מיקרובועות ממוקדות: יישום חדשני לטיפול באבנים בכליות

קרישנה ראמסוואמי, ונסה מרקס*

מחלת אבנים בכליותהוא אנדמי. ליתוטריפסיה של גלי הלם חוץ גופיים הייתה פריצת הדרך הטכנולוגית הגדולה הראשונה שבה נעשה שימוש בגלי הלם ממוקדים כדי לשבור אבניםכִּליָהאו שופכן. גלי ההלם גרמו להיווצרות בועות קוויטציה, אשר קריסתן שחררה אנרגיה באבן, והאנרגיה פיצלה אתכִּליָהאבניםלחתיכות קטנות מספיק כדי לעבור באופן ספונטני. האם ניתן להשתמש בקונספט של מיקרו-בועות ללא המכונה המסורבלת? ההתקדמות ההגיונית הייתה לייצר את המיקרו-בועות החזקות הללו ex vivo ולהזריק את הבועות הללו ישירות למערכת האיסוף. ניתן להשתמש במקור חיצוני כדי לגרום לקוויטציה ברגע שהמיקרו-בועות נמצאות ביעד שלהן; המפתח הוא לכוון את המיקרו-בועות הללו כדי להיקשר ספציפית לאבנים בכליות. שתי תצפיות חשובות נקבעו: (i) ביספוספונטים מתחברים לגבישי הידרוקסיאפטיט בעלי זיקה גבוהה; ו-(ii) ברובם יש הידרוקסיאפטיט משמעותיאבנים בכליות. ניתן לצייד את המיקרו-בועות בתגיות ביספוספונט למיקוד ספציפיאבנים בכליות. בועות אלו ייקשרו בעדיפות לאבן ולא לרקמה שמסביב, ויפחיתו נזקים נלווים. לאחר מכן מוחלים אולטרסאונד או צורת אנרגיה מתאימה אחרת כדי לגרום למיקרו-בועות לגרום לקוויטציה ולקטוע את האבנים. זה יכול לשמש כתוספת ל-ureteroscopy או lithotripsy percutaneous כדי לסייע בפיצול. ניתן לכוון את השלטים של רנדל, המכילים גם גבישי הידרוקסיאפטיט, כדי להרוס מראש את מבשרי האבן הללו. בנוסף, בועות מיקרו ממוקדות יכולות לסייע באבחון אבנים בכליות בזכות השימוש כתוספת לשיטות הדמיה מסורתיות, שימושיות במיוחד באוכלוסיות חולים בסיכון גבוה. יישום חדשני זה של טכנולוגיית מיקרו בועות ממוקדת לא רק מייצג את הגבול הבא בניתוחי אבנים זעיר פולשניים אלא גם טכנולוגיית פלטפורמה לתחומי רפואה אחרים.

מילות מפתחממוקד, מיקרו בועות,אבן כליות, זעיר פולשני

איש קשר:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

cistancheיכול לטפלכִּליָהמַחֲלָהותסמינים

מבוא

השכיחות של אבנים בדרכי השתן במהלך החיים היא 10 אחוז לגברים ו-7 אחוזים לנשים, מה שמתאים לשכיחות של 2-3 אחוזים באוכלוסייה הכללית. בסך הכל, 50 אחוז מהחולים עם אבנים קודמות בשתן יחוו הישנות תוך 5 שנים [1-3]. ניתוח תוך-בטני גדול היה עמוד התווך בטיפול בכִּליָהואבנים בשופכה לפני שנות ה-80, אך היה מלא בתחלואה ותמותה, אפילו בקרב אורולוגים מנוסים [4,5]. עם זאת, במהלך העשורים האחרונים חלה התרחבות רבה בטכניקות זעיר פולשניות שהובילו לירידה דרמטית בניתוחי אבנים פתוחות [4,6]. ESWL הייתה פריצת הדרך הגדולה הראשונה בניתוחי אבנים, אשר פיצלו אבנים באמצעות פולסים אקוסטיים שנוצרו על ידי מכונה הממוקמת מחוץ לגופו של המטופל [7]. אורולוגים בעלי טכנולוגיה אלו מטפלים בחולים עם אבנים בדרכי השתן ללא התחלואה והפולשנות של ניתוח פתוח. ככל שהטכנולוגיה והאופטיקה השתפרו, פותחו שיטות זעיר-פולשניות אחרות לטיפול באבנים בשתן סימפטומטיות, כולל כריתת נפרוליטוטומיה מלעורית (PCNL) ו-ureteroscopy (URS), אך הדיון ההשוואתי בהן הוא מעבר להיקף סקירה זו.

ESWL

ESWL פותחה לראשונה בשנת 1980 על ידי Dornier Medizintechnik GmbH (כיום Dornier MedTech Systems, גרמניה) ונמצאת בשימוש נרחב מאז הצגת הליטוטריפטור המסחרי הראשון Dornier Human Model 3 (HM3) בשנת 1983 [8]. הוא שימש בטיפול לא פולשני של סוגים רבים של אבנים כוללכִּליָה, שלפוחית ​​השתן, הרוק והמרה, תוך שימוש באלפי גלי הלם ממוקדים שנוצרו מחוץ לגוף כדי לנפץ אבנים לרסיסים קטנים. אבנים בדרכי השתן חולפות באופן ספונטני, אך אבנים בדרכי המרה דורשות בדרך כלל הליכים משניים להסרה. Lithotripters נבדלים זה מזה בשיטה

(אלקטרומגנטי, אלקטרו הידראולי, פיזוקרמי) משמש ליצירת גלי הלם, אך כולם מייצרים גלים אקוסטיים דומים. גלי הלם מאופיינים בשיא אנרגיה גבוה ומהיר, השונה מגלים סינוסואידיים על-קוליים במשרעת הלחץ הגדולה ביותר שלהם. בנוסף, אולטרסאונד מורכב בדרך כלל מתנודה מחזורית, בעוד שגל הלם הוא דופק בודד [8]. מנגנון המיקוד (פלואורוסקופיה ו/או אולטרסאונד) של הליטוטריפטור מכוון את גלי ההלם אל יעד מוקד שני קבוע (F2) לפיו גלי ההלם הופכים לתוספים באותו מיקום בו ממוקמים המטופל והאבן/ים שלו לטיפול [9] .

מנגנון של שבירת אבן ESWL

קוויטציה היא המנגנון העיקרי שבאמצעותו גלי הלם שוברים אבנים לחתיכות קטנות [8]. גלי הלם ממוקדים על אבן והאינטראקציה בין גלי ההלם לאבן יצרה זנב לחץ שלילי הגורם להיווצרות בועות קוויטציה מתמוטטות חזק [10-13]. גרעין הבועות נדחס בתחילה על ידי גלי ההלם ולאחר מכן מתרחב במהירות ולאחר מכן קורס (קאוויטציה), מה שמשחרר אנרגיה וכתוצאה מכך מיקרו סילוני מהירים עם יכולות שחיקה חזקות לשבור אבנים סמוכות [14-16]. לקאוויטציה תפקיד קריטי ביצירת שברי אבנים קטנים במהלך ליטוטריפסיה. מכונת ה-lithotriptor נחוצה כדי לספק אנרגיה חוץ-גופית המייצרת גלי הלם שהם תוספים בהתכנסות ב-F2 היוצרים בועות מיקרו-קאוויטציה [8]. האם ניתן להעביר את המיקרו-בועות הללו לאבנים פוגעניות בשתן ללא צורך במכונה גדולה, יקרה ומסורבלת?

cistancheהוא טוב עבורמקהלהכִּליָהמַחֲלָה

התפקיד ההולך ופוחת של ESWL

ל-Dornier HM3 המקורי ולליתוטריפטרים כלליים ישנים אחרים היה הצימוד האופטימלי ביותר והביא לפירוט האבן היעיל ביותר [17]. ל-lithotripters מהדור החדש יותר יש אזורי F2 קטנים יותר בתקווה להפחית כאב ופגיעה כלייתית אפשרית; למרבה הצער, שיעורי פיצול האבנים נפגעו באופן משמעותי [18,19]. גורמים נוספים המשפיעים על היעילות של ESWL כוללים הרכב האבן, מרחק העור לאבן (מדד מסת הגוף), נוכחות של אנטומיה חריגה של הכליה, מיקום האבן והידרונפרוזיס קשורה [4,8]. תופעות הלוואי האופייניות כוללות המטוריה גסה לאחר הליך, המטומה תת-קפסולרית (0.9 אחוז), חריפה מדי פעםכִּליָהפציעה, ונזק נדיר לאיברים מסביב [10,17,18,20,21]. הוצעו קשרים לא מאומתים ליתר לחץ דם וסוכרת [22,23].

טכניקות זעיר פולשניות אחרות, כגון PCNL ו-URS, השלימו את ESWL בטיפולכִּליָהואבני שופכן עם אופטיקה משופרת, מכשירים קטנים יותר ו-lithotripters לייזר המאפשרים הדמיה ישירה של פיצול אבנים [4]. בניגוד ל-ESWL, גישות אנדוסקופיות אחרות אלה דורשות לעיתים קרובות ניקוז לאחר ניתוח עם תומכי שופכה של JJ ו/או צינורות נפרוסטומיה מלעוריים [4]. האם ניתן למנף את העקרונות של קוויטציה של מיקרו-בועות במהלך גישות אנדוסקופיות, כולל URS ו-PCNL, ללא צורך במכונת lithotriptor גדולה כדי לייעל את פיצול האבנים? אם ניתן היה ליישם זאת, זה יספק הרחבה הגיונית להפיכת הטיפול באבנים ליותר פולשני זעיר.

טכנולוגיית מיקרו-בועות

למיקרו-בועות יש תפקיד גדל ומשמעותי בטיפול רפואי ובאבחון כחומרי ניגוד להדמיה אולטרסאונדוגרפית [24-32]. השימוש הראשון בטכנולוגיה זו היה בהדמיה רדיוגרפית לזיהוי חריגות מבניות לבביות. פחמן דו חמצני (CO2) מובלעות מיקרו-בועות שימשו לראשונה כחומרי ניגוד במחזור הדם הוורידי כדי לתחום את הלב הימני להערכת חשודים במחיצת חדרית. המיקרו-בועות הללו היו מורכבות מגזי פרפלואורי-פחמן והוחדרו למחזור הדם המערכתי. אקו לב לאחר מכן בוצעה כדי לזהות את נוכחותן של מיקרו-בועות אלו בחדר השמאלי, מה שסיפק שיטה אולטרסאונדוגרפית לזיהוי נוכחות וגודל של שאנטים לבביים [33]. מיקרו-בועות שימשו כחומר הדמיה עבור אולטרסאונד בחלקים שונים אחרים של הגוף בהצלחה רבה. חלקם חקרו את השימוש בו בהרס ממוקד של רקמות [34,35] או שיקום של רקמה חיונית כלשהי כגון שריר הלב [36]. לאחרונה הוצמדו ליגנים מכוונים לפני השטח של המיקרו-בועות, שהיו בשימוש נרחב במערכת הלב וכלי הדם, כמו גם לאבחון וטיפול בגידול [37-39]. אחרים שילבו מיקרו-בועות ואולטרסאונד להעברת תרופות לגידולי מוח [40-42] ולאיזורים מועדפים אימונולוגית אחרים. יישומים מתפתחים אחרים של טכנולוגיה זו כוללים פתיחה יעילה של מחסום הדם-מוח והטיפול הטיפולי בסרטים אנטי-מיקרוביאליים [37].

סינתזה והכנה של מיקרו בועות

מוצרי מיקרו בועות שונים זמינים מסחרית; כולל בועות מיקרו המשווקות תחת השם המסחרי DEFINITY- (Lantheus Medical Imaging, Inc., N. Billerica, MA, ארה"ב) ו-OPTION- (General Electric Imaging, Fairfield, CT, ארה"ב). הכנת בועות מיקרו-בועות זמינות מסחריות ובלתי ממוקדות אלה שאושרו על ידי מינהל המזון והתרופות (FDA) מתבצעת על פי נהלים שכבר נקבעו ומאושרים, עם שינויים מתאימים לפי הצורך [39]. בועות מיקרו מתויגות מורכבות בעצמן עם משטח פוספוליפיד ומרכז גז פחמן פרפלואור. לקוטר ממוצע של בועות מיקרו אלה בין 0.1 ל-10 lm. תכולת המיקרובועה יכולה להשתנות בהתאם ליישום. לדוגמה, הבועה מכילה אוויר, CO2, גז מופלר או מופלר, גז אחר או תערובות של גזים שונים. יתרה מכך, המיקרו-בועות עשויות להיות בתחילה בטמפרטורה כזו שניתן להזריק למטופל מיקרו-בועה שהתרוקנה, אך תתנפח כשהיא מתחממת לטמפרטורות פיזיולוגיות (- 37 מעלות). ניתן למלא את המיקרו-בועות הללו באופן חלקי או מלא במטען שאינו גז, כגון חומר פעיל מבחינה פרמצבטית, חומר ציטוטוקסי, חומר הדמיה וכדומה, ולהעביר אותם לאיבר או מסה ממוקדת. כדי לכוון לאבנים בדרכי השתן, המיקרו-בועות היציבות והקצרות טווח (15-20 דקות) מסונתזות עם תגי משטח ביספוספונט כדי להקל על התקשרות סלקטיבית להידרוקסיאפטיט. לאחר הצמדת התגים הכימיים של ביספוספונט לבועות המיקרו-תואמות הביולוגיות, המיקרו-בועות מועברות למטופל.

הגישה הנוכחית שלנו שואבת השראה מתמיסת מיקרו-בועות שפותחה על ידי DEFINITY, המורכבת מתערובת של פוספוליפידים זמינים מסחרית ומאושרים על ידי ה-FDA. בועות מיקרו-DEFINITY עוטפות לכל פלואורפרופן, גז שהוכח כי נשוף מהריאות ללא השפעות רעילות [43]. באופן ספציפי, האסטרטגיה שלנו כוללת שינוי כימי של רכיב הפוספוליפיד העיקרי הקיים בתערובת DEFINITY, dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) [44]. בתחילה, מאמצים סינתטיים מכוונים לשינוי כימי של אחד מתחליפי המתיל בקבוצת האמינו של DPPC, שכן ניתן לגשת לנגזרות הביספוספונט המקבילות מחומרי מוצא זמינים מסחרית באמצעות טרנספורמציות סטנדרטיות (איור 1). יתר על כן, שינוי כימי של קבוצת האמינו בצורה זו מביא לשינוי מבני מינימלי ל-DPPC. סביר לצפות שהאנלוגים החדשים של ביספוספונט יביאו לתכונות פיזיקליות דומות, כמו מסיסות כמו גם יציבות משופרת in vivo כאשר הם משולבים בתמיסות מיקרו-בועות, וישמרו על התאימות הביולוגית שמציג DPPC.

מיקרו בועות ודיאגנוסטיקה

ניתן להשתמש במיקרו-בועות ממוקדות באבחון של אבנים בכליות. מיקרו-בועות ממוקדות כחומרי ניגוד דורשות מינון קטן ומציגות רגישות זיהוי מצוינת [27-29]. CT הוא תקן הזהב באבחון רדיוגרפי של אבנים בכליות המספק את הרגישות הגבוהה ביותר, אך חלק מהאבנים (כלומר אבני תרופות) אינן נראות אפילו ב-CT [6]. בועות מיקרו ממוקדות יכולות להיקשר למטרות סמים ספציפיות, ולגלות אותן ברדיוגרפיה. צילום רנטגן רגיל גרוע בהצגת אבנים רדיו-לוצנטיות (כלומר חומצת שתן, ציסטין), אך ניתן למקד אבנים אלו באופן ספציפי כדי לאפשר זיהוי באמצעות צילומי רנטגן פשוטים. ניתן להבדיל בין אבנים בפרנכימה של הכליה מאלה שבמערכת האיסוף, ובכך להוכיח מדידה מדויקת יותר של עומס האבנים. באופן מסורתי MRI גרוע בהצגה של אבנים [4], אך ניתן לצייד מיקרו-בועות בליגנים הניתנים לזיהוי MRI שיש להם זיקה לאבנים בכליות, ובכך לסייע בזיהוי MRI. זה עשוי להיות בעל ערך באוכלוסיות חולים בסיכון גבוה, כגון נשים בהריון או ילדים. בנוסף, ליגנדים ספציפיים (כלומר קבוצות sulfhydryl) יכולים לשמש כדי לתייג את המיקרו-בועות כדי לזהות סוגי אבנים ספציפיים, מה שמספק שיטה ייחודית, לא פולשנית לאבחון של אבנים בכליות.

מיקרו-בועות ממוקדות ויישומים אורולוגיים

ניתן לסמן מיקרו-בועות מצופות בליפידים כדי להתמקד ברקמה ספציפית [27,36,45-47]. מיקרו-בועות יכולות להיווצר ex vivo עם קבוצה פונקציונלית שמסוגלת לכוון ספציפית לחומר או רקמה מסוימת. המיקרו-בועות הללו נקשרו לאחר מכן באופן סלקטיבי באתר המטרה (כלומר אבן בכליות). המיקרו-בועות יגרמו להזדקף באמצעות שימוש במגוון מקורות אנרגיה. הקריסה המהירה של המיקרו-בועות הללו תשחרר אנרגיה רק ​​באתר המעניין. לטכנולוגיה זעיר-פולשנית זו יש פוטנציאל לשכפל את המיקרו-בועות שנוצרו in vivo מ-ESWL שעלולות להישבר ולשבור אבנים. המפתח הוא תיוג המיקרו-בועות כך שייקשרו רק למשטח הספציפי של האבנים כדי למזער או להעלים סיבוכים ולהגביר את היעילות. כיצד מכוונים ספציפית לאבני השתן באמצעות מיקרו-בועות כדי לכוון את אנרגיית הקוויטציה שלהן רק לאבן? אנו חוקרים תצפיות שעונות על שאלות אלו.

פיתוח מיקוד אבנים בכליות

בהתבסס על עקיפה של קרני רנטגן, ספקטרוסקופיה אינפרא אדום וניתוח כימי, הידרוקסיאפטיט נחשב למרכיב האנאורגני העיקרי של מינרל העצם, הבנוי מגבישים המכילים בעיקר סידן ופוספט [48-50]. ביספוספונטים הם תרכובות המשמשות לטיפול או להאטה של ​​התקדמות אוסטאופורוזיס ואירועים הקשורים לעצם, על ידי עיכוב ספיגת עצם אוסטאוקלסטית על ידי התקשרות לאתרי קישור של הידרוקסיאפטיט על משטחים גרמיים. יש להם זיקה גבוהה למשטחי סידן פוספט (הידרוקסיאפטיט או אפטיט) במטריצה ​​האנאורגנית של עצם האדם, שם הם מתחברים באופן מועדף [51-53]. סריקת עצמות מבוצעת באופן שגרתי עם דיפוספונטים המסומנים ב-99mTc הדומים לביספוספונטים המשמשים ליישומים טיפוליים. מנגנון הקליטה העיקרי כולל

ספיחה אל או לתוך המבנה הגבישי של הידרוקסיאפטיט לאחר מתן iv [54]. סינטיגרפיה עצם כמותית באמצעות מצלמה c מאפשרת מודלים קינטיים להערכת היבטים של זלוף עצם ומטבוליזם, כולל מצבים עם שינוי מפוזר בעיצוב מחדש של העצם (כגון היפרפאראתירואידיזם ראשוני, אוסטאודיסטרופיה כלייתית ואוסטאופורוזיס), ולהערכת זלוף עצם, אזורי. גרורות, חיוניות עצם (שתל) ואוסטאונקרוזיס [55-57]. האם ניתן לנצל את אותה זיקה של ביספוספונטים להידרוקסיאפטיט במחלת אבנים בשתן?

רוב האבנים בדרכי השתן הן על בסיס סידן, וחלק ניכר מורכב מהידרוקסיאפטיט. רבים חושבים שרוב הביומינרליזציה מתחילה עם גבישי הידרוקסיאפטיט. בנוסף, אבנים אלו מכילות מספר חללים המופצים באופן לא סדיר על פני כל הפנים, הכורתים כדורים קטנים של הידרוקסיאפטיט בסריגים של יריעות קריסטל [58–61]. באופן תיאורטי, עם מיקרו-בועות מתויגות בביספוספונטים, ניתן לכוון ספציפית לאבני השתן; ויכול לשמש כטיפול חלופי זעיר פולשני לשיטוע אבנים. למיקרו-בועה יכולה להיות קבוצת מיקוד ספציפית (כגון ליגנד ביספוספונט) שנוצרה ex vivo, שתהיה לה זיקה להידרוקסיאפטיט באבנים בדרכי השתן לאחר הזרקה למערכת השתן. הלוח של רנדל נחשב לנקודת הנידה הראשונית של אבנים רבות. ד"ר אלכסנדר רנדל [62] שיער שהפלאקים הביניים הפפילריים הללו מורכבים מסידן פוספט (הידרוקסיאפטיט), לא סידן אוקסלט, ושימשו כנידוס להיווצרות אבנים לאחר מכן. על ידי הזרקת מיקרו-בועות הנקשרות באופן מועדף להידרוקסיאפטיט של הפלאקים הפפילריים הללו, ניתן באופן תיאורטי להקפיץ ולהרוס אותם בתקווה להפחית את הנידי להיווצרות אבנים עתידיות.

יישומים אורולוגיים אחרים

טכנולוגיית מחקר הנקראת histotripsy היא טכניקה חדשה המשתמשת באולטרסאונד דופק הגורמת למחזורים מהירים של דחיסה והתרחבות, אשר בתורם יוצרות מיקרו-בועות ששימשו לפיצול והומוגזציה של רקמות לא רצויות. זה פותח על ידי צוות מחקר מאוניברסיטת מישיגן כטיפול פוטנציאלי להגדלה שפירה של הערמונית עם תוצאות טובות במודלים של בעלי חיים. מחקרים בבני אדם ממתינים [63-65]. הסטוטריפסיה מראה את הרבגוניות והעוצמה של טכנולוגיית המיקרו-בועות, אך מיקוד רקמות ספציפי מבוצע על ידי מכונה חיצונית, אך המיקרו-בועות הבודדות אינן ממוקדות ספציפית.

משלוח של מיקרובועות

ניתן להכין את טכנולוגיית המיקרו-בועות הזו במהירות במסגרת אשפוז או אשפוז. ניתן להזריק את המיקרו-בועות הללו למערכת השתן ולהימשך כ-15-20 דקות לפני התמוססות ספונטנית. בועות מיקרו-בועות ממוקדות עמוסות ביספוספונט יכולות להתרכז ולהיצמד למשטחים ולחריצים הפנימיים של אבנים בדרכי השתן. ניתן לשטוף את כל הבועות העודפות שאינן מחוברות למטרה הרצויה באמצעות שילוב של חומר משתן ו/או השקיה נוזלית. זה חשוב כי עודף בועות יכול להגן על כל מקור אנרגיה מיושם, להפריע להשפעה של המיקרו-בועות הקשורות מקומית. מעבר של בועות עודפות יאפשר סלקטיביות של האבן הממוקדת וימנע פגיעה צדדית.

מיקוד למיקרו-בועות

יישומים רפואיים קודמים של קוויטציה השתמשו במקורות אנרגיה חוץ גופיים כדי ליצור ולמוטט בועות מיקרו ברקמה [32,63,66-68]. טכנולוגיה חדשה זו נבדלת מהליכים מסוג זה על ידי שימוש במיקרו-בועות המכילות גז ספציפיות ליישום, המיוצרות לשעבר. המיקרו-בועות המיוצרות מכילות תגי מיקוד (למשל ביספוספונטים) המאפשרים להן להתרכז ברקמה המכוונת או בסמוך לה (למשל אבנים בדרכי השתן). לאחר מכן הם מועברים במיוחד לפני השטח או בקרבת המטרה הרצויה.

מקורות אנרגיה לקוויטציה

האנרגיה הנדרשת כדי לגרום לקוויטציה יכולה להיות מועברת בצורה של קרינה אלקטרומגנטית (למשל רדיו או גלי מיקרו), או גלי אולטרסאונד. בשל המוליכות החשמלית הנמוכה שלו, תדרים אלקטרומגנטיים בין 400 ל-10 000 קילו-הרץ עשויים להתאים מכיוון שהוא מתפשט דרך רקמה ללא אינטראקציות חזקות, תוך התמקדות במטרה המיועדת [69]. לדוגמה, יחידות אולטרסאונד סטנדרטיות מיושמות בתוך או בסמוך לגוף עם כוח מספיק כדי ליזום קוויטציה של הבועות הממוקמות מראש.

מיקרו בועות לטיפול במחלת אבנים בכליות

מיקוד מועדף של אבנים בכליות

מיקוד מועדף של אבנים בכליות לתגיות הביספוספונט על המיקרו-בועות, כפי שתואר קודם, יש זיקה להידרוקסיאפטיט הקיים ברוב אבני השתן, כך שמיקרו-בועות נקשרות למטרה ולא לנוזלים או לרקמות שמסביב. לאחר מכן מופעלת אנרגיה ממקור סמוך (אולטרסאונד, אנרגיית תדר רדיו וכדומה) כדי לגרום לקוויטציה. המיקרו-בועות המהונדסות פועלות כגרעין קוויטציה באינטראקציה עם האנרגיה הנמסרת ויכולות לשבור את האבן הממוקדת (איור 2 והסרטונים הנלווים S1 ו-S2). באופן תיאורטי, כאשר מטפלים בחולה עם אבנים בכליות או בשופכן, האורולוג יכול להעביר את המיקרו-בועות המתויגות אל אתר בתוך החולה (שופכן או כליה) באמצעות אנדוסקופים שגרתיים.

העברת מיקרו-בועות לאבנים בכליות העברת המיקרו-בועות לתוך או ליד אבן השתן הממוקדת יכולה להתבצע באמצעים שונים. עם אבנים בשופכה, ניתן להזריק את המיקרו-בועות הללו ישירות למשרד השופכן באמצעות היקף גמיש או אפילו על האבן באמצעות צנתר קטן המוצב עד לאבן. אם האבן נמצאת בכליה, ניתן להזריק את המיקרו-בועות בצורה רטרוגרדית או אנטרוגרדית, בהתאם לאנטומיה של המטופל ולמיקום שברי האבנים (איור 3). ניתן למקד את הפלאקים של רנדל, שהם מבשרים לאבנים בשתן על בסיס סידן, גם במטרה מקדימה בזמן PCNL או URS. לאורולוגים רבים יש תחושה של גילוי לב לאחר ליטוטרפסיה אנדוסקופית, בידיעה שהפלאקים הללו יהפכו כנראה לאבנים חוזרות - זה רק עניין של זמן [62,70]. תיאורטית ניתן להשתמש במיקרו-בועות כדי למקד את הפלאקים הללו בזמן URS או PCNL כדי להרוס אותם מראש; לכן, עשוי להפחית את הישנות האבנים. בנוסף, טכנולוגיה זו יכולה לשמש כתוספת ל-URS או PCNL, כאשר בשלב ראשון ניתן לפצל אבנים באמצעים מסורתיים, ולאחר מכן ניתן לפרוס בועות מיקרו כדי להשלים את ההמרה של שאריות האבן הללו לאבק. זה יהיה דרך לנסות ליצור מחדש את 'אפקט הפופקורן', שבו שברים קטנים נמחקים לאבק או חצץ שיעברו באופן ספונטני.

מקור אנרגיה לקוויטציה של אבנים בכליות

את האנרגיה הדרושה כדי ליזום cavitation ניתן לספק ex vivo כמו ב lithotripters מסורתיים. לחלופין, ניתן ליישם מקור מיקרו-אנרגיה מקצה קטטר או אנדוסקופ, אשר ניתן לכוון בהנחיה פלואורוסקופית או ראייה ישירה. זה יאפשר לאורולוג לצפות בפיצול שנוצר בזמן אמת. צנתרים אלו זמינים בקלות ובשימוש נרחב בתחומים רפואיים זעיר פולשניים אחרים [71,72].

טכנולוגיית פלטפורמה

ניתן להרחיב את היישום של טכנולוגיית מיקרו-בועות ממוקדת זו מחוץ לאינדיקציות אורולוגיות. בהתאם לצרכים הספציפיים, ניתן לבנות ניסוחים ותכשירים שונים למטרות ייחודיות באמצעות חומרים פעילי שטח או תוספים אחרים לפיזור [73]. משלוח של מיקרו-בועות מתויגות במיוחד יכול להתבצע דרך פתחים טבעיים כגון הפה, האף, העיניים, הנרתיק, השופכה והאוזניים. זה יכול להיות מועבר גם על ידי הזרקת sc ו/או תרסיס [74].

Cistanchedeserticola מונעכִּליָהמַחֲלָה, לחץ כאן כדי לקבל את המדגם

מסקנות

היישום החדש של טכנולוגיית מיקרו בועות ממוקדת מייצג את הגבול הבא בניתוחי אבנים זעיר פולשניות, והצוות שלנו רואה זאת כטכנולוגיית פלטפורמה ברפואה. ESWL מסורתית משתמשת במקור אנרגיה חוץ גופי היוצר בועות מיקרו באבן הממוקדת, והקאוויטציה שלאחר מכן מובילה לפיצול האבן. בועות מיקרו ממוקדות מתויגות מבטלות את הצורך במכונה גדולה ומסורבלת, וניתן להעביר את המיקרובועות הייחודיות הללו ישירות לאבנים הפוגעות. מקור אנרגיה המופעל ממקור חוץ-גופי או תוך-גופי יכול ליזום את תהליך הקוויטציה, מה שמוביל לפיצול אבנים. זוהי ההרחבה הברורה של טיפול באבנים זעיר פולשניות. אנו מדמיינים את העקרונות של טכנולוגיה זו שיושמו על מצבים פתולוגיים אחרים המוערכים ברפואה.

הפניות

1 Willard SD, Nguyen MM. כלי ניתוח מגמות חיפוש באינטרנט יכולים לספק נתונים בזמן אמת על מחלת אבנים בכליות בארצות הברית. אורולוגיה 2013; 81: 37–42

2 Stamatelou KK, Francis ME, Jones CA, Nyberg LM, Curhan GC. מגמות זמן בשכיחות מדווחת של אבנים בכליות בארצות הברית: 1976-1994. כליות אינט 2003; 63: 1817–23

3 Portis AJ, Sundaram CP. אבחון וניהול ראשוני של אבנים בכליות. Am Fam Physician 2001; 63: 1329–38

4 Matlaga B, Lingeman JE. טיפול כירורגי של lithiasis בשתן. ב-Wein AJ, Kavoussi LR, Novick AC, Partiin AW, Peters CA eds, Campbell- Walsh Urology, Philadelphia: Saunders: 2010

5 Srisubat A, Potisat S, Lojanapiwat B, Setthawong V, Laopaiboon M. Lithotripsy גלי הלם חוץ גופי (ESWL) לעומת כריתת נפרוליטוטומית מלעורית (PCNL) או ניתוח תוך-כליתי רטרוגרדי (RIRS) עבור אבנים בכליות. Cochrane Database Syst Rev 2009; 4: CD007044.

6 Pearle MS, Goldfarb DS, Assimos DG et al. ניהול רפואי של אבנים בכליות: הנחיה של AUA. J Urol 2014; 192: 316–24

7 Chaussy C, Brendel W, Schmiedt E. הרס חוץ גופני של אבנים בכליות על ידי גלי הלם. Lancet 1980; 2: 1265–8

8 Eisenmenger W. המנגנונים של פיצול אבנים ב-ESWL. Ultrasound Med Biol 2001; 27: 683–93

9 McAteer JA, Evan AP. ההשפעות השליליות החריפות וארוכות הטווח של lithotripsy של גלי הלם. Semin Nephrol 2008; 28: 200-13

10 Lokhandwalla M, Sturtevant B. מודל מכניקת שברים של פירוק אבנים ב-ESWL והשלכות על נזק לרקמות. Phys Med Biol 2000; 45: 1923–40

11 Pishchalnikov YA, Sapozhnikov OA, Bailey MR et al. פעילות מקבץ בועות קאוויטציה בשבירה של אבנים בכליות על ידי גלי הלם ליטוטריפטר. J Endourol 2003; 17: 435–46

12 Zhu S, Cocks FH, Preminger GM, Zhong P. תפקידם של גלי הלחץ והקאוויטציה בפירוק אבן ב-lithotripsy של גלי הלם. Ultrasound Med Biol 2002; 28: 661–71

13 Cleveland RO, Sapozhnikov OA, Bailey MR, Crum LA. גלאי קוויטציה פסיבית כפולה לזיהוי מקומי של קוויטציה הנגרמת על ידי lithotripsy in vitro. J Acoust Soc Am 2000; 107: 1745–58

14 Bailey MR, Pishchalnikov YA, Sapozhnikov OA et al. זיהוי קוויטציה במהלך lithotripsy של גלי הלם. אולטרסאונד מד ביול 2005; 31: 1245–56

15 Leighton TG, קליבלנד RO. ליתוטריפסיה. Proc Inst Mech Eng H 2010; 224: 317–42

16 Johnsen E, Colonius T. קריסת הלם של בועת גז בליטוטריפסיה של גלי הלם. J Acoust Soc Am 2008; 124: 2011–20

17 Ackaert KS, Schroder FH. השפעות של ליתוטריפסיה של גלי הלם חוץ גופיים (ESWL) על רקמת הכליה. ביקורת. Urol Res 1989; 17: 3–7

18 Skolarikos A, Alivizatos G, de la Rosette J. Lithotripsy של גל הלם חוץ גופי 25 שנים מאוחר יותר: סיבוכים ומניעתם. Eur Urol 2006; 50: 981–90

19 Argyropoulos AN, Tolley DA. ייעול ליתוטריפסיה של גלי הלם במאה ה-21. Eur Urol 2007; 52: 344–52

20 Knapp PM, Kulb TB, Lingeman JE et al. המטומות פרירנליות הנגרמות על ידי גלי הלם חוץ-גופני. J Urol 1988; 139: 700–3