PTU - Polskie Towarzystwo Urologiczne

WYTRZYMAŁOŚĆ MECHANICZNA KAMIENI MOCZOWYCH
Artykuł opublikowany w Urologii Polskiej 1995/48/1.

autorzy

Waldemar Różański, Eugeniusz Miękoś, Zbigniew Górkiewicz, Andrzej Szkodziński
Z Kliniki Urologii Instytutu Chirurgii Wojskowej Akademii Medycznej w Łodzi
Kierownik Kliniki: Prof. dr hab. med. E. Miękoś
Z Zespołu Rentgenografii i Krystalochemii Instytutu Chemii Ogólnej Politechniki Łódzkiej
Kierownik Zespołu: Prof. dr hab. Z. Gałdecki

streszczenie

Stosowanie coraz nowszych metod leczenia kamicy moczowej takich jak: ESWL,
PCNL, URSL zwiększa zainteresowanie budową krystaliczną kamieni moczowych.
Skład krystaliczny kamieni moczowych tłumaczy nam pewne własności fizyczne
mogące mieć wpływ na efekt zastosowanego leczenia. Jedną z takich własności jest
twardość kamienia moczowego. W przeprowadzonym doświadczeniu do oznaczenia
wytrzymałości na zgniatanie wykorzystano urządzenie do badań wytrzymałościowych
typu FU-lOOOe produkcji NRD. Badania przeprowadzono in vitro na odlewowych
kamieniach uzyskanych od chorych na drodze operacyjnej. Uzyskane wyniki wykaza-
ły znaczne zróżnicowanie sił zgniatania w zależności od budowy krystalicznej kamieni
moczowych.

Kamieniem moczowym nazywamy powstające w świetle dróg moczowych ciało zbudowane z części krystalicznej (soli mineralnych) i macierzy organicznej, która w zależności od rodzaju kamienia stanowi od 3% do 11% suchej masy. Obecnie można zidentyfikować około 30 substancji wchodzących w skład kamieni moczo- wych (10).


W wielu kamieniach istnieją substancje w tak małych ilościach, że są one trudne do identyfikacji przy pomocy metod chemicznych. Substancje te mogą mieć wpływ na własności fizyczne kamienia moczowego. W celu dokładnej analizy budowy kamieni moczowych obecnie używa się spektrofotometru w podczerwieni, termografia, dyfraktometru rentgenowskiego, mik- roanalizatora rentgenowskiego, mikroskopu elektronowego oraz jądrowego rezonansu magnetycznego (1, 2, 3, 5, 7).


W naszych badaniach do oznaczenia budowy krystalicznej kamieni moczo- wych użyliśmy dyfraktometru rentgenowskiego. Celem tej pracy nie jest po- równywanie wytrzymałości mechanicznej na zgniatanie kamieni moczowych z efektami jakie uzyskuje się przy kruszeniu kamieni na drodze ESWL czy PCNL lub URSL, jednak uzyskane przez nas in vitro wyniki są godne zaintereso- wania.


CEL PRACY


Celem pracy było oznaczenie budowy krystalicznej i odniesienie jej do wy- trzymałości mechanicznej na zgniatanie badanych in ińtro kamieni moczowych.


MATERIAŁ


Materiał stanowiło 29 odlewowych kamieni moczowych uzyskanych na drodze zabiegu operacyjnego od chorych na kamicę moczową. Z kamieni wycinano sześcian okrawędzi 1 cm w celu łatwiejszego oznaczenia siły nacisku. Z tych 29 kamieni wycięto 51 sześcianów.


METODY BADAŃ


Budowę krystaliczną kamieni moczowych oznaczano przy pomocy dyfraktometru rentgenowskiego typu Dron-1.


Pomiar siły zgniatania prowadzono przy pomocy urządzenia do badań wy- trzymałościowych typu FU-lOOOe produkcji NRD.


Wszystkie badania prowadzono w następujących warunkach:


Prędkość zgniatania 0,6 mm/s (minimalna technicznie).


Głowica pomiarowa o nominalnej nośności: Y ? l,0T (1000 KG)


?0,4T (400 KG)


?0,2T (200 KG)


?0,lT (100 KG) Przesów pomiaru rejestracyjnego x?10:1, oznacza to, że odległość 10 mm na papierze równa się przesuwowi 1 mm szczęk pomiarowych.


W celu wykonania dokumentacji fotograficznej kamienie moczowe były napylane złotem 4N 99,99%) lub stopem Platyna-Pallad, w napylarce typu EDWARDS-306.


Tak przygotowane kamienie były umieszczane w mikroskopie elektronowym z przy- stawką skeniningową firmy Philips ? SEM 501, w celu prowadzenia obserwacji i wykonania dokumentacji fotograficznej. Warunki obserwacji były następujące: napięcie – przyspieszające 30 KV, natężenie wiązki 50 ? 150 ciśnienie 10-4 tora, średnica wiązki 500-1000 A i możliwości pochylenia próbki w zakresie od 10” do 60”.


WYNIKI


W badaniu tym uzyskano następujące wyniki: Złogi zbudowane tylko z krysz- ałów kwasu moczowego zgniatane były przy użyciu sił od 82 KG do 114 KG, średnia siła wynosiła 97, 7 KG. W tych przypadkach gdzie można było obliczyć siłę nacisku na 1 mm2 uzyskano siły od 25, 6 KG/mm2 do 100, 9 KG/mm2, średnio 47, 4 KG/mm2.


Wyniki zestawiono w tabeli I. W kamieniach gdzie kryształy kwasu moczowego były domieszką, siły jakie były użyte do zgniatania wynosiły od 26 KG do 97, 5 KG średnio 66, 7KG, a w tych przypadkach gdzie obliczono siłę nacisku na 1 mm2 uzyskano wyniki od 11 KG/mm2 do 48, 9 KG/mm2, średnio 26, 22 KG/mm2. Wyniki przed- stawiono w tabeli II.


Z 9 kamieni zbudowanych z kryształów szczawianu wapnia lub w których skład wchodziły kryształy szczawianu wapnia i kryształy fosforanowe wycięto 17 sześ- cianów. Do ich kruszenia użyto od 5 KG do 288 KG średnio 52,38 KG. Siła nacisku na 1 mm2 kamienia wynosiła od 9,6 KG/mm2 do 49,6 KG/mm2, średnio 28,31 KG /mm2. Wyniki przedstawia tabela III.


Z 13 kamieni zbudowanych z kryształów fosforanowych wycięto 21 sześcianów.


Siły jakie użyto do zgniatania kamieni wynosiły od 5,8 KG do 146 KG, średnio 39,02 KG. Siła nacisku na 1 mm2 wynosiła od 6,9 KG/mm2 do 32,8 KG/mm2, średnio 21,51 KG/mm2. Wyniki przedstawiono w tabeli IV.


OMÓWIENIE


Celem pracy nie jest porównywanie sił mechanicznych jakich trzeba użyć do zgniecenia kamienia moczowego z energią jaka jest potrzebna do rozkruszenia kamienia na drodze ESWL, jednak wypada zaakcentować pewne podobieństwa zachodzące między wykonanym doświadczeniem a doniesieniami autorów zajmują- cych się kruszeniem kamieni moczowych (nerkowych) na drodze ESWL. Prowadzone przez Riehle i wsp. obserwacje po ESWL kamicy nerkowej wykazują, że do skruszenia kamieni z cystyny czy kwasu moczowego używa się większych energii niż do kruszenia pozostałych rodzajów kamicy (6). Vallancien i wsp. w przeprowadzonych badaniach określają kamienie struwitowe jako kruche ulegające łatwo rozpadowi podczas działania fali uderzeniowej w trakcie zabiegu ESWL. Sztyler poświęcił pracę doktorską zagadnieniu niskoenergetycznej fali ude- rzeniowej w kruszeniu kamieni moczowych. Oceniał On zależności między siłą fali uderzeniowej a wielkością odłamów na jakie rozpadły się sztuczne modele kamieni moczowych (9, 11).


Zagadnienie twardości kamieni i zjawisk zachodzących w ich wnętrzu podczas kruszenia jest sprawą do końca niewyjaśnioną. Dlatego oceniając siły zgniatania in vitro kamieni moczowych z ich budową ocenianą przy pomocy mikroskopu elektro- nowego widać pewne zależności. Kamienie z czystego kwasu moczowego są to złogi o regularnej budowie kryształów, które przylegają ściśle do siebie tworząc bardzo uporządkowaną strukturę ryc. 1. Zupełnie inaczej przedstawiają się obrazy ka- mieni fosforanowych czy szczawianowo-fosforanowych ryc. 2, przedstawiają one mieszaninę kryształów o różnej wielkości, część z nich jest regularna, część to drobne grudki bezładnie i nieregularnie porozrzucane między wielkimi krysztaami co powoduje brak uporządkowania ich struktury. Przy znanych 30 substancjach krys- talicznych występujących w kamieniach moczowych (10) powstaje znaczna liczba kamieni różniących się budową krystaliczną przy podobnym składzie chemicznym. Wydaje się trudną sprawą dokładne określenie siły zgniatania dla różnych rodzajów kamieni moczowych, być może podobnie trzeba interpretować użycie różnych wielkości energii przy kruszeniu kamieni na drodze ESWL (4).


WNIOSEK


Siły jakie trzeba użyć do zgniatania kamieni zbudowanych z kryształów czystego kwasu moczowego są znacznie większe od sił użytych do zgniatania kamieni zbudowanych z kryształów fosforanowych lub kamieni w skład których wchodzi mieszanina różnych kryształów.

piśmiennictwo

  1. 1. Hesse A., Miersch W.D.: Special aspects of stone composition and aetiology of different
  2. types of urinary calculi. Int. Urol. Nephrol., 1989, 21, 3, 257. ? 2. Khaling A., Ahmed J.,
  3. Khalid N.: Infrared spectroscopy studies of renal stones. Brit. J. Urol., 1984, 56, 135. ?
  4. 3. Khan S.R., Hackett R.L.: Identification of urinary stone and sediment crystals by scanning
  5. electron microscopy. J. Urol., 1986, 135, 4, 818. ? 4. Miękoś E., Różański W., Pawlak Cz.:
  6. Piezoelectric extracorporeal shock ? wave lithotripsy of urinary calculi using EDAP-LT.01.
  7. lithotripter. Acta Endoscop. Pol., 1993, 1,11. ? 5. Oabuji L.U., Batich C.D.: Ultrastructure of
  8. wewellite kidney stones: electron ? analytical investigation. J. Ultrastruct. Res., 1985, 90,
  9. 1,1. ? 6. Riehle R.A., Yaunghan E.D.: Chemical and crystallographic analysis of voided stone
  10. fragments other ESWL. J. Urol., 1986, 135,4, 2, 152. ? 7. Różański W., Górkiewicz Z., Miękoś
  11. E., Gałdecki Z.: Oznaczanie budowy krystalicznej kamieni moczowych przy pomocy dyfrak-
  12. tometru rentgenowskiego. Urol. Pol., 1988, 41, 4, 257. ? 8. Szpila K., Chlebowski R., Pelc A.,
  13. Stępiesiewicz M., Wichrowski Z.: Mineralogia kamieni nerkowych. Arch. Minerał., 1982, 38,
  14. 59. ? 9. Sztyler A.: Wartość niskoenergetycznych fal uderzeniowych generowanych poza-
  15. ustrojowo (ESWL) w leczeniu kamicy moczowej. Praca Doktorska AM, Łódź, 1992. ? 10. Trzaska Durski Z., Kuzaka B., Nowaczek H.: Rentgenostrukturalna analiza fazowa kamieni
  16. moczowych. Część I. Pol. Tyg. Lek., 1983, XXXVIII, 37, 1153.
  17. 11. Vallancien G., Munoz R., Borghi M., Veillon B., Brisset J.M., Daudon M.: Relationship
  18. between the freąuency of piezoelectric shock waves and the quality of renal stone fragmentation.
  19. Eur. Urol., 1989, 16, 41.