Urologische Klinik und Poliklinik Verbesserung des Linsendesigns und

Urologische Klinik und Poliklinik Verbesserung des Linsendesigns und der Leistungsfähigkeit eines aktuellen elektromagnetischen Lithotripters Andreas Neisiusa, b, , Nathan B. Smithc, Georgy Sankinc, Nicholas John Kuntza, John Francis Maddend, Daniel E. Fovarguee, Sorin Mitrane, Michael Eric Lipkina, Walter Neal Simmonsc, Glenn M. Premingera, and Pei Zhonga, c a. Division of Urologic Surgery and d. Department of Pathology, Duke University Medical Center, Durham, USA b. Department of Urology, Universitätsmedizin Mainz, Johannes Gutenberg University, 55131 Mainz, Germany; c. Department of Mechanical Engineering and Materials Science, Duke University, Durham, NC, USA e. Department of Mathematics, University of North Carolina at Chapel Hill, NC, USA

Urologische Klinik und Poliklinik Harnsteintherapie - Deutschland ESWL PNL + URS ++ Volkmer et al. , Urologe 2014 2

Urologische Klinik und Poliklinik ESWL - Heute Steinfreiheitsraten 183 Patienten: 84 Nierensteine, 99 Harnleitersteine Neisius et al. , BJU Int 2013 3

Urologische Klinik und Poliklinik ESWL - Heute Effektivität der neuen Systeme Neisius et al. , BJU Int 2013 4

Urologische Klinik und Poliklinik ESWL - Historie HM 3 5

Urologische Klinik und Poliklinik Einleitung Brennweite Akustische Pulsenergie Akustische Linse 6

Urologische Klinik und Poliklinik Linsendesign 7

Urologische Klinik und Poliklinik Linsendesign Ringeinschnitt Mancini & Neisius et al. , J Urol 2013 8

Urologische Klinik und Poliklinik Technische Details 9

Urologische Klinik und Poliklinik Druck [Mpa] Wellenform Charakteristik Zeit [µs] 10

Urologische Klinik und Poliklinik Spitzendruck [Mpa] Fokuszonen Charakteristik x- Achse [mm] 11

Urologische Klinik und Poliklinik Spitzendruck [Mpa] Fokusverschiebung z- Achse [mm] 12

Urologische Klinik und Poliklinik Kavitationseigenschaften Originallinse Neue Linse 13

Urologische Klinik und Poliklinik Methoden – in vivo § Zunächst wurde in einer Versuchsreihe das maximale Energielevel (beginnend mit der höchsten Energiestufe), mit dem die neue Linse sicher benutzt werden kann, eruiert. E+ = 44 m. J § 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 ~112 J 14

Urologische Klinik und Poliklinik Methoden – in vivo § Nach erfolgter Behandlung wurden die Nieren in vivo druckperfundiert und fixiert, entnommen, alkoholdehydriert, und mit einem aushärtenden Silikongel (Microfil®) perfundiert, um die vaskuläre Versorgung zu demarkieren. 15

Urologische Klinik und Poliklinik Methoden – in vivo § Nach Einbettung in Paraffinwax wurden die dehydrierten Nieren mit dem Mikrotom in 120 µm dünne Scheiben geschnitten. 16

Urologische Klinik und Poliklinik Methoden – in vivo § Die Schnitte wurden digitalisiert. § Dann wurde die Schädigung des funktionellen renalen Volumens in Prozent ermittelt. 17

Urologische Klinik und Poliklinik Methoden – in vivo § Die durch die Originallinse und durch die neue Linse erzielten Steinzertrümmerungsraten (Effizienz) wurden im Schweinetiermodel verglichen. 18

Urologische Klinik und Poliklinik Methoden – in vivo Aorta Ureter Niere Bego-Stein 5 x 10 mm große harte zylindrische Bego-Steine wurden in Schweinenieren implantiert. 19

Urologische Klinik und Poliklinik Methoden – in vivo Zielstein in der Niere Koppelbalg EM Spule Linse 3000 SW / 1. 5 Hz pro Niere unter Verwendung des klinischen Eskalationsschemas ~112 J für beide Linsen 20

Urologische Klinik und Poliklinik Methoden – in vivo Fragmente DJ § 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 2 mm im Verhältnis zum Originalgewicht waren. 21

Urologische Klinik und Poliklinik § Der Energie- Grenzwert für makroskopische Gewebeschädigung der neuen Linse ist vergleichbar mit dem der Originallinse (E+ = 44 m. J). § Die Gewebeschädigung hängt von der akustischen Pulsenergie, der kumulierten Gesamtenergie und der PRF ab. Geschädigtes funktionelles renales Volumen (%) Ergebnisse - Gewebeschädigung Neisius et al. , PNAS 2014 22

Urologische Klinik und Poliklinik § Bei E+ = 44 m. J und 1. 5 Hz zeigt die neue Linse eine Effizienz von 88, 8% (± 10, 9%) versus 54, 1% (± 23, 3%) bei der Originallinse. Zertrümmerungseffizienz <2 mm Ergebnisse - Zertrümmerung Original Neu Neisius et al. , PNAS 2014 23

Urologische Klinik und Poliklinik Zusammenfassung - Therapie Unsere jüngste Linsenmodifikation für einen elektromagnetischen Lithotripter § Verbreitert den Fokus um ~ 47%. § Eliminiert die 2. Druckwelle. § Bringt den akustischen und geometrischen Fokus bei hohen Energieleveln zur Deckung. 24

Urologische Klinik und Poliklinik Zusammenfassung § Bessere Steinzertrümmerung § Ähnlich geringes Gewebeschädigungspotential § Kann prinzipiell in allen elektromagnetischen Lithotriptern nachgerüstet werden und dadurch die Effizienz deutlich verbessern. 25

Urologische Klinik und Poliklinik Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ! 26