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16.05.2019 | Original Article

Thermal effects of Ho:YAG laser lithotripsy during retrograde intrarenal surgery and percutaneous nephrolithotomy in an ex vivo porcine kidney model

Zeitschrift:
World Journal of Urology
Autoren:
Simon Hein, Ralf Petzold, Rodrigo Suarez-Ibarrola, Philippe-Fabian Müller, Martin Schoenthaler, Arkadiusz Miernik
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (https://​doi.​org/​10.​1007/​s00345-019-02808-5) contains supplementary material, which is available to authorized users.
This work was presented at the 69th Annual German Congress of Urology 2017, Dresden, Germany.

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

Purpose

To evaluate the thermal effect of high-power holmium:yttrium–aluminum–garnet (Ho:YAG) laser lithotripsy in flexible/semirigid ureteroscopy (fURS/sURS) and percutaneous nephrolithotomy (PNL) in a standardized ex vivo porcine kidney model with real-time temperature assessment.

Methods

The experimental setup consisted of three models designed to evaluate the thermal effects of Ho:YAG laser lithotripsy in fURS, sURS and PNL, respectively. In all setups, a postmortem porcine kidney was placed in a 37 °C water bath. Three thermocouples were inserted into the renal parenchyma while a flexible thermocouple was placed 3–4 mm proximal to the laser fiber to measure temperature variations in the collecting system. The thermal impact was evaluated in relation to laser power between 5 and 100 W and various irrigation rates (37 °C, 0–100 ml/min).

Results

In all three experimental setups, sufficient irrigation was required to prevent potentially damaging temperatures into the renal pelvis and parenchyma. Even 5 W in fURS can lead to a potentially harming temperature rise if insufficient irrigation is applied. Particularly, high-power settings ≥ 30 W carry an elevated risk for critical temperature rises. The results allow the definition of a specific irrigation threshold for any power setting to prevent critical temperatures in the present study design.

Conclusions

Ho:YAG laser lithotripsy bears the risk of thermal damages to the urinary tract even at low-power settings if inadequate irrigation is applied. Sufficient irrigation is mandatory to perform safe Ho:YAG laser lithotripsy. Based on the results, we developed a formula calculating the approximate ΔT for irrigation rates ≥ 30 ml/min: ΔT = 15 K × (power [W]/irrigation [ml/min]).

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