Long-Term Functional Outcome of Kidneys in Children with Urolithiasis after ESWL Treatment

Abstract

The aim of this study was to determine the long-term functional outcome of kidneys in children with urolithiasis treated by means of extracorporeal shock wave lithotripsy (ESWL). The effectiveness and safety of this method in the management of pediatric urinary stone disease was also studied. This prospective study enrolled 84 children, 33 boys (age: 9.1 ± 3.8 yrs) and 51 girls (age: 9.6 ± 3.9 yrs), with urolithiasis who were treated using a second-generation „Siemens“ Lithostar lithotriptor, in the period between 1988 and 1998. Dynamic kidney scintigraphy using ^{99 m}Tc-DTPA was done prior to, immediately following ESWL treatment, three months later, and again after an observation period of 12 - 67 months (38 ± 13 months). Immediate fragmentation rate was 90 %, while the calculus clearance rate was 61 %. Glomerular filtration rate (GFR), measured by clearance of ^{99 m}Tc-DTPA, immediately after an ESWL treatment of 107 ± 6 ml/min was significantly lower compared to the pretreatment value of 118 ± 7 ml/min, but returned three months later to 121 ± 6 ml/min, and to 131 ± 10 ml/min at the end of the observation period. A separate analysis was performed on three groups of patients treated by ESWL: with acute calculous disease, chronic calculous disease, and chronic calculous with partial stasis. ESWL treatment in children with acute obstruction was associated with an immediate increase in GFR; however, in chronic calculous disease a decrease in GFR was found. A return of GFR to the pretreatment level was observed at the three-month control in these patients. In patients with acute stone obstruction, at 3 and 12 - 67 months after ESWL treatment, GFR of the treated kidney was found to be significantly increased compared to the pretreatment level. In contrast, in children with chronic calculous disease this increase was modest. This study has demonstrated ESWL to be an effective treatment option for urinary calculi management, which can be safely performed in a pediatric population without long-term effects on the growing kidneys.

Résumé

Le but de cette étude est de déterminer chez l'enfant le devenir fonctionnel à long terme des reins lithiasiques, qui ont été traités par lithotripsie extracorporelle (ESWL). L'efficacité et la sûreté de cette méthode dans le ménagement de la lithiase urinaire pédiatrique sont aussi étudiées. Cette étude prospective a regroupé 84 enfants, 33 garçons (âge: 9,1 ± 3,8 années) et 51 filles (âge: 9,6 ± 3,9 années). La lithiase de ces enfants était traitée en utilisant un lithotripteur Lithostar Siemens de seconde génération pendant la période 1988 - 1998. Une scintigraphie dynamique utilisant DTPA ^99mTc était faite avant, immédiatement après la lithotripsie, 3 mois plus tard et de nouveau après une période de surveillance de 12 à 67 mois (38 ± 13). Le taux de fragmentation immédiat était de 90 % alors que la clairance des calculs était de 71 %. Le taux de filtration glomérulaire (GFR) mesuré par la clairance de DTPA ^99mTc immédiatement avant la lithotripsie était de 107 ± 6 ml/min était significativement plus basse comparée aux valeurs pré-operatoires de 118 ± 7 ml/min, mais retournait 3 mois plus tard à 121 ± 6 ml/min et à 131 ± 10 ml/min à la fin de la période d'observation. Une analyse séparée était réalisée sur 3 groupes de patients traités par lithotripsie: lithiase aiguë, lithiase chronique et la stase partielle avec lithiase chronique. Le traitement par lithotripsie chez l'enfant avec un obstruction aiguë était associée avec une augmentation immédiate de GFR, alors que dans les formes chronique, une diminution de GFR était retrouvée. Un retour de GFR au niveau pré-thérapeutique était observé au 3^ème mois chez ces patients. Chez les patients avec une obstruction lithiasique aiguë à 3 et 12 - 67 mois après la lithotripsie, GRF du rein traité était significativement augmenté comparé au niveau pré-thérapeutique. En contraste, chez les enfants avec une obstruction chronique, l'augmentation était modeste.

Cette étude a démonstré que la lithotripsie extracorporelle est un traitement efficace des calculs urinaires et peut être réalisée en toute sécurité dans une population pédiatrique sans effet sur le rein en croissance.

Resumen

El objetivo de este estudio fue determinar el resultado funcional a largo plazo de los riñones de niños con urolitiasis tratada mediante litotripsia extra-corpórea (ESWL). Fueron también estudiadas la eficacia y la seguridad de este método en el tratamiento de la litiasis renal. Este estudio retrospectivo incluyó 84 niños de los que 33 eran varones (9,1 ± 3,8 años) y 51 niñas (9,6 ± 3,9 años) con urolitiasis tratada mediante litotriptor Lithostar Siemens de segunda generación desde 1988 a 1998. Se realizó escintigrafía renal dinámica con DTPA TC 99 ^m antes, inmediatamente después, 3 meses tras la ESW y tras un periodo de seguimiento que osciló entre 12 y 67 meses (38 ± 13). La tasa de fragmentación inmediata fue de 90 % mientras que el aclaramiento de cálculos fue del 61 %. La tasa de filtración glomerular (GFR) medida por aclaramiento de DTPA inmediatamente después de la ESWL fue de 107 ± 6 ml/min, significativamente más baja que la pretratamiento 118 ± 7 ml/min, pero volvió 3 meses más tarde a 121 ± 6 ml/min y a 131 ± 10 ml/min al final del periodo de observación. Realizamos un análisis separado de los tres grupos de pacientes tratados con ESW: Aquellos con enfermedad litiásica aguda, los que tenían enfermedad crónica y los que tenían enfermedad crónica con ectasia parcial. El tratamiento de ESWL en niños con obstrucción aguda se asoció con aumento inmediato del GFR y sin embargo, en la calculosis crónica se encontró una disminución del GFR que volvió a la normalidad en 3 meses. En los pacientes con obstrucción aguda por cálculo estaba significativamente aumentado a los 3 y a los 12 a 67 meses tras ESWL el GFR del riñón tratado en comparación con el pre-tratamiento. En contraste los niños con enfermedad litiásica crónica este aumento fue modesto. Nuestro estudio demuestra que el ESWL es una opción efectiva para el tratamiento de los cálculos urinarios que puede ser llevada a cabo con seguridad en pacientes pediátricos sin efectos a largo plazo sobre los riñones en crecimiento.

Zusammenfassung

Ziel der Studie war es, die Langzeitfunktion von Kindern mit Nierensteinen zu überprüfen sowie den Effekt der extrakorporalen Schockwellen-Lithotripsie (ESWL). Die vorliegende prospektive Studie umfasste 84 Kinder (33 Knaben) im Alter von 9,1 ± 3,8 Jahren und 51 Mädchen im Alter von 9,6 ± 3,9 Jahren. Bei diesen Patienten wurde die 2. Generation des „Siemens“ Lithostar Lithotriptor im Zeitraum von 1988 - 1998 angewandt. Zur Funktionskontrolle wurden dynamische Szintigraphien mit ^{99 m}Tc-DTPA durchgeführt, wobei die Untersuchungen unmittelbar nach der Lithotripsie sowie 3 Monate später und auch nach 12 - 67 Monaten (38 ± 13 Monaten) durchgeführt wurden.

Ergebnisse

Bei 90 % der Kinder war es möglich, die Steine zu zerstören, wobei jedoch die Clearancerate nur 61 % betrug. Die Glomerulumfiltrationsrate (GFR), welche über die ^{99 m}Tc-DTPA gemessen wurde, betrug unmittelbar nach der ESWL 107 ± 6 ml/min und war damit signifikant niedriger als präoperativ mit 118 ± 7 ml/min. Drei Monate später normalisierte sich die Clearance mit 121 ± 6 ml/min und verbesserte sich weiterhin zum Zeitpunkt der Beobachtungsperiode auf 131 ± 10 ml/min. Die Patienten wurden darüber hinaus in 3 Gruppen unterteilt: a) Kinder mit einer akuten Nierensteinsymptomatik, b) mit einer chronischen Nierensteinsymptomatik und c) einer chronischen Nierensteinbildung und partieller Stase. Die ESWL-Behandlung war bei Kindern mit akuter Obstruktion mit einem sofortigen Anstieg der Glomerulumfiltrationsrate verbunden, während bei einer chronischen Nierensteinerkrankung die GFR abnahmen. Bei diesen Patienten wurde eine Rückkehr der GFR zu präoperativen Werten innerhalb von 3 Monaten beobachtet. Bei den Patienten mit akuter Steinobstruktion war hingegen die GFR 3 Monate und 12 - 67 Monate nach der ESWL-Behandlung signifikant erhöht gegenüber der präoperativen Leistung. Bei Kindern mit chronischer Nierensteinentwicklung hingegen war dieser Anstieg geringfügig.

Schlussfolgerungen

Die Studie zeigt, dass die Stoßwellentherapie eine effiziente Therapie für die Behandlung von Nierensteinen darstellt und auch im Kindesalter sicher und ohne Langzeiteffekte, insbesondere für das Wachstum der Niere, durchgeführt werden kann.

Key words

ESWL - Radionuclide assessment - Children - Safety - Effectiveness

Mots-clés

Lithotripsie - Bilan scintigraphique - Enfants - Sécurité - Efficacité

Palabras clave

Litotricia extracorpórea - Escintigrafía renal - Niños - -

Schlüsselwörter

Stoßwellentherapie - Lithotripsie - ESWL - Technetium DTPA - Nierenszintigraphie - Nierensteine

References

• 1 Abara E, Merguerian P A, Mchorie G A, Psihramis K E, Jewett A S, Churchill B M. Lithostar extracorporeal shock wave lithotripsy in children.  J Urol. 1990;  144 489-491
• 2 Bogdanova V. Glomerular filtration rate estimation using ^{99 m}Tc-DTPA and single blood sample.  Radiol Iugoslav. 1980;  14 327-328
• 3 Bohle A, Knipper A, Thomas S. Extracorporeal shock wave lithotripsy in paediatric patients.  Scand J Urol Nephrol. 1989;  23 137-140
• 4 Chaussy C, Brendal W, Schmiedt E. Extracorporeally induced destruction of kidney stones by means of shock waves.  Lancet. 1980;  2 1265-1268
• 5 Chaussy C, Schmiedt E, Jocham D, Brendel W, Forssmann B, Walther V. First clinical experience with extracorporeally induced destruction of kidney stones by shock waves.  J Urol. 1982;  127 417-420
• 6 Claiman R V, Preminger G M, Long S, McConnell J, Haas S, Seline P, Marcus M, McDougall E, Denstedt J. A comparison of the in vivo cellular effects of shock waves generated by electrohydraulic, electromagnetic and piezoelectric sources.  J Urol. 1989;  141 234
• 7 Corbally M T, Ryan J, FitzPatrick J, Fitzgerald R J. Renal function following extracorporeal lithotripsy in children.  J Pediatr Surg. 1991;  26 539-540
• 8 Demirkesen O, Tansu N, Yaycioglu O, Onal B, Yalcin V, Solok V. Extracorporeal shock wave lithotripsy in the pediatric population.  J Endourol. 1999;  13 147-150
• 9 Elabbady A, Mathes G, Monhouse D D, Honey J, Pahira J, Zeman R, Paquin J M, Fancher R, Elhialali M M. Safety and effectiveness of Lithostar shock tube C in the treatment of urinary calculi.  J Endourol. 1995;  9 225-231
• 10 Gschwend J E, Paiss T, Gottfried H W, Hautmann R E. Extracorporeal shock wave lithotripsy in children. Complications and long-term results.  Urologe. 1995;  34 A 324-328
• 11 Hasanoglu E, Buyan N, Tumer L, Bozkirli J, Demirel F, Karaoglan U. Extracorporeal shock wave lithotripsy in children.  Acta Pediatr. 1996;  85 377-379
• 12 Karlsen S J, Berg K J. Acute changes in kidney function following extracorporeal shock wave lithotripsy for renal stones.  Br J Urol. 1991;  67 241-245
• 13 Kaude J V, Williams C M, Miller M R, Scott K N, Finlayson B. Renal morphology and function immediately after extracorporeal shock wave lithotripsy.  Am J Roentgenol. 1987;  145 305-313
• 14 Kirkali Z, Direu B. Periureteric effects of electromagnetic shock waves.  Int Urol Nephrol. 1993;  25 147-151
• 15 Kouris K, Abdel-Dayem H M, Awdeh M. Image subtraction in acute gastrointestinal bleeding studies using ⁹⁹Tc^m-DTPA.  Nucl Med Commun. 1985;  6 717-722
• 16 Lingeman J E, Woods J, Toth P D, Evan A P, McAteer J A. The role of lithotripsy and its side effects.  J Urol. 1989;  141 793-797
• 17 Lottmann H B, Archambaud F, Hellal B, Mercier Pageyral B, Cendron M. Sup99 m technetium-dimercapto-succinic acid renal scan in the evaluation of potential long-term renal parenchymal damage associated with extracorporeal shock wave lithotripsy in children.  J Urol. 1998;  159 521-524
• 18 Mininberg D T, Steckeer R, Riehle R A. Extracorporeal shock-wave lithotripsy for children.  Am J Dis Child. 1988;  142 279-282
• 19 Nazli O, Cal C, Ozyurt C, Gunaidin G, Cureklibatir C, Avcieri V, Erhan O. Results of extracorporeal shock wave lithotripsy in the pediatric age group.  Eur Urol. 1998;  33 333-336
• 20 Nijman R JM, Ackaert K, Scholtmeijer R J, Lock T WTM, Schröder F H. Long-term results of extracorporeal shock wave lithotripsy in children.  J Urol. 1989;  142 609-611
• 21 Orsola A, Diaz I, Caffaratti F, Izquierdo F, Alberola J, Garat J M. Staghorn calculi in children: treatment with monotherapy extracorporeal shock wave lithotripsy.  J Urol. 1999;  162 1229-1233
• 22 Rubin J I, Arger P H, Pollack H M, Barmer M P, Coleman B G, Mintz M C, VanArsdalen K N. Kidney changes after shock wave lithotripsy: CT evaluation.  Radiology. 1987;  162 21-24
• 23 Rutz-Danieltzak A, Pupek-Musialik D, Raszeja-Wanic B. Effects of extracorporeal shock wave lithotripsy on renal function in patients with kidney stone disease.  Nephron. 1998;  79 162-166
• 24 Sarica K, Kupei S, Sarica N, Gogus O, Kilic S, Saribas S. Long-term follow up of renal morphology and function in children after lithotripsy.  Urol Int. 1994;  54 95-98
• 25 Sedlak-Vadoc V, Bašić M, Kaluđerski S, Marušić G, Negrojević M, Borota R. The effect of radiopharmaceutical choice on the assessment of the relative renal function in upper urinary tract obstruction.  Eur J Nucl Med. 1988;  14 32-36
• 26 Shultz-Lampel D, Lampel A, Lazica M, Thuroff J W. Extracorporeal shock wave lithotripsy in childhood.  Urologe. 1997;  36 A 200-208
• 27 Slavković A, Vlajković M, Širić Z, Stefanović V. Extracorporeal shock wave lithotripsy monotherapy of “stoned” internal ureteral stent in children. Case report.  Urol Int. 2000;  64 33-35
• 28 Vandeursen H, Devos P, Baert L. Electromagnetic extracorporeal shock wave lithotripsy in children.  J Urol. 1991;  145 1229-1231
• 29 White A J, Stydom W J. Normalisation of glomerular filtration rate measurements.  Eur J Nucl Med. 1991;  18 385-388
• 30 Wilson W T, Preminger G M. Extracorporeal shock wave lithotripsy: An update.  Urol Clin North Am. 1990;  17 231-242