Suction Sheaths Attenuate Both Intrarenal Temperature and Pressure During Pulsed Tm:YAG Laser Lithotripsy: A Bench-Top Study Using a Flexible Ureteroscope with Integrated Tip Sensors

Im menschlichen Körper ist die Niere eine empfindliche Filtermaschine, die ständig in Flüssigkeit gebadet wird, um Abfallstoffe wegzuspülen. Wenn Chirurgen Nierensteine zertrümmern müssen, ohne einen Schnitt zu setzen, führen sie einen dünnen, flexiblen Schlauch durch die Blase bis in die Niere ein. Dieses Verfahren, bekannt als retrograde intrarenale Chirurgie, stützt sich oft auf einen Laser, um den Stein zu verdampfen. Dieses leistungsstarke Werkzeug erfordert jedoch einen schwierigen Balanceakt. Die Laserenergie, die den Stein zertrümmert, verwandelt sich auch in Hitze, die das umliegende Gewebe „kochen“ kann, wenn sie sich zu schnell aufstaut. Gleichzeitig muss der Chirurg Flüssigkeit in die Niere pumpen, um die Sicht klar zu halten und den Steinstaub wegzuspülen. Wenn zu viel Flüssigkeit eintritt, ohne dass ein Abfluss vorhanden ist, kann der Druck in der Niere gefährliche Ausmaße annehmen, was potenziell dazu führen kann, dass Bakterien oder Flüssigkeit zurück in den Blutkreislauf gedrückt werden. Jahrelang haben Ärzte versucht, diesen Kompromiss zu bewältigen, aber die perfekte Mischung aus Lasereinstellungen und Flüssigkeitskontrolle blieb eine komplexe Herausforderung.

Um dieses Rätsel zu lösen, baute ein Forscherteam eine realistische Simulation einer menschlichen Niere unter Verwendung eines Silikonmodells, das die Form und das Gefühl des echten Organs nachahmt. Sie platzierten einen harten, künstlichen Stein in die Hauptkammer des Modells und führten ein flexibles Endoskop ein, das an seiner Spitze mit winzigen Sensoren ausgestattet war. Diese Sensoren fungierten wie ein Thermometer und ein Manometer und zeichneten die Temperatur und den Druck in der Niere alle zehn Sekunden auf, während der Laser feuerte. Das Team testete vier verschiedene Arten des Laserabfeuerns, wobei sie die Energie jedes Impulses und die Geschwindigkeit der Impulse variierten, während sie gleichzeitig das äußere Rohr austauschten, das das Endoskop führt. Einige Rohre waren Standardmodelle, die Flüssigkeit einfließen ließen, aber darauf angewiesen waren, dass sie durch Schwerkraft abfloss. Andere waren spezielle Absaugrohre, die darauf ausgelegt waren, Flüssigkeit und Steinrückstände aktiv wegzusaugen, ähnlich wie ein Staubsauger.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Art des verwendeten Rohrs einen massiven Unterschied bei der Sicherheit machte. Als die Forscher die Standardrohre verwendeten, stieg die Temperatur im Inneren des Modells während des Laserfeuerns stetig an und der Druck schwankte unvorhersehbar. Als sie jedoch zu den aktiven Absaugrohren wechselten, stieg die Temperatur deutlich langsamer an und der Druck blieb viel stabiler. Die größeren Absaugrohre schnitten am besten ab und hielten die Umgebung in der Niere am kühlsten und konsistentesten. Dies deutet darauf hin, dass das aktive Entfernen von Flüssigkeit und Trümmern weitaus effektiver ist, um Hitzestau zu verhindern, als die Flüssigkeit einfach nur abfließen zu lassen.

Die Studie deckte auch auf, dass die Lasereinstellungen selbst wichtiger waren als nur die gesamte Leistungsabgabe. Zwei Lasereinstellungen, die in einer Minute die gleiche Gesamtenergie lieferten, erzeugten unterschiedliche Erwärmungseffekte. Eine Einstellung, die weniger, aber stärkere Impulse abgab, erhitzte das Wasser schneller als eine andere Einstellung, die viele, schwächere Impulse abgab, abhängig vom verwendeten Rohr. Das bedeutet, dass es nicht ausreicht, lediglich auf die Gesamtleistung des Lasers zu schauen, um vorherzusagen, wie heiß die Niere werden wird; der Rhythmus der Impulse spielt eine entscheidende Rolle. Darüber hinaus stieg der Druck nicht in einem stetigen Muster an, sondern sprang in kurzen Intervallen auf und ab. Anstatt stetig zu steigen, erhöhte sich der Druck in kurzen Schüben. Die Forscher vermuten, dass diese Spitzen auftraten, wenn winzige Fragmente des Steins den Abflussweg für die Flüssigkeit vorübergehend blockierten und so einen Moment des Engpasses erzeugten, bevor die Absaugung sie beseitigte.

Diese Erkenntnisse bieten Chirurgen einen klareren Weg bei der Bewältigung der Risiken der Nierensteinoperation. Die Studie legt nahe, dass die Verwendung eines größeren Absaugrohres eine sicherere Umgebung schaffen kann, indem sowohl die Hitze als auch der Druck unter Kontrolle gehalten werden, selbst wenn Hochleistungslaser verwendet werden. Sie zeigt auch, dass Chirurgen bei der Programmierung ihrer Laser genau aufpassen sollten, da das Impulsmuster verändern kann, wie schnell sich Hitze ansammelt. Obwohl diese Forschung in einer kontrollierten Laborumgebung und nicht an lebenden Patienten durchgeführt wurde, bietet sie eine starke Grundlage für das Verständnis, wie man die konkurrierenden Bedürfnisse von Sichtbarkeit, Effizienz und Sicherheit ausbalanciert. Durch die Kombination von aktiver Absaugung mit Echtzeitüberwachung von Temperatur und Druck können Ärzte diese empfindlichen Eingriffe bald mit größerem Vertrauen durchführen und so sicherstellen, dass die Werkzeuge, die den Stein zertrümmern sollen, dem Organ, das sie heilen sollen, nicht unbeabsichtigt schaden.