Was ist Laserlithotripsie?
Laserlithotripsie ist ein seit den 1980er Jahren bekanntes Verfahren, bei dem Lasern zur Behandlung von Nierensteinen eingesetzt werden, da sie oft bessere Behandlungsergebnisse erzielen als andere Methoden. Der Holmiumlaser derzeit der „Goldstandard“ für dieses Verfahren, doch mit dem technologischen Fortschritt sind Thulium-Faserlaser nun auf dem besten Weg, sich durchzusetzen.
Bei einem durchschnittlichen Erwachsenen filtern die Nieren täglich etwa 150 Liter Blut. Manchmal kommt es dabei zu einer Anreicherung von Mineralstoffen. Dies kann durch verschiedene Funktionsstörungen, Erkrankungen oder Ernährungsfaktoren verursacht werden. In manchen Fällen kann dieses Material auskristallisieren und „Nierensteine“ bilden.
Nierensteine können so klein wie ein Sandkorn oder so groß wie ein Golfball sein. Die meisten sind nur wenige Millimeter groß oder noch kleiner. Steine, die kleiner als etwa 4 mm sind, passieren den Harntrakt in der Regel Harntrakt selbst und werden mit dem Urin ausgeschieden.
Manchmal bleiben Steine jedoch irgendwo im Harntrakt stecken, insbesondere wenn sie größer sind. Wenn ein Stein nicht von selbst (oder mit Hilfe von Medikamenten) ausgeschieden wird und eine erhebliche Verstopfung des Harntrakt verursacht, kann dies zu einer schweren Infektion führen. Außerdem ist dies außerordentlich schmerzhaft. In diesem Fall ist eine medizinische Behandlung erforderlich.
Abbildung 1: Endoskopischer Korb zur Entfernung von Steinen aus Organen.
Behandlung von Nierensteinen
Je nach Größe, Zusammensetzung (es gibt verschiedene Arten) und Lage des Nierensteins stehen verschiedene Behandlungsmöglichkeiten zur Auswahl.
Stoßwellen-Lithotripsie SWL) |
Bei der Lithotripsie (abgeleitet vom griechischen Wort für „Steine zerschlagen“) wird ein Nierenstein mit Hilfe bestimmter Verfahren zerkleinert oder pulverisiert. Dadurch wird er so klein, dass er auf natürlichem Wege ausgeschieden oder operativ entfernt werden kann. Die SWL, auch extrakorporale Stoßwellenlithotripsie (ESWL) genannt, nutzt Ultraschallwellen, um Steine zu zertrümmern. Für diesen Eingriff liegt der Patient auf einem speziellen Gerät, das diese Stoßwellen erzeugt. Die SWL wird häufig zur Behandlung kleinerer Steine eingesetzt, die sich in der Niere oder im oberen Teil des Harnleiters festgesetzt haben. Die SWL wird in der Regel ambulant unter leichter Vollnarkose oder örtlicher Betäubung durchgeführt. |
Ureteroskopie |
Ein Ureteroskop ein langer, dünner Schlauch, der direkt in die Harnröhre eingeführt und anschließend durch den Harntrakt geführt werden kann. Das Ureteroskop eine Lichtquelle und eine Bildgebungsoptik, die es dem Chirurgen ermöglichen, alles zu sehen. Das Ureteroskop verfügt an seinem Ende Ureteroskop über einen „Korb“, mit dem die Steine mechanisch aufgefangen werden. Diese werden dann entfernt, wenn das Ureteroskop aus dem Körper zurückgezogen Ureteroskop . Alternativ oder zusätzlich kann eine Glasfaser in das Ureteroskop eingeführt werden. Die Energie eines leistungsstarken gepulsten Lasers wird durch die Faser geleitet und auf einen Stein fokussiert, um diesen zu zerkleinern. Dies wird als Laserlithotripsie bezeichnet. Für Ureteroskopie erhalten die Patienten eine Vollnarkose; der Eingriff wird in der Regel ambulant durchgeführt. Oft wird während des Eingriffs ein entfernbarer Stent eingesetzt. Ureteroskopie die bevorzugte Methode zur Behandlung von Mehrfachsteinen. Sie eignet sich besonders gut für Patienten, die blutverdünnende Medikamente einnehmen und daher bei jeder Behandlung, die einen Schnitt erfordert, einem gewissen Risiko ausgesetzt sind. |
perkutane Nephrolithotomie PCNL) |
Die PCNL wird bei Steinen angewendet, die nicht auf andere Weise behandelt werden können – beispielsweise wenn sie zu groß, zu zahlreich oder an einer schwer zugänglichen Stelle liegen. Bei der PCNL wird ein Schnitt im Rücken des Patienten vorgenommen und anschließend ein Nephroskop in die Niere eingeführt. Die Steine werden dann mittels Ultraschall zerkleinert und die Fragmente abgesaugt. Alternativ Laserlithotripsie auch Laserlithotripsie zum Einsatz kommen. Die PCNL wird in der Regel unter Vollnarkose durchgeführt und erfordert einen Krankenhausaufenthalt zur Erholung. Oft wird während des Eingriffs ein entfernbarer Harnröhrenstent eingesetzt. |
Konventionelle Chirurgie |
Traditionelle chirurgische Methoden kommen nur selten (in weniger als 1 % der Fälle) zur Entfernung der größten Steine zum Einsatz. Da es sich hierbei um einen invasiveren Eingriff handelt, der einen größeren Schnitt erfordert, ist ein Krankenhausaufenthalt erforderlich. Die Genesungszeit ist länger als bei anderen Behandlungsmethoden. |
Holmiumlaser
Ureteroskopie, in der Regel in Kombination mit Laserlithotripsie, die am häufigsten angewandte Methode zur Behandlung von Nierensteinen, da sie gegenüber anderen Verfahren Vorteile bietet. So ist sie beispielsweise bei Steinen unabhängig von deren Größe, Lage oder Zusammensetzung wirksam. Dies gilt nicht für die SWL. Zudem Laserlithotripsie höhere Erfolgsraten Laserlithotripsie als die SWL. Außerdem hinterlässt sie in der Regel keine Fragmente im Harntrakt noch groß genug sind, um eine Blockade zu verursachen.
Der Holmium:YAG (Ho:YAG)-Laser ist das führende Instrument für die Lithotripsie. Es handelt sich um einen blitzlampengepumpten Festkörperlaser eine hochleistungsfähige, gepulste Leistung bei einer Wellenlänge 2,1 µm erzeugt.
Der Ho:YAG-Laser hat sich aus mehreren Gründen durchgesetzt. So Wellenlänge seine Wellenlänge beispielsweise gut von Wasser absorbiert, wodurch er Steine effizient abtragen kann. Er kann zudem über eine Faser geführt werden, was für den Einsatz mit einem Ureteroskop unerlässlich ist.
Der Ho:YAG ist zudem ein vielseitiges Instrument. Verschiedene Laserleistung – Wiederholungsrate, Pulsenergie und Pulsdauer – lassen sich einstellen. Dies ermöglicht es dem Chirurgen, verschiedene Methoden zur Steinentfernung anzuwenden. So führt beispielsweise die Verwendung niedrigerer Pulsenergien bei höheren Wiederholungsraten in der Regel zu einem „Zerkleinern“ (Entstehung von submillimetergroßen Steinfragmenten). Dabei ist es das Ziel, den Stein in Stücke zu zerbrechen, die klein genug sind, um auf natürlichem Wege ausgeschieden zu werden.
Die Verwendung höherer Pulsenergien bei niedrigeren Wiederholungsraten führt zur Bildung größerer Fragmente. Bei diesem als „Fragmentierung mit Absaugung“ bezeichneten Verfahren entfernt der Chirurg diese größeren Fragmente anschließend mithilfe des Auffangkorbs.
Längere Laserpulsdauern können genutzt werden, um die Retropulsion des Steins zu verringern; dies ist der Begriff für die Bewegung des Steins oder der Fragmente weg von der Faserspitze nach der Ablation. Die Begrenzung der Retropulsion ist vorteilhaft, da sie die Notwendigkeit für den Chirurgen minimiert, das Endoskop zu bewegen, um diese entflohenen Steinfragmente zu lokalisieren und zu erfassen.
Thulium-Faserlaser
Trotz des Erfolgs und der breiten Akzeptanz des Ho:YAG-Lasers in der Lithotripsie ist er kein perfektes Instrument. In den letzten Jahren hat sich der Thulium-Faserlaser TFL) als Alternative etabliert, die erhebliche Vorteile hinsichtlich Kosten, Zuverlässigkeit, Leistung und Behandlungswirksamkeit bietet.
Der TFL weist dieselbe Konfiguration auf wie die meisten Faserlaser. Das heißt, das Pumplicht eines Diode wird in eine Verstärkerfaser eingekoppelt, in diesem Fall eine mit Thulium dotierte Faser, wie sie beispielsweise in der Coherent zum Einsatz kommt. Der Laserkavität wird durch diese Faser gebildet, die Faser-Bragg-Gitter FBGs) als Endspiegel enthält.
Diese Bauweise bietet gegenüber der mit Blitzlampen gepumpten Ho:YAG-Technologie eine Reihe praktischer Vorteile, darunter:
Höherer Wirkungsgrad an der Steckdose |
Der größte Teil des von einer Blitzlampe erzeugten Lichts geht verloren und wird in Wärme umgewandelt. Im Gegensatz dazuLaserleistung der größte Teil derLaserleistung in das Pumpen der mit Tm dotierten Faser, was zu einem höheren Wirkungsgrad und einem geringeren Stromverbrauch führt. |
Vereinfachte Kühlung |
Die große Menge an Abwärme bei einem Ho:YAG-Laser erfordert eine Wasserkühlung mit all den damit verbundenen Kosten und der damit verbundenen Komplexität. TFLs können in der Regel luftgekühlt werden. |
Kleinere Größe |
Der Verzicht auf ein Wasserkühlsystem spart Platz, und das pumpenbetriebene Diode ist an sich schon wesentlich kompakter als ein Blitzlampensystem. |
Geringerer Platzbedarf |
Der TFL kann mit Standardstrom (110 V oder 220 V) betrieben werden, ohne dass eine spezielle Hochstrom- oder Hochspannungsversorgung erforderlich ist. Außerdem ist er kompakt. Daher lassen sich TFLs mühelos transportieren und können praktisch überall einfach angeschlossen und in Betrieb genommen werden. |
Die Leistungsmerkmale des TFL bieten auch für die Lithotripsie erhebliche Vorteile. Zum einen arbeitet der TFL bei einer Wellenlänge von 1940 nm. Wasser absorbiert diese Wellenlänge viermal stärker als Wellenlänge Ho: Wellenlänge. Dies ermöglicht eine wesentlich effizientere Steinablation.
Abbildung 2: Ein TFL liefert eine Leistung bei einer Wellenlänge nahezu mit dem Absorption von Wasser im nahen Infrarot übereinstimmt und effizienter über eine Faser übertragen werden kann. Dies macht ihn zu einer weitaus idealeren chirurgischen Lichtquelle als den Ho:YAG-Laser.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus dem hochwertigen Ausgangsstrahl des TFL. Der Ho:YAG-Laser erzeugt einen multimodalen, ungleichmäßigen Strahl. Dieser lässt sich nur schwer in Glasfasern Kerndurchmessern unter 200 µm einkoppeln. Dies verringert den optischen Wirkungsgrad des Systems und schränkt zudem die Möglichkeit ein, am Ausgangsende der Faser eine kleine fokussierte Spotgröße zu erzielen.
Im Gegensatz dazu liefert der TFL ein nahezu Beugung, gaußförmiges Ausgangsprofil, das frei von Hotspots ist. Dieser Strahl lässt sich problemlos in optische Fasern Kerndurchmessern von nur 50 µm fokussieren. Dies erleichtert die Konstruktion von Ureteroskop einen kleinen, fokussierten Lichtfleck erzeugen, wodurch eine effizientere Behandlung ermöglicht wird.
Das TFL bietet zudem einen wesentlich größeren Einsatzbereich hinsichtlich Pulsenergie, Wiederholungsrate (Pulsfrequenz) und sogar Pulsform. Dies verschafft Ärzten einen deutlich größeren „Parameterraum“ für ihre Arbeit und ermöglicht eine größere Bandbreite an chirurgischen Verfahren.
So kann der TFL beispielsweise Impulsenergien erzeugen, die zehnmal geringer sind als beim Ho:YAG, dabei aber Impulswiederholraten aufrechterhalten, die mehr als zehnmal höher sind. Diese Kombination ermöglicht eine weiterentwickelte Anwendung von „Dusting“-Techniken zur Steinablation. Die Fähigkeit des TFL, längere Impulse als der Ho:YAG zu erzeugen, begrenzt zudem die Retropulsion. Darüber hinaus steht eine längere Impulsdauer in direktem Zusammenhang mit einer geringeren Rückverbrennung und einem geringeren Verschleiß der Faserspitze.
Schließlich könnte die Möglichkeit, das Licht einer TFL über eine Faser mit kleinerem Durchmesser zu leiten, eine neue Generation effektiverer Ureteroskope ermöglichen. Durch die Verringerung des Faserdurchmessers entsteht mehr Platz für den Spülfluss, was dem Chirurgen eine bessere Sicht ermöglicht. Dadurch kann das Instrument kleiner und die Faser flexibler gestaltet werden, was den Einsatz in einem breiteren Spektrum chirurgischer Szenarien ermöglicht.
Obwohl TFL in fast jeder Hinsicht die bessere Quelle für die Lithotripsie ist, zögern medizinische Anwender, neue Technologien einzuführen. Sie benötigen klinische Studien, die die Vorteile einer neuen Methode belegen und quantifizieren, um sie von deren Einsatz zu überzeugen. Außerdem benötigen sie Schulungen zur Anwendung der neuen Geräte. Zudem gibt es eine Vielzahl regulatorischer Hürden bei der Zulassung einer neuen medizinischen Technologie für den allgemeinen Gebrauch. Es ist jedoch fast unvermeidlich, dass TFLs im Laufe der Zeit Ho:YAG als bevorzugte Quelle für Laserlithotripsie ablösen werden.