三期间隔一段时间后再碎石，则没有治疗累积效应，因此，较大的结石可以分期治部，能够大大减少肾损伤。
在这项动物研究中，我们回顾了高能冲击波应用后兔肾脏的组织形态学变化。并观察是不是有治疗累积效应。
材料和方法：分成2组，每组8只兔子。第 1 组 1 次治疗，第 2 组接受了 3 次ESWL 治疗，治疗间隔为 7 天，包括每次治疗左肾 3500 次冲击，每次治疗右肾 5500 次。研究后双侧肾切除术后，进行组织形态学检查。为了统计分析，形成了4组标本。第一组和第二组分别接受 1 次治疗，冲击分别为 3500 和 5500 次。第三组和第四组分别接受 3 次治疗，每次治疗次数分别为 3500 和 5500 次。在光学显微镜下评估切片以确定包膜下增厚；肾小管内和实质出血;包膜下、间质、血管周围和输尿管近端纤维化;实质坏死;肾小管上皮空泡化；肾小管萎缩;肾小球破坏和钙化。
在组织病理学检查中发现包膜增厚、包膜下血肿、小管上皮空泡化、肾小球破坏、实质出血、间质纤维化和血管周围纤维化，各组均有观察。在统计分析中，在血管周围纤维化和肾小管萎缩的基础上，每治疗的量都依赖于两者的增加。
ESWL 的不利影响是剂量依赖性的，但不会累积。组织病理学实验动物研究将有利于了解这些局部效应和全身效应。
许多医疗中心都担心体外冲击波碎石术 (ESWL) 对组织的不利影响。临床和实验研究表明，这种治疗可能对肾脏及其外周组织产生严重的急性和慢性影响。ESWL 的不利影响包括血管创伤、腹部器官穿孔、肝血肿、气胸、尿胸、急性坏死性胰腺炎、腹壁解剖脓肿和髂静脉血栓形成，据报道发生率低于 1%，或在一些研究中, 有大约3-7% 的患者有几率发生羡慕嫉并发症。与第一代设备相比，新型碎石机似乎增加了冲击波 (SW) 应用的潜在问题，但它们的使用更有效，治疗痛苦更小，应用也更简单。制造商推出了经过重大改进的新设备，若使用得当，也可能有助于减少不良反应。本研究的目的是确定使用各种 SWs 的 ESWL 的组织形态学效应，并确定最大能量和剂量可以在 ESWL 治疗后使用而不会对肾脏产生不利影响。
本研究设计为实验动物研究，经我院动物伦理委员会批准，按照世界医学协会赫尔辛基宣言进行。使用液电装置（Spark Gap Technology，ELMEDTM 碎石系统，土耳其安卡拉）。新西兰白兔3-4岁，体重3-4公斤，分为2组，每组8只。第一个研究组接受了一次 ESWL，分别在左肾和右肾中进行了 3500 和 5500 次 SW。第二个研究组接受了三期 ESWL，分别为左肾和右肾进行了 3500 和 5500 次 SW，各期之间间隔 7 天。适用于两组的 ESWL 协议详见表 1。
在治疗结束时，进行双侧肾输尿管切除术，并将获得的标本分为四个不同的标本组，每个组接受四种不同程序中的一种。组织形态学变化的术语，取决于治疗次数和 SWs（表 2）。
对四组标本的检查结果做多元化的分析。在每次治疗之前，对每只动物肌肉注射盐酸 (50 mg/kg) 和木糖苷 (5 mg/kg)。对比材料，葡甲胺然后通过一只耳朵的边缘静脉静脉内给予氨基酯（10 毫升，0.65 毫克/毫升）。然后将兔子置于碎石机上，在透视引导下将肾脏中部定位在 F2 焦点上，3500 和 5500 SWs，以 80 SWs/min 的频率，两次间隔 7 天，以 23 kV 功率（无分别向左侧和右侧施加低能量。所有这些程序均由两名泌尿科医生 (AD, PT) 执行，他们都持有实验动物研究的许可证。
据报道，与由少量低能量 SW 组成的 ESWL 相关的急性变化在第 7 天后消失 [9]。因此，我们最终选择进行腹部探查，并在第 7 天进行肾输尿管切除术，以确定应用大量高能量 SW 引起的急性变化是否持续更长时间。腹主动脉夹层术作为安乐死的方法，而动物在双侧肾输尿管切除术结束时处于麻醉状态。这些程序由相同的泌尿科医生 (AD, PT) 执行。组织形态学评估，肾输尿管切除标本固定10%， 24 小时。组织样品用分级酒精浴脱水，石蜡包埋，切片至5 μm厚。这些切片用苏木精-伊红 (H&E)、过碘酸希夫 (PAS) 和马森三色染料染色，并在光学显微镜 (OlympusTM,BX50) 下检查。Masson 三色染色用于证明纤维化，PAS 染色用于证明肾小管上皮空泡化。根据包膜增厚、输尿管、间质和血管周围纤维化、包膜下和实质内出血、肾小管上皮空泡化和萎缩、肾小球破坏的广泛程度进行组织形态学评估。轻度（1），如果病变仅在一个显微镜视野中在×200 放大倍数下可见；中度 (2)，如果在 ×200 放大倍数下在两个显微镜视野中看到病变；严重 (3)，如果在 200 倍放大倍数下在两个以上的显微镜视野中看到病变。组织病理学评估由经验比较丰富的病理学家 (SUB) 进行。
在 ESWL 后立即在 24/32 (75%) 的程序中观察到皮肤瘀点（16 只兔子，但 32 只 ESWL 程序，包括同一只兔子的右侧和左侧）。探查期间未发现腹部器官的宏观变化。组织病理学发现总结在表 2 中。在所有组中都检测到轻度水平的包膜增厚、包膜下血肿（图 1）、肾小管萎缩、肾小管上皮空泡化和肾小球破坏。 输尿管纤维化在第1和第4组中观察到轻度水平，但在第2和第3组中不明显。 组间无统计学差别（图2、3、4）。各组实质出血轻微，间质纤维化严重。 四组之中，实质出血和间质纤维化结果之间没有统计学显着差异四组之中。 第 3 组血管周围纤维化较轻，第 4 组为中度。 当比较血管周围纤维化时，我们得知了统计学上的显着差异第 1 组和第 4 组之间以及第 3 组和第 4 组之间（p 0.05）（表 2）
图 2. 第 4 组的肾脏部分（5500 SW，3 个疗程）显示局灶性最小管状萎缩。 其中之一包含PAS 阳性透明管型（箭头）（PAS，x200）
图 3. 第 4 组的肾脏部分（5500 SW，3 次）血管周围有明显的纤维化，呈绿色马森三色染色。 （箭头）（MassonsTrichrom，x400）。
图 4. 第 1 组的肾脏部分（3500 SW，1 次）显示不显着的组织病理学发现。 在这里，管状未见萎缩和血管周围纤维化。 （星号显示血管，箭头显示小管）（MassonsTrichrome，x400）
目前 80% 到 90% 的肾结石都适合用 ESWL 治疗，但是，对于大于 2.5 cm 的结石或较硬结石（例如由一水草酸钙或胱氨酸组成的结石），用 ESWL疗法完全去除是困难的。这些复杂的结石在大多数情况下要多次处理和更高的 ESWL功率设置才能够有效。在此研究中，选择 3500 和 5500 冲击波的根本原因是为了研究在如此高的剂量和能量下，SWs 的有害组织病理学和累积效应是否会增加。出于这个原因，我们没在手术开始时应用低能量波，如果在不良反应方面没有实质性变化，则在疑似较硬结石存在的情况下，应用高剂量和高能量 SW 可能是有利的，从而有可能实现足够的碎裂并减少所需的 ESWL 次数。根据结果，在较硬结石的情况下，可能更喜欢使用高剂量和高能量 SW，因为在第一次治疗中可能会完全碎裂，由此减少所需的治疗次数，从而防止累积效应。
关于能量波对生理功能和细胞结构影响的初步体内研究仅限于低得多的 SWs 和电压 。SW 应用期间肾脏的安全边际在很大程度上是未知的。许多研究都证实了在强烈的 ESWL 应用后，会出现不利影响。在动物模型中，应用 500 SWs 后，未观察到病理变化。然而，病理变化慢慢的出现在更高的剂量，在 Gunasekaran 研究中报告了 8000 SWs 对一只兔子是致命的。此外，动物研究表明 ESWL 后的急性变化与在人类受试者中观察到的相似。
此外，动物研究中注意到的慢性肾脏变化包括弥漫性间质纤维化、肾单位丢失、局灶性钙化和肾周瘢痕形成 。在组织形态学评估中，每组都检测到低水平的包膜下出血、肾小管上皮空泡化、肾小球破坏和输尿管纤维化。实质内出血和血管周围纤维化也很轻微。除血管周围纤维化外，各组在组织形态学参数方面没有统计学差异。尽管第 3 组和第 4 组之间的血管周围纤维化存在显着差异（p 0.05），但应用一次 ESWL 的第 1 组和第 2 组之间没有显着差异。这一发现可能表明 ESWL 有几率存在累积效应。在文献中，Koga 等人的一项研究类似地观察到重复治疗后 ESWL 的累积效应。在所有组中观察到严重的间质纤维化。与其他研究相比，没有证明任何局部肾挫伤或局部钙化 。在本研究中，根据 Newman 的研究结果，ESWL 后间质出血、包膜下出血、包膜张力和肾周出血很明显。
然而，没有观察到肾小管内出血、囊下纤维化和实质坏死。这些发现可能被解释为 ESWL 的急性影响。此外，永久性变化的证据例如，纤维化、肾小管和肾小球损伤，还观察到慢性炎症改变，在我们的研究中，这与其他研究一致 。因此，建议在此类研究中，应在治疗后第 3 个月进行额外的组织形态学评估，以确定此类慢性变化是否是永久性的。使用 ESWL 的早期实验动物研究，用狗模型进行，但亚临床使用了 SW 处理水平。仅 500 次治疗给予每个肾脏，这些肾脏都没有表现出任何病理变化 。虽然之前已经研究了 ESWL 治疗的组织形态学影响，但我们的目标是是为了研究 ESWL 的副作用，高能 SW (3500–5500 SW) 的数量（23kV 电源）。在这里，我们评估了 3500 和 5500 SW 的 ESWL 剂量的剂量依赖性效应，以及最多三个疗程的累积效应。结果，除外血管周围纤维化，我们得知显示第 1 组和第 4 组之间以及第 3 组和第 4 组之间血管周围纤维化存在显着差异。
古贺等人还报告了重复 ESWL 应用的累积破坏性影响 。研究 ESWL 生物效应的研究之间的结果差异是由于对多重效应仍未达成共识。作用于结石碎裂和组织损伤的机制。对急性损伤的担忧日益增加，与 ESWL 相关的长期不良反应需要特别的策略来减少肾损伤，并提高结石分解的效率。这些研究中使用的碎石机类型也可能影响结果。最近关于结石分解机制、SW 聚焦、耦合和应用的研究可能会解决其中的一些问题。临床碎石机使用四种生成原理。
在液电碎石机 (EHLs)，两个之间的火花放电电极产生 SW。 EHL 具备极高的单次可变性，因为火花位置会随着电极磨损而变化。这种“抖动效应”的重要性正在辩论中 ]，有些人认为它可能与大焦点无关。导电系统（EDAP）TMS，Vaulx-en-Velin，法国）采用被高导电溶液包围的电极，由于电极间距离更短和电极磨损减少，电极寿命超过 40.000 次脉冲。电磁和压电源提供稳定的 SW 释放持续超过一百万次冲击；然而，可能会发生声输出不稳定 [24]。将脉冲频率 (PRF) 从 120 SWs/min 降低到 30 SWs/min 会导致碎石颗粒尺寸显着减小[。将递送速率从 60 SWs/min 减慢到 30 SWs/min 也对猪模型中肾血管系统的完整性提供了显着的保护作用 。这些发现支持降低 PRF 以提高 ESWL 的安全性和有效性的潜在策略。然而，在临床实践中，低PRF会显着延长治疗时间，对于无法保持稳定的患者可能会带来不便。七项随机对照试验的分析(n = 1235) 表明与120 SWs/min 相比，大多数都用在 10 mm 的结石，在 60-80 SWs/min 时效果更好。此外，在猪模型中的实验研究表明碎石机的功率和 SW 速率设置以及 SW 输送顺序可用于减少对肾脏的创伤。
当遵循初始剂量时，用于使患者适应 SW 的逐步功率增加的方法会导致较少的组织损伤，另外在 SW 传送中短暂（3-4 分钟）暂停，也能够大大减少组织损伤。将碎石机的发射速率减慢至 60 SWs/min 或更低也可有实际效果的减少肾损伤，并具有改善结石破裂的额外好处。减少肾损伤的策略——通过“暂停保护”增加功率或以降低的 SW 率提供 SWs——都没有在临床试验中进行过测试。除肾损伤外，ESWL 并非绝对没其他严重并发症，例如胃肠道损伤（约 1.8% 的病例），包括结肠穿孔或十二指肠糜烂。我们的研究结果为，在探查过程中腹内器官没有宏观变化。然而，这些并发症可能由于数量少而被低估了。我们迄今为止的知识表明，SWL 会导致短期的临时组织病理学变化。虽然在小剂量下没有观察到病理学发现，但随着 ESWL 剂量的增加，对不同参数的不利影响开始以不同的强度出现。迄今为止，尚未进行任何研究可以充分显示 ESWL 对肾脏的长期影响。Newman 等人报道了狗的剂量依赖性肾实质纤维化，Morris 等人也在兔子中证明了这一点。
对血管周围纤维化方面的研究根据结果得出，连续高剂量应用可能会产生累积效应。未来的研究应包括肾脏在较晚的时间点（即 3 个月）组织病理学评估，这可能更好地说明 ESWL 的长期影响。
