Современные литотрипторы для дистанционной литотрипсии мочевых камней

Повсеместное применение дистанционной литотрипсии мочевых камней (ДЛТ) и современных литотрипторов, а также новые методы лечения мочекаменной болезни изменили частоту и характер осложнений, возникающих в результате этого заболевания. Действительно, современные литотрипторы стали гораздо меньше по размеру. Зачастую они встраиваются в урорентгенологический стол, что позволяет поставить диагноз и провести дополнительные процедуры [1].

В настоящее время более 15 стран (среди них Германия, Китай, США, Франция, Италия, Россия, Израиль, Австрия, Словакия, Польша, Турция, Швеция и др.) выпускают собственные литотрипторы.

Пионером дистанционной ударно-волновой литотрипсии является Германия (фирма Дорнье), где в начале 80-х гг. прошлого столетия был выпущен первый литотриптор с электрогидравлическим принципом ударно-волнового импульса. До 1988 г. практически все страны оснащались литотрипторами, выпущенными фирмой Дорнье. Однако в 1987–1990 гг. другие страны также начали выпускать собственные литотрипторы, что объясняется высокой эффективностью метода. Немаловажную роль также сыграли такие факторы, как значительная дороговизна зарубежной техники (до 1 млн долларов), существенные эксплуатационные затраты (от 40 до 70 тыс. долларов США в год) и длительные простои литотрипторов (до полугода и более). К сожалению, высокие эксплуатационные расходы не уменьшились, а это приводит к тому, что до 23% импортных литотрипторов, находящихся в лечебных учреждениях России, простаивает 6 и более месяцев.

Довольно часто перед специалистами встает вопрос: какой же литотриптор целесообразно приобрести? Какие характеристики необходимо учитывать при выборе той или иной модели? Нам кажется, что для ответа на данный вопрос необходимо четко представлять себе цели и объемы предполагаемых лечебных и диагностических процедур, которые будут выполняться на данном литотрипторе. Кроме того, нужно знать технические характеристики литотриптора, а также трезво оценивать свои финансовые возможности, как на этапе закупки, так и во время последующей его эксплуатации.

В данной работе представлены технические и клинические характеристики наиболее часто встречающихся на отечественном рынке моделей литотрипторов.

Классификация литотрипторов

Универсальные модели

К универсальным литотрипторам относятся такие модели, на которых можно, кроме сеанса ДЛТ, выполнять также вспомогательные лечебно-диагностические урологические процедуры (пункционная нефростомия, трансуретральная и чрескожная эндохирургия, трансуретральная резекция (ТУР), катетеризация, установка стента и др.) и в которых имеется «плавающая» поверхность, обеспечивающая не только перемещение пациента, но и его наклон (продольный) [2, 3, 4]. По признаку универсальности из приведенной таблицы автоматически удаляются все литотрипторы, не имеющие рентгеновского наведения или «плавающего» стола, такие, как «Литодиагност-МЕ», «Пьезолит», «Медстоун», «Литоринг», «Кассомед», «Компакт-01-У-ЛГК», «Сонолит-300».

Характеристики ударно-волновых генераторов

В настоящее время в литотрипторах используются три основных способа генерации ударно-волнового импульса, являющегося фактором разрушения камней: электрогидравлический; электромагнитный; пьезоэлектрический.

Если до 1987 г. применялся только электрогидравлический способ (разряд в воде и фокусировка эллипсовидным рефлектором), то в настоящее время электромагнитный способ превалирует (50% аппаратов) над электрогидравлическим (30%) и пьезоэлектрическим (20%).

Электрогидравлический способ обладает самым высоким коэффициентом полезного действия преобразования электрической энергии в ударно-волновую и вследствие этого имеет наибольший ресурс генератора (до 3 млн импульсов). Пожалуй, это единственный способ, который дает возможность варьировать ударно-волновой импульс (за счет изменения величины зазора между электродами, емкости конденсатора, поперечного размера фокального пятна F2), что удобно, когда речь идет о дроблении средних и крупных камней в почке у взрослых и детей. Недостаток — быстрый износ электродов (1 электрод — 1 камень). Кроме того, из-за продуктов эрозии электродов и появления «загазованности» воды от схлопывающегося послеразрядного пузыря требуется достаточно высококачественная система водоподготовки, которую необходимо проводить, по крайней мере, после 2–3 сеансов.

Именно из-за этих недостатков (дороговизна расходного материала, а следовательно, и самого метода) электромагнитный способ вытесняет электрогидравлический, несмотря на то, что он имеет более низкий коэффициент полезного действия по сравнению с электрогидравлическим способом.

Электромагнитный способ практически «бесшумный», но поперечный размер пучка в фокусе на используемых зарубежных аппаратах почти не поддается регулировке.

Электромагнитный метод позволяет осуществлять фокусировку либо линзой (излучатель — плоская катушка с мембраной), либо параболическим рефлектором (излучатель — цилиндрическая катушка с мембраной).

При линзовой фокусировке пятно в фокальной плоскости более широкое (0,6–1,2 см), а при параболической — небольшое (около 4–8 мм).

В данной статье не рассматривается один из редких вариантов фокусировки при электромагнитном способе — фокусировка посредством сферического рефлектора, поскольку при этом необходимо использовать криволинейно вогнутую мембрану (или ее части), из-за чего снижается эксплуатационный ресурс прибора.

Недостатками электромагнитного способа являются необходимость замены более дорогостоящей мембраны с катушкой (индуктора) через 6–10 мес эксплуатации и генератора (через 1–1,5 года эксплуатации), а также ограниченные (опять же из-за малых поперечных размеров пучка в фокусе) возможности качественного дробления крупных конкрементов в почке.

Пьезоэлектрический способ также относится к «бесшумным», реализует фокусировку сферическим рефлектором, на поверхности которого размещено достаточно большое количество «пластинок» пьезоэлектрической керамики излучающих ударно-волновой импульс.

Поперечный размер пучка в фокусе при этом достаточно мал (около 2,5–3 мм), что весьма эффективно для дробления небольших камней (5–10 мм). При этом снижается качество дробления средних (около 10–15 мм) и крупных (более 20 мм) конкрементов (значительна вероятность раскола камня на крупные фрагменты) и из-за этого требуется большее (по сравнению с другими способами) количество повторных сеансов.

Одним из существенных недостатков метода является то, что через 1,5–2 года требуется замена излучающей головки («пластины» постепенно выходят из строя), стоимость которой весьма значительна.

Оптимальным вариантом в клинической практике было бы использование в каждом конкретном случае определенных ударно-волновых импульсов от различных способов генерации, т. е. полигенераторный вариант.

Рабочая дистанция

Под рабочей дистанцией понимается расстояние от источника излучателя ударно-волновых импульсов (F1) до терапевтического фокуса (F2), т. е. характеристика, показывающая насколько «глубоко» от поверхности тела может «проникнуть» ударно-волновой импульс.

Это очень существенная характеристика для тучных больных, и при дроблении камней верхней трети мочеточника у них как раз предпочтительнее было бы использовать ДЛТ.

К малой рабочей дистанции относится удаленность фокальной зоны на 130–140 мм, к средней — на 145–155 мм, к большой — на 160–170 мм.

Малая рабочая дистанция характерна для китайских аппаратов последней VI модели (MZ-ESWL-VI). Отметим, что фирма Сименс на своих аппаратах «Литостар-Модуларис» использует рабочую дистанцию в 135 мм с приемом вдавливания головки в тело тучных пациентов. Такая же (135 мм) небольшая рабочая дистанция и у аппаратов фирмы Дайрекс (Израиль).

Литотрипторы фирм Дорнье, Эдап используют рабочую дистанцию в 145–150 мм.

Отметим, что среди зарубежных литотрипторов фирмы Шторц в аппарате SL-20 используется рабочая дистанция в 165 мм как для тучных, так и для худых пациентов (однако применение больших рабочих дистанций для худых пациентов нецелесообразно из-за значительных болевых ощущений, поскольку поверхность тела находится в периферийной области терапевтического фокуса и мала площадь пучка на входе в тело). Добавим, что в настоящее время на аппаратах фирмы Шторц начинают применяться рефлекторы с уменьшенной рабочей дистанцией.

С учетом типа телосложения пациента в литотрипторе «Медолит» используют генераторы с тремя различными рабочими дистанциями: 155, 160 и 165 мм.

Критическая, с нашей точки зрения, рабочая дистанция для российских условий составляет около 140 мм, и при таком подходе невыгодно применять литотрипторы с меньшей дистанцией.

Размер рефлектора, формирующего ударно-волновой «пучок»

Диаметр соприкасающегося с пациентом «зрачка» ударно-волновой головки, как и рабочая дистанция, является существенным параметром, поскольку от размеров «зрачка» зависят качество дробления, болевые ощущения и эффективность передачи энергии ударно-волнового импульса.

В целом к узким можно отнести ударно-волновую головку, имеющую в диаметре 130–150 мм, к средним — 150–185 мм, к широким — 190–230 мм и к сверхшироким — 300–400 мм.

Чем шире «зрачок», тем меньше продольные и поперечные размеры терапевтического фокуса и легче достигается высокая плотность энергии в фокусе. Именно из-за узкого ударно-волнового пучка на первом немецком литотрипторе «Дорнье НМ-3» присутствовал выраженный болевой эффект, в связи с чем требовался эпидуральный или эндотрахеальный наркоз.

Большинство фирм используют среднезрачковые ударно-волновые головки, поскольку при этом достигается некий «паритет» между дроблением в почках и мочеточниках.

Показательно, что компания Дорнье перешла от выпуска прибора со «зрачком» с диаметром 154 мм к изделиям со «зрачком» с диаметром 172 мм (для электрогидравлического способа). Затем фирма перешла (при электромагнитном способе) на «зрачок» с размером 220 мм, улучшив при этом фокусировку и снизив болевой эффект. Фирма Сименс от использования миниузкого зрачка (диаметр 106 мм) на «Литостаре» перешла к «зрачку» диаметром 164 мм — в аппарате «Литостар-Модуларис».

Особняком стоят диаметры «зрачка» при использовании пьезоэлектрического метода (около 400 мм — фирма Эдап и около 300 мм — фирма Ричард Вольф). Именно из-за широкого входа импульса в тело на этих аппаратах ДЛТ можно проводить без наркоза.

При таких размерах «зрачка» удобно дробить камни в почках, но очень много потерь при дроблении камней в нижней и средней третях мочеточника.

В литотрипторе «Медолит» с учетом разных «идеологий» дробления используются три ударно-волновые головки со «зрачком» 140, 160 и 200 мм, выбор которых зависит от варианта дробления (почка, мочеточник, чашечка и т. п.).

Характеристики терапевтического фокуса

Размеры «фокальной зоны F2». Размеры фокуса (тот объем, где достигается концентрация высокоамплитудного импульсного давления порядка 200–1500 атм и непосредственно проходит разрушение камня) влияют не только на качество дробления, но и на выраженность травматизации тканей, находящихся в зоне его действия.

Узкофокусные литотрипторы идеальны для дробления камней до 10 мм, а их использование для дробления камней в 1,5–2,0 см приводит к крупнодисперсной фрагментации. И наоборот, в больших фокальных объемах, как, например, в аппаратах израильской фирмы Дайрекс или китайских, из-за существования высоких импульсных амплитуд (в том числе отрицательной фазы) существует большая вероятность повреждения тканей на значительном протяжении [5].

Размер обрабатываемого камня должен приближаться к размеру фокального пятна, тогда и происходит полноценное мелкодисперсное дробление. Поскольку в подавляющем большинстве литотрипторов ширина терапевтического фокуса составляет 6–25 мм, наиболее признанным фактом является то обстоятельство, что оптимальными для дробления являются камни размером 1,5–2,0 см [3, 4].

Наиболее широкими размерами пучка обладают электрогидравлические аппараты (8–18 мм), далее электромагнитные (4–8 мм) и затем пьезоэлектрические (3–5 мм).

Длительность импульса

В среднем лучшей эксплуатационной длительностью импульса (на полувысоте амплитуды) в фокусе является время около 0,4–0,5 мкс. Более длительные импульсы (около 1,0–1,5 мкс) неизбежно приведут к повреждению тканей из-за выраженной отрицательной фазы волны, которая тем больше, чем длиннее импульс [6].

В настоящее время практически во всех аппаратах (за исключением аппаратов «До Ли» и китайского, а также «Литодиагност-МЕ» и «Сонолит») используется длительность импульса от 0,4 до 0,9 мкс.

Коротковолновые импульсы (с минимальной отрицательной фазой) позволяют успешно применять ДЛТ (в НИИ урологии применялась более чем у 1000 детей, среди которых 1,5% составляли пациенты до 1 года). Именно при дроблении камней у детей недопустимо применение литотрипторов с импульсом, имеющим выраженную фазу отрицательного давления, и с длительностью, приближающейся к 1,0 мкс.

Характер разрушения

Любой из литотрипторов, имеющих длительность в импульсе менее 1 мкс, способен реализовать как эрозионный, так и мелко- или среднекусковой механизмы разрушения камня, в зависимости от «ширины» пучка в фокусе и используемых амплитудных давлений.

Наиболее доступно реализуется эрозионный и мелкокусковой режим дробления при электрогидравлическом (но только при величине зазора между электродами не более 0,8–1,0 мм) и пьезоэлектрическом способах. Поэтому эти методы приоритетны для дробления камней в почках.

При электромагнитном способе (линзовая фокусировка) на аппаратах фирм Сименс, Дорнье, НПП Медолит за счет большей концентрации энергии эффективнее проводить дробление в мочеточниках, а на почках эти аппараты применяются при малых энергетических уровнях.

Для мелких и трудноразрушаемых камней приоритет имеет электромагнитный способ с рефлекторной фокусировкой (аппараты фирмы Шторц и НПП Медолит).

Однако механизм разрушения камня во многом предопределяется специалистом, который осуществляет отбор больных и проводит сеанс ДЛТ. Попытка быстро разрушить камень с применением высокоэнергетичных импульсов, как правило, приводит к крупнодисперсной фрагментации и большой вероятности развития травматических осложнений. При использовании низкоэнергетичных импульсов камень проходит все фазы мелкодисперсного разрушения кристаллической решетки камня. При технологически правильном проведении сеанса ДЛТ количество крупных фрагментов (3–4 мм) должно составлять не более 6–8% от общей массы камня.

Рентгеновское обеспечение

Подавляющее большинство фирм используют прием наведения с размещением приемника (УРИ) на С-дуге с оппозитно размещенным на этой же дуге излучателем.

Поскольку практически все фирмы, как правило, применяют приемники (УРИ) известных фирм (Сименс, Томсон, Тошиба, Хоффман и др.), качество изображения у которых достаточно высоко (разрешение около 1,3–1,5 пар линий/мм), а реальная контрастность составляет около 2%. Отметим, что в отличие от целей, ставящихся для диагностического рентгеновского оборудования, эти параметры для поиска и наведения в литотрипсии (особенно контрастность) являются основными.

Питание рентгеновского оборудования и излучатели. В настоящее время большинство питающего рентгеновского оборудования литотрипторов является среднечастотным (около 20 кГц).

Здесь необходимо провести четкое разграничение питающих рентгеновских генераторов на трехфазные (45–80 кВт) и однофазные (3–6 кВт).

При использовании литотриптора в качестве диагностического оборудования (т. е. имеется в виду и режим мгновенного снимка, и возможность снимать на «кассету») применяется трехфазное питающее оборудование большой мощности. Если литотриптор применяется только для дробления, то достаточно однофазного питания. В подавляющем большинстве (около 80%) аппаратов в литотрипсии используют однофазный рентген.

Необходимо также отметить, что разница в ценах между однофазным и трехфазным рентгеном может достигать 90–100 тыс. долларов США. Например, стоимость литотриптора «Модулит SLX-MX» фирмы Шторц с рентгеном, 50 кВт, составляет около 650 тыс. долларов США, а цена такого же литотриптора «Модулит SLX-АX» с рентгеном, 3,3 кВт, — около 550 тыс. долларов США.

Отметим, что при современной цифровой обработке и на однофазном рентгене, если это необходимо, можно получать вполне приемлемое диагностическое качество. Но, как правило, в медучреждениях отделяют диагностический рентген от рентгена литотриптора, поскольку последний должен «дробить», а не использоваться как диагностический.

Излучатели. В качестве излучателя рентгена используют как рентгеновские излучатели с дистанционным высоковольтным питанием (РИДы), так и моноблоки (рентгеновские излучатели со встроенным высоковольтным питанием). Это разделение не столь важно, как размеры излучающего фокуса в излучателе. Для рентгеноскопии существует следующее правило: чем меньше размер излучающего фокуса, тем лучше качество изображения, особенно когда речь идет о тучных пациентах.

Лучшим вариантом считается микрофокус с размером в 0,4–0,5 мм, приемлемым — 0,6–0,7 мм, хуже — около 1,0 мм. Например, у «До Ли» (Дорнье) размер микрофокуса составляет около 0,6 мм, у литотриптора «Медолит» — около 0,5 мм с вращающимся анодом.

Ультразвуковое наведение

Для этой цели используются различные эхотомоскопы, как правило, ведущих зарубежных фирм с разрешением не хуже 2–3 мм. В большинстве аппаратов УЗ-датчик относительно продольной оси распространения ударно-волнового пучка расположен наклонно, и его ось проходит через терапевтический фокус (Дорнье, Сименс, Ричард Вольф, а также израильские и китайские литотрипторы). В аппаратах фирмы Шторц ось УЗИ-датчика совмещена с осью излучателя.

В аппаратах «Литоринг«, «ЛитУРАТ-УР», «Медолит» сначала поиск камня производится вручную (обычным способом), а затем после фиксации на механической руке сведение камня осуществляется компьютерным способом на основании информации, получаемой от телекамер.

Тот или иной прием УЗ-наведения камня в терапевтический фокус имеет свои преимущества, а также недостатки. Наиболее оптимальным является использование внешней руки с возможностью оперативного смещения датчика.

При расположении УЗИ-датчика вдоль оси (внутри генератора) возникают проблемы с защитой датчика от сильного импульсного электромагнитного и ударно-волнового поля генератора и ресурс УЗИ-датчика резко снижается.

При компьютерном способе наведения (после ручного обнаружения камня) иногда возникают неудобства, касающиеся фиксации механической руки УЗИ-датчика, но процесс контроля разрушения облегчен, поскольку компьютер сводит камень с терапевтическим фокусом в случае его выхода из последнего.

Специалисты, использующие при литотрипсии ультразвуковое наведение, должны пройти предварительный цикл первичной подготовки по УЗИ.

Все перечисленные характеристики должны учитываться не только при закупке дорогостоящей техники, поскольку эти параметры позволяют оценить как процесс проведения самой операции, так и результаты проведенного лечения. Вот почему после каждого сеанса и по завершении лечения больного крайне важно составить подробное описание сеанса (сеансов) ДЛТ. Данная информация, согласно рекомендациям Американской и Европейской ассоциации урологов [7], должна стать обязательной. Независимо от модели литотриптора ее следует представлять в следующем виде.

1. Тип литотриптора, генератора, фокуса.
2. Тип наведения при ДЛТ (УЗИ, рентген).
3. Сеанс ДЛТ — длительность сеанса, количество импульсов, их параметры (диапазон КВ, давление в фокусе и т. д.).
4. Количество сеансов и их характеристики, потребовавшиеся для разрушения одного конкретного камня.
5. Описание камня (локализация, размер, химический состав, количество).
6. Неудачи, осложнения после сеанса ДЛТ (интра- и послеоперационные), способ их лечения.
7. Окончание лечения — камень раздроблен до частиц, способных к спонтанному отхождению (3–5 мм).

Таким образом, дистанционная ударно-волновая литотрипсия является на сегодняшний день наименее травматичным и эффективным методом для удаления мочевых камней, локализующихся в различных отделах мочевыводящих путей. Эффективность лечения зависит от типа литотриптора и варьирует между 63–72% для камней мочеточников и 88–94% для почек, процент дополнительного лечения равен 24%, а повторных сеансов — 27%. Но в подавляющем большинстве случаев результаты ДЛТ зависят в первую очередь от клинического профессионализма уролога. Специалисту, решившему заниматься данной методикой, следует досконально изучить физические свойства сверхвысоких энергий, используемых в литотрипторах. Именно эти знания позволят врачу осуществлять правильный отбор пациентов, оперативно и грамотно применять дистанционную литотрипсию, в зависимости от клинического течения заболевания и с учетом медико-технических характеристик приобретенного литотриптора, особенно если этот метод предполагается применить у детей.

Литература

1. Servvadio C., Livne P., Winkler H. Extracorporeal shock wave lithotripsy using a new, compact and portable unit. J. Urol. 1988. 139: 685.
2. Аляев Ю. Г. и др. Осложнения дистанционной ударно-волновой литотрипсии (ДУВЛ). М., 2001. С. 144.
3. Дзеранов Н. К. Дистанционная ударно-волновая литотрипсия в лечении мочекаменной болезни: Дис. ... д-ра мед. наук. М., 1994. С. 408.
4. Бешлиев Д. А. Опасности, ошибки, осложнения дистанционной литотрипсии, их лечение и профилактика: Дис. ... д-ра мед. наук. М., 2003. С. 356.
5. Zeman R. K., Davros W. S. Cavitation effects during lithotripsy. Radiology 1990, 177: 163.
6. Miller D. C. A review of the ultrasonic effects of microsonation gasbody activation and relation cavitation-like phenomena Ultrasound Med. Biol. 1987, 13: 443.
7. Tiselius H.-G. Ackermann D., Flken P., Buck C., Conort P., Gallucci M. Guideline of kidney stones J. Urol, 2000.

Н. К. Дзеранов, доктор медицинских наук, профессор, академик МАИ
В. Н. Захаров, кандидат технических наук
К. А. Байбарин, кандидат медицинских наук
РМАПО, Москва