Επίδραση διαφορετικών ρυθμίσεων συχνότητας και έντασης του λιθοτρίπτη laser στην ενδονεφρική θερμοκρασία κατά τη διάρκεια λιθοτριψίας με εύκαμπτο ουρητηροσκόπιο

Abstract

Lithiasis is one of the most frequent pathological entities of the urinary system. Ureteroscopy and laser lithotripsy is one of the basic surgical approaches to treating stones in the armamentarium of urologists. The development of high-power laser devices has been a major factor regarding the advancements of the aforementioned surgical procedure. Increased intrarenal temperature and potential renal damage are associated with multiple factors when high-power laser is used to fragment stones. In the present study we investigated the factors that may affect the intrarenal temperature, with limits of 43°C and 54°C as recommended by the present literature. For the in vitro experimental study we used a 20 ml syringe, a 14/12 ureteral sheath, a dual-lumen catheter and a K-type thermocouple for the recording of the intrarenal temperature. The Quanta Ho 150W was used with settings 10W to 60W. These power settings were tested in different conditions: fibers (200-550μm), volumes (5ml-20ml) and artificial stones (hard, soft). In all tests, 60W resulted in a higher temperature elevation. No difference was observed when different fibers were used. The highest temperatures (up to 80°C) for 60 W were reported with a 5 ml syringe and the lowest (<45 0 C) with 20 ml. The temperature exceeded 43°C when power settings >40W were applied. For the in vivo part of the study we used female pigs. In the first experimental study, percutaneous access was achieved and a 30Fr sheath was placed within the pelvicalyceal system for the insertion of the thermocouple. A Lumenis 120H Ho:YAG laser with settings 20W-60W was used. The laser was activated under gravity and manual pump irrigation conditions using MOSESTM pulse modulation technology and conventional pulse. No difference in temperature elevation pattern was shown between the two approaches. Based on the same experimental set-up, artificial stones were introduced into the pelvicalyceal system. Stone fragmentation was achieved using Quanta Litho Cyber Ho 150WTM without ureteral access sheath, and with gradually increasing sheat up to 14/16 and power settings of 20W-100W both with manual pump as well as gravity irrigation. Temperature elevation above 54°C was recorded above 40W when gravity irrigation was used. The use of a ureteral access sheath prolonged the temperature elevation time, although high power settings increased the temperature within seconds of laser activation. When irrigating with a manual pump, only the laser activation with 100W and without the use of a sheath resulted in the temperature rise outside the safety limits within just 10 seconds. Finally, two pigs were used for the histopathological evaluation of temperature increase. After inserting a ureteral sheath, activation of the TFL laser (Quanta Fiber Dust, Samarate, Italy) was performed to maintain the temperature above 43°C. The first of the pigs was anesthetized 1 week after the procedure. Flexible nephroscopy followed by right nephrectomy was performed. The second pig underwent the same procedure 2 weeks after the initial operation. The histopathological report revealed severe alterations in the kidney of the first pig and milder in the kidney of the second pig. Based on our results, the conditions for safe high-power lithotripsy are the use of a ureteral access sheath, the use of a manual irrigation pump and intermittent laser activation.

Η λιθίαση αποτελεί μία εκ των συχνότερων νοσολογικών οντοτήτων του ουροποιητικού συστήματος. Η ουρητηροσκόπηση και ο κατακερματισμός των λίθων με laser αποτελεί μία από τις βασικές χειρουργικές προσεγγίσεις αντιμετώπισης των λίθων στη φαρέτρα των ουρολόγων. Η ανάπτυξη των laser υψηλής ισχύος έχει συμβάλλει στην εξέλιξη της προαναφερθείσας μεθόδου. Η αύξηση της θερμοκρασίας εντός του πυελοκαλυκικού συστήματος και η δυνητική νεφρική βλάβη σχετίζονται με πληθώρα παραγόντων όταν χρησιμοποιείται laser υψηλής ισχύος για τον κατακερματισμό των λίθων. Στην παρούσα μελέτη εξετάσαμε σε in vitro και in vivo πειραματικές συνθήκες τους διαφορετικούς παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την ενδονεφρική θερμοκρασία, με όρια τους 43°C και 54°C όπως προστάζει η παρούσα βιβλιογραφία. Για την in vitro πειραματική μελέτη χρησιμοποιήσαμε μία σύριγγα 20 ml, ένα θηκάρι ουρητήρα 12/14, ένα καθετήρα διπλού αυλού και ένα θερμοζεύγος για μέτρηση της ενδονεφρικής θερμοκρασίας. Το laser Quanta Ho 150W χρησιμοποιήθηκε με ρυθμίσεις ισχύος από 10W έως 60W. Αυτές οι ρυθμίσεις ισχύος δοκιμάστηκαν με διαφορετικές ίνες (200μm-550μm), όγκους (5ml-20ml) και τεχνητούς λίθους (σκληροί, μαλακοί). Σε όλες τις δοκιμές, τα 60W οδήγησαν σε υψηλότερη αύξηση της θερμοκρασίας. Δεν παρατηρήθηκαν διαφορές όταν χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικές ίνες. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες (έως 80°C) για 60 W αναφέρθηκαν σε σύριγγα των 5 ml και οι χαμηλότερες (<45 0 C) με 20 ml. Η θερμοκρασία ξεπέρασε τους 43°C όταν εφαρμόστηκαν ρυθμίσεις ισχύος >40W. Για το in vivo τμήμα της μελέτης χρησιμοποιήσαμε θηλυκούς χοίρους. Αρχικά επετεύχθη διαδερμική πρόσβαση και τοποθετήθηκε θηκάρι 30Fr εντός του πυελοκαλυκικού συστήματος για την είσοδο του θερμοζεύγους. Χρησιμοποιήθηκε laser Lumenis 120H Ho:YAG με 20 W-60 W υπό συνθήκες άρδευσης βαρύτητας και χειροκίνητης άρδευσης με αντλία χρησιμοποιώντας την τεχνολογία διαμόρφωσης παλμού MOSESTM και τη συμβατική τεχνολογία απελευθέρωσης παλμού. Δεν ανεδείχθησαν διαφορές στην αύξηση της θερμοκρασίας μεταξύ των δύο προσεγγίσεων. Βασιζόμεοι στο ίδιο πειραματικό μοντέλο, εισαγάγαμε τεχνητούς λίθους εντός του πυελοκαλυκικού συστήματος. Ο κατακερματισμός του λίθου επετεύχθη χρησιμοποιώντας το Quanta Litho Cyber Ho 150WTM χωρίς ουρητηρικό θηκάρι, με αυξανόμενο μέγεθος θηκαριού ως 14/16 και συνθήκες ισχύος 20 W-100W τόσο με χειροκίνητη αντλία όσο και με άρδευση βαρύτητας. Η άνοδος της θερμοκρασίας πάνω από 54°C καταγράφηκε πάνω από ισχύ 40W όταν χρησιμοποιήθηκε άρδευση βαρύτητας. Η χρήση ουρητηρικού θηκαριού παράτεινε το χρόνο αύξησης της θερμοκρασίας, αν και οι ρυθμίσεις υψηλής ισχύος την αυξάνουν εντός δευτερολέπτων από την ενεργοποίηση του laser. Κατά την άρδευση με χειροκίνητη αντλία, μόνο η ρύθμιση ισχύος 100 W χωρίς τη χρήση θηκαριού είχε ως αποτέλεσμα την άυξηση της θερμοκρασίας εκτός των ορίων ασφαλείας εντός μόλις 10 δευτερολέπτων. Για την ιστοπαθλογική αξιολόγηση της αύξησης της θερμοκρασίας χρησιμοποιήθηκαν δύο χοίροι. Μετά την εισαγωγή θηκαριού, πραγματοποιήθηκε ενεργοποίηση του laser TFL (Quanta Fiber Dust, Samarate, Ιταλία) για τη διατήρηση της θερμοκρασίας άνω των 43°C. Ο πρώτος από τους χοίρους αναισθητοποιήθηκε 1 εβδομάδα μετά τη διαδικασία. Διεξήχθη εύκαμπτη νεφροσκόπηση ακολουθούμενη από δεξιά νεφρεκτομή. Ο δεύτερος χοίρος υποβλήθηκε στην ίδια διαδικασία 2 εβδομάδες μετά την αρχική επέμβαση. Η ιστοπαθολογική αναφορά κατέδειξε σοβαρές αλλοιώσεις στο νεφρό του πρώτου χοίρου και ήπιες αλλαγές στο νεφρό του δεύτερου χοίρου. Βάσει των αποτελεσμάτων, οι προϋποθέσεις για ασφαλή λιθοτριψία υψηλής ισχύος είναι η χρήση ουρητηρικού θηκαριού, η χρήση χειροκίνητης αντλίας άρδευσης και η διακοπτόμενη ενεργοποίηση του.