Fala uderzeniowa (ang. Shock Wave) jest falą mechaniczną o bardzo krótkim czasie trwania (10 ms). Początkowo w ciągu nanosekund dochodzi do wzrostu ciśnienia od wartości ciśnienia otoczenia do wartości maksymalnej (100 MPa), po czym maleje ono wykładniczo, osiągając wartość mniejszą od wartości wyjściowej, a następnie powraca do wartości początkowej. Jej energia może oddziaływać przez siłę mechaniczną wyprodukowaną bezpośrednio lub pośrednio. Drgania mechaniczne rozprzestrzeniają się w postaci fal podłużnych w tkankach ludzkiego ciała z szybkością około 1540 m/s. Wszystkie urządzenia do terapii falą uderzeniową, stosowane w urologii, ortopedii czy dermatologii wykorzystują falę wygenerowaną poza ciałem pacjenta (ang. Ekstracorporeal), która następnie zostaje przekazana do tkanek docelowych. Zależnie od efektu, który ma zostać osiągnięty strumień energii może być zogniskowany (skupiony) na niewielkim obszarze lub rozproszony.
W leczeniu zaburzeń erekcji (Erectile Dysfunction; ED) wykorzystuje się falę niskoenergetyczną (<0,2 mJ/mm2) i zogniskowaną (ang. Low Energy Shock-Wave Therapy; LESWT). Cechuje ją niewielka częstotliwość od 1 do 8 Hz (zakres infradźwięków) i szybki, wysoki wzrost ciśnienia w stosunku do ciśnienia otoczenia, najczęściej w przybliżeniu od 50 do 80 MPa oraz bardzo krótki czas narastania fali – krótszy niż 10 ns. Średni zasięg działania to około 12,5 cm, z maksimum na głębokości 6 cm.
W aparacie ED1000 firmy Medispec fala uderzeniowa o częstotliwości 2 Hz powstaje przy zastosowaniu metody elektrohydraulicznej – polegającej na wyładowaniu elektrycznym pomiędzy dwiema elektrodami iskrownika lub inaczej świecy, które następuje w odpowiednim mocno przewodzącym roztworze co daje większą stabilność parametrów generowanych impulsów i zwiększa żywotność elektrod. Pod wpływem działania wyładowania dochodzi do powstania kawitacji będącej zespołem zjawisk polegających na powstawaniu, powiększaniu i znikaniu pęcherzyków bądź innych kawern (zamkniętych obszarów), które zawierają gaz, parę cieczy lub mieszankę gazowo-parową. Elektrolit ulega przemianie w bąble pary, zapadanie się ich i kurczenie pod wpływem miejscowego spadku ciśnienia lub wzrostu temperatury i implozji skutkuje wytworzeniem krótkiego impulsu ciśnienia o bardzo dużej amplitudzie.
Ulokowanie elektrod iskrownika w ognisku reflektora o elipsoidalnej czaszy, umożliwia zogniskowanie energetyczne wytworzonej fali elektromagnetycznej, które zapewnia precyzyjną terapię i dostarczanie fali do tkanek zmienionych chorobowo, a poza obszarem poddawanym terapii, energia fali jest za mała, aby dawać efekt biologiczny. Materiałem sprzęgającym, umożliwiającym transmisje fali uderzeniowej z głowicy w głąb tkanek biologicznych, jest najczęściej żel ultrasonograficzny.
Aparat ED1000 jest pierwszą na rynku, jak się okazało skuteczną próbą, wykorzystania fali uderzeniowej w leczeniu zaburzeń erekcji. Producent, firma Medispec, skorzystał ze swoich wcześniejszych doświadczeń z aparatem Cardiospec. Pokazały one jednoznacznie, iż emitowane impulsy pobudzają angiogenezę – powstawanie nowej siatki naczyń krwionośnych wokół poddawanych zabiegowi tkanek (Caspari GH, Erbel R. Revascularization with extracorporeal shock wave therapy: first clinical results. Circulation 1999;100:84–9). Terapia ta pozwoliła ludziom cierpiącym na dusznicę bolesną, zwiększenie komfortu życia przez obniżenie intensywności dolegliwości bólowych w klatce piersiowej. Tkanki są poddawane obciążeniu na ścinanie przez falę uderzeniową, co prowadzi do odpowiedzi wewnątrz i zewnątrzkomórkowej. W śródbłonku naczyniowym dochodzi do stymulacji syntazy tlenku azotu (ang. endothelial nitric oxide synthase; eNOS) i uwolnienia czynnika wzrostu śródbłonka naczyń (ang. Vascular Endothelial Growth Factor; VEGF) działającego poprzez receptor Flt-1. To z kolei prowadzi do produkcji antygenu jądrowego proliferacji komórkowej (ang. Proliferating cell nuclear antygen; PCNA) i powstawanie nowych naczyń krwionośnych (angiogeneza).
Stosując ten sam mechanizm, firma Medispec stworzyła ED1000. W wyniku jego działania, w prąciu powstają nowe naczynia krwionośne, które przejmują rolę naczyń niewydajnych, ponownie umożliwiając uzyskanie i utrzymanie wzwodu. Ognisko fali uderzeniowej powstające podczas zabiegu ma kształt elipsoidy i jest trójwymiarowe (średnica 18 mm, wysokość: 100 mm), co zdecydowanie odróżnia je od konkurencyjnych, notabene inspirowanych aparatem Medispec, urządzeń. ED1000 to także jedyne na rynku urządzenie przetestowane w próbach klinicznych.
W standardach Europejskiego Towarzystwa Urologicznego (ang. European Association of Urology; EAU) od 2013 r. metodę fali uderzeniowej (Low Intensity Extracorporeal Shock-Wave Therapy; LI ESWT) zaproponowano jako nowatorską metodę leczenia zaburzeń erekcji. Dysponujemy danymi wskazującymi na poprawę hemodynamiki w zakresie prącia i funkcji śródbłonka naczyniowego u chorych, którzy odpowiadali na leczenie doustnymi inhibitorami fosfodiesterazy typu 5 (ang. Phosphodiesterase Type 5; PDE5) – PDE5-I, (Vardi Y. et al. Can low-intensity extracorporeal shockwave therapy improve erectile function? A 6-month follow-up pilot study in patients with organic erectile dysfunction. Eur Urol 2010 Aug;58(2):243-8) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20451317) oraz u chorych z zaawansowanymi zaburzeniami erekcji, którzy słabo odpowiadali na leczenie inhibitorami PDE5 (Gruenwald I. et al. Low-intensity extracorporeal shock wave therapy-a novel effective treatment for erectile dysfunction in severe ED patients who respond poorly to PDE5 inhibitor therapy. J Sex Med. 2012 Jan;9(1):259-64) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22008059). Jej skuteczność potwierdzono także w pierwszym randomizowanym, kontrolowanym badaniu z podwójnie ślepą próbą, które wykazało skuteczność kliniczną w terapii zaburzeń erekcji u chorych odpowiadających (reagujących) na terapię inhibitorami PDE5 (Vardi Y. et al. Does low intensity extracorporeal shock wave therapy have a physiological effect on erectile function? Short-term results of a randomized, double-blind, sham controlled study. J Urol. 2012 May;187(5):1769-75) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22425129).
Łatwość i dobra tolerancja, w połączeniu z jego właściwościami rehabilitacyjnymi sprawia, że metoda fali uderzeniowej stanowi nową atrakcyjną możliwość terapeutyczną dla mężczyzn z zaburzeniami erekcji. Dane na temat mechanizmu działania tego rodzaju terapii są jeszcze skąpe. Badania na zwierzętach obciążonych cukrzycą wskazują, że fala uderzeniowa łagodzi związane z cukrzycą zaburzenia erekcji poprzez przyspieszanie regeneracji włókien zawierających neuronalną syntezę tlenku azotu (ang. Neuronal Nitric Oxide Synthase; nNOS), śródbłonka naczyniowego i mięśni gładkich prącia. Wydaje się, że korzystne efekty pojawiają się w wyniku pobudzenia endogennych mezenchymalnych komórek macierzystych (Qiu X. et al. Effects of low-energy shockwave therapy on the erectile function and tissue of a diabetic rat model. J Sex Med. 2013 Mar;10(3):738-46). Podczas kilkuletnich badań klinicznych nikt nie zgłaszał jakichkolwiek skutków ubocznych. Co ważne, leczone są nie objawy, a przyczyny dolegliwości. Dodatkowo pacjenci dobrze znoszą leczenie, nie odnotowano wrażenia dyskomfortu.
Vardi Y. i współpracownicy przeprowadzili analizę wpływu LI-ESWT na mężczyzn z zaburzeniami erekcji (ED), którzy odpowiadali na leczenie doustnymi inhibitorami fosfodiesterazy typu 5. Grupę badaną stanowiło 20 mężczyzn w przedziale wiekowym 33-73 lata (średni wiek 56,1±10,7) z naczyniopochodnymi zaburzeniami erekcji trwającymi średnio 34,7 miesiąca. Osiemnastu mężczyzn było obciążonych czynnikami ryzyka chorób sercowo-naczyniowych (ang. Cardio-Vascular Disease; CVD) lub chorobą wieńcową serca (ang. Coronary Heart Disease; CHD) i/lub cukrzycą (ang. Diabetes Mellitus; DM). W międzynarodowym wskaźniku funkcji erekcyjnej – domena funkcji erekcyjnej (ang. International Index of Erectile Function – Erectile Function Domain; IIEF-EFD) osiągnęli oni domenę mieszczącą się w przedziale pomiędzy 5 a 19 (średnio 13,5). Charakteryzowały ich także nieprawidłowe nocne wzwody prącia (ang. Nocturnal Penile Tumescence; NPT). Każdy pacjent poddany został 9-tygodniowemu okresowi zabiegów. Stosowano 2 sesje w tygodniu przez 3 tygodnie i powtórzono je po miesięcznej przerwie. Zastosowano standardowy żel używany do USG prącia. Fale uderzeniowe zostały zaaplikowane w pięciu miejscach prącia. Użyto specjalistyczny sprzęt z głowicą (Omnispec ED1000, Medispec Ltd., Yehud, Izrael). Każde miejsce zostało poddane działaniu 300 impulsów o gęstości energii 0,09 mJ/mm2 i częstotliwość 120 impulsów na minutę. Każda sesja leczenia trwała 15 min. Ze względu na niską gęstość energii, nie było potrzeby stosowania leczenia p/bólowego. Pacjenci byli poddani kontroli po jednym, trzech i sześciu miesiącach po zakończeniu terapii. W badaniu kontrolnym domeny funkcji erekcyjnej przeprowadzonym po miesiącu, wynik istotnie wzrósł z 13,5±4,1 (V1) do 20,9±5,8 (FU1) (p<0,001). Punktacja 14 mężczyzn wzrosła o > 5 punktów a 7 o > 10 punktów. Wynik badania zadowolenia z leczenia po miesiącu od zakończenia terapii (ang. Erectile Dysfunction Inventory of Treatment Satisfaction; EDITS) był również wysoki (średnia 23,2). Poprawa domeny funkcji erekcyjnej po 3 (FU3) i po 6 miesiącach (FU6) została utrzymana, a średni jej wzrost oceniany po sześciu miesiącach wyniósł 7,1 (p=0,001).
Znaczną poprawę odnotowano u sześciu mężczyzn z ciężkimi zaburzeniami erekcji i wyjściową domeną funkcji erekcyjnej < 12, u których wzrosła ona z 8,3 do 16,6 po sześciu miesiącach od zakończenia terapii. Wszystkie parametry NTP oceniane po miesiącu od zakończenia terapii uległy poprawie, szczególnie parametry oddające sztywność prącia.
Funkcję śródbłonka naczyniowego oceniano analizując stopień rozszerzenia tętnicy po uprzedniej jej okluzji (ang. Flow-Mediated Dilatation; FMD). Uległ on u chorych poddanych LI-ESWT istotnej poprawie. Podstawowy przepływ przez tętnice prącia wzrósł istotnie w spoczynku (7,3 ml/min na decylitr vs 17,8 ml/min na decylitr; p<0,001) i po pięciominutowej okluzji (12,0 ml/min na decylitr vs 28,9ml/min na decylitr, p <0,001). Zmiany przepływów na przedramieniu nie były znaczące.
Zaobserwowano silną korelację między zmianą domeny funkcji erekcyjnej i zmianą wartości parametrów funkcji śródbłonka naczyniowego kontrolowanych po miesiącu od zakończenia terapii. W trakcie kontroli po trzech i sześciu miesiącach, 10 mężczyzn raportowało obecność spontanicznych erekcji, które były wystarczające do penetracji i odbycia stosunku seksualnego bez konieczności przyjmowania inhibitorów PDE5. Żaden z uczestników badania nie odczuwał żadnego bólu podczas i po zabiegu, nie zaobserwował negatywnych skutków leczenia LI ESWT.
Zaobserwowano silną korelację między zmianą domeny funkcji erekcyjnej i zmianą wartości parametrów funkcji śródbłonka naczyniowego kontrolowanych po miesiącu od zakończenia terapii. W trakcie kontroli po trzech i sześciu miesiącach, 10 mężczyzn raportowało obecność spontanicznych erekcji, które były wystarczające do penetracji i odbycia stosunku seksualnego bez konieczności przyjmowania inhibitorów PDE5. Żaden z uczestników badania nie odczuwał żadnego bólu podczas i po zabiegu, nie zaobserwował negatywnych skutków leczenia LI ESWT.Gruenwald I. i wsp. przeprowadzili otwarte prospektywne badanie na grupie chorych słabo odpowiadających na terapię inhibitorami PDE5. Analizie poddano grupę 29 chorych w przedziale wiekowym 41-79 lat (średni wiek 61,3). Kryterium włączenia była niska twardość erekcji (< 2) oceniana skalą twardości erekcji (ang. Erectile Hardness Scale; EHS) podczas terapii inhibitorami PDE5. Domena funkcji erekcyjnej przed leczeniem (V1) wyniosła 8,8 a mediana trwania zaburzeń erekcji wyniosła 60 miesięcy. Chorzy obciążeni byli czynnikami ryzyka chorób układu sercowo-naczyniowego, 16 chorowało na chorobę wieńcową serca a 21 na cukrzycę. Każdy pacjent analogicznie do badania poprzedniego poddany został 9-tygodniowemu okresowi zabiegów. Pacjenci byli poddani kontroli miesiąc po zakończeniu terapii, w czasie gdy nie byli jeszcze leczeni inhibitorami PDE5 (FU1), i drugi raz po dwóch miesiącach od zakończenia terapii (FU2), w trakcie przyjmowania inhibitorów PDE5. Średnia domena funkcji erekcyjnej wzrosła istotnie do 12,3 w trakcie kontroli po miesiącu (FU1) i istotnie do 18,8 podczas kontroli po dwóch miesiącach (FU2).
Po miesiącu u 10 chorych (34,5%) doszło do wzrostu punktacji w kwestionariuszu EHS do ≥ 3. Po dwóch miesiącach efekt taki odnotowano u 21 chorych (72,4%).
U 22 mężczyzn (75,9%) doszło do zwiększenia domeny funkcji erekcyjnej o więcej niż 5 punktów. U 8 mężczyzn (27,6%) doszło do normalizacji domeny funkcji erekcyjnej (> 25 pkt.). Średnio mężczyźni zauważali poprawę erekcji po 3 tygodniach od rozpoczęcia LI-ESWT (między szóstą i ósmą sesją zabiegową). Do oceny poprawy funkcji erekcyjne wykorzystane zostały także inne kwestionariusze. Dla kwestionariusza jakości erekcji (ang. Quality of Erection Questionnaire; QEQ) wartość średnia wzrosła istotnie od 12,2 do 45,5, a dla kwestionariusza IIEF średnia wartość wzrosła istotnie od 30,6 do 48,9. W trakcie wizyty wstępnej (V1) i wizyty kontrolnej po miesiącu (FU1) oceniano funkcję śródbłonka naczyniowego tętnic prącia stosując technikę FMD. W wyniku zastosowania LI ESWT wartość przepływu podstawowego, maksymalnego przepływu po okluzji oraz pola powierzchni pod krzywą przepływu do czasu uległy istotnej poprawie (p=0,0001). Wywołana działaniem LI-ESWT zmiana domeny funkcji erekcyjnej korelowała ze zmianą wartości maksymalnego przepływu po wywołaniu niedokrwienia (p=0,0087), przepływem podstawowym (p=0,0448) i polem powierzchni pod krzywą przepływu do czasu (p=0,0109). W przypadku żadnego z mężczyzn nie odnotowano wystąpienia bólu lub innego niekorzystnego zdarzenia związanego z leczeniem. Jedynie w przypadku jednego mężczyzny odnotowano podczas sesji drugiej łagodną przemijającą reakcję alergiczną na żel. Analizując grupę badaną należy podkreślić to, że siedmiu z tych chorych było na terapii iniekcyjnej, a dwóch było już kandydatami do implantacji protez prącia. Po miesiącu od zakończenia terapii 34,5% mogło prowadzić aktywność seksualną bez farmakoterapii. Co więcej, w grupie chorych było aż 21 chorych z cukrzycą, a chorzy ci sprawiają najwięcej problemów w leczeniu zaburzeń erekcji.
Vardi Y. i wsp. przeprowadzili pierwsze randomizowane, kontrolowane badanie z podwójnie ślepą próbą, w którym wykazano że LI-ESWT ma korzystny wpływ na erekcję u mężczyzn z zaburzeniami erekcji, obciążonych czynnikami ryzyka chorób sercowo-naczyniowych. Do badania włączono mężczyzn, których domena funkcji erekcyjnej była równa lub większa od 19. Z badania wykluczono chorych z wadami anatomicznymi prącia, po radykalnej prostatectomii, radioterapii miednicy lub leczonych hormonalnie, psychiatrycznie lub neurologicznie. 67 uczestników zakwalifikowanych do badania, przez 4-tygodnie nie używało inhibitorów PDE5. Podczas wstępnej wizyty (V1) mężczyźni zostali przydzieleni losowo do 2 grup. W skład grupy badanej weszło 40 chorych wśród których u 20% stwierdzono chorobę wieńcową serca u 30% cukrzycę i u 75% chorych czynniki ryzyka chorób układu sercowo-naczyniowego (palenie tytoniu, hypercholesterolemię, nadciśnienie tętnicze, otyłość). W skład grupy kontrolnej weszło 19 mężczyzn u których choroba wieńcowa serca wystąpiła dwa razy rzadziej, cukrzyca dotykała takiego samego odsetka mężczyzn, a czynniki ryzyka chorób układu sercowo-naczyniowego prezentowało 60% mężczyzn.
Grupę badaną poddawano działaniu LI-ESWT wg schematu analogicznego do poprzednich badań. Chorych grupy kontrolnej, poddawano zabiegowi pozornemu, który dla pacjenta i dla lekarza niczym się nie różnił od zabiegu leczniczego (użyto tak samo wyglądających głowic, które wytwarzały taki sam dźwięk jak przy zabiegu leczniczym). Na wizycie wstępnej chorzy wypełniali kwestionariusze IIEF i EHS. Hemodynamikę prącia oceniano dodatkowo techniką FMD wykorzystując do tego pletyzmografię typu strain-gauge (mierzono maksymalny przepływ w spoczynku i po 5 minutowym okresie okluzji). Skuteczność leczenia zdefiniowano jako przyrost domeny funkcji erekcyjnej pomiędzy V1 a FU1 o 5 lub więcej punktów, co wskazuje na zmniejszenie natężenia zaburzeń erekcji o co najmniej 1 kategorię ciężkości. Wtórne punkty końcowe to wzrost EHS z ≤ 2 w V1 do ≥ 3 w FU1 i poprawa przepływu krwi przez prącie. W FU1 średnia domena funkcji erekcyjnej w grupie leczonej wzrosła o 6,7 punktu, podczas gdy wynik w grupie kontrolnej wzrósł o 3,0 punkty (p=0,0322).
W grupie leczonej 26 (65%) mężczyzn, a w grupie kontrolnej 4 (20%) mężczyzn prezentowało wzrost w kwestionariuszu o 5 i więcej punktów (p=0,0001). Chorzy z grupy leczonej mieli znacznie lepsze średnie wyniki w podkategoriach IIEF: pożądania seksualnego (p=0,0348) oraz ogólnej satysfakcji (p=0,0054). Z 28 mężczyzn poddanych terapii, u których w V1 EHS ≤ od 2 u 19 (67,86%) doszło w FU1 do wzrostu EHS do ≥ 3.
Hemodynamika w prąciu uległa u chorych poddanych terapii istotnej zmianie w zakresie maksymalnego przepływu krwi w spoczynku jak i maksymalnego przepływu krwi po okluzji (p=0,0001). Ponadto w FU1, zauważono, silną dodatnią korelację pomiędzy zmianami domeny funkcji erekcyjnej i zmianami w podstawowym i maksymalnym pookluzyjnym przepływie krwi w prąciu (p=0,0001). Domena funkcji erekcyjnej i maksymalny pookluzyjny przepływ krwi uległ istotnej poprawie (p=0,001) u 22 (56%) chorych leczonych i u 1 chorego (5%) w grupie kontrolnej. 23 mężczyzn z czego 16 (80%) chorych należało pierwotnie do grupy kontrolnej niezadowolonych z efektu leczenia (domena funkcji erekcyjnej < 25 w FU1 bez terapii inhibitorami PDE5, średnio 12,2) zakwalifikowano do dodatkowego analogicznego do pierwotnego cyklu leczenia. U pozostałych 36 chorych, którzy nie zostali poddani dodatkowemu leczeniu została przeprowadzona kolejna kontrola po 3 miesiącach (FU2). W grupie tej doszło do dodatkowego wzrostu domeny funkcji erekcyjnej od 20,7 w FU1 do 22,1 w FU2.
Dysponujemy licznymi strategiami terapeutycznymi, które okazały się być bezpieczne i skuteczne w leczeniu zaburzeń erekcji, jednak nie modyfikują one upośledzonego fizjologicznego mechanizmu erekcji, a jedynie działają objawowo. Poczynione w 1990 roku przez Young i Dyson (Young SR, Dyson M. The effect of therapeutic ultrasound on angiogenesis. Ultrasound Med Biol. 1990;16(3):261-9) odkrycie, że ultradźwięki lecznicze pobudzają angiogenezę poprzez zwiększenie stężenia śródbłonkowego czynnika wzrostu VEGF, stworzyło podstawy pod rozwój nowej, budzącej nadzieję opcji terapeutycznej, która ma szansę być ciągle rozwijana i udoskonalana. Wstępne dane sugerują, że LI-ESWT jest nową unikalną metodą, która ma własności rehabilitacyjne poprawiające hemodynamikę w prąciu i można ją skutecznie stosować także w grupie chorych z najcięższymi, nie reagującymi na terapię inhibitorami PDE5 zaburzeniami erekcji. Jednak nadal pozostaje szereg pytań, na które odpowiedź mogą dać kolejne obserwacje prowadzone na dużych populacjach pacjentów z ED w tym badań nad optymalnym schematem terapii i badań potwierdzających długotrwałą skuteczność tego leczenia.
