Surgery and d Department of Pathology Duke University Medical Center Durham USA b Department of Urology Universitätsmedizin Mainz Johannes Gutenberg University 55131 Mainz Germany ID: 809551
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Slide1
a
Division
of Urologic Surgery and dDepartment of Pathology, Duke University Medical Center, Durham, USAbDepartment of Urology, Universitätsmedizin Mainz, Johannes Gutenberg University, 55131 Mainz, Germany;cDepartment of Mechanical Engineering and Materials Science, Duke University, Durham, NC, USAeDepartment of Mathematics, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC,USA
Verbesserung des Linsendesigns und der Leistungsfähigkeit eines aktuellen elektromagnetischen Lithotripters
Andreas
Neisius
a,b
,
,
Nathan B.
Smith
c
,
Georgy
Sankin
c
, Nicholas John
Kuntz
a
,
John
Francis
Madden
d
, Daniel E.
Fovargue
e
, Sorin
Mitran
e
,
Michael
Eric
Lipkin
a
, Walter
Neal
Simmons
c
,
Glenn M.
Preminger
a
,
and
Pei
Zhong
a,
c
Slide2Harnsteintherapie - Deutschland2Volkmer et al., Urologe 2014ESWL -PNL +URS ++
Slide3ESWL - Heute3SteinfreiheitsratenNeisius et al., BJU Int 2013183 Patienten: 84 Nierensteine, 99 Harnleitersteine
Slide4ESWL - Heute4Effektivität der neuen SystemeNeisius et al., BJU Int 2013
Slide55
ESWL - Historie
HM3
Slide66
Einleitung
Akustische Pulsenergie
BrennweiteAkustische Linse
Slide77
Linsendesign
Slide88
Linsendesign
RingeinschnittMancini & Neisius et al., J Urol 2013
Slide99
Technische Details
Slide1010
Wellenform Charakteristik
Druck [Mpa]
Zeit [µs]
Slide1111
Fokuszonen Charakteristik
Spitzendruck [Mpa]x- Achse [mm]
Slide1212
Fokusverschiebung
Spitzendruck [Mpa] z- Achse [mm]
Slide13Kavitationseigenschaften13OriginallinseNeue Linse
Slide1414
Methoden – in vivoZunächst
wurde in einer Versuchsreihe das maximale Energielevel (beginnend mit der höchsten Energiestufe), mit dem die neue Linse sicher benutzt werden kann, eruiert. E+ = 44 mJ Unter Einhaltung eines klinisches Therapieschemas wurden mit einer Energiestufeneskalation 3000 SW mit einer PRF von 1.5 Hz oder 1.0 Hz appliziert. kumulative Energiedosis ~112J
Slide1515
Methoden – in vivo
Nach erfolgter Behandlung wurden die Nieren in vivo druckperfundiert und fixiert, entnommen, alkohol-dehydriert, und mit einem aushärtenden Silikongel (Microfil®) perfundiert, um die vaskuläre Versorgung zu demarkieren.
Slide1616
Methoden – in vivo
Nach Einbettung in Paraffinwax wurden die dehydrierten Nieren mit dem Mikrotom in 120 µm dünne Scheiben geschnitten.
Slide1717
Methoden – in vivo
Die Schnitte wurden digitalisiert.Dann wurde die Schädigung des funktionellen renalen Volumens in Prozent ermittelt.
Slide1818
Methoden – in vivo
Die durch die Originallinse und durch die neue Linse erzielten Steinzertrümmerungsraten (Effizienz) wurden im Schweinetiermodel verglichen.
Slide1919
Methoden – in vivo
5x10mm große harte zylindrische Bego-Steine wurden in Schweinenieren implantiert.
Aorta
Ureter
Niere
Bego-Stein
Slide2020
Methoden – in vivo
3000 SW / 1.5Hz pro Niere unter Verwendung des klinischen Eskalationsschemas ~112J für beide LinsenZielstein in der NiereKoppelbalg
Linse
EM Spule
Slide2121
Methoden – in vivo
Nach erfolgter ESWL wurden die Nieren entnommen, alle Fragmente sorgfältig gesammelt, getrocknet und gesiebt.Die endgültige Zertrümmerungseffizienz wurde durch den Prozentanteil (nach Gewicht) an Fragmenten definiert, die kleiner als 2mm im Verhältnis zum Originalgewicht waren.
Fragmente
DJ
Slide2222
Ergebnisse - Gewebeschädigung
Geschädigtes funktionelles renales Volumen (%)Der Energie- Grenzwert für makroskopische
Gewebe-schädigung der neuen Linse
ist
vergleichbar
mit
dem
der
Originallinse
(
E
+
= 44
mJ
).
Die Gewebeschädigung hängt von der akustischen Puls-energie, der kumulierten Gesamtenergie und der PRF ab.
Neisius
et al
., PNAS 2014
Slide2323
Ergebnisse - Zertrümmerung
Bei E+ = 44 mJ und 1.5 Hz zeigt die neue Linse eine Effizienz von 88,8% (±10,9%) versus 54,1% (±23,3%) bei der
Originallinse.
Zertrümmerungseffizienz <2mm
Original
Neu
Neisius
et al
., PNAS 2014
Slide2424
Unsere jüngste
Linsenmodifikation für einen elektro-magnetischen Lithotripter Verbreitert den Fokus um ~ 47%.Eliminiert die 2. Druckwelle.Bringt den akustischen und geometrischen Fokus bei hohen Energieleveln zur Deckung. Zusammenfassung - Therapie
Slide2525
Bessere
SteinzertrümmerungÄhnlich geringes GewebeschädigungspotentialKann prinzipiell in allen elektromagnetischen Lithotriptern nachgerüstet werden und dadurch die Effizienz deutlich verbessern. Zusammenfassung
Slide26Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !26