Ранние морфологические изменения стенки мочеточника и мочевого пузыря половозрелых собак после контактного электроимпульсного воздействия

Автор: Бощенко В.С., Гудков А.В., Арсеньев А.В., Афонин В.Я.

Журнал: Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины @cardiotomsk

Рубрика: Лабораторные и экспериментальные исследования

Статья в выпуске: 3-1 т.26, 2011 года.

Бесплатный доступ

Цель исследования: изучить морфологические изменения стенки мочевого пузыря и мочеточников собак после контактного электроимпульсного воздействия (КЭИВ) с определением безопасных границ метода для последующего применения электроимпульсной литотрипсии у человека. Забор и исследование морфологического материала выполнены непосредственно после КЭИВ на слизистую оболочку мочевого пузыря и мочеточника, наносимого с помощью электроимпульсного литотриптора "Уролит105М" (Lithotech Medical, Израиль; ООО "МедЛайн", Россия), а также через 1, 6 и 14 суток после него у 23 половозрелых собак. Воздействие с энергией в импульсе от 0,1 до 0,7 Дж с шагом 0,1 Дж получили по 2 животных, 0,8-1,0 Дж - по 3. Установлено, что КЭИВ с энергией в импульсе менее 0,7 Дж, вызывая развитие воспаления и фрагментарный некроз слизистой, не приводило к тотальному повреждению стенки мочеточника и мочевого пузыря. Повышение порога воздействия более 0,7 Дж вызывало локальное повреждение всех слоев стенки, включая адвентицию и в случае нанесения импульсов с энергией 0,9-1,0 Дж приводило к разрыву мочеточника к 1-3м суткам после процедуры у 3 из 6 животных (0,9 Дж - 1 случай, 1,0 Дж - 2 случая). Таким образом, безопасная энергия в импульсе при электроимпульсном воздействии на стенку мочеточника составляет 0,1-0,5 Дж, на стенку мочевого пузыря - 0,1-0,7 Дж.

Еще

Контактное электроимпульсное воздействие, мочеточник, мочевой пузырь, морфологические изменения

Короткий адрес: https://sciup.org/14919506

IDR: 14919506

Текст научной статьи Ранние морфологические изменения стенки мочеточника и мочевого пузыря половозрелых собак после контактного электроимпульсного воздействия

В настоящее время мочекаменная болезнь (МКБ), составляя в среднем по России 34,2% от всех урологических заболеваний, занимает второе место в их структуре и нередко приводит к развитию осложнений, требующих интервенционного вмешательства [4, 11, 12]. В последнее десятилетие интенсивно развиваются контактные эндо-урологические методы лечения МКБ, в первую очередь, контактная литотрипсия (КЛТ), позволяющие сократить время операции, снизить периоперационный риск и продолжительность послеоперационного периода [1, 2, 6, 9]. К настоящему времени разработано несколько типов ли-тотрипторов для эндоскопической КЛТ, которые в зависимости от способа воздействия на камень подразделяются на механические, электрогидравлические, пневматические, ультразвуковые и лазерные [10].

Наиболее эффективными методами КЛТ считают лазерный и электрогидравлический [14, 16, 17, 21], позволяющие дробить камни на всем протяжении мочевого тракта, начиная от мочевого пузыря и заканчивая лоханкой почки [19, 22]. Однако электрогидравлическая КЛТ является травматичным методом воздействия, который в 17,6% случаев приводит к перфорации мочеточника, поскольку для успешной деструкции конкрементов требуется высокая энергия ударной волны и большое количество импульсов [18]. Лазерная КЛТ демонстрирует более низкую частоту развития осложнений, но является дорогостоящим методом лечения, сопряженным с большими временными затратами [16]. Пневматическая литотрипсия служит “золотым” стандартом безопасности среди методов КЛТ, однако из-за необходимости использования жесткого зонда и ригидного уретероскопа ограничена в использовании в верхней трети и чашечно-лоханочной системе [8].

Все вышеизложенное свидетельствует о необходимости разработки и внедрения в клиническую практику такого метода КЛТ, который, демонстрируя безопасность, сопоставимую с безопасностью пневматической литотрипсии, обладал бы высокой эффективностью и возможностью дробления камней, локализующихся в любом отделе мочевого тракта, характерных для электрогидрав-лической и лазерной КЛТ. Таким методом может стать электроимпульсная литотрипсия, основанная на разрушении твердого тела с помощью прямого контактного электроимпульсного воздействия, при котором энергия расходуется непосредственно на разрушение камня, а не на образование ударной волны в жидкости с последующим воздействием на камень, как это бывает при элект-рогидравлическом способе разрушения [9]. Метод элект-роимпульсного воздействия был экспериментально обоснован сотрудниками лаборатории Института физики прочности и материаловедения Томского научного центра СО РАН [5] и послужил основой для создания прибора для электроимпульсной КЛТ. В исследованиях in vitro, выполненных на аналоговых моделях камней из цементно-песочной смеси, было установлено, что применение серии одиночных электрических импульсов с энергией от 0,1 до 0,45 Дж достаточно для разрушения всех типов образцов камней, включая образцы, состоящие из 100% цемента [3]. Однако экспериментальных исследований, доказывающих безопасность электроимпульсного воздействия на живые ткани и предоставляющих возможность внедрения метода в клиническую практику, до настоящего времени не проводилось.

Цель исследования: изучение морфологических изменений стенки мочевого пузыря и мочеточников собак под влиянием электроимпульсного воздействия, наносимого в удвоенном диапазоне энергии и частоты, необходимом для деструкции камня в эксперименте, с определением безопасных границ для последующего применения электроимпульсной литотрипсии у человека.

Материал и методы

Исследование проведено на базе Томского военномедицинского института, согласовано с локальным этическим комитетом Томского военно-медицинского института и одобрено на заседании локального этического комитета Сибирского государственного медицинского университета.

Изучены 23 половозрелые беспородные собаки, которым под внутривенным наркозом выполнено контактное электроимпульсное воздействие на слизистую оболочку дна мочевого пузыря и дистальной трети мочеточника с помощью электроимпульсного литотриптора “Уролит-105М” (Lithotech Medical, Израиль; ООО “Мед-Лайн”, Россия). Зонд литотриптора подводили к стенке и проводили контактное воздействие одиночными импульсами. Значения энергии в импульсе в группе варьировали от 0,1 до 1,0 Дж: воздействие с энергией в импульсе 0,1 Дж получили 2 собаки, 0,2 Дж и далее до 0,7 Дж – по 2 животных, 0,8–0,9 Дж – по 3 собаки, воздействие с максимальной энергией в импульсе 1,0 Дж – 3 собаки. Морфологический материал исследован у 23 собак непосредственно после воздействия, а также через 1, 6 и 14 суток после него. Забор материала выполняли с помощью биопсии, проводимой под эндоскопическим контролем.

Материал фиксировали в нейтральном 10%-м растворе формалина. После проведения по спиртовой батарее каждый тканевой блок ориентировали на деревянную колодку его продольной (длинной) осью параллельно к грани последнего и заливали парафином по общепринятой методике. Из парафинизированного тканевого блока изготавливались срезы толщиной не более 5–8 мкм, которые окрашивались гематоксилином и эозином. Микроскопию проводили на микроскопе “Micros” (Австрия) при увеличении 1 : 100, 1 : 300 и 1 : 600.

Результаты

Непосредственное воздействие разряда на слизистую мочеточника и мочевого пузыря приводило к развитию частичной либо полной деструкции пласта переходного эпителия в зоне воздействия с замещением его массами лизированных и неизмененных эритроцитов, выраженному расстройству кровообращения, проявляющемуся паретическим расширением капилляров на границе собственной пластинки слизистой оболочки и подслизистой основы, отеком мышечного слоя (рис. 1 на 3-й стр. обложки). Выраженность изменений зависела от величины энергии в импульсе и частоты импульсов. Так, воздей- ствие импульсами с энергией 0,1–0,4 Дж на стенку мочеточника и импульсами с энергией 0,1–0,5 Дж на стенку мочевого пузыря приводило к частичному слущиванию поверхностного эпителия и появлению отдельных участков кровоизлияний (рис. 1а на 3-й стр. обложки). Увеличение энергии в импульсе вышеуказанных пределов вызывало деструкцию эпителия и массивные кровоизлияния в подслизистом и более глубоких слоях (рис. 1б, 1в на 3-й стр. обложки). При этом в случае воздействия импульсов с энергией до 0,7 Дж (14 собак) включительно морфологические изменения не выходили за пределы мышечного слоя, тогда как в случае воздействия импульсов с энергией от 0,8 до 1,0 Дж (9 собак) происходило тотальное повреждение стенки мочеточника и мочевого пузыря (рис. 1в на 3-й стр. обложки). Повышение порога воздействия более 0,7 Дж вызывало локальное повреждение всех слоев стенки, включая адвентицию и в случае нанесения импульсов с энергией 0,9–1,0 Дж приводило к перфорации мочеточника в 3 из 6 случаев к 1–3-м суткам после процедуры (0,9 Дж – 1 случай, 1,0 Дж – 2 случая).

Выраженность гематомы и отека, вызванные электро-импульсным воздействием, достигала максимума через 1 сутки после воздействия (рис. 2 на 3-й стр. обложки).

К 6-м суткам определялись участки репарации слизистой, уменьшение отека, сохранялась воспалительная инфильтрация подслизистой (рис. 3 на 3-й стр. обложки), а к 14-м суткам – признаки начала созревания неоформленной рыхлой соединительной ткани (рис. 4 на 3-й стр. обложки).

Обсуждение

При электроимпульсном дроблении камня возможно как опосредованное через камень, так и непосредственно контактное (при соскальзывании кончика электрода и его соприкосновении со слизистой) воздействие на стенку мочеточника и мочевого пузыря. В связи с этим, прежде чем рекомендовать метод электроимпульсной КЛТ для клинического применения, было проведено данное экспериментальное исследование с морфологической оценкой безопасного диапазона электроимпульсно-го воздействия. В соответствии с экспериментальными исследованиями, выполненными ранее с помощью элек-троимпульсного литотриптора на аналоговой модели камней из цементно-песочной смеси in vitro, для деструкции всех типов образцов было достаточно воздействия одиночных импульсов с энергией в импульсе до 0,45 Дж, включая образцы, состоящие из 100%-го цемента. Эта энергия сопоставима с энергией в импульсе, демонстрируемой наиболее безопасными типами КЛТ, пневматической и лазерной (0,1–0,14 Дж и 0,12–0,5 Дж соответственно) [7, 13], поэтому мы могли рассчитывать на безопасность метода при воздействии на живые ткани.

Воздействие на слизистую мочеточника и мочевого пузыря собак мы проводили с условиями, значительно превышающими реальную угрозу при последующем применении метода у больных, а именно:

– энергия одиночного импульса варьировала в диапа- зоне от 0,1 до 1,0 Дж, т.е. максимальная энергия более чем в 2 раза превышала энергию в импульсе, необходимую для деструкции всех образцов камней в эксперименте in vitro;

– одиночный импульс наносили не на камень, а непосредственно на слизистую, имитируя ситуацию соскальзывания кончика зонда с поверхности камня при дроблении.

Экспериментальное исследование на животных выполняли с соблюдением всех необходимых условий анестезии, согласовав схему исследования с этическим комитетом. Было продемонстрировано, что электроимпуль-сное воздействие на слизистую мочеточника и мочевого пузыря с энергией в импульсе менее или равной 0,7 Дж, вызывая развитие воспаления и фрагментарный некроз слизистой, не приводит к тотальному повреждению стенки и ее разрыву, тогда как превышение порога 0,7 Дж может вызвать локальное повреждение всех слоев стенки, включая адвентицию. Это объясняет, почему электро-гидравлическая литотрипсия, имеющая энергию в импульсе 1–2,5 Дж, в клинических исследованиях продемонстрировала очень высокую частоту разрыва мочеточника (до 17%) [18, 20]. Безопасная энергия в импульсе при электроимпульсном воздействии на мочеточник не должна превышать 0,5 Дж, для мочевого пузыря – 0,7 Дж. Также было выявлено, что после электроимпульсного воздействия с энергией в импульсе от 0,1 до 0,7 Дж восстановление целостности эпителия мочеточника и мочевого пузыря активно начинается к 7-му дню после процедуры.

Полученные данные и выявленная безопасная зона воздействия позволяют перейти к клиническому этапу применения электроимпульсной литотрипсии у больных мочекаменной болезнью.

Выводы

  • 1.    Электроимпульсное воздействие на слизистую мочеточника и мочевого пузыря собак с энергией в импульсе в диапазоне от 0,1 до 0,7 Дж (эффективный для дробления диапазон) приводит к фрагментарному некрозу слизистой и развитию асептического воспаления, ограниченного мышечным слоем и не вызывает интраоперационной перфорации и отсроченных разрывов мочеточника.

  • 2.    Электроимпульсное воздействие с энергией в импульсе более 0,7 Дж вызывает крупноочаговое повреждение всех слоев стенки мочеточника и мочевого пузыря собак, включая адвентицию, и может привести к перфорации мочеточника.

Список литературы Ранние морфологические изменения стенки мочеточника и мочевого пузыря половозрелых собак после контактного электроимпульсного воздействия

  • Аполихин О.И., Сивков А.В., Гущин Б.Л. Перспективы технологического развития современной урологии//Материалы IX Всероссийского съезда урологов. -М., 1997. -С. 181-200.
  • Афонин В.Я., Давыдов В.А. Опыт применения никелида титановых экстракторов в лечении больных уролитиазом//Тезисы докладов научнопрактической конференции урологов Сибири. -Томск, 1998. -С. 3-5.
  • Бощенко В.С., Гудков А.В., Тилашов Э.М. и др. Результаты использования нового контактного электроимпульсного литотриптора "Уролит" при дроблении камней мочеточника и мочевого пузыря//Медицинский вестник Башкортостана. -2007. -№ 2. -С. 34-35.
  • Дзеранов Н.К., Байбарин К.А., Казаченко А.В. Качество жизни пожилых больных нефролитиазом//Урология. -2006. -№ 1. -С. 7-11.
  • Лопатин В.В., Лернер М.И., Буркин В.В. и др. Электроразрядное разрушение биологических конкрементов//Известия вузов. Физика. -2007. -№ 9, прил. -С. 181-184.
  • Лопаткин Н.А., Мартов А.Г. Перспективы современной рентгенэндоскопической хирургии//Медицина высоких технологий в XXI веке: тезисы докладов Международного медицинского конгресса. -Челябинск, 1999. -С. 111-130.
  • Лопаткин Н.А., Мартов А.Г., Камалов А.А. и др. Пневматическая контактная литотрипсия//Урология. -1994. -№ 6. -С. 2-5.
  • Мартов А.Г. Рентгенэндоскопические методы диагностики и лечения заболеваний почек и верхних мочевых путей (Суправезикальная эндоурология): автореф. дис.... докт. мед. наук. -М., 1993. -37 с.
  • Мартов А.Г., Сафаров Р.М., Гущин Б.Л. и др. Сравнительная характеристика эффективности и безопасности применения различных типов контактных литотриптеров//Пленум правления Российского общества урологов. -М., 1998. -С. 312-313.
  • Урология: основные разделы/под ред. Д.Ю. Пушкаря. -М.: МЕДпресс-информ, 2004. -192 с.
  • Урология: учебник/под ред. Н.А. Лопаткина. -54е изд., перераб. и доп. -М.: ГЭОТАР-Мед, 2002. -520 с.
  • Яненко Э.К. Румянцев В.Б., Сафаров Р.М. и др. Окклюзия мочевыводящих путей -основная причина развития ряда осложнений мочекаменной болезни//Урология. -2003. -№ 1. -С. 17-20.
  • Bierkens A.F., Hendrikx A.G., De La Rosette J.J. Treatment of mid and lower ureteric calculi: extracorporeal shock4wave lithotripsy vs laser ureteroscopy. A comparison of costs, morbidity, and effectiveness//Br. J. Urol. -1998. -Vol. 81. -P. 31-35.
  • Jung P., Wolff J.M., Mattelaer P. et al. Role of lasertripsy in the management of ureteral calculi: experience with alexandrite laser system in 232 patients//J. Endourol. -1996. -Vol. 10. -P. 345-348.
  • Lotan Y., Gettman M.T., Roehrborn C.G. Management of ureteral calculi: a cost comparison and decision making analysis//J. Urol. -2002. -Vol. 167. -P. 1621-1629.
  • Pearle M.S., Pierce H.L., Miller G.L. Optimal method of urgent decompression of the collecting system for obstruction and infection due to ureteral calculi//J. Urol. -1998. -Vol. 160. -P. 1260-1264.
  • Pearle M.S., Sech S.M., Cobb C.G. Safety and efficacy of the Alexandrite laser for the treatment of renal and ureteral calculi//Urology. -1998. -Vol. 51. -P. 33-38.
  • Puppo P., Ricciotti G., Bozzo W. et al. Primary endoscopic treatment of ureteric calculi//Eur. Urol. -1999. -Vol. 36. -P. 48-52.
  • Sofer M., Watterson J.D., Wollin T.A. et al. Holmium:YAG laser lithotripsy for upper urinary tract calculi in 598 patients//J. Urol. -2002. -Vol. 167. -P.31-34.
  • Tawfiek E.R., Bagley D.H. Management of upper urinary tract calculi with ureteroscopic techniques//Urology. -1999. -Vol. 53. -P. 25-31.
  • Yang S.S., Hong J.S. Electrohydraulic lithotripsy of upper ureteral calculi with semirigid ureteroscope//J. Endourol. -1996. -Vol. 10. -P. 27-30.
  • Yip K.H., Lee K.H., Tam P.C. Holmium laser lithotripsy for ureteral calculi: an outpatient procedure//J. Endourol. -1998. -Vol. 12. -P. 241-246
Еще
Статья научная