每分钟60次与120次的体外冲击波碎石术（ESWL）治疗肾结石时的对比

引言

冲击波碎石术（SWL）仍然是大多数肾结石的常见一线治疗方法。然而，治疗成功率因结石成分、大小和位置而有所不同，从60%到90%不等。如果结石较硬或较大，可能需要多次SWL治疗或其他侵入性手术方法。体外研究表明，使用缓慢的冲击速率可以显著改善结石模型的碎石情况。动物研究结果也表明，在SWL期间采用缓慢的冲击速率可能比快速的更有效。然而，这些研究主要使用电液和压电冲击波源。最近的临床研究表明，在使用电磁碎石机治疗大于1厘米的肾结石时，较慢的速率更有效。由于冲击波速率产生效果的机制可能涉及气泡的生长和坍缩，冲击波在液体介质（如包围结石的尿液）中产生空化，有人提出，以快速速率传递的冲击波可能产生一种屏障，阻止将能量从冲击传递到结石。在本研究中，我们确定了在使用电磁式多尼尔Dornier Compact Delta II碎石机治疗肾结石时，速率变化对SWL结果的影响。

方法

在2017年5月至2019年6月期间，从作者所在机构的门诊部和泌尿科选取了156名患者（平均年龄38.7岁；年龄范围18-55岁），每位患者均患有单个透射X射线、直径小于20毫米的肾结石，并被纳入本研究。我们的研究设计为一项随机对照试验，比例为1：1。治疗时，患者被随机分为两组：A组，78名接受每分钟60次冲击的患者；B组，78名接受每分钟120次冲击的患者。所有患者均使用了2017年版的电磁式Dornier Compact Delta II碎石机进行治疗。这是一种独特的电磁系统，配备有一体化C臂。

我们的纳入标准为患有单个透射X射线肾结石且首次行碎石术治疗的患者。排除标准包括怀孕、病态肥胖、年龄小于18岁、未治疗的尿路感染、出血凝血障碍、多发结石、留置支架或肾造瘘术。治疗前15分钟，所有患者均注射了75毫克的双氯芬酸钠，除非有禁忌症。另外，也可以给予两片可待因（500毫克对乙酰氨基酚加10毫克二氢可待因）。所有患者均以门诊方式接受治疗，仰卧位无麻醉。如果治疗期间需要进一步镇痛，将设置阿芬太尼患者控制镇痛（PCA）泵。PCA溶液是将10毫升500μg/mL阿芬太尼与40毫升生理盐水稀释制成的，PCA泵被编程以给予2毫升剂量，延迟五分钟并设定基础速率为2毫升/小时。每位患者最多接受3500次冲击，最大功率为80%。如果患者疼痛难忍、恶心或无法再见到结石，则停止治疗。记录了每位患者的所有程序数据。

术后，所有患者被告知每日饮水2升，记录治疗过程中服用的止痛药片和安瓿数量，并在出现发热、少尿或药物副作用时寻求医生咨询。

关于随访，完成电磁SWL的完整单次治疗后，通过肾、输尿管和膀胱普通X线检查（KUB）评估所有患者的治疗结果。如果未见到结石，则考虑通过超声KUB确认结石碎片的清除情况。就电磁SWL后的结石清除率、残余结石和结石大小而言，比较了两组的结果。我们的研究成功定义为结石清除状态或临床上无关紧要的残余碎片小于4毫米。残余碎片大于4毫米的患者将被转诊至标准速率为每分钟100次的碎石术最多进行两次更多的会话。

统计分析

我们使用IBM SPSS Statistics for Windows v21（IBM Corp., Armonk, NY）和Microsoft Office Excel 2003分析数据。组间比较采用配对和非配对学生t检验进行。卡方检验用于确定单个观察到的比例系列与理论或期望分布的差异程度。p值<0.05被认为具有显著性。

结果

我们的研究纳入了156名患者，其中78名接受每分钟60次冲击的治疗，78名接受每分钟120次冲击的治疗。在这些患者中，有6名（3.8%）患者 - 每组3名 - 失访并被排除在最终结果之外。剩下的150名患者（94名男性）完成了研究：每组分别有75名接受每分钟60次冲击的患者（A组）和每分钟120次冲击的患者（B组）。A组的平均患者年龄为36岁，B组为39岁。与女性相比，两组中男性更多。患者和结石的详细信息总结在表1中。

关于结石位置，两组之间没有统计学显著差异，但在两组中，中央肾杯石（37%）的发生率最高，其次是肾盂石（分别为27%和24%），其他位置上部和下部肾杯略少见。在A组中，61%的患者患有左侧结石，而在B组中，59%的结石位于右侧。两组的平均结石表面积分别为62和66平方毫米（p=0.222）。

接受的冲击波中位数为3200次。在A组中，施加的平均功率密度（7.6±1.8 kW）与B组（7.1±1.3 kW）相比没有显著差异（p=0.07）。然而，在A组中，有14名（18.7%）患者的治疗提前终止。其中有7名患者因疼痛而中止治疗，2名患者因恶心，5名患者因无法看到结石而终止治疗。在随访时，这7名患者中只有4名结石清除。在B组中，有12名（16%）患者的治疗提前终止。其中有8名患者因疼痛，1名患者因恶心，3名患者因无法看到结石而终止治疗（其中有3名患者在随访时结石清除）。在治疗期间，A组中有14名（18.7%）患者需要阿芬太尼PCA形式的额外镇痛，而B组中有15名（20%）患者需要（p=0.962）。PCA控制了疼痛，使86%的A组患者和77%的B组患者完成了治疗。A组和B组分别有7%和9%的患者因疼痛而中止治疗，已经超过2200次冲击，因此不需要PCA。中位随访时间分别为A组患者95天，B组患者105天。总体结石清除率为50%（A组为49.3%，B组为50.7%；表2）。将成功定义为结石清除或残余结石小于4毫米，两组之间的成功率没有统计学上显著差异（60% vs. 61.4%；p=0.869）。在两组中，面积小于100平方毫米的结石有60%的成功率。面积大于100平方毫米的结石在两组中的成功率为40%。然而，这一数字较小，不足以进行统计分析（每组8例）。对于部分对SWL有反应的患者，A组患者的平均结石表面积从72.5减少至49平方毫米，B组患者的平均结石表面积从96.8减少至61.2平方毫米。治疗后并发症发生率在两组中几乎相同：A组有9名（12%）患者，B组有8名（10.7%）患者（p=0.797）。总体上，9名患者出现血尿（A组5名，B组4名），4名患者出现尿路感染（每组2名）。所有患者均接受保守治疗。发生Steinstrasse的每组2名患者需要SWL治疗，治疗结果均成功（表3）。没有患者因任何并发症需要外科干预。46名（30.7%）残余碎片大于4毫米的患者需要按照每分钟100次的标准速率进行进一步的碎石术。

讨论

目前认为体外冲击波碎石术(SWL)的冲击波频率会影响治疗效果。较低的频率与更高的碎石率和更少的组织损伤相关。我们的前瞻性随机临床研究旨在确定 SWL 中冲击波传递频率对肾结石治疗成功率的影响。为提高研究结论的质量，我们仅纳入此前未经治疗的单发性肾结石患者，并评估了单次治疗后的效果。结果显示，对于平均面积为58-70平方毫米的结石，冲击波传递频率并无明显获益。

早在1989年，频率就被认为是影响SWL疗效的重要因素。虽然人们认为降低冲击波频率可以改善结石破碎效果，这一结果已在多项使用模型结石的体外研究中得到证实。Vallencien等人尝试使用压电式碎石机，以每秒1.25、2.5、5和10次冲击的频率，总共施加3000次冲击，来确定冲击波频率是否影响人体结石的体外碎裂。他们发现，较慢的频率(每秒1.25和2.5次冲击)对坚硬肾结石的碎裂效果更好。在一项通过经皮途径将人工结石植入肾盏系统的活体猪模型研究中也得出了相同的结论。

11年后，Weir等人记录了使用Dornier MFL 5000电火花隙碎石机以每分钟60、80和117次冲击对标准化实心球形石膏结石进行碎裂的效果。他们还记录了将结石碎成1毫米碎片所需的冲击次数。他们的结论是，每分钟117次的碎裂需要比较慢频率更多的冲击次数。在动物模型研究中，Paterson等人通过经皮上极途径将人工石膏结石植入母猪肾脏的下极肾盏。使用未经改装的Dornier HM3电液压碎石机，以每分钟30或120次的频率施加冲击。他们的结果表明，每分钟30次的频率比每分钟120次在结石碎裂方面更有效。

Madbouly等人使用西门子Lithostar电磁式多功能碎石机对156名肾结石和输尿管结石患者进行前瞻性研究，结果显示每分钟60次冲击比120次的治疗成功率(定义为无结石或碎片小于2毫米)更高。他们还发现，每分钟60次冲击所需的总冲击次数少于每分钟120次。然而，两组的平均结石长度(13.3±5毫米)都大于我们研究中的结石。在功率强度方面，120次/分组为6.6±1.7千瓦，低于60次/分组的7.5±1.6千瓦。成功治疗相关的功率强度(7.3±1.8千瓦)也高于治疗失败的病例(6.5±1.3千瓦)。研究未说明120次/分组使用较低平均功率的原因。

Pace等人使用LithoTron®对220名此前未经治疗的、直径≥5毫米的不透射线肾结石患者比较了每分钟60次与120次冲击的效果。他们的结论是，60次/分组在2周和3个月随访时的总体成功率显著高于120次/分组(2周时87%对73%，3个月时82%对66%)。但他们发现，这种获益似乎仅限于面积大于100平方毫米的结石患者。对于面积小于100平方毫米的结石，3个月随访时慢速组(60次/分)和快速组(120次/分)的成功率分别为76%和69%，差异无统计学意义。

我们的研究未能显示出慢速治疗的获益，原因有多个：

1. 体外研究使用了电液压或压电能源，而我们使用的是Dornier Compact Delta II电磁式碎石机。

2. 我们仅纳入未经碎石治疗的单发性肾结石患者，且仅进行一次治疗后评估结果。这与Madbouly等人的研究不同，他们纳入了40%的输尿管结石患者(自发排出率更高)，且在评估结果前允许额外治疗。虽然两项研究都使用电磁能源，但使用了不同的碎石机。

3. 我们研究中的平均结石大小(平均面积64平方毫米；A组和B组分别为62和66平方毫米)小于Madbouly等人(平均长度13毫米)和Pace等人(平均面积80平方毫米)的研究，且面积大于100平方毫米的结石病例较少，而这类结石似乎能从慢速治疗中获得最大获益。

4. 我们的样本量可能太小，难以检测出显著差异。然而，我们的结果显示每分钟120次冲击的治疗效果有改善的趋势。

目前尚无明确解释说明为何降低冲击波频率能提高碎石率。结石碎裂受多个因素影响，其中最重要的两个力是：与冲击波相关的声阻抗失配产生的力，以及结石表面空化气泡的形成和崩塌。

空化气泡团会增长到最大尺寸(取决于冲击波强度，约50-200微秒)，然后迅速崩塌。随着频率增加，后续冲击波可能在前一个空化气泡导致水中气体含量减少时到达结石表面。这会导致空化气泡产生减少，传递到结石的能量低于较长间隔或较慢频率时的情况。另一种可能是，在更高的冲击波频率下，由于介质中空化核的数量增加，可能产生更多空化气泡。这些沿冲击路径的气泡可能在下一个脉冲到达前尚未消散，从而因残留气泡对冲击波的散射而增加能量损失。

近期临床研究也有相关发现。Yilmaz等人对170名患者进行研究，将其分为每分钟120次、90次和60次三组，以寻找最佳频率。他们得出结论：较短间隔与较低效率相关，而较长间隔与较少的肾组织损伤、较低的重复SWL率以及较少的镇痛或镇静需求相关。然而，考虑到时间成本，他们建议最佳频率为每分钟90次。

鉴于我们未能在较慢频率下获得显著获益，且治疗时间相对较长(约两倍)导致额外成本，并考虑到Yilmaz等人研究中关于最佳频率(每分钟90次)的结论，我们将继续采用标准频率每分钟100次进行治疗。然而，还需要更多研究来确定较慢频率对面积大于100平方毫米的结石是否有效。

结论

与先前的研究相反，我们的研究表明，在使用电磁多尼尔Compact Delta II碎石机进行SWL治疗平均结石面积为62mm2的孤立肾结石时，每分钟60次和120次冲击之间在结果、并发症或PCA使用方面没有统计学上显著的差异。

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