UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE

CONTRIBUłII LA INFLUENłA CÂTORVA FACTORI FIZICI ASUPRA CORPULUI UMAN ÎN TERAPIA MEDICALĂ

Teză pentru obŃinerea titlului ştiinŃific de doctor în medicină

Conducători ştiinŃifici:

Prof. Univ. Dr. IOSIF NAGY

Prof. Univ. Dr. MAGHIAR TEODOR TRAIAN

Doctorand:

OSWALD IOAN GEORGE

ORADEA, 2009

CUPRINS INTRODUCERE VI CAPITOLUL I – ULTRASONOGRAFIA 1

1.1. Ultrasunete. GeneralităŃi 1 1.2. Producerea ultrasunetelor 1

1.2.1. Elementul activ 1 1.3. Propagarea undelor ultraosonore şi interacŃiunea lor

cu Ńesuturile biologice 1.3.1. Propagarea undelor ultrasonore în Ńesuturile biologice 3

1.4. InteracŃiunea ultrasunetelor cu corpul uman 6 1.5. Boala artrozică periferică 8

1.5.1. Procedeul atrogenetic 8 1.5.2. Etiopatogenia – manifestările clinice şi în afecŃiunile

degenereative ale coloanei cervicale 13 CAPITOLUL II – FIZICA UNDELOR DE ŞOC 17

2.1. Litotripsia extracorporeală cu unde de şoc 17 2.1.1. Fizica undelor de şoc 17

2.2. Forma şi parametri specifici undei de şoc 20 2.2.1. Metode de generare a undelor de şoc 22 2.2.2. Mărimi fizice caracteristice undelor de şoc 24 2.2.3. Densitatea fluxului de energie focală 27 2.2.4. Energia focală 28

2.3. Fenomenul de cavitaŃie 28 2.4. Mecanisme de fragmentare a pietrei 31

2.4.1. Comprimarea cvasistatică 33 2.4.2. Oboseala dinamică 34

CAPITOLUL III – STRUCTURA ANATOMICĂ ŞI FUNCłIONALĂ A

APARATULUI RENO-URINAR 36 3.1. Structura anatomică a rinichiului 36 3.2. Nefronul 39

CAPITOLUL IV – UTILIZAREA ULTRASUNETELOR ÎN TRATAMENTUL ARTROZELOR 42

4.1. Material şi metodă 43 4.1.1. Material 43

4.1.2. Metode 43 4.1.3. Metode de evaluare 44

4.2. Metode statistice 51 4.3. Rezultate şi discuŃii 52 4.3.1. EficienŃa tratamentului cu ultrasunete la artroza mâinii 52 4.3.2. Stadiul artrozei 54 4.3.3. Tratamentul medicamentos 56 4.3.4. EvoluŃia funcŃională (index Dreiser) 60 4.3.5. EvoluŃia calităŃii vieŃii (scor QCD) 62 4.4. EficienŃa tratamentului cu unde ultrasonore la pacienŃii

cu spondiloză cervicală 64 4.4.1. Indicele de durere NPQ 65

4.4.2. Indicele de sisabilitate NDI 67 4.4.3. Calitatea vieŃii 69 CAPITOLUL V – IMPLICAłII FIZICO-CHIMICE ÎN LITOTRIPSIA

EXTRACORPOREALĂ 72 5.1. Generatorul electrohidraulic al litotriptorului

Direx Medical Systems 73 5.2. Model matematic pentru determinarea presiunii în focarul

terapeutic (F2) 75 5.3. InteracŃiunea undelor de şoc cu propriul mediu (cuplajul) 78

5.3.1. AbsorbŃia 83 5.3.2. Sfărâmarea 84 5.4. Focalizarea undelor de şoc 87 5.4.1. Zona de focalizare 87 5.4.2. Graficele Izobar 88 5.5. Sisteme de localizare a calculilor renoureterali 90 5.6. Material şi metodă 92 5.6.1. Determinarea oxigenului dizolvat prin

metoda iodometrică 93 5.6.2. Determinarea conductivităŃii electrice şi pH-ului 98 5.6.3. Măsurarea distanŃei dintre armăturile electrodului 100

5.6.4. Măsurarea presiunii lichidului în cuplaj 101 5.6.5. Măsurarea presiunii acustice percepută de pacient

în timpul tratamentului cu ESWL 103 5.7. Rezultate şi discuŃii 103

CAPITOLUL VI – ASPECTE CLINICE ÎN TRATAMENTUL LITOTRIPSIEI

EXTRACORPOREALE 108 6.1. Etape în stabilirea indicaŃiei terapeutice prin ESWL 108 6.2. ContraindicaŃii în tratamentul litiazei renale utilizând litrotripsia

extracorporeală cu unde de şoc 111 6.3. Material şi metodă 111

6.4. Rezultate 115 6.5. DiscuŃii 123 6.6. CorelaŃii între analizele paraclinice şi biofizice în stabilirea

compoziŃiei chimice a calculilor renoureterali 131 6.6.1. Material şi metodă 131 6.6.2. Examinarea biofizică în laborator 133 6.6.3. Rezultate şi discuŃii 133 CAPITOLUL VII – METODE DE EVALUARE A COMPLICAłIILOR ÎN

TRATAMENTUL ESWL 144 7.1. Material şi metodă 144 7.2. Rezultate 145 7.3. DiscuŃii 163

CAPITOLUL VIII – CONCLUZII 168 BIBLIOGRAFIE 172

Capitolul I – Ultrasonografia, cuprinde actualităŃi în moduri de producere

al ultrasunetului în tehnica modernă utilizate în terapia medicală. Sunt prezentate

calculele matematice cu privire la propagarea ultesunetului în Ńesuturi biologice.

Capitolul II - Fizica undelor de şoc, cuprinde noŃiuni de fizică specifice

undelor de şoc evidenŃiindu-se proprietăŃile fizico-chimice ale acestora şi acŃiunea

lor în tratamentul litiazei renoureterale.

Capitolul III - Structura anatomică şi funcŃională a aparatului reno-

urinar cuprinde date actuale privind structura anatomicăşi funcŃională a rinichiului.

Capitolul IV – Utilizarea ultrasunetelor în tratamentul artrozelor

demonstrează avantajul eficienŃei tratamentului cu ultrasunet în tratamentul artrozei

al mâinii şi spondilozei cervicale în comparaŃie cu cel medicamentos. Pentru a

evalua cât mai corect eficienŃa tratamentului cu ultrasunete la pacienŃii cu artroza

mâinii, s-au luat în studiu 53 pacienŃi, dintre care:

Lot studiu - 35 pacienŃi au urmat tratament BFT şi ultrasunete

Lot martor - 18 pacienŃi au urmat tratament BFT şi curenŃi intefrenŃiali

S-au luat în studiu 60 de pacienŃi cu spondiloză cervicală, internaŃi în

Spitalul Clinic de Recuperare Băile Felix. Acest lot a fost împărŃit în două subloturi

în funcŃie de tipul tratamentului urmat :

Lot studiu : 37 pacienŃi, care le lângă terapia medicamentosă şi kineto- şi

hidrokinetoterapie au urmat terapie cu ultrasunete;

Lot martor : 23 pacienŃi, care le lângă terapia medicamentosă şi kineto- şi

hidrokinetoterapie au urmat terapie cu curenŃi interferenŃiali.

Metodele şi mijloacele de tratament vin în întâmpinarea realizării

obiectivelor studiului formulate la începutul părŃii a II-a a lucrării şi au ca scop (3):

� SusŃinerea pacienŃilor în procesul de înŃelegere şi acceptare a bolii

� Ameliorarea durerii

� Minimalizarea disfuncŃiei

� Limitarea progresiei bolii

� ObŃinerea unui nivel rezonabil de calitate a vieŃii.

EficienŃa metodelor de tratament pe termen scurt (14 zile) şi pe termen lung (6

luni) le-am stabilit prin interpretarea rezultatelor obŃinute în urma aplicării scărilor de

evaluare.

Capitolul V – ImplicaŃii fizico-chimice în litotripsia extracorporeală

descrie instalaŃia medicală folosită în tratamentul litiazei renoureterale, un model

matematic în determinarea presiunii focale, studii cu privire la procesele fizico-

chimice din interiorul cuplajului prin analiza celor două medii şi soluŃii în mărimea

fiabilităŃii funcŃionării instalaŃiei medicale.

Gazele dizolvate în lichid, sunt „nucleii” de formare a cavităŃilor în ciclul

de expansiune a undelor de şoc. [113] Bulele de gaz absorbind energia de la unda

de şoc îşi vor mări dimensiunile cu o viteză de creştere proporŃională cu

intensitatea undei. La un moment dat datorită mărimii sale, cavitatea nu se mai

poate susŃine şi se produce implozia. Implozia cavităŃilor dă naştere unui mediu

neobişnuit de reacŃie pentru transformările chimice. Gazele şi vaporii din interiorul

bulei sunt puternic comprimaŃi, generând o căldură intensă, care măreşte, pentru o

perioadă scurtă de timp, temperatura lichidului imediat înconjurător, creând un

„punct fierbinte”. Se obŃin local, temperaturi de peste 5000 K în faza gazoasă, de

2000 K în stratul de lichid imediat învecinat, presiuni ce depăşesc 500 atm şi

viteze de încălzire şi răcire de peste 109 K/s. [56]

Spre deosebire însă de condiŃiile obişnuite, în acest caz, cu cât temperatura

este mai ridicată, cu atât concentraŃia de vapori din interiorul cavităŃii este mai

mare; presiunea de vapori atenuează implozia cavităŃii, micşorând temperatura

„punctului fierbinte” şi astfel viteza de reacŃie descreşte.

Capitolul VI – Aspecte clinice în tratamentul litotripsiei extracorporeale,

În general în practica urologică ESWL este aleasă ca primă opŃiune de tratament în

ordinea minimei invazivităŃi dar nu toate cazurile de litiază renoureterală pot fi

rezolvate prin această metodă. Este de subliniat însă faptul că în tratamentul litiazei

renoureterale unde dimensiunea calculului este mai mare de 2 cm şi Ńinând cont de

poziŃia anatomică a acestuia, la nivelul rinichiului (calice inferior, calice mijlociu,

calice superior, bazinet), putem opta pentru o metodă combinată de tratament,

nefrolitotriŃie percutanată (NLP) urmată la un interval de timp de o şedinŃă ESWL

în cazul unor eventuale restanŃe.

Rezultatele obŃinute în eficienŃa tratamentului litiazei renoureterale avînd

cele două medii studiate în cuplaj, evidenŃiază diferenŃe sub mai multe aspecte

privind gradul de eficienŃă. În acest context primul aspect remarcat este avantajul

folosirii mediului 2 unde se constată o eficienŃă mai ridicată prin reducerea

numărului de impulsuri aplicate într-o şedinŃă terapeutică, rezultatele comparative

ale studiului sunt ilustrate în graficul de mai jos, unde se constată reducerea cu 700

de impulsuri într-o şedinŃă pentru litiaza renală şi cu 400 de impulsuri pentru litiaza

ureterală.

Analizând numărul de impulsuri necesare unei terapii complete se observă

că la ambele medii numărul de impulsuri aplicate pentru litiaza renală este mai

mic decît în cazul litiazei ureterale, valorile energiei undelor de şoc în litiaza

renală mai scăzute comparativ cu litiaza ureterală sau numărul de impulsuri cu

energie maximă aplicat în ultima parte a tratamentului la litiaza renală este mai

mic faŃă de cel practicat în litiaza ureterală. Acest fapt poate fi explicat prin

valorile diferite ale densităŃii structurale ale celor două organe, structura

anatomică a rinichiului avînd o densitate mai scăzută comparativ cu cea a

ureterului. O doză mare de energie la nivel renal produce leziuni ale

parenchinului, şi apariŃia hematoamelor renale, de aceea nu se utilizează energii

mari (corespunzător treptei 3) faŃă de litiaza ureterală care se poziŃionază distal de

polul renal inferior unde se pot utiliza energii mai mari (corespunzător treptei 5).

Urmărind eficienŃa exprimată procentual în ambele medii, se observă că litotriŃia

extracorporeală este mai eficientă pentru calculii renali decît pentru cei ureterali.

Capitolul VII – Metode de evaluare a complicaŃiilor în tratamentul

ESWL, se prezintă câteva metode în aprecierea complicaŃiilor specifice acestui tip

de tratament. Evaluarea s-a făcut urmărind modificări al presiunii arteriale,

incidenŃa apariŃiei hematoamelor renale şi studiul morfologic şi imunohistochimic

în aprecierea gradului de supradoză a energiilor undelor de şoc în traumatismele

renale.

Concluzii

1. DistribuŃia pacienŃilor în funcŃie de sex relevă o prevalenŃă a artrozei mâinii de 1,5-2 ori mai mare la sexul feminin în raport cu sexul masculin.

2. Indiferent de tipul tratamentului urmat scorul durerii scade semnificativ

(p<0,001), crescând după 6 luni, dar valoarea acestuia nu atinge valoarea iniŃială. Efectul tratamentului cu ultrasunete este mai puternic asupra durererii, atât pe termen scurt cât şi pe termen lung.

3. PrevalenŃa bolii artrozice a mâinii creşte odată cu înaintarea în vârstă,

prevalenŃa maximă fiind la peste 50 ani (77,1%, respectiv 72,2%). 4. În funcŃie de stadiul radiologic al artrozei, au predominat pacienŃii cu artroză

stadiul I şi II (74,3%, respectiv 72,2%). 5. Din punct de vedere al calităŃii vieŃii, efectul cel mai pregnant al tratamentului

s-a înregistrat în domeniile muncă şi somn. 6. În urma tratamentului fizioterapeutic dificultăŃile funcŃionale se diminuează pe

termen scurt (14 zile) şi se accentuează pe termen lung (6 luni), rămânând în limita celor moderate. Chiar dacă nu se înregistrează diferenŃe semnificative între cele două loturi, tratamentul cu ultrasuente are un efect mai puternic asura scorului Dreiser (ES= - 1,60 versus ES= - 0,83 la 14 zile).

7. Tratamentul cu ultrasunete asociat celui medicamentos şi fizio-terapeutic are un

efect benefic asupra evoluŃiei artrozei mâinii, impunându-se repetarea acestuia la cel puŃin 6 luni.

8. Tratamentul nefarmacologic prin metodele şi mijloacele fizical-kinetice are o poziŃie bine precizată în boala artrozică. Prin studiul de faŃă am demonstrat că asocierea tratamentului fizical-kinetic cu ultrasunete la tratamentul medicamentos a avut efecte benefice asupra simptomatologiei pacienŃilor cu artroze.

9. Durerea cervicală s-a înregistrat cu precădere la femei, raportul femei - bărbaŃi

fiind 1,6-2,0/1. 10. Majoritatea cazurilor cu spondiloză cerviucală s-au înregsitrat la vârste cuprinse

între 41- 60 ani, dar un procent important îl reprezintă adultul tânăr (sub 40 ani) (37,8%, respectiv 34,8%).

11. Dizabilitatea s-a ameliorat semnificativ mai mult la lotul care a urmat tratament cu ultrasunete decât la cel care a urmat tratament cu curenŃi interferenŃiali (p=0,0241).

12. Ca o consecinŃă a ameliorării durerii şi a disabilităŃilor, indicele de calitate a vieŃii

s-a ameliorat semnificativ mai mult la pacienŃii cu ultrasunete (ES=2,04, versus ES=1,40).

13. Durerea cervicală s-a ameliorat semnificativ în urma tratamentului fizioterpic,

înregistrându-se un efect semnificativ mai bun asupra scorului durerii NPQ la pacienŃii cărora li s-a aplicat ultrasunete (ES= - 2,50 versus ES= - 1,40).

14. Studiul proceselor fizico-chimice în interiorul cuplajului generatorului

electrohidraulic privind modul de acŃiune al acestora dovedeşte contribuŃia lor majoră în eficienŃa tratamentului litiazei renoureterale prin litotriŃie extracorporeală.

15. Din punct de vedere clinic, tratamentul litiazei renoureterale în prezenŃa

mediului 2, este mai eficient în raport cu mediul 1, însă fiabilitatea electrodului în mediul 2, este de 1,65 ori mai redusă decât în mediul 2. Această concluzie poate constitui o temă de cercetare inginerească în rezolvarea acestei probleme, soluŃii tehnice ingenioase negăsindu-şi rezolvarea completă până în prezent.

16. Folosirea mediului 1 reprezintă soluŃia optimă de compromis între eficienŃa

clinică, fiabilitatea funcŃionării litotriptorului şi preŃul de cost al terapiei. 17. Aplicarea energiei undelor de şoc în mod crescător de la valori mici înspre

valori mari, în tratamentul litiazei renoureterale rămâne strategia cea mai bună privind modul de distribuŃie al energiei undei de şoc pe durata unei şedinŃe terapeutice.

18. Valori ale IMC > 36 reprezintă principalul factor responsabil de eşecul terapiei

prin ESWL în litiaza renoureterală. 19. Indiferent de poziŃia anatomică şi de compoziŃia chimică a calculilor

renoureterali, nu putem să stabilim ca şi referinŃă o valoare standardizată exprimată în impulsuri aplicate calculului de la care are loc procesul de fragmentare.

20. Modul de evaluare al succesului tratamentului litiazei ureterale prin metode

radio imagistice nu reprezintă alternativa cea mai bună în cuantificarea eficienŃei tratamentului.

21. InformaŃiile praraclinice corelate cu aspectul radiografic al calcului oferă clinicianului informaŃii preliminarii relativ precise în ceea ce priveşte compoziŃia chimică a calculului renoureteral.

22. Prezentarea cazului clinic dovedeşte posibilitatea formării calculilor

renoureterali cu compoziŃii chimice neomogene în structura lor. 23. S-a remarcat în cadrul studiului meu vulnerabilitatea crescută a vaselor de mici

dimensiuni comparativ cu cele prezentând un strat muscular propriu la acŃiunea undelor de şoc.

24. ComplicaŃiile post - ESWL devin ireversibile în cazul unor tratamente

repetative ale calculilor renali. 25. Modularea valorilor undelor de şoc din ESWL în acord cu MVD propriu renal,

poate constitui o completare a tratamentului clasic, având drept consecinŃă reducerea numărului de complicaŃii ireversibile.

26. Consider că cercetarea mea morfologică, reprezintă o etapă incipientă în

descifrarea mecanismelor morfo-funcŃionale ce acŃionează în cazul undelor de şoc din ESWL. Descifrarea acestor mecanisme pot conduce în viitor la descifrarea şi identificarea unor indici prognostici evolutivi.

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. Ackermann D, Claus R, Zehnter CH, Schreiber K - To what size is

extracorporeal shock wave lithotripsy alone feasible? Eur Uro11988; 15: 5-8.

2. Ackermann D, Hesse A, Klemke I, Kohrmann KU, Michels A, Strohmaier WL, Wieland F, Wilbert D - Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy:

Guidelines for preparation, procedure and follow-up consensus report, in

High Energy Shock Waves in Medicine - Clinical Application in Urology,

Gastroenterology and Orthopedy, edited by C. Chaussy, F. Eisenberger, D. Jocham, D. Wilbert, 1997.

3. Bierkens AF, Hendrikx VJW, De La Rossette JJ, Stusltiens GN, Beerlage HP, Arends AJ, Debruyne FM -Treatment of lower and mid-ureteric calculi:

Extracorporeal shockwave lithotripsy versus laser ureteroscopy: A comparison

of costs, morbidity and effectiveness. Br. J. Urol., 1998,81, pp 31-35.

4. Boja R - Chirurgia percutanata reno-ureterală. Ed. Leda şi Muntenia, ConstanŃa 2000, p. 246-272.

5. Boja R - Tratamentul percutanat al afectiunilor reno-ureterale, Nicolescu D - Bazele chirurgiei endourologice. Ed Eurobit Timişoara 1997: 225-276.

6. Cadariu A., Metodologia cercetării ştiinŃifice medicale, Ed. Medicală Universitară „Iuliu HaŃieganu”, Cluj-Napoca, 1999.

7. Cass AS - Non-stent or non-catheter extracorporeal shock wave lithotripsy

for ureteral stones. Urology 1993; 43: 178-181.

8. Cleveland Ro, James A., McAteer PhD – Modeling elastic wave propagation

in kidney stones with application to shock wave lithotripsy, J. Acoust Soc Am 2005, 118:2667 – 76.

9. Constantiniu R. - Tratamentul interventional al litiazei renoureterale, In

Urologie Clinica sub red. I. Sinescu, Cap. 14, Ed. Med. Amaltea, Bucureşti, 165-187, 1998.

10. Cristian Grava, ŞtefăniŃă Ciurel, Vasile Buzuloiu, - Principii ale aparatelor

de imagistică medicală, Ed. UniversităŃii din Oradea, 2004.

11. Danauser H, Ackermann DK, Marth DC, Studer UE, Zingg E - Extracorporeal shock wave lithotripsy in situ or after push up for upper

ureteric calculi: a prospective randomized trial. J Urol. 1993; 150: 824826.

12. Delakas D, Karyotis I, Daskalopoulos G, Lianos E, Mavromanolakis E - Independent predictors of failure of shock-wave lithotripsy for ureteral stones

employing a second-generation lithotripter. J. Endourol 2003;17: 201-5.

13. Golea O, Oşan V, Simion C - Ureteroscopia retrogradă rigidă în terapia

calculilor ureterului terminal, post-ESWL eşuat/complicat. Rev Rom Urol, 2002, 1:57- 66.

14. Hofbauer J, Zechner 0 - Impact of allopurinol treatment on the prevention of hyperuricosuric calcium oxalate lithiasis, Eur Uro11988; 15: 227-229.

15. Ifrim şi colab, - Atlas de anatomie topografică-regiuni viscerale; Universitatea ”Vasile Goldiş”, Arad , 2008:185-195.

16. Ionescu A. N., - Masajul, Ed. All, Bucureşti, 1994.

17. I. Sinescu, G. Hlück – Tratat de urologie, Ed. I, Vol. II, Bucureşti, Editura Medicală, 2008.

18. Joaquim de Almeida Claro, Fernandes Denardi, Ubirajara Ferreira, nelson Rodrigues Netto Jr., Luis Balthazar Saldanha, Jose Francisco Figuiredo - Effects of Extracorporeal Shockwave Lithotripsy on Renal Growth and

Function: An Animal Model, Journal of Endourology, Jun 1994, Vol. 8, No. 3: 191-194.

19. Kazis LE, Anderson I, Meenan RF. - Effect sizes for interpreting changes in

health status, Med. Care, 1989, 27, S 1, 178 – 89;

20. Kinsler LE, Frey AR, Coppens AB, Saunders JV. - Fundamentals of

acoustics., 3rd ed. New York: Wiley, 1982; 141-160.

21. Kiss I, Fizioterapia şi recuperarea medicală, Ed Medicală, Bucureşti, 199