Dornier Lithotripter

Aus UroForum Heft 8/20

Die Extrakorporale Stoßwellenlithotripsie (ESWL) beruht auf der Steinzertrümmerung durch außerhalb des Körpers erzeugte Stoßwellen, die den Stein in spontanabgangsfähige Fragmente zerkleinern. Diese Desintegration der Harnsteine durch ESWL revolutionierte die Steintherapie und steht weltweit wie kein anderes Verfahren für die technische Innovationskraft der deutschen Urologie – ein echter Meilenstein.

Physiker des Friedrichshafener Flugzeugbauers Dornier befassten sich 1963 mit extrem hohen Druckamplituden und ihren Auswirkungen [1]. Per Zufall fiel dabei auf, dass Schockwellen einen Einfluss auf menschliche Gewebe haben. 1966 erkannte ein Dornier-Ingenieur, dass extrem hohe Druckamplituden wie ein elektrischer Stromschlag wirkten, wenn er einen Stoßwellengenerator bediente. Zwei Dornier- Physiker und ein Professor der Technischen Universität Saarbrücken trafen sich dann 1969, um das Potenzial der Stoßwellen in Technik und Medizin zu diskutieren [1]. Es war die Geburtsstunde der „Zertrümmerung von Konkrementen in der Niere“.

Technische Grundlagen der ESWL in der Steintherapie

Die Erzeugung dieser Schallwellen erfolgt durch Funkenentladung unter Wasser, elektromagnetisch oder piezokeramisch. Diese Schallwellen werden stark fokussiert und der Stein durch Ultraschall- oder Röntgenortung in den Punkt der höchsten Energiedichte (= Fokus) platziert. Prinzipiell unterscheidet man ESWL-Stoßquellen nach dem Mechanismus der Stoßgenerierung.

Bei der elektromagnetischen ESWL bewegt ein Stromstoß eine Membran durch eine Spule, vergleichbar einem Lautsprecher. Durch eine Art Linsensystem wird diese Stoßwelle gebündelt und fokussiert. Die elektrohydraulische ESWL beruht auf einer Funkenentladung an einer Zündkerze im Wasser. Dies führt zu einer Stoßwelle, die über ein Ellipsoid reflektiert und damit gebündelt und fokussiert wird. Die piezoelektrische ESWL wiederum arbeitet mit dem inversen, piezoelektrischen Effekt: Ein Kristall wird durch die Anlage einer elektrischen Spannung mechanisch verformt und erzeugt einen mechanischen Impuls.

1974 schlossen die Firma Dornier, die Urologische Universitätsklinik München sowie das Institut für Chirurgische Forschung an der Chirurgischen Universitätsklinik einen Forschungs- und Entwicklungsvertrag. Zu den Unterzeichnern gehörte Prof. Ferdinand Eisenberger, der gemeinsam mit Prof. Christian Chaussy an den Experimenten arbeitete. In der weiteren Entwicklung wurde ein Lithotriptermodell entwickelt, bei dem sich das Versuchstier in einem Wasserbad befand [2].

Ab jetzt arbeiteten die Forscher mit Ortungseinheiten, um Stein und Schockwelle zueinander zu bringen. Nachdem Ultraschall zunächst keinen Durchbruch erzielte, sorgten schließlich zwei integrierte Röntgenebenen für den gewünschten Erfolg. Eisenberger und Chaussy stellten die ESWL-Behandlung am Tiermodell nach, um die Technik zu erproben und Erfahrungen zu sammeln. Der 7. Februar 1980 war ein historischer Tag in der Steintherapie. Im Klinikum Großhadern in München wurde ein 43-jähriger Patient als weltweit erster Mensch erfolgreich mit der ESWL behandelt. Von jetzt an war der Siegeszug dieser neuen Technik nicht mehr aufzuhalten. Nach der Aufstellung der ersten Lithotripter 1982 folgten weitere Lithotripter-Generationen, sodass es 1986 bereits weltweit 133 Geräte und gut 90.000 behandelte Patienten gab.

Mit Dornier-Lithotriptern begann der Siegeszug der ESWL. (Bild: Dornier)

Niedrige Frequenz der Stoßwellen erhöht die Effektivität

Lithotripter können 2.000 bis 4.000 Stoßwellen mit einer Frequenz von 60 bis 120/min erzeugen. Vergleichende Studien fanden eine höhere Effektivität der ESWL bei niedrigerer Frequenz der Stoßwellen (60 vs. 120/min). Stoßwellen erzeugen im Fokusgebiet mikroskopisch kleine Kavitationsblasen, die schnell spontan wieder zerfallen. Bei zu schneller Abfolge der Stoßwellen verpufft die Energie an den Kavitationsblasen und nicht am Nierenstein.

Die Stärke der Stoßwellen wird schrittweise nach Schmerzempfinden oder gemäß gerätetypisch empfohlenem Maximalwert eingestellt. Zwischen einzelnen Behandlungen sollten möglichst mehrtägige Pausen eingehalten werden. Der Einsatz der Lithotripter warf alle, bis dahin bekannten Indikationen und Behandlungsmodalitäten über den Haufen [3].

Fachgerecht war nun nicht mehr das chirurgische Skalpell, sondern die berührungsfreie Lithotripsie wurde Maß aller Stein-Dinge.

In den vergangenen Jahren forderten allerdings immer wieder neue endoskopische, minimalinvasive Verfahren den „Platzhirsch“ ESWL heraus. Besonders hervorgetan haben sich die perkutane Nephrolithotripsie und die Ureterorenoskopie. Manche stimmen bereits den Abgesang der ESWL an. Dabei ist die ESWL heute nach wie vor die unbestrittene Standardtherapie der Urolithiasis.

Als Indikationen für die ESWL gelten Harnsteine bis zu einem Durchmesser von 2 cm oder multiple kleine Steine bis zu einem Gesamtsteinvolumen von 5 ccm. Dazu gehören auch Reststeine nach perkutaner Steinentfernung oder offener Operation. Absolute Kontraindikationen der Methode sind Schwangerschaft und nicht behandelte Blutgerinnungsstörungen, als relative Kontraindikationen gelten Einengungen im Harnleiter, unbehandelte Harnwegsinfekte sowie schlecht eingestellter Bluthochdruck.

Restfragmente führen zu einem Anstieg der Rezidivrate

Nach extrakorporaler Stoßwellenlithotripsie beruht die Rezidivrate auf dem natürlichen Verlauf der Erkrankung, der Effizienz metaphylaktischer Maßnahmen und der Menge der Residualfragmente. Dies trifft im besonderen Maße für Infektsteine zu. In unterschiedlichen klinischen Serien wurden bei einem Follow-up von ein bis drei Jahren Rezidivraten von 8 bis 22% gefunden. Wenn Restfragmente vorhanden sind, ergab sich eine Rezidivrate von 20% nach einem Jahr. Bei Kalziumoxalatsteinträgern wurde eine Rezidivrate von 20% nach vier Jahren festgestellt.

Die Deutsche Gesellschaft für Urologie hat sich auch mit den medizinischen Rahmenbedingungen für die ambulante ESWL beschäftigt [4]. Grundsätzlich sollten Eingriffe aus Sicht der Fachgesellschaft nur dann ambulant erfolgen, wenn einerseits ein niedriges Komplikationsrisko besteht, andererseits bei Problemen ein kurzfristiger, unkomplizierter Zugang zu medizinischer Versorgungmöglich ist.

„Die Durchführung der ESWL ist ambulant möglich, wenn unkomplizierte Nierensteine vorliegen, welche mit hoher Wahrscheinlichkeit durch eine Behandlung suffizient desintegrierbar sind“, definiert die Deutsche Gesellschaft für Urologie. Als unkompliziert können dabei asymptomatische, schattengebende Steine in Nierenbecken oder -kelchen mit einer Größe von < 1 cm gelten. Kontraindikationen wie Schwangerschaft, Blutungsneigung und Antikoagulation, unbehandelte Harnwegsinfekte oder Tumoren im Stoßwellenbereich müssen ausgeschlossen werden. Ist dies sichergestellt, so liegt die Komplikationsrate der ambulanten ESWL laut Darstellung der DGU bei < 10% [4].

Im Klinikalltag stellen diese unkomplizierten Steine jedoch eher Sonder- denn Regelfälle dar und sind meist Zufallsbefunde. Die heute weitaus häufigste Steinlokalisation sind Harnleitersteine, die konsekutiv zu Koliken führen. Bei dieser Patientengruppe erfordert die ESWL ein entsprechendes stationäres Monitoring, da es nach der Zertrümmerung der Steine weiter zu Koliken, Nierenversagen und zur Urosepsis kommen kann.

Bedingungen für die ambulante ESWL von Steinpatienten

Erfolgt keine zeitnahe Diagnosestellung und Behandlung im Rahmen einer stationären Behandlung, können diese Komplikationen lebensbedrohlich werden, so die DGU. Hierbei steigt das Risiko mit der Steinmasse.

Hiervon unabhängig bestehen Risikofaktoren für Komplikationen bei ambulanter ESWL. Dazu zählen Antikoagulation und Koagulopathien, inadäquat eingestellter Hypertonus, Arteriosklerose, Diabetesmellitus, Adipositas und Alter. Aus medizinischer Sicht sollte daher in diesen Fällen keine ambulante Therapie erfolgen.

Die Deutsche Gesellschaft für Urologie ist daher zusammenfassend der Ansicht, dass unkomplizierte Nierensteine zwar die ambulante Durchführung der ESWL indizieren können. Bei den Harnleitersteinen und bei Patienten mit vorliegenden Risikofaktoren sollte jedoch aus medizinischer Sicht eine stationäre Therapie erfolgen.

Literatur:

  1. DGU-Arbeitskreis Geschichte der Urologie – Bilanz und Perspektiven, S. 219, Heidelberg 2007.
  2. Ebd. S. 220.
  3. Ebd., S. 221.
  4. Deutsche Gesellschaft für Urologie, Pressemitteilung.

Bild: Dornier

Franz-Günter Runkel

Autor

Franz-Günter Runkel

Chefreporter UroForum

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