Vücut dışından şok dalgaları ile taş kırma, ya da diğer adı ile ekstrakorporeal şok dalga litotripsi (ESWL)’nin kısaca prensibi bir güç kaynağından çıkan şok dalgalarının taşın üzerinde odaklanarak kırılmasını sağlamaktır. ESWL ilk olarak 1980 yılında Almanya’da insanlarda kullanılmaya başlamıştır. Bu tarihten günümüze kadar çok sayıda firma tarafından farklı modellerde ESWL cihazları piyasaya sürülmüştür. ESWL’ de kullanılan şok dalgaları, elektrohidrolik, elektromanyetik ve piezoelektrik yöntemlerle üretilmektedir. Taş kırma işlemi sırasında taş lokalizasyonu ve odaklanması floroskopi ve/veya ultrason ile sağlanmaktadır. ESWL her ne kadar akut ve kronik yan etkilere sahip olsa da günümüzde daha az invazif olduğu kabul edildiğinden üriner sistem taşlarının tedavisinde ilk tedavi seçeneği olarak başarılı bir şekilde kullanılmaktadır.
Tarihçe
Vücut dışından uygulanan şok dalgalarıyla üriner sistem taşlarının tedavi edilmesi üroloji alanında gerçekleştirilen en önemli gelişmelerden birisidir. Kullanıma girmesinden sonra açık böbrek ameliyatlarında büyük bir azalma kaydedilmiştir. Yıllar içerisinde tüm dünyada kullanımı, taş kırma cihazlarının geliştirilmesiyle de belirgin bir artış göstermiş ve en önemli tedavi seçeneklerinden birini oluşturmuştur. Vücut dışından şok dalgaları ile taş kırma (Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy=ESWL)’nın kısaca prensibi bir enerji kaynağından çıkan şok dalgalarının taşın üzerine odaklanarak kırılmasını sağlamaktır. Şok dalgalarının medikal olarak kullanılması fikri ilk olarak 1950’li yıllarda Rusya’da ortaya çıkmıştır.(1) Bir Alman uçak firması olan Dornier, yağmur damlalarının uçak kanatları üzerinde yaptığı tahrifatın nedenlerini araştırırken şok dalgalarının katı cisimleri kırabilecek bir güç olduğunu tespit etmiş ve böylece şok dalgalarıyla vücutta oluşan taşların tedavi edilmesine yönelik çalışmalara başlanmıştır. 1974 yılında Dornier firması ve Alman Teknoloji Bakanlığı’nın destekleriyle Münih Üniversitesi’nde çalışmalar başlatılmıştır.(2) Hayvan deneylerindeki başarılı sonuçların ardından 7 Şubat 1980 tarihinde Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy (ESWL) ile ilk insan üzerindeki deneme gerçekleştirilmiştir.(3,4) Böylece Christian Chaussy ilk olarak bir renal pelvis taşını Dornier’in ürettiği ilk prototip ESWL cihazı (HM1=Human Model 1) ile tedavi etmiştir.(4) ESWL tedavisinin prensibi ultrason diğer bir deyişle ses dalgalarıdır. Bu şok dalgaları, fizik kurallarına göre, sıvı ortam içerisinde daha şiddetli etki edeceğinden taşa çarpıp onu parçalaması esasına dayanır. Böylece bu ses dalgaları tek bir hedefe doğru yönelirler ve sapma göstermezler. 1982 yılında Münih’te daha etkili HM2 modeli üretildi.(5) Bundan sonra ESWL bütün dünyada hızla yayılarak üriner sistem taş hastalığının tedavisindeki yerini aldı.(6-10) Dornier HM3 modeli ilk olarak piyasaya pazarlanan ESWL cihazıdır. Dornier HM3 klinik uygulamaya Amerika’da 1984 yılında girmiştir.(11) Bu cihaz 1984 yılında Amerika’da FDA onayını almıştır yani ESWL’nin taş tedavisinde kullanılabileceği kabul edilmiştir. Bundan sonra Almanya’da Siemens ve Wolf, Fransa’da Technomed ve Edap, İsrail’de Direx, Türkiye’de Elmed ile PCK ve dünyada başka birçok firma taş kırma cihazları üretmeye başlamışlardır.(12) Model
En son geliştirilen ve piyasaya sürülen ikinci jenerasyon taş kırma cihazlarında şok dalga üretimi, odaklama ve taşı lokalize etme sistemlerinde yenilikler gerçekleştirilmiştir. Daha önceki cihazlardaki su havuzundan kurtularak su yastığı geliştirilmiştir. Böylece hastaların tamamen su dolu bir havuz içine girmesi önlenmiş ve özellikle prone pozisyonunda gerçekleştirilecek olan üreter alt uç taşları rahatlıkla kırılabilir hale gelmiştir. Düşük maliyet, ağrısız uygulama, çok yönlü ve kolay kullanım amaçlanmıştır. Etkili şok dalga enerjisi elektrohidrolik sistem dışında elektromanyetik ve piezoelektrik gibi diğer elementlerden de elde edilir hale gelmiştir. 1990-1993 yılları arası çoğu taş kırma cihazı üreten firma yeni makineler geliştirmiş yada eski makinelerini modifiye ederek üçüncü jenerasyon taş kırma cihazlarını oluşturmuşlardır. Bu taş kırma cihazlarında odaklama sistemi olarak floroskopi ve ultrasonografi kombine olarak yer almaktadır. Yine şok dalga kaynağından geniş aralıklı bir enerji çıkışına sahiptirler, anestezi gerektirmezler ve çok yönlü kullanılabilen bir masaya sahiptirler.
Günümüzde taş kırma cihazları başlıca iki ana gruba ayrılmaktadır:
1Ucuz Maliyetli (Eswl-Tables) Ve 2 Çok Amaçlı
(Uro-Lithotriptors) taş kırma cihazları.(16) Ucuz maliyetli (ESWL-tables) taş kırma cihazları düşük maliyet düşünülerek planlanmışlardır. Bir tedavi masası, ayrılabilir bir C kollu floroskopi cihazı ve şok dalgası üreten bir kaynaktan oluşurlar. Nispeten küçük olduklarından geniş yere sahip olmayan klinikler için oldukça uygundurlar.
Çok Amaçlı
(Uro-Lithotriptors) taş kırma cihazları ise çeşitli ürolojik uygulamaları (DÜSG, IVP, retrograd piyelografi vb.) gerçekleştirecek bir floroskopik lokalizasyon sistemine sahiptirler. Çoğunda ultrasonografi (USG) odaklaması da mevcuttur. Endoürolojik uygulamalara müsait yapıdadırlar. Bu tip taş kırma cihazları geniş alana sahip büyük merkezler için uygundur.
ESWL Çalışma Prensibi
ESWL’de temel işlem; vücut dışında üretilen şok dalgalarının, iletken bir ortam (su) kullanılarak, vücut içinde bir hedefe yönlendirilmesidir. Çok sayıdaki litotriptörlere rağmen bu cihazların hepsi aynı akustik fizik kurallarına dayanır. Pozitif dalgadaki keskin pik ve bunu izleyen negatif çekilme dalgasından oluşan şok dalgası vücut dışında üretilir ve taşları parçalamak üzere vücut içerisinden geçirilir. (17) Ses dalgaları su banyosu veya su ortamından insan vücuduna kolayca geçirilir, çünkü su ve insan vücudu benzer dansitelerdedirler. Fakat sudan taşa geçerken meydana gelen dansite değişimi taş parçalanmasına neden olur.
Bütün Litotriptörler 4 Ana Özelliği Paylaşır:
- Şok dalgası üreten bir enerji kaynağı (elektrohidrolik, elektromanyetik, piezoelektrik)
- Fokal bir noktaya şok dalgalarını fokuslayan bir cihaz (elipsoid reflektör, akustik lens)
- Ara ortam (küvet, su yastığı, jel)
- Taş lokalizasyon sistemi (floroskopi, ultrason).
Litotriptörler bu 4 ana özelliği taşımalarına rağmen şok dalga üreten enerji kaynaklarındaki farklılıklar değişik tip litotriptörleri meydana getirmiştir. Şok dalgaları, elektrohidrolik, elektromanyetik ve piezoelektrik yöntemlerle üretilmektedir. Enerji üretimi için elekrohidrolik makinalar nokta kaynaklarını kullanırken genişletilmiş kaynaklar piezoelektrik ve elekromanyetik makinalarda kullanılır. Değişik litotriptörlerin akustik alanları birbirinden; pik amplitüdü, puls süresi, dalga büyüklüğü, total akustik enerji bakımından farklıdır.
Elektrohidrolik Jeneratör (Dornier Hm-3)
Sonolith Technomed, Direx, Elmed, PCK): Şok dalgalarını bir spark-gap aracılığı ile mikrosaniyede 15.000-25.000 volt olacak şekilde üretir. Bu yüksek voltaj ateşleme suda hızlı buharlaşma yaratıp çevresindeki sıvıyı genişleterek şok dalgası oluşumuna yol açar. Jeneratör, reflekte olan şok dalgalarını ikinci bir fokal odakta konsantre eden bir elipsoidal reflektörün içinde lokalizedir. Dornier HM3 taş kırma litotriptorleri içinde altın standart olmaya devam ederken, elektrotlarının yarı ömrünün kısa olması şoklar arasında değişken basınçlara neden olmaktadır. (17) Buna ek olarak, elektrotun minimal yer değiştirmesi taşın üzerinde hatalı fokus yapılan şok dalgasına neden olur. Sık elektrot değişimi elektrohidrolik litotripsi maliyetinde artışa neden olmaktadır. Elektrohidrolik litotriptörlerde elektrot aralıklarının ayarlanması ve yedek tanktaki suyun değişimi zaman almaktadır. Elektrotlar su yastığının içinde yerleştiğinden işlem esnasında birbirleri arasındaki mesafe gözle görülememektedir. Bu nedenle aralığının yeterince ayarlanamaması başarı oranlarını düşürebilmektedir. Son zamanlarda elekrohidrolik litotripsi için yeni piyasaya sürülen elektrotlar daha dayanıklıdır.
Elektromanyetik Jeneratör (Siemens Lithostar, Dornier, Storz): Elektromanyetik cihazlarda şok dalgaları bir elektrik impulsunun silindirik şok tüpünün ortasına konumlu ince sirkuler metalik membranı hareket etmesiyle oluşur. Şok dalgası bir akustik lensin içinden geçer ve ilk fokal noktaya yönlenir. Şok dalgası hareketli su yastığı ve jel aracılığıyla vücut yüzeyine ulaşır. Alternatif olarak, enerji silindirik bobininden geçerken oluşan manyetik alan, parabolik reflektore odaklanabilen şok dalgası oluşturmak üzere silindirik membranı iter. Bu cihazlar yüksek basınç ile güvenilir şok dalgası oluştururken ve taşa odaklanırken, aynı zamanda daha yüksek böbrek dokusu hasarı yapan küçük fokal bölge ortaya çıkarabilir.
Piezoelektrik Jeneratör (Wolf ve EDAP): Piezoelektrik şok dalgaları yüksek frekanslı yüksek voltajlı pulslarla uyarılmış seramik elementinin genişlemesiyle üretilir. Bu elementler hafifçe bir elektrik enerjisi pulsu oluşturmak için bir araya gelirken, birçok elementin simultane genişlemesinin toplamı kürenin ortasındaki fokal merkeze yönlenmiş bir yüksek enerjili şok dalgası halinde toplanır. Şok dalgası fokal odak noktasındaki küçük su havuzuna veya su dolu keseye doğru yayılır. Piezoelektrik litotriptorlerin sferik fokus mekanizması cilt yüzeyi üzerinde hastaların minimal bir rahatsızlık duyabilecekleri fakat diğer enerji kaynaklarıyla kıyaslandığında en küçük enerjiyle dar bir fokal nokta oluşturan, geniş bir şok dalgası giriş noktası oluşturur.(18)
Şok Dalgası İletimi ve Odaklama: Orijinal HM3 makineleri şok dalgalarını hastaya iletmek için 1000 litre su banyosu kullanır. İkinci ve üçüncü kuşak litotriptörler geniş su banyosunun fizyolojik, fonksiyonel ve ekonomik sorunları hafifletmek amacıyla tasarlanmıştır. Bu amaçla şok dalgalarını iletmek için su yastığı ve jel kullanmaktadır. Bu nedenle bu son kuşak cihazlara “kuru litotriptör” ismi de verilmektedir. (19) Litotripsi işlemi sırasında taş lokalizasyonu ve odaklanması floroskopi ve/veya ultrason ile sağlanmaktadır. Floroskopi üroloğun alışkın olduğu bir yöntemdir ve efektif üretral taş lokalizasyonunda artı faydalar sağlamaktadır. Ayrıca floroskopi toplayıcı sistemin anatomisini tanımlamak için kontrast madde kullanımını kolaylaştırmaktadır. Buna rağmen, floroskopi daha geniş alan gerektirir, hasta ve sağlık ekibi için doğasında var olan iyonizan radyasyon riskini taşır ve radyolusent taşlar için uygun değildir.Sonografiyi kullanan litotriptörler devamlı monitorizasyon ile taş lokalizasyonu avantajını sunar ve radyolusent taşları radyasyon riski olmadan gösterirler. Ayrıca ultrasonun 2-3 milimetrelik taş parçalarını lokalize etmede efektif olduğu gösterilmiştir ve taş kırma sonrası böbrekler, üreterler ve mesaneyi gösterme de en az sıradan bir film kadar iyidir, hatta bazen daha iyidir.(17,20) Ultrasonla yapılan taş lokalizasyonunun en önemli dezavantajı bu işlemi yapan ürologların ultrason görüntülerine floroskopi kadar hakim olmamaları ve üreter taşlarını göstermede ultrasonun yetersiz kalmasıdır. Buna rağmen son zamanlarda urologların taş kırma işleminde ultrasonu uygun şekilde kullanmaya başladığı bildirilmektedir.(21) Ultrasonu ve floroskopiyi kullanan makineler varken, hali hazırda kullanılan makineler genellikle üroloğun aşinalığı nedeniyle floroskopik olanlardır. Piyasada çeşitli tasarımlarda litotriptör bulunmaktadır. Tamamen kompakt yani ayrılamayan sabit cihazlar bulunduğu gibi modüler yapıda C kollu floroskopi ve diğer sistemleri ayrılan cihazlar da mevcuttur. Bu şekilde depolama alanı azaltılmakta ve floroskopiyi diğer prosedürlerde kullanmaya olanak sağlanmaktadır. Ultrason başlığı ayrı bir kolla sisteme bağlanabildiği gibi halen kliniğimizde mevcut bulunan cihazda olduğu gibi şok başlığı içine de yerleştirilebilir .
Taş Kırma Mekanizması
Taş kırılmasında başlıca 4 mekanizma tanımlanmıştır; basınca bağlı kırılma, parçalanma, boşluk oluşumu (kavitasyon) ve dinamik yorgunluk.
Basınca bağlı kırılma (kompresyon fraktürü): Oluşan taşın yapısı homojen değildir. Taş tabakası oluşunca üzerine yeni defektler eklenir. Farklı kristalleri içine alma ve sıvı dolu kaviteler gibi sayısız diğer defektler homojen olmayan bir yapı içinde bir böbrek taşı oluşturmak üzere kombine olur. Şok dalgası taşla karşılaştığında, şok dalgalarının yüzeye ulaştığında ortaya çıkan stresin oluşturduğu kuvvet bu kusurlu yapıda gerilme kırılmalarına neden olur. Eisenmenger’e göre şok dalgaları taşta çevredeki idrara göre daha hızlı yol alır, basınç farkı pozitif basınç cephesi yaratır, taş odağı (F2) daha genişse yaratılan cephe dairesel kompresyon yapar.(22) Sonuç olarak bu mekanizma taşın içindeki düzensiz alanlara basınç uygulayarak taş yarıklaşmasına neden olan şok dalgalarının pozitif basınç komponentlerine dayanır.
Parçalanma: Ses dalgaları taşın arka yüzeyine doğru geçtiğinde, taş idrar geçiş yüzeyinde dansite değişikliği ile karşılaşırlar. Bu etki taş üzerinde geri dönüş dalgasının refleksiyon (yansıma) ve inversiyon etkileri ile sonuçlanır. Eğer negatif basınç taş üzerine geri dönerse taş üzerinde ve merkezinde mikro-çatlaklar oluşumuna yol açar. Ayrılma olarak bilinen bu süreç aynı zamanda taş içinde sıvı dolu çatlaklar ve boşluklar bulunduğu zaman da oluşabilir.
Boşluk oluşumu (kavitasyon): Şok dalgaları sıvıya doğru geçtiğinde, gerilim ya da izleyen negatif basınç dalgaları, taşın yüzeyinde ya da içi sıvı dolu çatlakların yüzeyinde olabilen, taş ve sıvı arasındaki yüzeylerde kabarcıklar yaratır. Basınçtaki bu değişim kabarcıkların oluşmasına ve büyümesine neden olur. Basınç düşerken kabarcıklar genişler. Bununla birlikte, şok dalgaları geçerken, basınç artışı kabarcıkların şiddetli şekilde enerjilerini salarak çöküşüne neden olur. Kabarcıkların bu oluşumu ve hareketleri kavitasyon olarak bilinir. Bu mekanizmanın taş parçalanmasında ve ortaya çıkabilen doku hasarında majör rol aldığı kabul edilir. (17, 23, 24)
Dinamik Yorgunluk: Taş parçalanmalarındaki son mekanizmadır. Aslında, tüm bu hasarlar taş parçalanması ve sonuçta taşın yıkımını sağlamak üzere bir araya gelirler. Klinik Sonuçlar Orijinal HM3 ile yapılan erken dönem 5 geniş seri sonuçları değerlendirildiğinde ESWL’nin taşsızlık oranları renal pelvis, üst kalis, orta kalis ve alt kalis için sırasıyla %76 (48-85), %69 (46-82), %68 (52-76) ve %59 (42-73)’dur. Bu serilerde en iyi taşsızlık oranları 1 cm altındaki taşlarda ve renal pelviste lokalize taşlarda tespit edilirken en zayıf taşsızlık oranları alt kalis taşlarında tespit edilmiştir.(17) Yapılan çalışmalarda HM3 modeli halen diğer yeni jenerasyon taş kırma cihazlarından daha iyi sonuçlara sahiptir.
Daha düşük güce sahip Siemens Lithostar® marka taş kırma cihazı ile yapılan 5 geniş seri değerlendirildiğinde ise taşsızlık oranları renal pelvis, üst kalis, orta kalis ve alt kalis için sırasıyla %69 (55-80), %67 (46-90), %63 (43-82) ve %60 (46-73) olarak tespit edilmiştir.(17) Taş kırma işleminin zorunlu olarak yapılması gerektiği pilot, komando, jandarma gibi mesleklere sahip hasta grubunda ESWL’nin milimetrik alt kalis taşlarında etkili olduğu gösterilmiştir. (25) Daha yeni tarihli yayınlanan bir çalışmada 3,241 hastada tüm taş lokalizasyonlarında ESWL’nin etkinliği değerlendirilmiş ve taşsızlık oranı %71,5 ve başarı oranı %79,8 olarak bildirilmiştir.(26) ESWL, çocuk yaş grubunda da erişkindekilere benzer oranlardaki başarıyla kullanılmaktadır.(27-32)
Tartışmalı konulardan birisi de üreter taşlarının tedavisinde ESWL ile üreterorenoskopik girişim arasındaki tercihtir. Üreter taşlarında ESWL’nin en önemli dezavantajları taşın hedeflenmesindeki ve şok dalgalarının bu taşlara ulaşmasındaki zorluklardır. Buna rağmen üst üreter taşlarının tedavisinde ESWL’nin %100’e yakın taşsızlık oranına sahip olduğu bildirilmektedir.(33) Izamin ve arkadaşları üst üreter taşlarının tedavisinde ESWL ve üreteroskopiyi karşılaştırmışlar ve başarı oranlarını ESWL için %81,8, üreterorenoskopi için %84,6 bulmuşlardır.(34) Bununla birlikte orta üreter taşlarında ESWL’nin başarı oranı %70’lere düşmektedir.
Komplikasyonlar
Geniş serili çalışmalar her ne kadar ESWL’nin güvenilir, etkili bir yöntem olduğunu gösterse de nadiren de olsa yan etki ve komplikasyon potansiyeline sahip olduğu da bir gerçektir. (40, 41) ESWL’ye bağlı komplikasyonlar akut olarak ortaya çıkabildiği gibi geç komplikasyonlar olarak da görülebilmektedir. ESWL’nin akut veya kronik böbrek hasarına nadire neden olduğu çeşitli çalışmalarla gösterilmiştir.(17) ESWL’nin komplikasyonları; direkt olarak şok dalgalarına, taş fragmantasyonuna ve taş parçalarının üriner sistemden geçerken yapmış olduğu etkilere bağlı olarak ortaya çıkmaktadır.
ESWL’nin akut yan etkileri arasında; hematüri, ciltte ekimoz-eritem-ödem, hidronefroz, subkapsüler veya perirenal hematomlar, parsiyel veya total üreteral obstrüksiyon, şok dalgasına bağlı aritmiler, perirenal veya kapsüler sıvı birikimi, kistik hemoraji, böbrek konjesyonu, perirenal kapillerin konjesyonu veya rüptürü, ürotelyumda ödem ve hasar, bazı metabolik bozukluklar ile üriner sistem dışındaki organlarda (karaciğer, akciğer, dalak, pankreas, gastrointestinal organlar vb.) yaralanmalar sayılabilir.
ESWL’nin kronik etkileri arasında ise hipertansiyon, böbrek fonksiyonlarında azalma, böbrekte skar gelişimi, perirenal fibrozis, üreterde fibrozis ile üreterokolik fistül yer almaktadır. Komplikasyonlara neden olabilecek risk faktörleri işlem öncesi değerlendirilmeli, ESWL’nin kısa ve uzun dönemdeki yan etkileri iyi bir şekilde araştırılmalı ve gerektiğinde zamanında tedavi edilmelidir. son genersyon eswl cihazlarında odaklama alanı darlatıldığı için komplikasyon oranları ciddi derecede azalmıştır kendi klinik tecrübelerime göre akut komplikasyonlar 1000 de 1 den az diyebilirim
Kaynak Vücut Dışından Şok Dalgaları ile Taş Kırma Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy (ESWL) Selahattin Bedir, Mete Kilciler, Yaşar Özgök, Murat Dayanç Gülhane Askeri Tıp Akademisi Üroloji Anabilim Dalı, Ankara
