Дробление камней мочевой системы диодными лазерами методом контролируемой фрагментации

Одним из пусковых факторов развития инфекционного процесса в почке при контактной лазерной литотрипсии является мелкооскольчатое разрушение конкремента с последующим высвобождением бактерий и токсинов, интегрированных в биопленку. Необходимость профилактики обусловливает поиск новых механизмов и режимов лазерного воздействия, обеспечивающих фрагментацию конкрементов без разбрасывания осколков и диссеминации микробного содержимого камней по чашечно-лоханочной системе почки.

Цель исследования — оценить возможности применения технологии дробления камней мочевой системы непрерывными диодными лазерами с разными длинами волн при использовании сильно разогретого дистального конца волоконного световода для контролируемой фрагментации и минимизации возможности травматического воздействия на прилегающие ткани.

Материалы и методы. Для фрагментации послеоперационных образцов пористых камней мочевой системы (n=58) использовали типовые, имеющие медицинский сертификат диодные лазеры, работающие в непрерывном режиме с мощностью 10 Вт, с волоконным выходом на кварцевое оптоволокно, на дистальный конец которого наносили слой микрочастиц графита в кремнийорганическом лаке. Выполняли оценку качества дробления камней лазерами с длинами волн 0,81 (n=17); 0,97 (n=22) и 1,47 мкм (n=19), имеющими одинаковые кварцевые оптические оптоволокна. Контроль нагрева прилегающих к камню тканей мочевой системы при разрушении конкремента осуществляли на модельной среде термопарой. Моделирование интраоперационной ошибки (кратковременное касание стенки мочеточника в результате соскальзывания волокна с поверхности камня) выполняли на стенке мочеточника, взятого post mortem. Состояние тканей оценивали на гистологических срезах, окрашенных гематоксилином и эозином.

Результаты. Среднее время разрушения конкремента зависело от его плотности и размера в поперечнике и составило 12–15 с. Все выбранные камни, в том числе и потенциально инфицированные, с рентгеновской плотностью от 119 до 1735 HU эффективно дробились и в жидкости, и в воздушной среде. Оценка температурных режимов воздействия лазеров с длинами волн 0,81 и 0,97 мкм показала, что температура поверхности камня при дроблении на воздухе достигает 40 и 57°С соответственно, а в жидкости — 25 и 33°С.

Полученные морфологические и термометрические данные свидетельствуют о безопасности используемых лазеров для контролируемой фрагментации потенциально инфицированных конкрементов мочевой системы.

Заключение. Использование непрерывных диодных лазеров с сильно разогретым дистальным концом волоконного световода при длинах волн 0,81 и 0,97 мкм позволяет успешно выполнять фрагментацию потенциально инфицированных камней мочевой системы на контролируемые по размеру осколки, что может стать значимым фактором в профилактике системной воспалительной реакции в послеоперационном периоде.

1. Koras O., Bozkurt I.H., Yonguc T., Degirmenci T., Arslan B., Gunlusoy B., Aydogdu O., Minareci S. Risk factors for postoperative infectious complications following percutaneous nephrolithotomy: a prospective clinical study. Urolithiasis 2015; 43(1): 55–60, https://doi.org/10.1007/s00240-014-0730-8.
2. Yang T., Liu S., Hu J., Wang L., Jiang H. The evaluation of risk factors for postoperative infectious complications after percutaneous nephrolithotomy. Biomed Res Int 2017; 2017: 4832051, https://doi.org/10.1155/2017/4832051.
3. Margel D., Ehrlich Y., Brown N., Lask D., Livne P.M., Lifshitz D.A. Clinical implication of routine stone culture in percutaneous nephrolithotomy — a prospective study. Urology 2006; 67(1): 26–29, https://doi.org/10.1016/j.urology.2005.08.008.
4. Палагин И.С., Сухорукова М.В., Дехнич А.В., Эйдель­штейн М.В., Шевелев А.Н., Гринев А.В., Пере­панова Т.С., Козлов Р.С., Коган М.И. Современное со­стояние анти­биотикорезистентности возбудителей вне­больничных ин­фек­ций мочевых путей в России: результаты исследования «ДАРМИС» (2010–2011). Клиническая микробиология и антимикробная хи­мио­терапия 2012; 14(4): 280–302.
5. Korets R., Graversen J.A., Kates M., Mues A.C., Gupta M. Post-percutaneous nephrolithotomy systemic inflammatory response: a prospective analysis of preoperative urine, renal pelvic urine and stone cultures. J Urol 2011; 186(5): 1899–1903, https://doi.org/10.1016/j.juro.2011.06.064.
6. Didenko L.V., Tolordava E.R., Perpanova T.S., Shevlyagina N.V., Borovaya T.G., Romanova Yu.M., Cazzaniga M., Curia R., Milani M., Savoia C., Tatti F. Electron microscopy investigation of urine stones suggests how to prevent post-operation septic complications in nephrolithiasis. J Appl Med Sci 2014; 3(4): 19–34.
7. Бредихин В.И., Битюрин Н.М., Каменский В.А., Смирнова Л.А., Саломатина Е.В., Стрельцова О.С., Почтин Д.П. Способ контактной литотрипсии. Патент РФ 2604800. 2015.
8. Streltsova О.S., Grebenkin Е.V., Pochtin D.P., Bredikhin V.I., Kamensky V.А. Contact laser lithotripsy using strongly heated distal tip of optic fiber. Sovremennye tehnologii v medicine 2017; 9(4): 137–142, https://doi.org/10.17691/stm2017.9.4.17.
9. Sapogova N., Bredikhin V., Bityurin N., Kamensky V., Zhigarcov V., Yusupov V. Model for indirect laser surgery. Biomed Opt Express 2016; 8(1): 104–111, https://doi.org/10.1364/boe.8.000104.
10. Bredikhin V., Kamensky V., Sapogova N., Elagin V., Shakhova M., Snopova L., Bityurin N. Indirect laser surgery. Applied Physics A 2016; 122(3): 181, https://doi.org/10.1007/s00339-016-9734-2.
11. Boulnois J.L. Photophysical processes in recent medical laser developments: a review. Lasers in Medical Science 1986; 1(1): 47–66, https://doi.org/10.1007/bf02030737.
12. Leijte J.A., Oddens J.R., Lock T.M. Holmium laser lithotripsy for ureteral calculi: predictive factors for complications and success. J Endourol 2008; 22(2): 257–260, https://doi.org/10.1089/end.2007.0299.
13. Pierre S., Preminger G.M. Holmium laser for stone management. World J Urol 2007; 25(3): 235–239, https://doi.org/10.1007/s00345-007-0162-y.
14. Teichman J.M., Vassar G.J., Bishoff J.T., Bellman G.C. Holmium:YAG lithotripsy yields smaller fragments than lithoclast, pulsed dye laser or electrohydraulic lithotripsy. J Urol 1998; 159(1): 17–23, https://doi.org/10.1016/s0022-5347(01)63998-3.
15. Patel A.P., Knudsen B.E. Optimizing use of the holmium: YAG laser for surgical management of urinary lithiasis. Curr Urol Rep 2014; 15(4): 397, https://doi.org/10.1007/s11934-014-0397-2.
16. Santiago J.E., Hollander A.B., Soni S.D., Link R.E., Mayer W.A. To dust or not to dust: a systematic review of ureteroscopic laser lithotripsy techniques. Curr Urol Rep 2017; 18(4): 32, https://doi.org/10.1007/s11934-017-0677-8.
17. Weiss B., Shah O. Evaluation of dusting versus basketing — can new technologies improve stone-free rates? Nat Rev Urol 2016; 13(12): 726–733, https://doi.org/10.1038/nrurol.2016.172.
18. Türk C., Knoll T., Petrik A., Sarica K., Seitz C., Straub M. Guidelines on urolithiasis. European Association of Urology; 2011.
19. Kuwahara M., Kageyama S., Kurosu S., Orikasa S. Computed tomography and composition of renal calculi. Urol Res 1984; 12(2): 111–113, https://doi.org/10.1007/bf00257175.

Streltsova О.S., Grebenkin Е.V., Bredikhin V.I., Yunusova K.E., Elagin V.V., Kamensky V.A. Diode Laser Lithotripsy of Urinary Calculi Using Controlled Fragmentation Technique. Sovremennye tehnologii v medicine 2019; 11(2): 103, https://doi.org/10.17691/stm2019.11.2.15