Prediction of the energy required for extracorporeal shock wave lithotripsy of certain stones composition using simple radiology and computerized axial tomography

Abstract

Objective

To demonstrate that urinary lithiasis have a specific susceptibility to fracture through extracorporeal shock wave lithotripsy (ESWL), which is common for all calculi with the same composition and which can be estimated before treatment using CT or plain X-ray.

Material and method

We present an in vitro, prospective, randomized, blind and multi-center study involving 308 urinary calculi. 193 of these met the inclusion criteria: whole calculi composed purely of calcium oxalate monohydrate (COM), uric acid (UA) or carbonate apatite (CA), or a mix of oxalate (COMix) and of a size greater than 0.5 cm. The samples were broken using lithotripsy until reaching a pre-established level of comminution. The variables employed were energy dose (Edose) per cm³ of lithiasis and Edose adjusted to lithiasic surface (EdAJ) per cm³.

Results

COM was the hardest, requiring an Edose of 119,624 mJ/cm³ and an EdAJ of 36,983 mJ/cm³, followed by COMix (75,501/36,983), CA (22,734/21,186) and UA (22,580/6837) (p < 0.05). Gmax and Gmda were correlated with Edose (r = 0.434/r = 0.420) and EdAJ (r = 0.599/r = 0.545) (p < 0.01). UH were correlated, in bone window and soft tissue window, with Edose/cm³ (r = 0.478/r = 0.539) y EdAJ/cm³ (r = 0.745/r = 0.758) (p < 0.01).

Conclusions

In our in vitro research lithiasis require, due to the specific nature of their composition, a given amount of energy in order to be broken by ESWL, which is inherent to all those sharing the same composition, and can be predicted using CT or plain X-ray.

Resumen

Objetivo

Demostrar que las litiasis urinarias necesitan, según su composición, una determinada energía para ser fracturadas mediante litotricia extracorpórea por ondas de choque (LEOC), pudiendo ser estimada antes del tratamiento mediante radiografía simple y TAC.

Material y método

Estudio experimental, prospectivo y ciego, con 308 cálculos urinarios de 4 hospitales. No cumplieron criterios de inclusión 115: litiasis intactas, mayores de 0,5 cm y de composición pura (> 75%) de oxalato cálcico monohidrato (OCM), úrico o carboapatita, o mixta oxalocálcica mono y dihidratada (OCMix). Las 193 restantes fueron sometidas a radiografía simple y a tomografía (TAC), valorando digitalmente el gris máximo (Gmax) y el gris mediano (Gmda) presentado mediante Adobe Photoshop^® CS5, y la atenuación en unidades Hounsfield (UH). Posteriormente se les administró LEOC a una frecuencia fija de 1 Hz hasta alcanzar una conminución preestablecida, registrándose así la dosis de energía (Edose) y la Edose ajustada a superficie litiásica (EdAJ).

Resultados

La composición OCM resultó la más dura, precisando una Edose de 119.624 mJ/cm³ y una EdAJ de 36.983 mJ/cm³, seguida de OCMix (75.501/36.983), carboapatita (22.734/21.186) y úrico (22.580/6.837) (p < 0,05). Gmax y Gmda se correlacionaron con Edose (r = 0,434 y r = 0,420) y EdAJ (r = 0,599 y r = 0,545) (p < 0,01). Las UH se correlacionaron, tanto en ventana de tejido blando como óseo, con Edose/cm³ (r = 0,478 y r = 0,539) y EdAJ/cm³ (r = 0,745 y r = 0,758) (p < 0,01).

Conclusiones

Las litiasis precisan, por las características propias de su composición, una determinada cantidad de energía para su rotura con LEOC en fragmentos de diámetro menor de 2 mm, que es predecible empleando la atenuación en UH en TAC, o escala de grises en la radiografía simple.