Лазерная литотрипсия

30.12.2015
926

НИИ уронефрологии и репродуктивного здоровья человека, кафедра и клиника урологии Первого МГМУ им. И.М. Сеченова; НТО «ИРЭ-Полюс»

В данной статье рассмотрены различные методы дробления камней при мочекаменной болезни, среди которых лазерная литотрипсия – наименее травматичный и наиболее эффективный метод дробления всех типов мочевых камней. Для интракорпоральной литотрипсии разработаны разные лазеры, механизм фрагментации которых зависит от типа применяемого лазера и параметров его излучения. На основе последних исследований можно утверждать, что новыми и перспективными для литорипсии являются лазерные аппараты на основе лазера на Tm-активированном волокне, которые позволяют не только увеличивать скорость фрагментации камней в несколько раз, но и минимизировать риски развития осложнений операции в силу особенностей взаимодействия излучения с биологическими тканями.

Лазерная литотрипсия – это эффективная технология, нашедшая широкое применение в клинической практике для контактного дробления конкрементов в мочевом пузыре, мочеточнике и почке [1]. Миниатюризация эндоскопических инструментов, осуществление мини-, ультрамини- и микрочрескожных вмешательств по поводу почечно-каменной болезни, широкое внедрение гибких эндоскопов способствовали активному применению лазеров как единственно возможного инструмента литотрипсии при использовании данных эндоскопических технологий.

Общие показания к применению лазерной литотрипсии схожи с таковыми к применению дистанционной литотрипсии (ДЛТ). Основным фактором, определяющим выбор в пользу этих методов, служит размер фрагментируемого камня, который не должен превышать 2 см [2, 3]. Между тем были предложены специфические рекомендации для лазерной литотрипсии, отличные от таковых для ДЛТ [3, 4].

Среди них:

  • локализация камня в нижней чашечке или в дивертикуле чашечки;
  • кальций-оксалатный, или цистиновый, состав камня, который определяет выраженную плотность конкремента;
  • ожирение пациента;
  • некоторые варианты аномального расположения почки с камнем;
  • стеноз шейки чашечки.

Противопоказаний к проведению лазерной литотрипсии не существует, за исключением общих противопоказаний к эндоскопическим вмешательствам на органах мочевой системы [5].

Физические принципы фрагментации камней лазерным излучением

Для разрушения камней мочевых путей применяются лазерные литотрипторы, работающие в импульсно-периодическом режиме, т.е. генерирующие серию отдельных последовательных импульсов излучения [6]. Кроме этого импульс в последовательности может состоять из нескольких более коротких импульсов, формирующих «пачки» импульсов [6].

Основные их характеристики:

  • длина волны излучения (в 1 мкм [10-6м], или нм [10-9м]);
  • длительность импульса («пачки» импульсов) и паузы между импульсами, измеряемые в единицах времени;
  • энергия импульса излучения (в Дж);
  • частота следования импульсов (в Гц) [7].

Принцип действия лазера заключается в преобразовании энергии накачки (световой, электрической и т.д.) в энергию светового излучения, которое происходит в активной среде [6]. Активной средой могут быть кристаллы или волокно, полупроводники, газы и жидкости. В зависимости от выбранной среды меняется длина волны лазерного излучения. В свою очередь длина волны определяет глубину поглощения лазерного излучения в объекте воздействия [7]. Следует учитывать, что решение задачи литотрипсии должно сочетаться с минимальным повреждением мягких тканей, окружающих камень [8].

Используемое для литотрипсии лазерное излучение может передаваться по гибким и тонким (менее 1 мм) волоконным световодам, что позволяет с помощью уретероскопа подводить его к камню по мочевым путям (уретре, мочеточникам) [7].

При разрушении камней с помощью лазерного излучения реализуются различные механизмы, в основе которых лежит преобразование энергии лазерного излучения в тепло:

  • поглощение лазерного излучения на поверхности камня ведет к аблации (уносу испаренного вещества);
  • медленное выделение тепла (при работе с длинными импульсами излучения) обеспечивает образование внутренних напряжений и растрескивание камня;
  • быстрое (взрывное) выделение тепла в малом объеме камня способствует формированию ударной волны, эффективно разрушающей камень;
  • при работе в жидкой среде вблизи камня образуются пузырьки перегретого пара, схлопывание которых обусловливает явление кавитации – образование больших перепадов давления, разрушающих камень [9].

Важно, что такие перепады давления разрушают твердые камни с минимальными повреждениями окружающих мягких биологических тканей (процесс демпфирования) [10].

Таким образом, посредством использования лазерных литотрипторов можно разрушать камни любого состава, которые располагаются в уретре, мочевом пузыре или различных отделах мочеточника, без значимого повреждения окружающих тканей органа [10].

Типы лазеров, используемых для литотрипсии

В лазерах на красителях в качестве активной среды используются растворы красителей. Варьируя с типом красителя, можно подобрать наиболее эффективную длину волны лазерного излучения [11]. Будучи изначально многообещающим инструментом (фрагментация более 80–95% камней), эти лазеры в последующем не получили широкого распространения. Это объясняется как сложностью конструкции, высокой стоимостью расходных материалов (красителей), так и плохой фрагментацией «твердых» кальций-оксалатных и цистиновых камней, выявленной в ходе клинического применения [11].

Более широкое распространение получили лазеры на кристаллах, использующие накачку оптическим излучением. К ним относятся прежде всего лазеры на всевозможных гранатах [12]. Чаще всего используются лазеры на алюмоиттриевом гранате, активированном ионами неодима Nd:YAG [13], работающие обычно на длине волны 1,06 мкм. Близкие характеристики имеют лазеры на ортоалюминате иттрия, активированном неодимом, с длиной волны 1,08 м...

Список литературы

  1. Глыбочко П.В., Шалекенов Б.У. Лазеры в оперативной урологии. Алматы, 2014. 196 с.
  2. Koo V., Young M., Thompson T., Duggan B. Cost-effectiveness and efficiency of shockwave lithotripsy vs flexible ureteroscopic holmium:yttrium-aluminium-garnet laser lithotripsy in the treatment of lower pole renal calculi. BJU Int. 2011;108(11):1913–16. doi: 10.1111/j.1464-410X.2011.
  3. Глыбочко П.В., Аляев Ю.Г., Руденко В.И., Газимиев М.А., Беженар В.А. Акопян Г.Н. Сравнительная клиническая эффективность дистанционной и контактной уретеролитотрипсий». Саратовский научно-практический журнал. 2011;2:147.
  4. Grasso M. III. Intracorporeal lithotripsy.
  5. Laser and Laser Technology. European Association of Urology. 2011
  6. Jason K., Sprunger S., Herrel D. Techniques of ureteroscopy. Uro. Clin. N. Am. 2004;31:61–69.
  7. Звелто О. Принципы лазеров / Пер. под науч. ред. Т.А. Шмаонова. 4-е изд. СПб.: Издательство «Лань». 2008. 720 с.
  8. Минаев В.П., Жилин К.М. Современные лазерные аппараты для хирургии и силовой терапии на основе полупроводниковых и волоконных лазеров. Рекомендации по выбору и применению. М.: Издатель И.В. Балабанов. 2009. 48 с.
  9. Iglesias Prieto. Contact lithotripsy. Advantages and disadvantages. Arch Esp Urol. 2001;54(9):885–893.
  10. Потемкин Ф.В., Мареев Е.И. Динамика распространения ударных волн и кавитационных пузырей в зависимости от энергии падающего сфокусированного фемтосекундного лазерного излучения. Ученые записки физического факультета. 2013;4:134401.
  11. Blackmon R.L., Case J.R., Trammell S.R., Irby P.B., Fried N.M. Fiber-optic manipulation of urinary stone phantoms using holmium:YAG and thulium fiber lasers. J. Biomed. Opt. 2013;18(2):28001.
  12. Ed. Schafer F.P.D ye lasers. Springer–Verlag. 1973, 285 p.
  13. Floratos D.L., de la Rosette J.J. Lasers in urology. BJU Int. 1999;84(2):204–211.
  14. Дьяконов Г.И., Михайлов В.А. и др. Производительность разрушения камней под действием длинных импульсов излучения Nd:АИГ лазера. Препринт ИОФАН, 1992, № 23.
  15. Трансуретральная контактная лазерная уретеролитотрипсия с использованием лазерного хирургического комплекса «Лазурит». Медицинская технология ФС № 2008/271.
  16. Zorcher T., Hochberger J., Schrott K.M., Kuhn R., Schafhauser W. In vitro study concerning the efficiency of the frequency-doubled double-pulse Neodymium:YAG laser (ND:YAG) for lithotripsy of calculi in the urinary tract. Lasers Surg. Med. 1999;25(1):38–42.
  17. Грачев С.В., Джибладзе Т.А., Загородний Н.В., Зенгер В.Г., Зуев В.М., Исаев М.П., Ищенко А.И., Калинин В.С., Коздоба А.С., Лазко Ф.Л., Лялина В.В., Мазо Е.Б., Наседкин А.Н., Никитин А.А., Чепуров А.К., Чумаков Р.М., Шестаков А.В. Гольмиевый лазер в медицине. М.: «Триада–Х», 2003.
  18. Дьяконов Г.И. , Михайлов В.А. , Пак С.К. , Суслов А.М. , Федоровский С.Л., Щербаков И.А. ИСГГ:Cr:Er-лазер со светодиодной доставкой излучения для целей интракорпоральной литотрипсии. Квантовая электроника. 1993;20:2:194–197.
  19. Weber H.M., Miller K., Ruschoff J., Gschwend J., Hautmann R.E. Experimental results and initial clinical experiences with the alexandrite laser lithotripter. Urologe A. 1990;29(6):304–308.
  20. Fried N.M. Thulium fiber laser lithotripsy: an in vitro analysis of stone fragmentation using a modulated 110-watt Thulium fiber laser at 1.94 microm. Lasers Surg. Med. 2005;37(1):53–58.
  21. Vinnichenko A. Urinary stones fragmentation by short pulse Thulium fiber laser // 16th International Conference Laser Optics 2014. St. Petersburg, 2014.
  22. Yates J., Zabbo A., Pareek G. A comparison of the ND:YAG and holmium lasers during ureteroscopic lithotripsy. Lasers Surg. Med. 2007;39(8):637–640.
  23. Kam Т.I. Special issue on lasers in biology and medicine / IEEE G. Quantum Electr. 1987;23:1701–1855.
  24. Corbin N.S., Teichman J.M., Nguyen T., Glickman R.D., Rihbany L., Pearle M.S., Bishoff J.T. Laser lithotripsy and cyanide. J Endourol. 2000;14(2):169–173.
  25. Pertusa C., Albisu A., Acha M., Blasco M., Llarena R., Arregui P. Lithotripsy with the alexandrite laser: our initial 100 clinical cases. Eur. Urol. 1991;20(4):269–271.
  26. Blackmon R.L., Irby P.B., Fried N.M. Holmium:YAG (lambda=2,120 nm) versus thulium fiber (lambda=1,908 nm) laser lithotripsy. Lasers Surg. Med. 2010;42(3):232–236.
  27. Lange B.I., Brendel T., Huttman G. Temperature dependence of light absorption in water at holmium and thulium laser wavelengths. Appl wavelengths Opt. 2002;416 5797–803.
  28. Lee H., Ryan R.T., Teichman J.M., Kim J., Choi B., Arakeri N.V., Welch A.J. Stone retropulsion during holmium:YAG lithotripsy. J Urol. 2003;169(3):881–885.
  29. Blackmon R.L., Case J.R., Trammell S.R., Irby P.B., Fried N.M. Fiber-optic Manipulation of Urinary Stone Phantoms Using Holmium:YAG and Thulium Fiber Lasers. Biomedical Optics. 2013;18(2):28001. doi: 10.1117/1.JBO.18.2.028001.
  30. Kiechle J.E., Maurice M.J., Ponsky Lee E. FACS Ureteroscopy and Laser Lithotripsy, UrologyBook. http://www.urologybook.com/ureteroscopy-and-laser-lithotripsy/
  31. Kumar A., Vasudeva P., Nanda B., Kumar N., Jha S.K., Singh H. A prospective randomized comparison between laparoscopic ureterolithotomy and semi-rigid ureteroscopy for upper ureteric stones >2 cm: A single center experience. J. Endourol. 2014.
  32. Jakobczyk B., Wrona M., Lipinski M., Rozanski W. Comparison of the effectiveness of crushing concrements in the urinary tract with the use of holmium laser and sonotrode. Cent. European. J. Urol. 2011;64(1):26–29.
  33. Rosini R., Teppa A., Tonini G., Aulenti V.A., Rad F.K., Tosana M. Comparison of low-power laser and ultrasound litotripsy in the management of middle-distal ureteral stones. Urologia. 2011;78(3):216–220.
  34. Degirmenci T., Gunlusoy B., Kozacioglu Z., Arslan M., Koras O., Arslan B., Minareci S. Comparison of Ho:YAG laser and pneumatic lithotripsy in the treatment of impacted ureteral stones: an analysis of risk. Kaohsiung. J. Med. Sci. 2014;30(3):153–158.
  35. Demir A., Cecen K., Karadag M.A., Bagcioglu M., Kocaaslan R., Sofikerim M. Flexible Ureterorenoscopy versus Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy for the treatment of upper/middle calyx kidney stones of 10–20 mm: a retrospective analysis of 174 patients. Springerplus. 2014;3:557.
  36. Khalil M. Management of impacted proximal ureteral stone: Extracorporeal shock wave lithotripsy versus ureteroscopy with holmium: YAG laser. Urol. Ann. 2013;5(2):88–92.
  37. Kumar A., Vasudeva P., Nanda B., Kumar N., Das M.K., Jha S.K. A Prospective Randomized Comparison Between Shock Wave Lithotripsy and Flexible Ureterorenoscopy for Lower Caliceal Stones ≤2 cm: A Single-Center Experience. J Endourol. 2015;29(5):575–579. doi: 10.1089/end.2013.0473
  38. Мартов А.Г., Гордиенко А.Ю., Москаленко С.А., Пенюкова И.В. Дистанционная и контактная уретеролитотрипсия в лечении крупных камней верхней трети мочеточника. Экспериментальная и клиническая урология. 2013;2:82–85.
  39. Cui Y., Cao W., Shen H., Xie J., Adams T.S., Zhang Y., Shao Q. Comparison of ESWL and ureteroscopic holmium laser lithotripsy in management of ureteral stones. PloS. One. 2014;9(2):e87634. doi: 10.1371/journal.pone.0087634
  40. Cone E.B., Eisner B.H., Ursiny M., Pareek G. Cost-effectiveness comparison of renal calculi treated with ureteroscopic laser lithotripsy versus shockwave lithotripsy. J. Endourol. 2014;28(6):639–643.
  41. ГОСТ 12.1.040-83 «Лазерная безопасность. Общие положения»

Об авторах / Для корреспонденции

Автор для связи: В. А. Замятина – НТО «ИРЭ-Полюс»; e-mail: vika_zam93@mail.ru

Полный текст публикаций доступен только подписчикам

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь