Zdravie

Nielen na obličkové kamene. Českí vedci experimentovali s rázovými vlnami aj pri ničení nádorov (Rozhovor)

Tí z vás, ktorí si liečili obličkové kamene alebo bolesti pohybového aparátu, sa už pravdepodobne stretli s pojmom „rázové vlny“. Nech ste ich už zažili alebo nie, ide o zaujímavý fenomén. Rozprávali sme sa o ňom s prednostom Ústavu biofyziky a informatiky z 1. lekárskej fakulty Karlovej univerzity a dekanom Fakulty zdravotníckych štúdií na Technickej univerzite v Liberci, profesorom Jiřím Benešom. Ten je tiež jedným z úzkej skupiny expertov, ktorí sa podieľajú na schvaľovaní nových pokrokových zdravotníckych prostriedkov v EÚ.

Epoch Times: Pán profesor, čo sú to tie rázové vlny?

Jiří Beneš: Rázová vlna je zvláštna forma tlakovej vlny, je to náraz, ktorý sa opakuje napríklad po jednej sekunde. Je to prudké stlačenie a potom pomalší pokles a nepatrný podtlak, ktorý nasleduje po stlačení. Výhodou rázovej vlny je, že predstavuje mohutný tlak s veľmi redukovaným podtlakom. Kontinuálny ultrazvuk má totiž pri extrémnych intenzitách jednu nevýhodu, a tou je, že len čo sa podtlaková časť dostane do oblasti takých podtlakov, je schopná mechanicky poškodiť alebo prerušiť pevnosť vody a tkanív, pričom vzniknú trhliny.

Týmto trhlinám sa hovorí kavitácia, sú to také dutinky. Tieto dutinky logicky veľmi rýchlo kolabujú a tento kolaps je dokonca z fyzikálneho hľadiska adiabatický, čo znamená, že dochádza k veľmi prudkému nárastu teploty, až o niekoľko rádov, čím dochádza k veľmi toxickému poškodeniu. Inými slovami, za mnoho desaťročí sa nepodarilo preukázať, že by ultrazvuk do kavitačného prahu bol škodlivý, zatiaľ čo ultrazvuk nad kavitačným prahom je nielen toxický, ale zároveň nedovoľuje akustike, aby sa šírila ďalej do tkanív. Tieto nežiaduce účinky má rázová vlna podstatne eliminované.

Ako boli tlakové vlny objavené?

To je zaujímavé. Na začiatku sedemdesiatych rokov inžinieri hľadali materiál na výrobu prednej hrany krídel lietadiel, pretože pri nadzvukových rýchlostiach kvapky vody vytvárali nárazom do predných krídel priehlbiny. Skúmali, z akého materiálu by mohli vyrobiť prednú časť krídla, aby bolo lietadlo pri nadzvukových rýchlostiach komfortné. Skúšali to práve s rázovou vlnou, keď jeden inžinier dal do dráhy tejto rázovej vlny ruku. Povedal, že mu v ruke veľmi zabrnelo, a zľakol sa. Vlna rukou prešla a nespravila jej vôbec nič, ale za tou rukou to rozbilo akúsi titánovo-volfrámovú zliatinu, ktorej pevnosť sledovali.

Inžinieri boli prekvapení, ako je možné, že nejaká mechanická energia alebo skôr tlakový pulz je schopný rozbiť najtvrdšie materiály a zároveň nepoškodiť biologické tkanivá. Následne vznikla – pravdepodobne v rámci NATO – veľká výskumná úloha a zistilo sa, že rázové vlny prechádzajú mäkkou nevzdušnou tkaninou úplne bez problémov, bez poškodenia, pretože sa tam neabsorbujú, nestrácajú a podobne. Ale keď narazia na tvrdý akustický odpor, sú schopné spôsobiť ohromný efekt.

To bol začiatok myšlienky využitia vĺn v medicíne. V roku 1976 operovali psom obličkové kamene a rozbili ich rázovou vlnou. Potom to už rýchlo prešlo k ľuďom.

Ako sa rázová vlna aplikuje v medicíne?

Používa sa aplikátor mimo tela pacienta a do toho pacienta sa zbieha lúč tlakových vĺn, ktoré sa v jednom bode stretnú a urobia tam malé ohnisko tlaku, je veľké asi štvorcový centimeter.

Ako funguje takýto aplikátor?

Existuje niekoľko typov aplikátorov. Najprv sa vytvorí tlakový impulz výbojom a do okolia sa šíri tlaková guľová vlna a zároveň s rastúcou vzdialenosťou od ohniska klesá amplitúda tlaku. Na nejakom odrážači sa potom dá tlak niekam odraziť a tam znovu skoncentrovať do iného miesta, kde už môžete pomocou ultrazvuku alebo röntgenu nastaviť obličkový kameň.

Môžete tiež vytvoriť veľkú vlnoplochu gule a postupne ju fokusovať do stredu tej gule alebo dokonca vytvoriť valcovú tlakovú vlnu. A táto valcová tlaková vlna sa skoncentruje paraboloidom. Existuje celý rad princípov koncentrácie a všetky majú jedno spoločné – vytvoria veľký tlak a nízky podtlak. Z hľadiska fyziky ide o veľký tlak počas veľmi krátkeho času. To znamená veľký výkon za krátky čas. Tento krátky čas spôsobí, že v rázovej vlne je absolútne minimálna energia.

Ako to vníma pacient? Ako brnenie?

Pacient to vníma ako nepríjemný alebo dokonca bolestivý pocit. Ako keď dostanete výboj od sviečky na motore, také brnenie. Je to nepríjemné a v niektorých prípadoch je dokonca dôležité podať analgetiká, pretože tých rázov je až 2 500, čo pri sekvencii jednej sekundy znamená 40-60 minút aplikácie, ak započítame aj čas na zacielenie. Zameranie sa často synchronizuje aj s dychom a podobne, takže to nemôže ísť tak rýchlo. A pre pacienta je to nepríjemné.

Ďalšou nepríjemnosťou je, že mechanický odraz vytvorí rad akustických fenoménov. Takže na urológiách to znie ako v kováčskej dielni, ako keby tam niekto búchal kladivom do železa.

To nás privádza k otázke, kde sa rázové vlny v medicíne aplikujú.

Začalo sa to pri obličkách, pretože je to veľmi rozumné použitie. Zatiaľ sa používajú len na miestach, kde existuje akustická odlišnosť. To znamená, že to nie sú len obličkové kamene, veľmi dobre sa aplikujú vo fyzioterapii a rehabilitácii na úponové bolesti a podobne. Ortopedické aplikácie dnes dokonca prevyšujú aplikácie pri obličkových kameňoch.

Bola aj myšlienka aplikovať ich na nádory. K poškodeniu nádorov klasickou rázovou vlnou došlo, ale bolo absolútne marginálne, minimálne a klinicky bezvýznamné. Na akadémii vied sa podarilo vytvoriť dokonca dve rázové vlny, kde jedna rázová vlna stlačí miesto v ohnisku, a kým vzniknú drobné kavitácie, čo je potrebné v čase do 5 mikrosekúnd, dorazí tam druhá rázová vlna. Tá nevie, že akustická nehomogenita bola vytvorená jej kolegyňou, a v mieste sa rozptýli a uvoľní tam svoju energiu. Ukázalo sa, že nádor to síce krásne zruší, zničí, ale mechanické poškodenie môže spôsobiť disemináciu (rozsev) nádorových buniek.

Táto metóda sa zatiaľ nepoužíva, hoci je to zaujímavá myšlienka, pretože v prípade paliatívnej aplikácie by došlo k zníženiu počtu nádorových buniek. Vyskytol sa však etický problém, resp. problém s etickou komisiou, ktorá ďalšie pokusy schválila s požiadavkou kontrolných testov na niekoľko desaťročí.

Kedy to bolo?

V rokoch 2015 – 2016. Autorom týchto, ako by som to nazval, tandemových rázových vĺn bol docent Šunka z Ústavu fyziky plazmy AVČR, ktorý už, žiaľ, nie je medzi nami. Mali sme aj niektoré klinické aplikácie na ľuďoch, ale práve etická komisia vyžadovala také testy, ktoré nebolo finančne možné realizovať. Nemala na to ani akadémia, ani klinika a grant sa nepodarilo získať pre formálne chyby a úspory.

Bol som pri tom ako lekár, ktorý od roku 1988 až dodnes klinicky aplikuje rázové vlny. Domnievam sa, že už ten prvý zdroj, ktorý vtedy vytvoril docent Šunka na Ústave fyziky plazmy, je dodnes jeden z najlepších na svete, pretože má najlepší pomer tlaku a podtlaku, je veľmi dobre spravený. Je to asi preto, že využíva akúsi našu zaostalosť, to znamená spínanie pomocou tyratrónu (typ elektrónky), ktorý v západných krajinách v roku 1988 už mnoho rokov nepoznali. Docent Šunka tyratróny znovu oživil, a to sa ukázalo ako prednosť.

Je smutné, že výrobcovia, ktorí sa toho chopili, to dotiahli do dokonalého krachu, pretože pre nich modernizácia spočívala v tom, že hotový výrobok premaľovali zo žltej na modrú. Vtedy, v deväťdesiatych rokoch, bola potrebná iná inovácia, taká tá komfortná. Lekári majú radi, keď sú prístroje čo najkomfortnejšie, pacienti tiež, a to u starších prístrojov nebolo. Mali sa použiť lepšie röntgeny, lepšie sonografie a tieto možnosti boli príliš nákladné pre firmu, ktorá to tu v Čechách kedysi robila. Takže sa to skončilo, zaniklo.

Aplikátory, ktoré sa dnes používajú na rázové vlny, teraz vyrábajú zahraničné firmy. Je to tak?

Aplikátory teraz vyrábajú zahraničné firmy. Musím povedať, že počas celých 90. rokov a krátko po roku 2000 bola väčšina aplikátorov vyrobená doma, ale postupne sa nahrádza tými zahraničnými, pretože miestny výrobca de facto nespĺňa potrebný komfort. Myslím si, že dnes sú u nás na urologických oddeleniach už len posledné kusy tohto domáceho výrobku. Napriek tomu odviedli skvelú prácu, pretože desiatky rokov fungovali veľmi presne.

Zahraniční výrobcovia používajú rôzne rázové vlny a je v tom priveľa komercie, ale veľmi málo znalostí o problematike. Môžem potvrdiť, že často ide o krásny, veľmi pekne vyrobený prístroj, ale jeho rázové vlny nerozbíjajú, pretože majú slabé tlaky, zatiaľ čo iný výrobca má dobrú rázovú vlnu, ale zameranie má také celkom nedostatočné, až sa človek čuduje nad jednoduchosťou schváleného riešenia.

Kde sa rázové vlny využívajú?

Rázové vlny sa využívajú úplne všade. Každá nemocnica má dnes na urológii litotriptor, prístroj na rozbíjanie obličkových kameňov. Treba povedať, že v roku 1988, keď sa táto metóda masovo rozšírila po celej planéte, sa liečba kameňov úplne zmenila. Namiesto operácie sa litiáza obličiek rieši prevažne drvením a endoskopiou. Na operačné zákroky zostali len desatiny pôvodnych počtov.

Existovala aj myšlienka liečiť žlčníkové kamene, ale ukázala sa ako nesprávna, pretože tieto kamene majú recidívu (vracajú sa). Efekt takejto liečby bol nulový a skôr sme týmto pacientom posunuli indikáciu na operačný zákrok o 10 až 15 rokov, čo nie je nijako optimálne. Preto sa to zrušilo. Kamienky v žlčovode sú mäkké a často ich pred pôsobením tlakovej vlny chráni vzduch v ich okolí.

Urológovia majú tú výhodu, že nikdy nemajú vzduch v ceste, a preto pri rozbíjaní kameňov zaberá jedno, výnimočne dve opakovania, zatiaľ čo pri žlčníkových cestách sú to tri, niekedy až štyri opakovania, čo narážalo na trpezlivosť lekárov aj pacientov. Preto majú rázové vlny v gastroenterológii len veľmi okrajový význam.

Aký ďalší potenciál vidíte v rázových vlnách?

V prvom rade sú to rutinné ortopedické aplikácie, ktoré sa rozšíria. Zaujímavosťou je, že rázové vlny sú jednou z mála metód, ktoré dokážu taký intenzívny výkon sústrediť na malé miesto. Málokedy sa podarí sústrediť energiu tak, ako sa to robí napríklad pri ožarovaní, keď sa snažíte dostať veľkú dávku žiarenia na jedno malé miesto.

Človeku napadajú možné budúce aplikácie pri cievach, rôznych malformáciách a podobne. To všetko sú veci, ktoré by mohli mať význam. Narážajú však na výskum a zavádzanie nových zdravotníckych prostriedkov. Pokiaľ Európska komisia nezmení niektoré prehnané nariadenia z roku 2017 o bezpečnosti klinických štúdií, výskum aj inovácie budú nesmierne obmedzené.

Ďakujeme za rozhovor!

ZDIEĽAŤ ČLÁNOK