摘要：Connors BA, Evan AP, Handa RK, Blomgren PM, Johnson CD, Liu Z, Lingeman JE. Using 300 Pretreatment Shock Waves in a Voltage Rampin
Connors BA, Evan AP, Handa RK, Blomgren PM, Johnson CD, Liu Z, Lingeman JE. Using 300 Pretreatment Shock Waves in a Voltage Ramping Protocol Can Significantly Reduce Tissue Injury During Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy. J Endourol. 2016 Sep;30(9):1004-8. doi: 10.1089/end.2016.0087. Epub 2016 Jul 13. PMID: 27307070; PMCID: PMC5031095.
目的： 在提供临床剂量的冲击波（2000 次冲击波，24 kV，120 次冲击波/分钟）之前，用 500 次低能冲击波 (SW) 对猪肾进行预处理，已被证明可以显着减小猪肾中产生的出血性病变的大小。治疗后的肾脏，与未经预处理的方案相比。然而，由于可用于患者护理的时间有限，我们想确定该方案中是否可以使用更少的预处理软件。因此，我们测试了用 300 个 SW 进行预处理是否可以像用 500 个 SW 观察到的那样减少肾脏病变大小。
材料和方法： 将 15 头母猪放入未改良的 Dornier HM-3 碎石机中，对每只动物的左肾进行碎石治疗。肾脏接受 300 个 12 kV（120 SW/分钟）的 SW，随后立即接受 2000 个 24 kV（120 SW/分钟）的 SW，重点关注下极。将这些肾脏与接受临床剂量的 SW 并进行 500 SW 预处理和未进行预处理的肾脏进行比较。在 SW 暴露之前和之后测量肾功能，并进行病变大小分析以评估 300 SW 预处理方案产生的出血性组织损伤的体积（％功能性肾体积，FRV）。
结果： 碎石治疗后 1 小时，300 SW 预处理组的肾小球滤过率显着下降。对于大多数动物来说，与典型临床剂量的SWs产生的损伤相比，用300个SWs进行低能量预处理可显着减少出血性损伤的大小（至0.8%±0.4%FRV）。
结论： 结果表明，在我们的碎石损伤模型中，步进式增压治疗方案中的 300 个预处理 SW 可以在大多数接受治疗的肾脏中引发保护性反应，并显着减少组织损伤。
之前对我们的幼猪模型的研究表明，用临床剂量的 2000 次碎石机冲击波 (SWs)（Dornier HM-3，24 kV，120 SWs/min）治疗肾脏会产生约 3-5% 的出血性病变该肾脏的功能性肾体积 (FRV)。1–3我们还证明，当以较慢的脉冲重复率2、4或低能量 SW 的启动（预处理）剂量时，这种损伤可以显着减少（至 ∼0.4% FRV）。给药至肾脏，然后暂停 3-4 分钟，然后再提供临床剂量的 SW（即电压斜坡方案）。3 , 5尽管此类方案可有效减少损伤，但在这两种情况下，这些方案修改都增加了完成碎石治疗所需的时间。实际上，用于单个患者治疗的时间是有限的，很少有泌尿科医师能够灵活地采用增加碎石术时间长度的手术。由于时间上的限制，我们试图确定其他治疗方案，这些方案可以对 SW 损伤提供显着保护，同时限制治疗持续时间的增加。为了实现这一目标，我们使用无暂停电压斜坡处理程序启动了一系列实验。这些实验包括低能量 SW (12 kV) 的初始剂量，随后立即以 24 kV 的临床剂量进行 2000 个 SW，所有 SW 均以 120 SW/分钟的速度输送。当我们在临床 SW 剂量之前仅使用 100 个低能量 SW 进行预处理时，病变大小仍然很大，并且与未接受预处理的肾脏相似。然而，当使用 500 个低能量预处理 SW 时，我们观察到病变尺寸显着减小。6利用这些信息，我们假设存在 100 到 500 个治疗前 SW 之间的阈值，该阈值仍能产生肾损伤保护作用，同时进一步限制治疗持续时间。在本研究中，我们选择测试 300 个治疗前 SW 作为启动损伤保护的阈值，因为它代表 100 到 500 个治疗前 SW 之间的中点。本研究中用于评估肾损伤的手术和动物治疗方案是根据美国国立卫生研究院实验动物护理和使用指南进行的，并得到了印第安纳大学学院动物护理和使用机构委员会的批准医学和卫理公会医院。体外冲击波碎石术（SWL）实验的设计以及实验期间使用的所有外科手术均遵循先前发表的研究中使用的相同方法。6-8将 15 头雌性农场猪（每头重 约 15 公斤）（哈丁农场，丹维尔，印第安纳州）麻醉，并将每只动物放入未改进的多尼尔 HM-3 碎石机（多尼尔医疗系统，肯尼索，佐治亚州）中。通过逆行输注 X 射线造影剂（Isovue-300；Bracco Diagnostics，普林斯顿，新泽西州）并使用 HM-3 的双平面 X 射线系统成像，对每只动物左肾的下极杯进行碎石治疗。。目标肾脏接受 300 个 12 kV（120 SW/分钟）的 SW，随后立即接受 2000 个 24 kV（120 SW/分钟）的 SW，集中在一个肾脏的下极。SW 剂量之间有短暂的 10 秒暂停，以便有时间将 SW kV 水平从 12 kV 增加到 24 kV。
在实验期间测量肾功能，并且这些功能评估遵循先前描述的方案。7简而言之，将菊粉和对氨基马尿酸 (PAH) 注入猪体内，并从股动脉导管中采集血样。从插入两个输尿管的导管中定时收集尿液。然后使用比色测定法测量菊粉的肾清除率（用于估计肾小球滤过率（GFR））和PAH的肾清除率（用于估计有效肾血浆流量（ERPF））。在 SW 治疗之前和之后 1 小时进行肾功能测量。病灶分析实验结束时，用 2.5% 戊二醛的 0.1 M 二甲胂酸盐缓冲液（pH = 7.4）对肾脏进行原位灌注固定。取出肾脏后，将它们浸入新鲜的固定剂中，以便随后确定病变大小。15 头猪中的 9 头接受了病变大小分析，其中将 Microfil（Flow Tech, Inc., Carver, MA）注射到所选肾脏的脉管系统中，将肾脏脱水、包埋在石蜡中，然后连续切成 40 μm 厚的切片切片。每 120 μm 拍摄一次切片数码照片。在切片中观察到的出血性病变用于确定病变体积并表示为每个肾脏的肾实质FRV的百分比。9计算治疗猪的平均病灶大小±SEM，并与先前发表的治疗组（典型临床治疗组和500 SW预处理组）中产生的病灶大小进行比较。6这两个组都接受相同的 Dornier HM-3 治疗，并且使用的猪与本研究中的动物大小相似。统计分析包括用于比较基线和 SW 治疗后 1 小时的测量值的配对t检验。使用 Wilcoxon 秩和检验来比较 SWL 治疗组之间的病变大小。两侧P值
各组之间的猪体重、肾脏重量、基线动脉血压和平均血压变化相似（表1）。碎石治疗后 1 小时，300 SW 预处理组的 GFR 显着下降。在接受 500 个预处理 SW 的动物和未经预处理的动物中也观察到 SW 治疗后 GFR 显着下降（图 1）。另一方面，ERPF 在 300 SW 预处理组中没有显着变化（图 2））。无论是使用低能量预处理方案还是不使用预处理方案，我们通常都会观察到 SW 治疗后 ERPF 下降。然而，在这种情况下，治疗后 EPRF 测量结果比正常情况变化更大，这使得我们在分析时无法达到显着差异。
表1.不同组的体重、肾脏重量、基线动脉血压和压力变化（平均值±SEM）
团体临床治疗（2000 SW）300 + 2000 个软件500 + 2000 个软件体重（公斤）14.3±0.514.2±0.414.5±0.5肾脏重量（克）67.8±3.369.6±2.265.6±3.2基线压力（毫米汞柱）71.9±2.571.0±2.171.8±4.2压力变化（毫米汞柱）−5.0±2.3−2.6±2.1−3.4±4.1在新选项卡中打开
压力变化是指实验期间平均血压（基线至碎石后1小时）的变化。临床治疗和 500 个治疗前 SW 组的值先前已发表。6SW=冲击波。
如图。1.在新选项卡中打开
不同治疗组病变大小的条形图。先前发表了临床治疗（2000 个 SW）和 500 个治疗前 SW 组的值。6与未进行预处理的组相比（最左栏） ，使用 300 低能量 SW 进行预处理显着减小了测量到的出血性病变的大小。300只低能量预处理动物实际上总共接受了2300个SW，比临床治疗组的动物多了300个SW。300次低能量预处理组和500次低能量预处理组（最
右栏）之间没有发现显着差异。每个条形旁边都注明了组样本大小 (N)。目前的结果表明，在使用 Dornier HM-3 时，无暂停电压斜坡协议中的 300 个预处理 SW 足以在我们的模型中启动保护性响应。由于该方案采用了逐步的 SW 电压斜坡，因此使用多步电压斜坡的临床体外碎石治疗也可能触发对患者的保护。在这方面，Lambert 及其同事进行的一项测量微白蛋白和 B2微球蛋白生物标志物的研究表明，在给予相同数量的 SW 时，采用多级电压斜坡治疗的患者比采用固定 SW 电压治疗的患者肾损伤更轻。10克拉克及其同事还报告称，当使用模仿临床治疗的电压斜坡方案时，猪的组织损伤标记物有所减少。11.尽管与非斜坡程序（2000 个 SW）相比，他采用的斜坡程序使用了更多数量的 SW（2100 个 SW），但这种情况还是发生了。最近的一项前瞻性随机临床研究表明，电压升高可以直接影响肾脏出血。Skuginna 和同事报告说，使用逐步电压斜坡方案时，SWL 后患者的肾血肿发生率发生了显着变化。他们发现，与非斜坡手术相比，使用电压斜坡手术时血肿减少了。12是否存在预处理 SW 的阈值数量，以确保启动肾脏保护并将我们的动物模型中的出血性病变降至最低？对于本研究中的大多数动物来说，阈值似乎低至 300 个预处理 SW。然而，并非所有动物对这种预处理的反应程度都相同。为了说明这一说法的含义，在最初的研究中，我们刚刚开始探索 SW 预处理保护的想法，向肾脏提供 500 个低能量 SW，然后暂停，然后 2000 个高能量 SW 产生平均病变大小为 0.28% ± 0.33% FRV。5该值可以被认为是免受 SWL 损伤的肾脏的典型值。如果我们出于说明目的而任意指定只有与该均值相差两个标准差以内的病变值才受到保护，那么仅接受 2000 个高能 SW 临床剂量治疗的肾脏中 0% 将被视为受到保护。56将低能量预处理 SW 的数量增加到 300 个（在本研究中）或 500 个（之前报告的）导致被认为受到保护的肾脏百分比从 78% 增加到 87%。这些数据表明，随着预处理 SW 的数量从 0 增加到 500，受保护的肾脏数量逐渐增加。本研究的数据还表明，在 100 到 300 个预处理 SW 之间存在一个点，其中受保护的肾脏数量从少数肾脏变为大多数肾脏。为什么一些接受治疗的肾脏在给定的治疗前SW水平下会受到肾脏保护以免受出血性损伤，而其他肾脏则不会，原因尚不清楚，但可能与保护现象的启动方式有关。使用 SW 电压斜坡时负责启动肾脏保护的机制尚不清楚。然而，我们之前已经证明，用 500 个低能量 SW 进行预处理，暂停 3 分钟，然后进行临床剂量的 SW，会在治疗的肾脏中引起血管收缩反应（通过肾阻力指数 [RI] 测量进行评估）。13这种增强的血管收缩反应在使用渐增治疗的治疗组中比在未经预处理的情况下仅给予临床剂量的 SW 的肾脏中发生得更早。我们假设这种预处理保护是由于血管收缩使血管更硬且不易被软体破裂所致。6尚待确定的是触发这种血管收缩的因素以及我们如何操纵这种保护机制以持续减少 SWL 期间的肾损伤。
除了上面列出的有关保护机制性质的问题外，还存在与我们的电压斜坡协议相关的其他问题。首先，尚不清楚上述研究中观察到的相同保护机制是否也发生在患者身上。为了帮助回答这个问题，Lee 及其同事最近报告说，他们通过多普勒超声跟踪肾脏 RI 变化，观察到接受电压斜坡 SWL 的患者出现血管收缩。14他们观察到在 SW 治疗开始 14.5 分钟后 RI 显着上升。我们报告说，在我们的猪模型中使用电压斜坡时，在 SW 治疗开始后 15.5 分钟左右，RI 发生显着变化。13这些时间段很接近，这提出了患者和我们的猪模型之间产生 RI 变化的机制相似的可能性。
与 SW 斜坡相关的第二个问题是，当肾脏暴露于 SW 斜坡方案时，除 Dornier HM-3 之外的碎石机是否也会引起保护性反应。Lee 和同事的结果再次表明，这种现象可能很普遍，因为他们使用了 Dornier Compact Delta II 和 Healthtronics LithoTron，并且他们报告了与我们的 HM-3 观察到的类似的 RI 变化。14应该指出的是，Compact Delta II 是一种电磁机器，通过与 HM-3（电动液压）完全不同的机制产生 SW。Skuginna 及其同事的结果，即使他们没有测量 RI，也支持了其他碎石仪中出现肾脏保护的观点，因为他们在电压斜坡组中观察到肾血肿较少，符合我们的假设，即电压斜坡减少了肾脏出血。12在他们的研究中，他们使用 Storz Modulith SLX 来治疗患者。RI 变化观察结果以及不同 SWL 机器之间预期出血量的这种相关性增加了其他碎石机可能出现与 SW 斜坡类似的保护反应的可能性。
总之，当代 SWL 治疗是与如何优化结石破碎、患者安全和医生工作相关的因素的折衷。目前的研究表明，在电压斜坡方案中使用 300 个低能量预处理 SW 可以显着减少大多数治疗肾脏的损伤。根据患者研究的信息，人类肾脏对 SW 升高的反应似乎与我们的猪模型中发现的相似。因此，当前的研究可以作为指南，帮助减少患者伤害，同时限制治疗时间。这可以通过选择 300 个或更多预处理 SW 作为无暂停结石治疗方案的一部分来完成，从而避免在初始预处理 SW 和主要治疗冲击之间使用延长的时间暂停。
来源：我凯辰韩