ESWL 是否能将在机器人泌尿外科时代生存下来？
泌尿外科已进入机器人时代,体外冲击波碎石术还有其多少空间它的价值又何在?在机器人泌尿外科时代, ESWL还有效吗？它可以更有效率吗？
J Rassweiler, Rieker P , Rassweiler-Seyfried M C . Extracorporeal shock-wave lithotripsy: Is it still valid in the era of robotic endourology? Can it be more efficient?[J]. Current Opinion in Urology, 2020, 30(2):1.
摘要综述目的：本文的目的是基于输尿管输尿管软镜 (FURS) 和经皮肾镜取石术 (PCNL) 的新进展，评估体外冲击波碎石术 (ESWL) 在治疗尿石症中的实际作用。最近的发现：在西欧，随着 FURS 的增加和 ESWL应用 的降低，用于治疗肾结石的技术发生了重大变化。造成这种情况的原因包括适应症的变化、泌尿外科设备的技术改进，包括机器人辅助。最相关的是数字可重复使用和一次性使用柔性输尿管肾镜的引入，而微型 PCNL 已被放弃。一些公司已经停止了碎石机的生产，提高冲击波功效的新想法尚未在实际系统中实施。有前景的冲击波技术包括使用爆裂冲击波碎石术 (SWL) 或高频 ESWL。主要优点是如体外模型所示，可以非常快速地粉碎结石。总结：ESWL 在治疗尿石症中的作用正在减弱，而 FURS 却在不断进步。内窥镜控制下使用钬：YAG 激光的体内冲击波碎石术的质量和安全性明显超过了无创 ESWL 的优势。为了重新夺回阵地，必须在新系统中实施诸如爆裂波 SWL 或高频 ESWL 之类的新技术。
1.前言
泌尿外科的最新技术发展导致管理尿石病的方式发生巨大变化。在西欧，体外冲击波碎石术（ESWL）的数量正在减少，而输尿管软镜手术的数量(FURS)稳步进展（图 1）[1-6]。造成这种情况的原因包括适应症的改变、仪器的改善，导航系统和机器人技术的使用。基于关于文献和个人经验，我们想提供对结石管理未来的展望。这里的基本问题是，ESWL 是否将在机器人泌尿外科的到来中生存下来。
2.材料与方法
文献研究主要集中在 Medline/PubMed 2016-2019 结石管理方面。此外，互联网-研究已经完成，能够获得体外冲击波碎石术和内窥镜结石手术的所有相关创新资料。
3.适应症的变化
3.1输尿管软镜的发展趋势
有一个显着的趋势，尽管体外冲击波碎石术对患者的侵入性影响最小[3-6,7&&]，但ESWL的使用却越来越少，这有几个原因。西欧几乎 80% 的结石病例是有症状就诊，通常情况下，输尿管结石需要放置输尿管支架以去除或绕过结石。遗憾地，由于诊疗问题[8,9&&]，很少采用“紧急ESWL”的概念。另一个原因是ESWL 复治率较高，如在肾下极结石的情况下，复治率高达 60% [10]。有趣的是，关于定义为小于 4 mm 且没有泌尿系统感染或症状的“残留微不足道碎片”的结局的讨论再次被提出 [11,12]。因此，患者（和医生）更愿意在一次治疗中解决结石问题，方法是将结石完全碎为沙粒状，或者主要通过输尿管通道鞘，将直接取出碎片，这在患者就诊时可以轻松完成 [12,13 ,14&,15]。基于此，必须讨论不同治疗方式的未来作用，尤其是 ESWL 如何重新获得其地位。
3.2经皮肾镜取石术的作用
经皮肾镜取石术 (PCNL) 取得了许多重大改进，包括设备进步、导航应用，以及的PCNL微型化，可以提供对集合系统的更安全访问[16,17&]。然而，尽管有这些发展，PCNL的应用频率并无显着改变（图 1）[4]。这意味着，侵入性穿刺的严重性仍然被认为是一种缺陷。经典的PCNL 的适应症仍然是大结石负荷病例，如部分或完全鹿角结石。然而，对于这种情况，微型化PCNL仅扮演了次要的角色。
图 1. 德国治疗尿石症的不同治疗方式的分布（改编自 Heersetal.[3]）。
4.经皮肾镜术技术创新
4.1进入肾脏的路径
准确进入肾脏集合系统是PCNL 的成功最重要的条件。传统上这可以是通过透视、超声波、或两者的结合完成[18]。穿刺应该是与最小的出血相关并提供最佳的进入集合系统路径以最大程度地去除结石。最近，提出理想的穿刺应通过相关的肾乳头盏，但这受到了挑战 [19]。有研究者多种尝试来改善穿刺路径进入肾集合系统（表1）。然而，这些技术都没有得到广泛应用，而已成为临床常规 [20-28]。应有 (uro-)Dyna 计算机断层扫描(CT)的使用是有效的，但投资成本过高[22,23]。基于标记的跟踪iPad 没有被证明足够好的临床试验。此外，虚拟成图不是实时的，仅在 2D 中应用 [24-26]。
最有前途的技术是Lima等开发的电磁跟踪系统[27]：最初，他们使用输尿管导管传感器粘在尖端的地方。在他们的在临床应用中，他们使用了软镜访问所需的肾盏并插入专门设计的电磁传感器通过工作通道。在电磁引导下穿刺，他们使用传统的超声以排除穿刺路径中的可能的腔器，如肠道[28]。这种技术可能更昂贵，然而，使用小口径可重复使用的软镜侵入性损伤效价并不比球囊输尿管导管应用损伤更多。由此，最近提倡在复杂的情况下，
FURS 和 PCNL 的并行使用 [29]。2014年，Clearguide One（Clearguide-医疗，美国巴尔的摩）获得 FDA 批准作为光学跟踪设备，以实现简单的超声引导穿刺。最近，一项使用模型的研究表明这个实时虚拟仪器导航设备可以有效提高学习者的执行穿刺器官的核心技能时的信心、提高速度和准确性 [30]。另一种方法可能是使用电磁场发生器，通过使用电子磁导航超声穿刺针的应用 [31]。一种非常有趣的方法，可能是使用超声波作为一种特殊的声学跟踪模式。在在这种情况下，光纤水听器固定在插管，使用标准超声探头3D 超声波跟踪[32]。显然，超声将是首选访问肾脏集合的基本成像工具的系统模式，而荧光透视技术，如 CT指导或Dyna CT似乎太贵了，但还有一个优点是可以最大限度地减少辐射暴露。因此，机器人设备如Acubot 将来可能并不会使用 [21]。引导无线超声系统的机械臂可能会成为一个有趣的选择。在莱比锡的计算机辅助外科中心 KUKA 手臂经过测试，可提供机器人辅助穿刺[33]。
4.2设备小型化
Mini-PCNL 已成为一种肾结石治疗的标准方法，并作为输尿管软镜和 ESWL的替代品。制造商已经开发了特定的器具。此外，的几个概念已经探索了碎片的冲洗，例如基于伯努利的吸引器效应[15,34&,35]。尽管如此，一些“新发展没有经得起时间的考验，例如micro-PCNL 或“可视穿刺针”[36]。这很明显，这么小的口径没有比FURS 优势[37&]。
一般来说，PCNL 是根据相应穿刺鞘的尺寸：这从midi PCNL (20–22 F)开始，仍然是一种刚性的超声碎石术可以使用。经典的mini- PCNL (16–18 F)已经只允许使用软性激光光纤。Ultramini-PCNL ，如supermini-PCNL (11–14 F) 还可以使用激光光纤，但仍然可以冲洗去结石碎片[15,34&,35]。
即使有一个新的分类，不同尺寸的微型设备，用于每个肾脏手术，这个主要目标方法应该旨在确定最大尺寸，具有最小副作用和能去除碎片[34&]。实际上，这意味着16–18 F ，具有合适大小，能有效进行激光碎石术，可以根据图像条件，调节灌流量。最近的研究甚至表明更大鞘的优势（21 F，midi-PCNL），超过 mini-PCNL (16.5 F) [37&]。
5.输尿管软镜技术创新
5.1一次性电子输尿管软镜
重复便用输尿管软镜的使用质量发生了重大变化，适应症也得到扩展[38]。小口径和应用通道，而且以更高的分辨率提供出色的图像。然而，这些设备很脆弱，导致维修发生率高，相关费用高。这表示维修费用为 6750–11 500 欧元 [39&]。如此，一次性设备可以发挥作用：有两个设备（Litho VueR，波士顿科学，美国；PUSEN ，中国普生）在市场上，被证明是与经典的可重复输尿管软镜使用相比，质量足够与数字内窥镜相比较 [40]。有选择地使用这些设备可以显着将总成本降低 30%（表 2）。这在根据 Somani 等人最近的评论 [41]说明一次性输尿管镜的当前作用应该更适合肾下盏大于 1 厘米结石，较大肾结石（> 2 厘米），多发性肾结石、肾解剖异常病例和患者既往有结石相关尿毒症或术前尿培养多重耐药。
5.2有效的激光碎石术
钬：YAG 激光碎石术是FURS 与微型化 PCNL碎石的金标准。根据不同的不同激光碎石机设置已经定义了不同的用途，例如碎石尘粒化、使用“爆米花”或“按摩浴缸效果（漩涡）”积极实现结石的碎片化 [16,42]。除了消石速度和崩解效率，还有激光的其他重要因素。除了 “结石粉粉化”的目标，还可以通过使用“绘画法”在结石表面上的纤维运动，产生激光光热效应。为此，一个低能（0.5 J）高频率 (10–20 赫兹）是合适的。这也是最终接触对粘膜造成的最小化创伤的优点[16]。当结石负荷仍然很大，但碎片更小，可以用非接触方式发射激光导致类似漩涡的现象（'Jacuzzi-影响'）。因为这类似于飞行的玉米粒，关于在爆米花机中，这被称为“爆米花”[42]。这种现象不完全理解；然而，它类似于压电体外碎石术更高的频率。。
5.3机器人输尿管软镜
尽管输尿管软镜的设计不断更新，但外科医生自身损伤不可避免，可能会导致骨科疾病，
抱怨输尿管软镜不完美的原因之一。机器人设备可以代替和改善人体工程学的不适。开发的汉森装置经证明是不够的， Avicenna RoboflexT 的推出（ELMED，安卡拉，土耳其) 有很好的优势 [43,44&]。该设备由外科医生的控制台和一个带有三个可更换支架的机械手持有数字输尿管镜。外科医生控制两个操纵内窥镜的操纵杆：右轮可以实现比手动更精细的偏转。左手操纵杆允许旋转和前进/后退。在控制台，外科医生完全控制插入的激光纤维和灌注泵。首选激光光刻的脚踏板-otripters 集成在控制台中。在海尔布隆，7位外科医生完成了300多例手术，再现最初的经验并扩大使用机器人输尿管软镜的经验。主要优势包括系统的准确性，同时提供一个非常好的环境，尤其是在技术要求高的长期手术中。当然，投资成本，仍然是更广泛的应用机器人输尿管软镜的障碍。然而，相比随着经典电子软镜的高维护成本，对机器人系统的投资可能会变得不那么相关。
6.体外冲击波碎石术技术创新
体外冲击波技术除了泌尿外科以外，有更广的应用适应症，如骨科、心脏、消化及神经系统等。尽管几家制造商开发了新设备，然而碎石机市场显着萎缩 [3-6]。西门子已完全放弃生产具有多功能泌尿科工作站的碎石机，Storz Medical 已收购 Jena MedTech（德国耶拿），结果是液电冲击波源和声学跟踪系统不再生产。在欧洲，基本上只有四个公司正在生产碎石机（表 3）。因此，碎石机的新的改变得非常罕见（表 4）[3-6,45-49]。
6.1结石定位的跟踪选项
由于 Storz Medical 现在有两个跟踪选项可用，他们比较了声学与光学跟踪结果，光学跟踪是优越的。因此，EDAP-TMS 也使用光学(X 线))定位结石。两个厂商将此与超声图像模式相结合（表 3）[47]。
6.2耦合质量控制
水垫与身体的最佳耦合是ESWL最重要的条件。同时，Dornier 碎石机内置摄像头控制系统是紧值得推荐的，如此以保证最佳的耦合质量，同时显著减少崩解结石冲击数量，大约减少25%（表 3）[48,49]。
6.3增大焦斑
有证据表明，增大的焦距对碎石具有显着的优势。这得到了实验性试验和理论的支持，有利于结石的动态挤压破碎。Neisius et al. [50]研究表明在动物模型中，改变电磁冲击波源的透镜，可以增加崩解效果并降低冲击波引起的肾损伤的数量（表 4）。
我们可以证明一个低压宽聚焦电磁系统具有与高压窄焦斑电磁系统相同的裂解结石的作用（表 5）。然而，低压系统实现了碎片化，可将测试石碎成 2 毫米的均质块（图 2）。唯一的缺点是治疗时间较长，因为应用频率较低 [51]。 遗憾地是，这两项发展均没有应用于设计良好的碎石机（表 4）。此外，最近的一份出版物宣传了以动量传递和惯性为主体的结石崩解机制理论，研究者观察到重复相同冲击波的断裂模式，典型特征支持散裂（霍普金森效应）和动量转移机制。但这不利于宽焦斑的概念[52&]。
6.4新冲击波（爆裂波和高频SWL）
临床新引入“burst-SWL”或高频率冲击波碎石术 (SWL) [5]。Burst-SWL 代表压电源产生的高频超声。麦克斯韦等人[55&&] 在体外研究表明这可以使结石在很短的应用时间内崩解，同时也取决于结石的成分和应用频率。此外，作者未发现在动物模型中任何明显的肾脏损伤或热效应[53,54,55&&]。
我们自己的早期实验已经完成用液电压源产生高频率冲击波（即 100 Hz；Storz-Medical，瑞士）与标准冲击波相比较（图 3a），具有相同的幅度和脉冲，能够粉碎坚硬的 Bego-test 结石，不到 2 分钟（图 3b）。在另一边使用灌注肾的标准化模型，如高频率冲击波没有表现出任何显著的肾脏损害。轻微病变可能是由于空化作用（图3c，d）[56]。
图2.两种不同电磁冲击波源的碎片模式比较。(a)Be go test stone；(b)使用低功率大焦点时的均质碎裂((Xinin；2500脉冲)；(c)使用高功率小焦距时的均质碎裂( Lithoskop；2270 个脉冲）。
图3.使用液电冲击波源（12nF）的高频冲击波。（a）比较标准（1Hz）和高频冲击波的压力曲线。这不是BWL-SWL（b）活体动物模型,100秒后（10000次冲击波）出现结石的崩解。（c）标准化活体动物灌流的猪肾[56]。（d）硫酸钡显微血管造影中只出现少量（I级）损伤。
6.5.什么对未来体外冲击波碎石术至关重要？
除了适应症的变化，较高比例的复治率是ESWL主要障碍。这可以通过使用光学导航，视频控制耦合质量和减少呼吸运动来改善 [57]。但是，这并不能解决常规成像技术如何评估结石碎裂程度。相比之下，在 FURS 期间，所有结石碎片可能会被取出或结石可以做到粉尘化，但ESWL不能，因为ESWL时，不能判断结石是否将结石碎为小于 4 mm 的碎片[10,11]。在这种情况下，只有在短时间内，可以进行碎片化碎石的新方法才能代表有效的选择，例如 bustor 高频 SWL（BWL）。制造商有必要将这种有前途的技术推向市场。
结论
PCNL 和 FURS 的最新发展基于改进的视频技术、小型化、导航和机器人技术。实际上，特别是 FURS 提供了更高的主要成功率和最小的副作用，同时也减轻更高程度的侵入性。虽然如此，新技术，BWL 或高频技术在ESWL 上的应用会有更好的前景。