Medicina, Litotricia Extracorpórea

Por: Académico Jorge Cavelier Gaviria

Introducción

La nefrolitiasis es una enfermedad relativamente frecuente que al parecer ha aumentado en las últimas décadas, especialmente con la adición de factores nutricionales más asequibles y que en verdad tienen una decisiva influencia en la formación de cálculos.

En los países industrializados afecta de 1 a 3%de la población adulta (Japón 1%- España 4.16%) con una recurrencia hasta en un 50% de los pacientes tras la formación de los primeros cálculos. Ello tiene, naturalmente, un impacto económico considerable tanto por los costos de hospitalización como por los costos indirectos originados en la incapacidad laboral de las personas afectadas.

Grandes esfuerzos se han hecho para investigar las causas metabólicas que intervienen en la formación de cálculos. Desórdenes tales como los relativos al metabolismo del calcio han sido particularmente clarificados, y como resultado ellos pueden ser manejados a medida de su desarrollo.

Sin embargo, la mayoría de los pacientes involucrados son solamente “formadores ocasionales de cálculos”. En tales circunstancias es extremadamente difícil, si no imposible, identificar el verdadero sustrato del disturbio metabólico que lleva a la formación de cálculos.

Por estas razones el progreso decisivo en el tratamiento de los cálculos renales se ha concentrado mayormente en el área terapéutica en que los mayores progresos han tenido lugar en la extracción de los cálculos del riñón.

Entre los principales componentes de los cálculos humanos, el oxalato de calcio es el principal culpable, formando del 60 al 80%de todos los cálculos. El ácido úrico, con un 10%, ocupa un distante segundo lugar. Los cálculos formados sólo de materia orgánica son los únicos que pueden ser disueltos en un período razonable de tiempo con la administración oral de drogas.

Por todo ello, y hasta hace poco, la cirugía abierta era el tratamiento electivo para buen número de pacientes. A causa de que las intervenciones quirúrgicas se acompañan de dolor, riesgo e infección y un prolongado tiempo de convalecencia, fue natural la búsqueda e investigación de procedimientos menos invasivos y más placenteros.

El primer procedimiento no quirúrgico diseñado para la extracción de cálculos renales desde el exterior mediante la punción renal controlada ultrasonográficamente fue la litolapaxia percutánea.

Esta modalidad, gracias al progreso de la fibra óptica y el diseño de endoscopios flexibles y rígidos de pequeño calibre, dio lugar al desarrollo de la endourología. Esta técnica fue desarrollada en la Clínica Universitaria de Mainz al final de los años 70 y pronto ganó aceptación mundial.

La litolapaxia ha reducido considerablemente el dolor quirúrgico y ha acortado tanto la estadía hospitalaria como el tiempo de convalecencia. Esta técnica tiene la ventaja de realizar mediante un nefroscopio la extracción de cálculos directamente del riñón bajo control visual o la trituración bien ultrasónica o mediante sondas electrohidráulicas dentro de la misma pelvis, con el fin de evacuar los fragmentos en el mismo acto operatorio.

Una variante consiste en la utilización de endoscopios flexibles, que permite la localización y extracción de cálculos en sitios difíciles o en la porción proximal del uréter.

Otro método consiste en el empleo de ureterorrenoscopios rígidos o flexibles, o ambos, que son pasados a través de la uretra y la vejiga hasta la porción distal del uréter para lograr, mediante canastilla o pinzas, la extracción entera de cálculos enclavados en ese sector.

También mediante tales instrumentos, cálculos mayores pueden ser fragmentados mediante litotricia ultrasónica, electrohidráulica o de láser. (Lea también: Medicina, Reordenamientos Cromosómicos y sus Bases Moleculares en los Procesos Oncohematológicos)

El desarrollo de la litotricia extracorpórea por ondas de choque (E.S.W.L.) es el último adelanto en este campo, procedimiento que permite destruir los cálculos renales y ureterales sin emplear medios invasivos.

Litotricia: Principios Básicos

La palabra litotricia viene del griego litos (piedra), y tricia, del latín (triturar).

La idea es tan antigua y simple como lo es el dejar caer una pequeña piedra en un estanque de agua, lo cual produce ondas por el impacto.

El principio de enfocar energía acústica se conoce desde la antigua Grecia, cuando se construyeron bóvedas para alcanzar a oír los murmullos de los enemigos prisioneros, y fue en el año de 1966 cuando por casualidad se descubrió una posible aplicación médica al conocerse la transmisión de ondas de choque a través del cuerpo humano sin ocasionar daño alguno. Con este descubrimiento nació la idea de un nuevo tratamiento médico aplicable a la destrucción de cálculos renales.

La litotricia extracorpórea por ondas de choque se basa precisamente en el principio de ejercer mediante la aplicación de ondas de choque sobre el paciente una presión tal que fragmente el cálculo renal en partículas muy pequeñas.

Este método fue aplicado por primera vez en el ser humano en 1980 por los profesores Chaussy y Schmidt de Munich, gracias al desarrollo técnico de la compañía Dornier, dedicada inicialmente a la fabricación de aviones, con lo cual culminaba un avance decisivo en el área científica, particularmente en una especialidad médica muy popular: la urología.

El equipo desarrollado por Dornier para la práctica de litotricia extracorpórea fue puesto al servicio general en 1983 con la técnica más espectacular para eliminar cálculos renales y ureterales al presentar innumerables ventajas para el urológo y su paciente, entre otras, eliminar nada menos que los traumas generados por la tradicional intervención quirúrgica. Ahora el enfermo sólo requiere disponer de una hora de su tiempo para ser tratado y no requiere hospitalización, ni cirugía, ni anestesia.

Desde que el primer paciente fue tratado satisfactoriamente para litiasis renal con litotricia extracorpórea con ondas de choque por Chaussy y asociados en 1980, rápida y amplia aceptación para el uso de esta forma de tratamiento de cálculos, ha constituido el tratamiento electivo para cerca del 80%de los cálculos renales. Series clínicas en todo el mundo han documentado la eficacia de las ondas de choque en el tratamiento de cálculos renales y ureterales.

Una estructura sólida se fragmenta si se le aplica una presión superior a un valor límite que llamaremos carga de ruptura. Si la carga se aplica en forma alternativa, la ruptura puede producirse con presiones inferiores. El límite de fatiga corresponde a un valor mínimo de presión, por debajo del cual, no importa el número de ciclos impuestos, la estructura no se partirá. La experiencia ha probado que un exceso de carga produce una fragmentación más gruesa de la estructura sólida que una potencia bien ajustada.

En el caso de la litotricia extracorpórea, la fragmentación no se obtiene por contacto directo, sino que ésta debe hacerse a distancia, transmitiendo la presión hasta la estructura a destruir. Esta transmisión de la presión se efectúa precisamente mediante ondas denominadas elásticas.

Toda variación de presión y todo desplazamiento engendrado en un punto de una estructura se propaga a partir de este punto bajo ondas llamadas elásticas, las cuales, dependiendo de su forma exacta y de su frecuencia, llevan los nombres de ondas acústicas, ondas sonoras, ondas ultrasónicas, ondas de choque, etc., las cuales todas sin embargo obedecen a las mismas leyes de propagación y se rigen por las mismas ecuaciones.

La velocidad de propagación depende de la naturaleza del medio; así, en los gases está alrededor de 300 metros por segundo; de 1.500 metros por segundo en los líquidos y de 3.000 a 10.000 metros por segundo en los sólidos.

Para lograr la destrucción de un cálculo y para que la onda elástica pueda ser eficaz, su intensidad tiene que ser suficiente, pero también su poder promedio tiene que ser débil, a fin de evitar un calentamiento excesivo de los tejidos.

Por el riesgo de calentamiento, la amplitud de los desplazamientos debe ser reducida al posible mínimo para limitar el riesgo de traumatismo tisular y en consecuencia se necesitan impulsos de duración extremadamente breves. Además la onda debe poderse focalizar perfectamente con la finalidad de obtener una concentración de energía sobre el cálculo en una zona limitada, lo cual puede lograrse cuando la duración es más breve.

De esta manera, a causa de todos estos fenómenos que hay que controlar, ello se traduce en la necesidad de obtener ondas con impulsos de muy corta duración, fáciles de concentrar y capaces de fragmentar los cálculos sin desplazamiento ni traumatismo tisular. Se obtiene un buen resultado eligiendo impulsos cuya duración esté por el orden de 1 micro-segundo.

Mecanismos de Fragmentación

Las ondas de choque de alta energía son usadas en igual forma en todos los litotritores disponibles en la actualidad. Tales ondas de alta energía son generadas en agua por la brusca producción de energía en un pequeño espacio y son transmitidas, de acuerdo con las leyes de la acústica, a través del agua y de los tejidos blandos, con muy poca atenuación de la energía, debido a que estos materiales tienen densidades similares.

Cuando la onda de choque encuentra el límite entre sustancias de diferentes densidades o impedancia<; acústicas, la resistencia a la tensión de ese objeto puede ser vencida por la fuerza compresiva generada.

El contacto de una onda de choque de suficiente energía con un cálculo, produce una onda de compresión a lo largo de la cara frontal del cálculo, causando la desintegración o desmoronamiento de esa parte anterior.

A medida que la onda de choque atraviesa o progresa hacia la superficie posterior del cálculo, parte de la energía es reflejada creando debilitamiento y fragmentación en esta superficie. Repetidas ondas de choque enfocadas en el cálculo, eventualmente reducen éste a muchos pequeños fragmentos que pueden ser eliminados espontáneamente.

El fenómeno de la onda compresiva resulta en una implosión más que una explosión de fragmentos, lo cual reduce la energía quinética total de los fragmentos al utilizar un gran número de ondas de choque.

Este hallazgo, soportado por extensa investigación clínica, explica la baja incidencia de lesiones a los tejidos adyacentes durante la fragmentación con ondas de choque de alta energía.

En resumen, la fragmentación de los cálculos renales se basa en ciertas características de las ondas de choque:

– Pueden transmitirse directamente por el tejido orgánico. – Mediante reflectores, se pueden concentrar sobre pequeñas áreas en el organismo.

– En materiales quebradizos tales como cálculos renales, la presión de la onda de choque puede, en breve espacio de tiempo, superar el límite de resistencia del cálculo. El con cremento en su parte anterior es entonces destruido por el paso de la onda.

Debido a la baja resistencia a la tracción de las sustancias minerales del cálculo, la onda de tracción que se produce por la reflexión en la parte posterior del cálculo causa, aun con amplitudes bajas, fisuras en la estructura del mismo.

Al aplicar repetidamente ondas de choque, el cálculo es expuesto a cargas mecánicas intermitentes que causan un ablandamiento de la estructura mineral y posteriormente la destrucción del centro del cálculo no afectado al principio.

Ondas de Choque

Al contrario de las aplicaciones médicas convendonales de ultrasonido diagnósticas o terapéuticas, las ondas de presión generadas por los equipos de E.S.W.L. es grandemente distorsionada en relación con una onda sinosoidal normal.

El grado de distorsión depende, entre otras cosas, del poder de la fuente y de la distancia que la onda recorre desde la fuente. Si las presiones involucradas son altas, ocurre distorsión peculiar en las ondas, denominadas entonces así como ondas de choque, las cuales son utilizadas por los equipos de E.S.W.L. para la fragmentación de concreciones tales como los cálculos renales.

El diagrama representa una onda típica de presión utilizada en los litotritores y que muestra algunos parámetros que se utilizan para caracterizar los distintos tipos de ondas producidos en los diferentes equipos. Estos parámetros son las presiones pico (P + y P -), el tiempo de elevación (tr) y la amplitud del impulso (Tw).

La presión positiva pico (P +) varía según los equipos dentro de valores que oscilan de 20 – 100 MPa en razón a que por debajo de 20 MPa el fracturar cálculos renales comienza a ser muy difícil. Este valor pico (P +) puede ser de 10 a 100 veces mayor que aquéllos utilizados en ultrasonido diagnóstico.

Las presiones pico negativas (P – ) son francamente inconvenientes en razón a que se asocian a la cavitación, fenómeno que resulta peligroso por la concentración de energía acústica en los tejidos.

Por ello, los fabricantes se cuidan especialmente de que esta parte de la curva sea plana.

La teoría sugiere que una rápida elevación de la presión (tr) y una corta amplitud del impulso (Tw) son condiciones requeridas para una ruptura eficiente en los cálculos y fragmentación del objeto en pequeños fragmentos.

A pesar de que los principios básicos de la litotricia por ondas de choque permanecen sin cambio, muchos avances tecnológicos y modificaciones de los litotritores disponibles, han expandido significativamente las aplicaciones clínicas de litotricia.

Zona focal: 
Es importante saber que la zona focal se refiere a la máxima presión en el punto focal de la onda de choque. La propiedad típica de cualquier onda de choque se traduce en que la presión es distribuida mucho más ampliamente en la dirección axial que en la dirección lateral. Normalmente la distribución de la presión en la región focal se mide en la dirección axial en un nivel de la mitad de la presión máxima, sección denominada zona focal.

Los diferentes tipos de litotritores tienen completamente diferentes las presiones máximas. Pero, ¿cuál nivel de presión tiene interés médico? Desde que la discusión rc1ativa a la distribución de la presión se hace en conexión con un posible daúo tisular, la atención debe concentrarse en este punto.

Hay publicaciones que indican que el daúo puede ocurrir en el órgano con presiones de amplitudes a 400 bar (40 mpa), cuando el órgano es directamente sometido a la onda de choque o si el cálculo está localizado por fuera del cono de la onda de choque, lo cual puede observarse si el disparo se hace en una localización incorrecta del cálculo. El sistema Lithostar evita una presión mayor de 400 bar aun el máximo kilovoltaje seleccionado de 19 kilovoltios.

Sin embargo, usualmente, presiones más bajas de 15 a 18 kilovoltios son suficientes para desintegrar cálculos urinarios satisfactoriamente y sin ninguna medicación. En resumen, debe ser puntualizado que la presión de una onda de choque debe ser tan alta como sea necesaria para desintegrar un cálculo, o sea mayor de 200 bar para cálculos urinarios, pero por otra parte la presión de la onda de choque debe ser igualmente tan baja como sea posible para minimizar el daño tisular (presión menor de 400 bar para tejido renal).

Instrumentos y Equipos

Todos los litotritores comparten 4 principales componentes: una fuente de energía, un dispositivo de foco, un medio de conexión o acoplamiento y un sistema de localización del cálculo.

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‘”Presentación ante la Academia Nacional de Medicina, el 17 de septiembre de 1992