответственно. На фрагментацию потребовалось 8312 импульсов. Время работы лазера составило 1039 с. Наблюдался отскок фрагментов.

Внешний вид использованных в работе Ho:YAG лазеров: А -«Auriga WaveLight»; Б –«Triple»

Лазерная литотрипсия тестового блока «Лазурит»

Лазерная литотрипсия: лазерный хирургический комплекс «Лазурит»

Метод: фотоакустический механизм разрушения камня, за счет генерации ударных волн при схлопывании кавитационного пузыря в жидкости. Излучение подводится к камню гибким кварцевым волокном.

Режим воздействия:

1. Энергия в импульсе – 135 мДж (45/90мДж);

2. Частота импульсов – 10 Гц;

3. Диаметр волокна – 300 мкм;

4. Длина волны – 0,54/1,08 мкм.

Свойства: малый диаметр волокна; отсутствие ограничений по твердости камней; отсутствие отскока камня при фрагментации; нет риска повреждения мягких тканей; малый размер фрагментов; высокая эффективность фрагментации.

Результат: доля фрагментов размером 1, 2 и 3мм составила 31%, 21% и 42% соответственно. На фрагментацию потребовалось 3295 импульсов. Время работы лазера составило 330 с. Отскок фрагментов минимальный.

Лазерный хирургический комплекс «Лазурит»

Для объективизации результатов экспериментально измерены массовые доли фрагментов бетонных блоков при дроблении в сосуде с водой разными методами контактной литотрипсии: лазерной, ультразвуковой, пневматической и электроимпульсной. Для каждого из методов значения массовых долей определялись как среднее по трем измерениям. Максимальная относительная погрешность для каждого из измеренных значений массовых долей не превышала 3%.

Измерения проводились в двух режимах:

1) при ограничении размера наиболее крупного фрагмента, в нашем случае — 3 мм;

2) при ограничении времени или дозы воздействия значением в 1000 импульсов для тех методов, которые позволяли определять количество подаваемых импульсов.

Результаты измерений приведены в Таблице 1.

Диаграмма распределения массовых долей при фрагментации блоков в зависимости от выбранного типа литотриптора представлена на Рис.1. Распределение массовых долей фрагментов в зависимости от размеров представлены на Рис.2 для двух режимов воздействия: ограничения максимального размера фрагмента и дозы воздействия.

Продолжительность работы литотриптора при дроблении тестовых блока до фрагментов размером менее 3 мм в зависимости от выбранного типа представлена на Рис.3. Следует отметить, что общее время фрагментации, с учетом затрат времени на позиционирование дистального конца зондов, оказалось минимальным в случаях с ПЛ-SB с ЛМ2.

Полученные результаты позволяют провести анализ, как характера, так и относительной скорости фрагментации при использовании разных типов литотрипторов. Максимальные значения массовых долей мелких фрагментов, размером до 1 мм, обеспечиваются лазерными (37%-44%) и ультразвуковым (33%) литотрипторами. Пневматические литотрипторы, в сравнении с остальными, дают наименьшую долю мелких фрагментов (16%-19%), а доля крупных, до 3 мм, может составлять 70% от общей массы. Электроимпульсным литотриптором «Уролит-105м» удалось воздействовать на тестовый блок только 500 импульсами, при этом фрагментировалась около 4% от общей начальной массы блока (0,28 г от общей массы блока в 7,16 г). Фрагменты имели размер менее 1 мм.

При ограниченной дозе воздействия на камень в 1000 импульсов (Рис. 2б) наибольшая массовая доля мелких фрагментов дала использование лазерного литотриптора микросекундного диапазона, расколовшего массивный тестовый объект на множество мелких и несколько крупных фрагментов. Гольмиевым литотрипторам, в этих условиях, свойственно постепенное откалывание мелких фрагментов от большого блока.

Наиболее ярко характер фрагментации при использовании разных типов литотрипторов проявляется в отношении интенсивности эффекта отскока фрагментов при воздействии зондов на тестовый блок. В наибольшей степени этот эффект проявляется у пневматического литотриптора (ПЛ-LCM). В порядке убывания у литотрипторов ПЛ-LСM, УЗ-LСM, ПЛ-SB ЛГ, ЛМ эффект присутствует у всех типов литотрипторов. Необходимо отметить, что у лазерных литотрипторов при эффективной фрагментации он имел минимально выраженный характер.

Для оценки безопасности воздействия на мягкие ткани, часть образцов фрагментировалась нами в полости болгарского перца. После фрагментации внутренняя сторона полости осматривалась, для фиксации возможных повреждений, и подвергалась дополнительно прямому воздействию всех литотрипторов в течение 10 сек. Большинство литотрипторов оказало визуально регистрируемые воздействия на стенку перца: от сквозной перфорации электроимпульсным литотриптором до повреждений разной глубины литотрипторами ПЛ-LСM, УЗ-LСM, ПЛ-SB ЛГ. Визуально не удалось заметить следов повреждения стенок при воздействии на них литотриптором ЛМ.

Статья:

Д. Г. Кочиев, А. Г. Мартов, С. А. Нарышкин, А. С. Рожкова, О. В. Теодорович, О. А. Шерабуров, А. С. Андронов, В. С. Степанов, Д. В. Ергаков. Сравнительный анализ методов контактной литотрипсии в экспериментах in vitro // Первый Российский конгресс по эндоурологии. Москва. 4-6 июня. 2008. стр. 185-187.(Скачать)