Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy

قبل از معرفی ESWL در سال ۱۹۸۰ تنها روش درمانی موجود برای سنگ های مجاری که از طریق دستگاه ادراری عبور نمی­کرد جراحی باز بود.

در مقایسه با روش های باز و اندوسکوپی ESWL کمترین حالت تهاجمی را دارد و بیماران را در معرض بیهوشی کمتری قرار می­‌دهد.

همه دستگاه­‌های سنگ ‌شکن از ۴ قسمت اصلی تشکیل شده‌­اند:

• منبع انرژی‌ یا ژنراتور موج شوک (shockwave Generator)
• سیستم فوکوس (کانونی)
• مکانیسم اتصال (coupling mechanism)
• واحد تصویر برداری/ لوکالیزاسیون (imaging/Localization unit)‌

سنگ شکنی برون اندامی با امواج شوک

ژنراتور موج شوک

جهت تولید امواج شوک از منابع الکتروهیدرولیک، پیزوالکترولیک و الکترومغناطیس استفاده می­شود:

1. الکتروهیدرولیک

این روش متداول‌ترین روش به کار گرفته شده برای ایجاد امواج شوک است. دشارژ الکتریکی یک جریان ولتاژ بالا، در عرض الکترودی به نام الکترود Spark-gap که در یک ظرف محتوی آب واقع شده اتفاق می افتد. این دشارژ یک موج شوک به شکل پالس‌های فشار تولید می‌کند و بخشی از دستگاه به نام (ellipsoid بیضی) امواج شوک را فوکوس (متمرکز) می‌کند تا سنگ‌ها پودر شوند.

2. پیزوالکتریک

بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ تا پیزو کریستال یا سرامیک کریستال در ظرف محتوی آب قرار می‌گیرند. این کریستال‌ها با پالس‌های الکتریکی پر انرژی تحریک می‌شوند. این کار سبب لرزه یا انبساط کریستال ها می‌شود که سبب ایجاد امواج شوکی می‌شود که می‌توانند در آب انتشار پیدا کنند.

3. الکترومغناطیس

در یک ژنراتور الکترومغناطیسی، یک ولتاژ بالا به یک سیم پیچ الکترومغناطیسی اعمال می شود. این سیم پیچ، مستقیم یا از طریق سیم پیچ ثانویه، باعث ایجاد لرزش با فرکانس بالا در پوشش فلزی مجاور می­شود سپس این ارتعاش به یک محیط انتشار دهنده موج (یعنی آب) منتقل می­شود تا امواج شوک تولید کند (دو نوع ژنراتور الکترومغناطیس وجود دارد که در تصاویر زیر مشاهده می­کنید).

سنگ شکنی برون اندامی با امواج شوک

سیستم فوکوس

از سیستم فوکوس برای هدایت امواج شوک تولید شده توسط ژنراتور استفاده می شود. اصل هندسی اساسی که در اکثر دستگاه های سنگ شکن استفاده می­شود، بیضی است. امواج شوک در یک نقطه کانونی (F1) ایجاد می­شوند و در نقطه کانونی دوم (F2) همگرا می­شوند.

بسته به ژنراتور موج شوک استفاده شده، سیستم های کانونی متفاوت هستند:

• در سیستم های الکتروهیدرولیکی از اصل بیضی استفاده می­کنند. یک فلز بیضی شکل انرژی ایجاد شده از الکترود شکاف جرقه ای (spark-gap) را هدایت می­ کند.
• در سیستم های پیزوالکتریک، بلورهای سرامیکی که درون یک ظرف نیم کره‌­ای مرتب شده‌­اند، انرژی تولید شده را به سمت یک نقطه کانونی هدایت می­‌کنند.
• در سیستم­‌های الکترومغناطیسی، امواج شوک یا با یک لنز صوتی (سیستم زیمنس) یا یک بازتابنده استوانه‌­ای (سیستم Storz) متمرکز می­‌شوند.

 

مکانیسم های اتصال:

در انتشار و انتقال موج، انرژی در حد­­­فاصل مناطقی با تراکم متفاوت از بین می­رود. از این رو، برای به حداقل رساندن اتلاف انرژی موج شوک هنگام عبور از سطح پوست، به یک سیستم اتصال نیاز است. محیط معمول مورد استفاده آب است، زیرا این ماده چگالی مشابه بافت نرم دارد و به راحتی در دسترس است.

در سنگ شکن های نسل اول (Dornier HM3)، بیمار را در حمام آب قرار می­دادند. درحالی که در سنگ شکن های نسل دوم و سوم، از ظرف استوانه­‌ای شکل یا بالشتک­‌های کوچک پر آب با غشای سیلیکونی به جای حمام­‌های بزرگ آب برای ایجاد تماس بدون هوا با پوست بیمار استفاده می­‌شود.

در این نوآوری که درمان سنگ کلیه یا حالب را تسهیل می­کند، اغلب بیهوشی کمتری نسبت به دستگاه های نسل اول نیاز است.

سنگ شکنی برون اندامی با امواج شوک

سیستم های لوکالیزه

سیستم‌­های تصویربرداری برای شناسایی محل سنگ و هدایت امواج شوک بر روی آنها برای تبدیل کردن به قطعات سنگ و همچنین پیگیری روند درمان مورد استفاده قرار می­گیرند.

دو روش معمول برای شناسایی محل سنگها شامل فلوروسکوپی و سونوگرافی است. فلوروسکوپی، که برای اکثر متخصصان اورولوژی شناخته شده است، شامل پرتوهای یونیزه کننده برای نمایش سنگ‌هاست. به همین ترتیب، فلوروسکوپی برای تشخیص و ردیابی سنگ­های کلسیفیه شده و غیر رادیواپاک، چه در کلیه و چه در حالب، بسیار عالی است. برعکس، برای شناسایی سنگ­های رادیولوسنت (مانند سنگ­های اسید اوریک) معمولاً ضعیف است. برای جبران این نقص، می­توان کنتراست داخل وریدی را ایجاد کرد یا (به طور معمول) کانولاسیون حالب با کاتتر و تزریق کنتراست رتروگراد (یعنی پیلوگرافی رتروگراد) انجام داد.

از طریق سونوگرافی میتوان هر دو نوع سنگ رادیو اپاک و رادیولوسنت را به تصویر کشید و سنگ شکنی را بصورت real-time مانیتور کرد. اکثر دستگاه های سنگ شکن نسل دوم می­توانند از این روش تصویربرداری استفاده کنند که استفاده از آن بسیار ارزان­تر از سیستم های رادیوگرافی است.

اگرچه سونوگرافی مزیت جلوگیری از قرار گرفتن در معرض اشعه یونیزان را داراست، اما به دلیل وجود لوپ­های روده­‌ای پر از هوا، از نظر تکنیکی این توانایی را در نمایش سنگ های مجاری ادراری محدود می­کند. علی الخصوص، شناسایی دقیق سنگ های کوچک­تر ممکن است دشوار باشد.

تکامل سنگ شکن های موج شوک

Dornier HM3 که در ابتدا برای آزمایش قطعات هواپیمای فرا صوت طراحی شده بود، اولین سنگ شکن موج شوک بود که در ایالات متحده معرفی شد. علی ­رغم اینکه تا حدودی قدیمی است، هنوز هم یکی از موثرترین دستگاه‌­های سنگ شکن است و استانداردی برای مقایسه سایر دستگاه­‌هاست.

طراحی HM3 بر اساس یک ژنراتور شوک الکتروهیدرولیکی است. امواج شوک از طریق یک وان فلزی بیضی شکل پر از آب متمرکز می­‌شوند که در آن بیمار و ژنراتور غوطه ور هستند.

فلوروسکوپی دوطرفه (biplanar) که برای لوکالیزاسیون استفاده می­‌شود، این امکان را نیز می­‌دهد که محل استقرار سنگ­ها در منطقه هدف تکه تکه شوند.

نسل دوم سنگ شکن ها معمولاً از ژنراتورهای پیزوالکتریک یا الکترومغناطیسی به عنوان منبع انرژی استفاده می کنند. این ژنراتورهای موج شوک هنگامی که به دستگاه فوکوس مناسب متصل شوند، معمولاً دارای یک منطقه کانونی کوچکتر می­‌شوند. اگرچه یک منطقه کانونی کوچکتر ممکن است آسیب به بافت اطراف را به حداقل برساند، اما هزینه بر است.

در حین گردش تنفسی، سنگ ممکن است در داخل و خارج از منطقه فوکوس حرکت کند که میتواند منجر به تغییر در میزان تکه تکه شدن شود.

دستگاه کوپلینگ در سنگ شکن نسل دوم یک بالشتک آب محصور در سیلیکون است که به بیمار می‌پوشد، طرحی که پوزیشن بیماران را بسیار ساده می­کند.

جدیدترین نسل سنگ شکن­‌ها برای ارائه قابلیت حمل و سازگاری بیشتر طراحی شده‌­اند. این سیستم­‌ها اغلب تصویربرداری را با استفاده از فلوروسکوپی و سونوگرافی انجام می­دهند. توانایی جایگزینی بین روش­های تصویربرداری به متخصص اورولوژی اجازه می­‌دهد تا کمبودهای هر دو سیستم را جبران کند.

اکثر سنگ شکن­های فعلی توسط یک ژنراتور الکترومغناطیسی تأمین می‌­شوند. ژنراتورهای الکترومغناطیسی و واحدهای متمرکز آنها قادر به انتقال امواج شوک که شدتی مشابه HM3 دارند، هستند. اما معمولاً به یک منطقه فوکوس کوچکتر مشابهت دارند.

همانطور که در بالا ذکر شد، این مزیت تئوری در به حداقل رساندن آسیب به بافت نرم اطراف است. با این حال، به دلیل منطقه کانونی کوچکتر، تنفس ممکن است باعث شود سنگ برای قسمت­‌هایی از درمان از منطقه هدف خارج شود. اگرچه می توان از تکنیک های لوکالیزاسیون بهبود یافته و دستکاری بیهوشی برای این امر استفاده کرد، اما امواج شوک اعمال شده در حالی که سنگ­ها از منطقه هدف خارج شده باشند باعث تکه تکه شدن نمی شوند. بنابراین، بعضی از ماشین های نسل دوم و سوم با نرخ خرابی بالاتر، درمان ناقص انجام می­‌دهند و در نتیجه بیمار نیاز به درمان مجدد خواهد داشت.

 پاتوفیزیولوژی

وقتی نیروی امواج شوک بر مقاومت کششی سنگ غلبه کند، سنگ قطعه قطعه می­‌شود. اگر چه هنوز به طور کامل شناخته شده نیست، اما تصور می‌­شود که تکه تکه شدن از طریق ترکیبی از روش­ها، از جمله نیروهای فشاری و کششی، فرسایش، برش، جوش و ایجاد حفره رخ می­‌دهد. که مهمترین آنها نیروهای فشاری و کششی و حفره­ای هستند.

وقتی یک موج شوک از طریق یک محیط پخش می­شود (آب)، انرژی بسیار کمی را از دست می­‌دهد تا زمانی که به یک محیط با تراکم متفاوت عبور کند. اگر محیط چگالتر باشد، نیروهای فشاری بر روی محیط جدید تولید می­شوند. به همین ترتیب، اگر محیط جدید از تراکم کمتری برخوردار باشد، تنش کششی بر روی محیط اول تولید می‌­شود. با برخورد به سطح قدامی سنگ، تغییر چگالی باعث ایجاد نیروهای فشاری و در نتیجه باعث تکه تکه شدن می­شود.

بنابراین وقتی موج از سنگ به سطح خلفی آن منتقل می­شود، تغییر از چگالی بالا به کم، بخشی از انرژی موج شوک را منعکس می­‌کند و باعث تولید نیروهای کششی می‌­شود، که دوباره سنگ را مختل و تکه تکه می­کند.

در کاویتاسیون (ایجاد حفره)، انرژی موج شوک اعمال شده در یک نقطه کانونی منجر به از بین رفتن مایع با تولید حباب­‌های بخار آب می­‌شود. این حباب­‌های گازی به طور انفجاری فرو می­‌ریزند و میکروجت‌هایی ایجاد می­‌کنند که باعث شکستگی و فرسایش سنگ می­‌شوند.

این فرایند را می توان با سونوگرافی real-time در حین درمان کنترل کرد که به صورت قطعات چرخان و مایع در منطقه کانونی ظاهر می‌­شود.

اندیکاسیون ها

گزینه‌های فعلی موجود برای درمان سنگ‌های کلیه و مجاری ادرار شامل مدیریت محافظه کارانه (مراقب منتظر عبور خود به خودی)، سنگ تراشی موج شوک خارج بدن (ESWL)، تکنیک­‌های آندوسکوپیک و درمان­های پوستی است.

دستورالعمل‌­های انجمن اورولوژی آمریکا، ESWL را به عنوان اولین درمان بالقوه برای سنگ‌­های کوچک­تر از ٢ سانتی متر حالب و کلیه طبقه بندی کرده است.

اندیکاسیون ESWL شامل موارد زیر است:

• افرادی که در مشاغلی کار می­‌کنند که در آنها علائم غیر منتظره عبور سنگ ممکن است شرایط خطرناکی را ایجاد کند ­(­به عنوان مثال خلبانان، پرسنل نظامی، پزشکان)
• افرادی که یک کلیه دارند و منتظر ماندن برای عبور خودبخودی سنگ ممکن است موجب ناتوانی در دفع ادرار شود.
• بیماران مبتلا به فشار خون بالا، دیابت یا سایر شرایط پزشکی که مستعد ابتلا به نارسایی کلیه هستند.

کنتر اندیکاسیون ها

مطلق:

• عفونت حاد دستگاه ادراری یا یوروسپسیس
• اختلالات خونریزی اصلاح نشده یا انعقاد خون
• بارداری
• انسداد حالب اصلاح نشده دیستال به سنگ

* نسبی:

• وضعیت جسمانی: چاقی مرضی و ناهنجاری­‌های ارتوپدی یا ستون فقرات ممکن است موقعیت مناسب را پیچیده یا از آن جلوگیری کند. در این شرایط، تلاش برای قرار دادن بیمار قبل از القای بیهوشی برای اطمینان از عملی بودن روش مفید است.
• کلیه اکتوپیک یا بد­ شکلی کلیه (به عنوان مثال، کلیه نعلی شکل)
• فشارخون بالا کنترل نشده (به دلیل افزایش خطر خونریزی)
• اختلالات دستگاه گوارش: در موارد نادر، ممکن است این موارد پس از درمان ESWL تشدید شوند.
• نارسایی کلیوی
• سابقه جراحی باز سنگ کلیه در گذشته

مشکلات ریوی و قلبی که از قبل وجود داشته‌­اند، منع مصرف ندارند، به شرط آنکه هم قبل از عمل و هم بعد از عمل به طور مناسب رفع شوند.

در بیمارانی که سابقه آریتمی قلبی دارند، می­توان موج شوک را با الکتروکاردیوگرافی (ECG) مرتبط کرد، بنابراین همزمان با دوره مقاومتی در چرخه قلب، فقط بر روی موج R در چرخه قلب شلیک می­شود (gated lithotripsy).

هنگام درمان بیماران مبتلا به سنگ کلیه ممکن است افراد در معرض خطر بیشتری برای آسیب قلبی قرار گیرند، باید احتیاط کرد زیرا گزارش‌­های نادر از آسیب میوکارد پس از ESWL وجود دارد.

ضربان سازهای قلبی نیز منعی ندارند، اگرچه درخواست کمک از متخصص قلب برای تغییرات احتمالی تنظیمات ضربان ساز با احتیاط انجام می­‌شود.

داروهای ضد انعقاد خوراکی (به عنوان مثال، کلوپیدوگرل [پلاویکس] و وارفارین [کومادین]) باید قطع شوند تا امکان پارامترهای لخته شدن فراهم شود.

عملکرد پلاکت­ها با قطع محصولات حاوی آسپیرین و داروهای ضدالتهاب غیراستروئیدی (NSAID) هفت روز قبل از درمان، نرمال می‌­شود.

سنگ شکنی برون اندامی با امواج شوک

 

اثرات زیستی: مطالعات بالینی

• آسیب حاد خارج از کلیه

ESWL باعث آسیب حاد در انواع بافت های خارج از کلیه می شود. اگرچه از نظر بالینی به ندرت دارای علائم است، ESWL با آسیب به اندام­‌هایی مانند کبد و عضله اسکلتی همراه است، که با افزایش سطح بیلی روبین، لاکتات دهیدروژناز، آسپارتات ترانس آمیناز سرم و کراتینین فسفوکیناز در طی ٢٤ ساعت درمان مشهود است. چنین تغییراتی در پارامترهای آزمایشگاهی طی ٣ تا ۷ روز پس از درمان ESWL نرمال می‌­شوند و تا ٣ ماه عادی می­‌شوند. همچنین گزارشاتی از آسیب‌­های احشایی اطراف پس از ESWL، مانند سوراخ شدن روده بزرگ، هماتوم کبدی، پارگی طحال، پانکراتیت و آبسه دیواره شکم گزارش شده است.

گزارش­‌هایی از عوارض عروقی خارج از کلیه مانند پارگی شریان کبدی، پارگی آئورت شکمی و ترومبوز ورید ایلیاک نیز وجود دارد. حتی وقایع قفسه سینه، مانند پنوموتوراکس و اورینوتوراکس(urinothorax) توصیف شده است.

خوشبختانه، این حوادث بسیار نادر است و به طور کلی به عنوان حوادث منزوی ارائه شده است. مطالعات بالینی اولیه نشان داد که امواج شوک می­‌توانند آریتمی قلبی را القا کنند، مشاهده‌­ای که منجر به همگام سازی الکتروکاردیوگرافی با تحریک موج R در دستگاه Dornier HM3 شده است. با این حال، مطالعات بالینی بعدی با دستگاه های سنگ شکنی که نیازی به حمام آب نداشته­‌اند به این نتیجه رسیده‌­اند که ESWL برای الکتروفیزیولوژی قلب بی خطر است و ورود به ریتم قلب ضروری نیست. اگرچه سنگ شکن های موج شوک اوج فشار خود را بر روی سنگ متمرکز می­‌کند (منطقه کانونی یا F2)، با این حال فشار صوتی زیاد فراتر از این منطقه است. بنابراین منطقی است که انتظار داشته باشیم اعضای دیگری به جز کلیه در معرض فشارهای کافی برای ایجاد آسیب قرار بگیرند. یکی از این اندام­‌ها لوزالمعده است.

• آسیب حاد کلیه: تغییرات ساختاری و عملکردی

تقریباً تمام بیمارانی که تحت ESWL برای سنگ کلیه قرار می­‌گیرند، بعد از تقریباً ٢٠٠ موج شوک، هماچوری را نشان می­‌دهند. هماچوری تا حدی شایع است که ممکن است به عنوان یک یافته ضمنی در نظر گرفته شود و شدت آن به ندرت نگران کننده است.

اگرچه در ابتدا هماچوری را نتیجه تحریک پوشش دستگاه ادراری (urothelium) به دلیل تکه تکه شدن سنگ ها توسط امواج شوک در نظر می­‌گرفتند، اما اکنون مشخص شده است که آسیب به کلیه محتمل ترین منبع است. مطالعات ریخت شناسی در مدل های سگ و خوک نشان داده‌­اند که امواج شوک عروق خونی را پاره می‌­کنند و می­تواند به توبول های کلیوی اطراف آسیب برساند.

• عوارض جانبی حاد کلیه:

عوامل خطرساز برای سنگ شکنی موج شوک:

• سن
• چاقی
• انعقاد خون
• ترومبوسیتوپنی
• دیابت شیرین
• بیماری کرونر قلب
• فشار خون قبلی
• شاخص توده بدن بیشتر از ٣٠ یا کمتر از ٢١.٥

عواملی که باعث بروز درجه هایی از تروما در کلیه می­شوند:

عوامل تشدید کننده:

• تعداد شوک ها
• دوره استفاده از موج شوک: دوره کوتاه‌تر باعث افزایش خسارت می‌شود.
• ولتاژ شتاب دهنده: ولتاژ بالاتر باعث افزایش خسارت می‌شود.
• نوع ژنراتور موج شوک: نسل اول در مقابل نسل دوم / سوم دستگاه­‌ها
• اندازه کلیه: نوجوان در برابر بزرگسال
• نارسایی کلیه از قبل

سنگ شکنی برون اندامی با امواج شوک

عوامل کاهش دهنده:

• پیش درمان با ١٠٠ تا ٥٠٠ شوک در سطح انرژی پایین برای کاهش اندازه ضایعه
• درمان با سرعت کم تحویل موج شوک (حداکثر ٦٠ شوک در دقیقه)

سنگ شکنی برون اندامی با امواج شوک

راه های بهبود نتایج سنگ شکنی موج شوک

• کوپلینگ مناسب
• روان کننده محلول در آب تهیه شده با دست
•  کاهش سرعت به کم (٦٠ -٧٠ شوک در دقیقه) یا متوسط (٨٠ -٩٠ شوک در دقیقه)
• بررسی مکرر تصویر و توقف تکان دهنده پس از تکه تکه شدن سنگ:

 از تعداد شوک­های از پیش تعیین شده استفاده نکنید.

• پروتکل :ramping

با قدرت کم درمان کنید و به سطوح بالاتر برسید.

• بیهوشی عمومی
• استفاده نکردن از استنت حالب
• در نظر گرفتن مسدود کننده های آلفا برای معالجه دارویی

 

تهیه شده (گرآوری، ترجمه و ویرایش) توسط خانمها پریسا فریدی، فائزه میررضایی و آقای محمد دشتی

نشر در سایت توسط آقای مهدی میرزارضائی