Dienst Urologie AZ Klina

Niersteenverbrijzeling (ESWL/ESWT)

Extracorperele schokgolven (ESWL)

Historiek

I. Algemeen

De eerste lithotriptor geschikt voor de niet-invasieve verbrijzeling van nierstenen was een elektrohydraulische lithotriptor ontwikkeld door DORNIER Medizintechnik (München, Duitsland) in samenwerking met de Urologische Kliniek (Prof. Dr. E. SCHMIEDT) en het Instituut voor Chirurgische Research (Prof. Dr. BRENDEL) van de Ludwig-Maximillians-Universiteit in München(1-10) .Na zeer uitgebreide research die reeds startte in 1969 werd de eerste patiënt behandeld met een DORNIER HUMAN MODEL I (HM 1) door Dr. CHRISTIAN CHAUSSY op 7 februari 1980.
De eerste commercieel beschikbare lithotriptor, de DORNIER HM 3, werd in 1982 geleverd aan het Katharinen-Ziekenhuis in Stuttgart (Prof. Dr. F. Eisenberger).In maart 1984 werd de eerste lithotriptor in de USA geïnstalleerd in het Methodist Hospital in Indianapolis (Dr. James E. Lingeman en Dr. Daniël M. Newman).Sindsdien heeft de extracorporele niersteenverbrijzeling zich wereldwijd verspreid als de eerste-keuzebehandeling voor de meeste stenen in de urinaire tractus ( nier en ureter).

II. ESWL in AZ KLINA

Extracorporele niersteenverbrijzeling werd in mei 1994 in KLINA gestart doorDr. Geert Tailly (11-35) die reeds sinds 1987 ESWL-behandelingen uitvoerde in het AZ Heilige Familie in Gent.Opeenvolgend werden volgende lithotriptoren gebruikt:

  • AZ Heilige Familie
    • 1987 : Dornier HM4
    • 1988 – 1994: Dornier MPL 9000X
    • 1991 – 1994: Dornier CompactAZ KLINA
  • AZ KLINA
    • 1994 – 1996: Dornier Compact
    • 1996 – 1999: Dornier Lithotripter U/50
    • 1999 – 2010: Dornier Lithotripter S
    • 2004 – ...    : Dornier Compact Delta II
    • 2011 – ...    : DORNIER GEMINI

In september 1999 werd in het nieuwgebouwde AZ KLINA aan de Augustijnslei 100,2930 Brasschaat de DORNIER LITHOTRIPTER S geïnstalleerd.Dit was ongetwijfeld de meest gesofistikeerde en de meest performante verbrijzelaar op dat ogenblik op de markt.
De Dornier Lithotripter S wordt na jaren van trouwe dienst vervangen door de DORNIER GEMINI, een multifunctioneel werkstation voor endourologie en ESWL.

III. De DORNIER GEMINI in AZ KLINA

De Dornier Gemini is de meest recente spitstechnologie op gebied van niersteenverbrijzelaars.
Ontworpen op basis van jarenlange research door Dornier, de pionier op gebied van lithotripsie, wordt de Dornier Gemini gekenmerkt door:

A. Een zeer krachtige schokgolfbron EMSE 220F-XXP HP.

De EMSE 220F-XXP is een electromagnetische schokgolfbron die na intensieve research in samenwerking tussen Dornier en de Dienst Urologie van AZ KLINA werd op punt gesteld.

  • Superieure verbrijzelingsresultaten:Vooral van belang in de behandeling van ureterstenen waar de resultaten met deze nieuwe schokgolfbron significant beter zijn.
  • Ondanks de hoge energie in de therapeutische focus blijft de kans op nevenwerkingen zeer gering.
  • Ondanks de hoge energie is de nood aan pijnmedicatie tijdens de behandeling significant lager dan met de vroegere schokgolfbronnen.
  • De HP-versie (High Penetration) van deze beproefde schokgolfbron EMSE 220F-XXP heeft een indringdiepte van 170mm, 20mm dieper dan de standaardversie. Deze diepere penetratie laat toe ook meer obese patiënten succesvol te behandelen.

B. Simultaan gebruik van fluoroskopie (RX) en echografie voor het focuseren van de stenen.

De Dornier Gemini is één van de enige toestellen op dit ogenblik op de markt die in staat zijn beide beeldtechnieken simultaan te gebruiken.

  • Zeer precieze positionering van de patiënt.
  • Zeer precieze focusering van de te behandelen stenen.
  • Gunstig effekt op de resultaten.
  • Een precieze positionering verlaagt de kans op nevenwerkingen.

C. Fluoroscopie met flat-panel technologie

  • Superieure beeldkwaliteit
  • Reductie van de röntgendosis met ongeveer 30%

D. High tech endourologische behandelingstafel.

  • Volledig vrijstaande, over 360° toegankelijke behandeltafel laat toe alle endourologische ingrepen in optimaal comfort uit te voeren: TURp, TURb, URS, PNL,...
  • Het volledig uit carbon fiber bestaande tafelblad is 100% radiotransparant, en kan tot 250kg torsen.
  • Geïntegreerde steenbehandeling:
    • Elke steen wordt optimaal behandeld.
    • Elke behandeling wordt individueel aan elke patiënt aangepast zodat een optimale combinatie van endourologie en ESWL kan aangeboden.

Schockgolftechnologie

Om een extracorporele schokgolf op te wekken bestaan drie principes:

  1. ELEKTROHYDRAULISCHE principe
  2. ELEKTROMAGNETISCHE principe
  3. PIEZOELEKTRISCHE principe

ELEKTROHYDRAULISCHE principe (1-10, 36)

In de eerste focus (F1) van een ellipsoïede reflector die zich onder water bevindt, wordt een elektrode met 2 contactpunten aangebracht.
De elektrode wordt verbonden met een capacitator die tot een maximaal voltage wordt opgeladen en dan abrupt ontladen.
Deze onderwater ontlading tussen de twee contactpunten van de elektrode veroorzaakt de explosieve vorming van een plasma met evaporisatie van het water rond de elektrode.
Zo ontstaat een sferische schokgolf die zich in het omgevende water verspreidt om weerkaatst te worden door de wanden van de ellipsoïde reflector.Door de geometrie van deze reflector worden alle schokgolven opgewekt in F1, weerkaatst naar de 2 de focus (F2) van de ellips waar dus de maximale druk (600 – 1500 bar!) wordt bereikt.
De schokgolf plant zich voort volgens de akoestische principes van reflectie, refractie en diffractie .
De transmissie van de schokgolven door verschillende media is dus afhankelijk van deakoestische impedantie van deze media.
In water is er minimale reflectie en refractie.
Aangezien de akoestische impedantie van de meeste menselijke weefsels vergelijkbaar is met de akoestische impedantie van water, verplaatsen de schokgolven zich quasi onveranderd door de menselijke weefsels.
De akoestische impedantie van een urinaire steen is significant hoger dan die van water en menselijk weefsel.
Wanneer de schokgolf een steen, die zich in F2 van de reflector bevindt, binnentreedt, wordt het grootste deel van de energie gereflecteerd waardoor op de voorvlakte van de steen een compressie ontstaat.
Op de achtervlakte van de steen, waar de schokgolf uittreedt, wordt een ander deel van de energie door fase-omkering gereflecteerd en wordt een tensiekracht gegenereerd.
Opeenvolgende schokgolven (3000 – 4000 per behandelingssessie) zullen de steen door herhaalde compressie- en tensiekrachten fragmenteren.De fragmenten worden op hun beurt aan dezelfde krachten onderworpen.Dit resulteert in zeer fijne fragmentatie van de steen tot gruis ( vergelijkbaar met grof gemalen koffie) dat dan langs natuurlijke weg met de urine kan geëlimineerd worden.
Alhoewel het elektrohydraulische principe zeer hoge energie kan opwekken, zijn de voornaamste nadelen, dat de elektrode bij elke behandeling dient vervangen te worden en dat de opgewekte schokgolven bij hogere schokgolfaantallen niet meer constant van kwaliteit zijn.
Hierdoor wordt het elektrohydraulische principe stilaan verlaten.

ELEKTROMAGNETISCHE principe (37)

Een elektrische stroom die door een draad stroomt, wekt een magnetisch veld op.
Magnetische materialen kunnen door het veld aangetrokken of afgestoten worden.Bij een elektromagnetische lithotriptor wordt een capacitator tot maximaal voltage opgeladen en dan abrupt ontladen in een vlakke koperen spoel.
Een flexiebele koperen membraan die zich boven deze spoel bevindt, wordt zo abrupt afgestoten waardoor een schokgolf ontstaat in het omgevende water.De schokgolven die aldus ontstaan worden door een akoestische lens gefocuseerd in de therapeutische focus (F2).
De grote voordelen van de elektromagnetische schokgolfbron zijn:

  • constante kwaliteit van de geproduceerde schokgolven.
  • een elektromagnetische schokgolfbron kan tot 1 000 000 schokgolven vanconstante kwaliteit opwekken.

Hierdoor is de elektromagnetische schokgolfbron op dit ogenblik de meest gebruikte schokgolfbron.

Meest waarschijnlijk zal het elektromagnetische principe zowel het elektrohydraulische als het piezo-electrische principe van de markt verdringen.De EMSE 220F-XXP, geïncorporeerd in de Dornier Gemini, is een electromagnetische schokgolfbron met volgende voordelen:

  • hoge energie in de therapeutische focus
  • zeer lage herbehandelingsratio
  • zeer lage complicatieratio
  • zeer hoge efficiëntie (EQ)

De HP versie van deze schokgolfbron laat ook toe meer obese patiënten te behandelen. 

PIEZO-ELEKTRISCHE principe (38, 39)

In een piezo-electrische lithotriptor worden 4 000 – 40 000 piezo-keramische elementen gemonteerd op het binnenste oppervlak van een concave hemisferische schotel. Het geheel bevindt zich onder water.
Een hoog-gevolteerde stroom doet al deze piezo-keramische elementen tegelijkertijd ontladen.
Ter hoogte van elk piezo-keramisch element ontstaat op die manier een mini-schokgolf die door de concave schotel weerkaatst wordt naar de therapeutische focus F2.
De accumulatie van de schokgolfenergie vanuit al deze puntbronnen geeft ontstaan aan een hoge energie in F2 (600 – 1 300 bar).
Alhoewel de energie in F2 bij een piezo-electrische schokgolfbron hoog is, wordt de technologie om volgende redenen verlaten:

  • zeer klein focusvolume waardoor zeer veel herbehandelingen nodig zijn om een steen te breken.
  • de omvangrijke schokgolfbron is moeilijk in te bouwen in een multifunctionele en multidisciplinaire lithotriptor.

Beeldvorming

Om een steen op te sporen en vervolgens in focus te brengen in de therapeutische focus (F2) dient gebruik gemaakt te worden van medische beeldvorming :

  • radiografie: fluoroscopie
  • echografie

De behandelingsstrategieën (64, 65) met een lithotriptor worden in niet-onbelangrijke mate bepaald door de beschikbare beeldvorming.
De Dornier Gemini is één van de enige lithotriptoren op dit ogenblik beschikbaar die simultaan gebruik van fluoroscopie en echografie bieden.
Dit creëert een onovertroffen scala aan mogelijkheden in de behandeling van nier- en ureterstenen.
Voor het opsporen van stenen hebben zowel radiografie als echografie vóór- en nadelen.
Het simultaan gebruik van beide beeldvormingsmodaliteiten combineert de voordelen van beide technieken.

FluoroscopyUltrasound
Advantages
  • In situ treatment of stones in all parts of the ureter
  • Shorter learning curve
  • Easy targeting of radiolucent stones
  • Easier targeting of smaller renal stones
  • Real-time image: easier and faster adaptation of focusing
  • No exposure to radiation
Disadvantages
  • No direct targeting of radiolucent stones
  • Small stones sometimes difficult to locate
  • No real-time image
  • Exposure to radiation
  • In situ treatment of ureteral stones is possible only for very proximal and distal calculi
  • Longer learning curve

Indicaties voor ESWL

In combinatie met endourologische technieken (ureteroscopie, percutane nefrolithotomie) is de ESWL de eerste keuze behandeling in 99 % van alle nier- en ureterstenen.
Open chirurgie is nog slechts verantwoord in extreem zeldzame indicaties en wordt dus stilaan obsoleet in de moderne behandeling van nier- en ureterstenen.Elke steenbehandeling wordt voor elke patiënt individueel bepaald op grond van een aantal factoren:

  • positie, grootte en samenstelling van de steen
  • aanwezigheid van urineweginfectie
  • graad en duur van obstructie van de urinewegen
  • ...

elkens wordt gepoogd de minst-invasieve behandeling met de grootste kans op succes te kiezen. Hiervoor dient dan oordeelkundig gekozen te worden uit een gamma endourologische technieken (URS, PNL) en ESWL.
Bij het bepalen van de behandelingsstrategie wordt rekening gehouden met de meest recente inzichten ter zake, meer in het bijzonder ook de Guidelines van de EAU (European Association of Urology) en de AUA (American Urological Association).
In ongeveer 95% van de gevallen kan de behandeling probleemloos AMBULANT worden uitgevoerd.

Pijnbestrijding tijdens ESWL (40 - 48, 26, 31)

De opeenvolging van schokgolven veroorzaakt diepe pijn ter hoogte van de nier.Met de eerste beschikbare lithotriptor, de Dornier HM3, was algemene narcose nodig om de behandelingen te kunnen doorvoeren.
Met de nieuwe lithotriptoren kunnen de meeste behandelingen zonder anesthesie uitgevoerd worden. Pijnbestrijding is echter noodzakelijk.
Verschillende technieken zijn hiervoor beschreven.
Na een prospectieve studie van meer dan twee jaar werd door de diensten Anesthesie en Urologie van KLINA een optimale techniek uitgewerkt.Bij deze techniek beschikt de patiënt over een PCA-pomp ( P atiënt C ontrolled A nalgesia).
Hierdoor kan de patiënt zich bij pijn een vooraf individueel vastgestelde dosis pijnmedicatie intraveneus toedienen.
Voordelen:

  • uitstekende pijnbestrijding
  • daar de dosis voor elke patiënt individueel gedoseerd wordt, is overdosage uitgesloten
  • maximaal comfort voor de patiënt
  • uitstekende behandelingsresultaten
  • ambulante behandeling in 95 % van de gevallen

Deze techniek verspreidt zich nu stilaan wereldwijd als de eerste keuze techniek voor pijnbestrijding tijdens ESWL.

Behandelingsresultaten (49-63, 20, 11-35)

De performantie of kwaliteit van een niersteenverbrijzelaar wordt weergegeven door een EFFECTIVENESS QUOTIENT (EQ):

% steenvrije patiënten

---------------------------------------------------------------------------------------X 100

100% + % herbehandelingen + % bijkomende ingrepen

Hoe meer patiënten steenvrij zijn na 1 behandeling en zonder bijkomende ingrepen, hoe beter de lithotriptor en hoe hoger het EQ.
Grosso modo moeten lithotriptoren met een EQ lager dan 60 als middelmatig en lager dan 50 zelfs als minderwaardig beschouwd worden.
Uit volgende tabel blijkt dat de nieuwere elektromagnetische lithotriptoren best scoren.

EFFECTIVENESS QUOTIENTS (EQ A AND EQ B ) OF DIFFERENT ELECTROHYDRAULIC, ELECTROMAGNETIC AND PIEZOELECTRIC LITHOTRIPTERS
MachineSeriesEQ AEQ B
Dornier HM3Frick et alPetterson & TiseliusLingeman et al37-632547-
Dornier HM3 modPuppo et al6964
Dornier HM4Bierkens et alKraft, Clayman et alTailly385465--55
Dornier MPL 9000Tailly6853
Dornier MPL 9000XTailly6962
Dornier MFL 5000Graf et al6252
SonolithKarlin et al46-
DirexBierkens et alAndrianne & De LevalLivne et al324957---
BreakstoneBierkens et al43-
Dornier CompactTailly (1992)Tailly (1996)71696564
Dornier U/50Tailly7269
Dornier Lithotripter STailly74.071.477.8EMSE F150-P / Ureteral stones in situEMSE 220 F-XXPRenal & ureteral stones in situEMSE 220-XXPUreteral stones in situ
Modulith SL 20Rassweiler et al65-
LithostarBierkens et alEl-Damanhoury et alAndersen & MogensenClayman et al31434459-4331-
Edap LT-01Kiely et al46-
Piezolith 2200Mc Nichols et alSegura et al1639--
 Bierkens et al28-

Endourologie

Endourologie = “de gesloten, gecontroleerde manipulatie van de urinaire tractus”.Grosso modo betreft het hier dus urologische kijkoperaties.

“ESWL without proper endourologic support is like a bird without wings.”
R. Miller

Om een geïntegreerde steenbehandeling te kunnen aanbieden, waarbij voor elke patiënt een geïndividualiseerde behandeling wordt uitgestippeld, dient een steencentrum te beschikken over een performante lithotriptor en de mogelijkheid de ESWL-behandelingen aan te vullen met de meest moderne endourologische technieken.
Het steencentrum van KLINA is hiervoor optimaal uitgerust:

  • De Dornier Gemini die ook als urologische tafel dienst doet.
  • De Dornier Compact Delta II die ook gebruikt wordt voor ESWT.
  • Een heel arsenaal endoscopen en randapparatuur om elke endourologische ingreep in optimale omstandigheden te kunnen uitvoeren.