Von der Frühzeit bis in die Hightech-Ära: Steinbehandlung gestern und heute

Die Behandlung des Steinleidens ist so alt wie die ärztliche Tätigkeit selbst. Schon das erste überlieferte medizinische Schrifttum der Menschheit aus dem Alten Ägypten berichtet u.a. von der Therapie der Nierenkolik. Die Blasensteinbehandlung nach Celsus aus dem 1. Jahrhundert n. Chr. fand bis weit in die Neuzeit hinein Anwendung. Erst die Etablierung endoskopischer Zugangswege und vor allem der extrakorporalen Stoßwellenlithotripsie (ESWL) im 20. Jahrhundert revolutionierte die Therapie der Urolithiasis. Der folgende Beitrag stellt die Entwicklung der Steinbehandlung von den Anfängen bis zu den aktuellen Verfahren dar.

Antike Quellen zur Behandlung von Harnsteinen

Der bekannte Anatom Elliot Smith (1871-1937) selbst fand zu Beginn des 20. Jahrhunderts den ältesten Nachweis einer urogenitalen Erkrankung. Bei der Sektion einer 5000 Jahre alten Mumie kam ein Harnblasenstein zum Vorschein [1]. Beweist dieser selbst natürlich zunächst nur die Existenz der Erkrankung, so fanden sich im von Georg Ebers (1837-1898) entdeckten medizinischen Papyrus detailierte Therapiebeschreibungen zu verschiedenen „urologischen“ Krankheitsbildern von Störungen der Urinausscheidung über Tumorerkrankungen bis hin zur Bilharziose, die die Menschen am Nil bekanntlich noch heute in großer Zahl befällt [2]. Erstmals berichtet der um 1500 v. Chr. verfasste Papyrus von Katheterisierungen, Beschneidungen und anderen kleineren Eingriffen im Hautbereich, die mündlich von Generation zu Generation überliefert noch viel längere Tradition haben dürften. Archäologische Funde von Metallkathetern und Feuersteinklingen aus dem 4. vorchristlichen Jahrtausend bezeugen dies [3].
Keinen schriftlichen Hinweis gibt es aus altägyptischer Zeit dagegen für eine operative Harnsteinsanierung. Indirekt kann man diese für das Zweistromland nachweisen, ein juristischer Keilschrifttext aus der Zeit um 1700 v. Chr. nennt Arzthonorare (für den Fall erfolgreicher) und einen Strafenkatalog (wenn der Patient durch den Eingriff zu Schaden kam) für chirurgische Eingriffe [1]. Erste detaillierte Beschreibungen des Steinschnitts bei Harnblasenkonkrementen finden sich in der indischen und griechischen Literatur im Laufe des 1. Jahrtausends v. Chr. [1]. Unklar bleibt, ob sich die Therapieform unabhängig voneinander entwickelte oder – z.B. im Rahmen der alexandrinischen Feldzüge – von einer Kultur in die andere getragen wurde. Deutlich verbessert werden konnte im Griechenland der Zeitenwende die operative Steinsanierung durch Etablierung neuer Instrumente aus Eisen, wie etwa dem sog. Meges-Messer, einem Skalpell mit bogenförmiger Klinge und scharfer Spitze [4].

Dem römischen Gelehrten Aulus Cornelius Celsus (25 v. Chr.-50) ist die erste ausführliche Beschreibung von Indikation, präoperativer Vorbereitung, Operationsablauf und Komplikationen des Steinschnitts zu verdanken, der aus diesem Grund auch als „Celsischer Schnitt“ bekannt ist [1]. Trotz detaillierter Darstellung bleibt eine genaue Vorstellung der Schnittführung jedoch aus – nach bimanueller (Druck vom Unterbauch und von rektal her) Verbringung großer Blasensteine an den Blasenauslass erfolgte in „Steinschnittlage“ (bei fehlenden anästhetischen Möglichkeiten musste der Patient dabei von 2-4 Männern fixiert werden) wohl ein perinealer Schnitt zur Konkrementbergung [5]. Trotz eines inzwischen deutlich erweiterten und spezialisierten Instrumentariums war dieser Eingriff natürlich nicht nur schmerzhaft, sondern auch mit hohen Komplikationsraten verbunden. Insbesondere mit der Entstehung von Phlegmonen, die in der Regel zum Tode des Patienten führten und den Steinschnitt v.a. in der hippokratischen Schule obsolet machten [6].

Wiederentdeckung und Weiterentwicklung des Steinschnitts in der Neuzeit

Auch das abendländische Mittelalter (im Gegensatz zu arabischen Medizingelehrten) lehnte die operative Behandlung des Menschen zugunsten eines auf Heilkräutern basierenden konservativen Therapieansatzes ab. Operative Eingriffe, wie der angeblich 1022 im Kloster Montecassino an Kaiser Heinrich II. erfolgte Steinschnitt, waren die Ausnahme [1].
Erst in der frühen Neuzeit, einhergehend mit einer Zunahme des Fleischanteils an der Nahrung und damit auch des Steinleidens, wurde die alte „Heilkunst“ des Steinschnitts wieder aufgenommen. Über die Lithotomisten des 16.-18. Jahrhunderts existieren viele Vorurteile, die nur zum Teil mit der geschichtlichen Realität übereinstimmen. Zwar ist es richtig, dass die Steinschneider zumeist wie fahrende Händler von Stadt zu Stadt zogen, jedoch waren sie entgegen des landläufigen Eindrucks von „Pfuschern“ („Ich bin der Doktor Eisenbarth…“) in aller Regel examinierte Mediziner mit hohem Kenntnisstand, deren Arbeit von den einzelnen Stadtmagistraten streng kontrolliert wurde [7].

Dass die Lithotomisten auf den Märkten, wo sie ihre Leistungen anboten, darauf angewiesen waren, sich gegen die zahlreiche Konkurrenz durchzusetzen, sorgte für das Bild exzentrischer Persönlichkeiten. Neben Johann Andreas Eisenbarth (1663-1727), der seinen Zeitgenossen als ausgewiesener Experte galt, sind hier auch Jacques Beaulieu (1651-1719, „Frère Jacques“) sowie Charles Bernoin (1615-1673), der im Rahmen des „Begleitprogramms“ seiner Tätigkeit in Regensburg beim Seiltanz in die Tiefe stürzte und verstarb, zu nennen [7]. Die Steinschneider begannen seinerzeit, Instrumentarium und Methode des Verfahrens zu verbessern, das sich noch lange stark am Celsischen Schnitt orientierte. Im 17. Jahrhundert wurde mit dem sog. hohen Steinschnitt (Sectio alta) ein neuer Zugangsweg etabliert, die Praktikabilität dieser Methode blieb bis ins Zeitalter der Allgemeinanästhesie jedoch genauso wie der Celsische Schnitt mit hohen Komplikationsraten verbunden [6]. So ist aus dem 18. Jahrhundert eine Untersuchung der Morbiditäten und Mortalitäten nach Steinschnitt aus zwei großen, spezialisierten Pariser Krankenhäusern bekannt. Über 30% der operierten Patienten verstarb (peri)operativ, der Rest entwickelte Urinfisteln und chronische Infektionen [7].

Tabelle 1: Meilensteine der Steinbehandlung - Anklicken zum Vergrößern

Epidemiologie und aktuelle Behandlung des Steinleidens

Die Geschichte der Neuzeit zeigt einen klaren Trend weg von den großen Blasensteinen, wie sie aber in Gebieten mit Mangelernährung noch heute häufig sind, hin zu kleinen Konkrementen in den Nieren und Harnleitern, sobald materieller Wohlstand und Konsum von Fleischprodukten in einer Gesellschaft zunehmen [8]. Die durch Steinmobilisierung in den Ureter hervorgerufene Nierenkolik stellt ein klinisch sehr eindrucksvolles Bild mit stärksten Schmerzen dar. Die Inzidenz des Nierensteinleidens in den USA und Europa beträgt 0,1-0,4%, d.h. 100-400 neue Steinpatienten pro 100000 Einwohner pro Jahr, die Prävalenz liegt in der westlichen Welt bei 8-15%. Die Inzidenz in Deutschland ist in den letzten Jahrzehnten zunehmend und liegt bei 1,5% [9].

Die Steinhäufigkeit nimmt mit dem Alter zu und ist bei Männern mehr als doppelt so hoch wie bei Frauen [10]. Die Rezidivneigung des Nierensteinleidens ist hoch. Innerhalb von 10 bzw. 20 Jahren kommt es in 52% bzw. 75% der Patienten zum Rezidiv [9,11]. Bei durchschnittlichen Kosten von etwa 2500€ (2005) je Steinepisode ist die Urolithiasis mit fast 2 Milliarden € im Jahr ein relevanter Faktor des Gesundheitssystem [12].

Heutzutage stehen bei der Therapie einer Nephrolithiasis unterschiedliche, invasive und nicht-invasive Behandlungsmöglichkeiten, zur Verfügung. Hierbei spielen einerseits die Steingröße, die Steinlage, die Steinform, aber auch die Klinik des Patienten eine entscheidende Rolle, die jeweils adäquate Therapie einzuleiten.


Konservative Therapie der Urolithiasis

Ein spontaner Steinabgang kann in bis zu 80% der Patienten erwartet werden, deren Stein einen Durchmesser ≤ 4 mm aufweist. Mit zunehmender Steingröße sinkt die Chance einer spontanen Konkrementpassage, so dass man annehmen kann, dass bei einer Größe zwischen 6 und 11 mm ein spontaner Steinabgang in nur mehr 10-53% der Fälle eintritt [13,14,15,16].
Auch die Lage des Konkrements im Ureter ist entscheidend für die Wahrscheinlichkeit eines spontanen Steinabgangs. Die Gesamtabgangsrate für Konkremente im proximalen Ureterabschnitt beträgt 25%. Sie nimmt mit weiter distal gelegenen Konkrementen zu, so dass im mittleren Harnleiter bereits eine Abgangsrate von 45% und im distalen Abschnitt von 70% beobachtet werden kann [17]. Größere Konkremente bedürfen einer aktiven Therapie. Tabelle 2 gibt einen Überblick über die Indikationen zur aktiven Steinbehandlung.

Tabelle 2: Indikationen zur aktiven Steinbehandlung [nach 13,14,15,17, 18] - Anklicken zum Vergrößern

Extrakorporale Stoßwellenlithotripsie (ESWL)

Die Einführung der Extrakorporalen Stoßwellenlithotripsie in den frühen 80er Jahren – die erste ESWL-Therapie erfolgte im Februar 1980 in München – führte zu einer Revolution im Behandlungsmanagement der Urolithiasis, machte sie doch viele Steinoperationen überflüssig und ermöglichte eine wiederholbare, minimalinvasive, nebenwirkungsarme Therapie. Das Prinzip beruht auf der Zertrümmerung von Harnsteinen durch außerhalb des Körpers erzeugte Stoßwellen, die den Stein in spontanabgangsfähige Fragmente zerkleinern (Desintegration). Stoßwellen sind akustische Druckwellen in elastischen Medien wie z.B. Gasen, Flüssigkeiten oder Festkörpern die durch Funkenentladung unter Wasser, elektromagnetisch oder piezokeramisch erzeugt werden. Die so erzeugten Stoßwellen werden durch ein Ellipsoid fokussiert, setzen sich direkt über die Haut in den Körper fort und erreichen ihre höchste Energie im Fokus, nämlich dem Harnstein, der mit Hilfe von Ultraschall- und / oder Röntgenortung in den Punkt der höchsten Energiedichte platziert werden kann. Bei Erwachsenen können in Abhängigkeit von der Steingröße mittels ESWL > 90% der Steine beseitigt werden [19,20,21].

Die Erfolgsrate der ESWL ist zum einen abhängig von der Effizienz des Lithotriptors, zum anderen von der Steingröße, der Steinlage und der chemischen Zusammensetzung und somit der Steinhärte. Kalziumoxalatdihydrat- und Struvitsteine sprechen in der Regel gut auf eine Stoßwellenbehandlung an, Kalziumoxalatmonohydrat- und Zystinsteine dagegen schlechter. Zudem fließt in die Erfolgsrate der Patientenhabitus mit ein und selbstverständlich die Erfahrung des Therapeuten [22]. Die ESWL ist geeignet, nahezu alle Steine der ableitenden Harnwege zu behandeln. Als Indikationen für die ESWL gelten Harnsteine mit einem Durchmesser ≤ 2 cm (in der UKG ≤ 1,5cm, im Harnleiter ≤ 1cm) oder multiple kleine Steine bis zu einem Gesamtsteinvolumen von 5cm³. Hierzu zählen auch Restkonkremente nach perkutaner Steinentfernung oder nach offener Steinoperation. Aber auch bei größeren Konkrementen werden gute Erfolge beschrieben (siehe Abbildung 1), in der Regel werden über das Maß hinausgehende Konkremente jedoch einer perkutanen Nephrolitholapaxie (oberer Harntrakt) oder Ureterorenoskopie (Harnleiter) zugeführt.

Abb. 1: Großes Nierenbeckenabgangskonkrement vor und nach ESWL-Therapie (Klinik für Urologie der Universität Regensburg) - Anklicken zum Vergrößern

Die Effizienz der ESWL nimmt mit zunehmender Steingröße ab, gleichzeitig steigt die erforderliche Anzahl von Wiederholungsbehandlungen bis zur Steinfreiheit. Kontraindikationen zur Stoßwellen-Behandlung sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 3: Kontraindikationen der Extrakorporale Stoßwellenlithotripsie - Anklicken zum Vergrößern

Die Ergebnisse bei der Behandlung von Nierensteinen sind sehr gut. Es können hier Steinfreiheitsraten von 90% bei Konkrementen ≤ 1cm beobachtet werden. Die Ergebnisse bei der Stoßwellentherapie von Ureterkonkrementen sind schlechter. Gründe hierfür sind Knochen- und Darmgasüberlagerung, geringere Flüssigkeitseinbettung und Steinimpaktierung [17].

Die ESWL kann grundsätzlich als ein komplikationsarmes und sehr sicheres Behandlungsverfahren angesehen werden. Die häufigste Komplikation ist eine durch abgehende Steinfragmente auftretende Ureterobstruktion mit einer konsekutiven Harnstauungsniere und Koliken. Die Häufigkeit des Auftretens der Harnabflussstörung steht in direktem Zusammenhang zur Steingröße. Aus diesem Grund wird bei der Therapie von Konkrementen mit einem Durchmesser > 2cm eine präinterventionelle Harnleiterschienung empfohlen [23]. Eine routinemäßige, präinterventionelle Einlage einer DJ-Schiene in den Ureter ist dagegen nicht indiziert.

Weitere Komplikationen sind Hautrötung, petechiale Blutungen, Makrohämaturie und in seltenen Fällen ein Nierenhämatom wie sie bei der Behandlung von Steinen der Niere oder des proximalen Ureters entstehen können. Die Häufigkeit eines Nierenhämatoms wird in der Literatur mit etwa 1% angegeben [17].

Ureterorenoskopie (URS)

Neben der Steintherapie mittels fokussierter Stoßwellenlithotripsie kommen heute auch endoskopische Behandlungsverfahren wie die Ureterorenoskopie (URS) und die perkutane Nephrolitholapaxie (PNL) zum Einsatz.
Die URS ist eine endoskopische Inspektion der Harnleiter und des Nierenbeckenkelchsystems. Hierbei wird das Endoskop durch die Harnröhre in die Blase eingebracht und über diese hinweg retrograd in den Harnleiter und das Nierenbecken eingeführt. Zum Einsatz kommen hier sowohl starre, semirigide als auch flexible Instrumente.

Nach Aufsuchen des Steins kann dieser abhängig von der Lokalisation und der Größe direkt mittels einer Zange oder dem Dormia-Körbchen extrahiert werden [17]. Bei größeren Konkrementen, bei denen eine Extraktion in toto nicht gelingt, muss der Stein im Harnleiter zerkleinert werden. Hierfür stehen verschiedene technische Möglichkeiten zur Verfügung. Zum einen die elektrohydraulische Lithotripsie, die nach einem ähnlichen Prinzip funktioniert wie die ESWL. Sie stellt ein sehr effektives Verfahren dar und ist auch geeignet große Blasensteine zu zerkleinern. Vorsicht ist hier vor Harnleiter- und Blasenwandperforationen geboten. Ein kostengünstiges und komplikationsarmes Verfahren stellt die elektromechanische Lithotripsie dar. Ebenfalls zum Einsatz kommen Laserstrahlen, wie der Ho-YAG- (als Goldstandard der ureterorenoskopischen Steinbehandlung) und der Nd-YAG-Laser, relativ teure, aber sehr effiziente Verfahren, verbunden mit einem nur geringen Risiko der Harnleiterverletzung [17]. Neben Laserverfahren stehen auch Ultraschall und hydropneumatische Verfahren zur Verfügung [24].
Die Domäne der URS sind Uretersteine, aber prinzipiell stellt sie eine Behandlungsoption für alle Konkremente mit einer Größe bis zu 2 cm dar. Hierbei kommt die rigide URS bei Harnleiter- und Nierensteinen zum Einsatz, die flexible Ureterorenoskopie wird v.a. bei Kelchkonkrementen eingesetzt.

Absolute Kontraindikationen stellen Gerinnungsstörungen und nicht behandelte Harnwegsinfektionen dar. Harnröhrenstrikturen, große Prostataadenome, Zustand nach Harnleiterneuimplantationen und Harnleiterstrikturen können die Ureterorenoskopie sehr erschweren [25].
Die ureteroskopische Steinextraktion ist ein sicheres und komplikationsarmes Behandlungsverfahren vor allem bei distalen und mittleren Harnleiterkonkrementen. Sie kann auch zur Sekundärtherapie nach frustraner ESWL eingesetzt werden. Durch technische Weiterentwicklungen konnte zum einen die Steinfreiheitsrate auf über 90% angehoben werden, zum anderen die Rate an schweren Komplikationen gesenkt werden [26].
Die häufigste Komplikation nach URS stellen leichte Schleimhautblutungen dar. Bakterielle Infektionen des Harntrakts sind mit einer Häufigkeit von ca. 5% zu beobachten. Ureterperforationen treten in ca. 8-20% der Behandlungen auf. Sie sind in aller Regel durch eine temporäre Einlage einer Harnleiterschiene therapierbar und heilen folgenlos aus [27,28]. Ein Komplettabriss des Harnleiters stellt eine absolute Rarität dar und muss einer offenchirurgischen Sanierung zugeführt werden.

Perkutane Nephrolitholapaxie (PNL)

Ein weiteres endoskopisches, minimalinvasives Behandlungsverfahren stellt die perkutane Nephrolitholapaxie (PNL) dar. Das Prinzip dieses Therapieverfahrens besteht in der endoskopischen Steinentfernung aus der Niere nach vorangegangener perkutaner Punktion des Nierenhohlsystems über einen dorsalen unteren Kelch und Dilatation des Punktionskanals. Bei größeren Steinen ist in aller Regel eine Steinfragmentation notwendig. Dies gelingt durch die Verwendung spezieller Ultraschallsonden. Alternativ kommen neben der Lasersonde sowohl die pneumatische, als auch die elektrohydraulische Lithotripsie zum Einsatz. Die so entstandenen Steinfragmente müssen anschließend aus dem Nierenholsystem abgesaugt werden [17].

Präoperativ wird in aller Regel im Rahmen einer retrograden Ureteropyelographie eine Ureterschiene mit einem Ballon zur Abdichtung des Harnleiters eingelegt. Somit werden eine Mobilisation und ein Abrutschen von desintegrierten Konkrementen aus dem Nierenbeckenkelchsystem in den Ureter verhindert. Zudem erlaubt dieses Verfahren eine bessere Kontrastierung des Hohlsystems.
Postoperativ wird über den Punktionskanal ein Nephrostomiekatheter eingelegt. Dieser stellt zum einen den ungehinderten Urinabfluss sicher, zum anderen wird der Punktionskanal austamponiert und Blutungen gestoppt. Die Nephrostomie kann nach Sistieren der Blutung und radiologisch sichergestelltem, ungehindertem Urinabfluss über den Ureter entfernt werden. Im Falle von umfangreichen Restkonkrementen oder Verstopfung des Harnleiters durch Desintegrate kann sie aber auch belassen werden, um z.B. eine sog. second-look PNL über denselben Zugang zu ermöglichen. Die Indikationen zur PNL werden in Tabelle 4 dargestellt.

Tabelle 4: Indikationen der perkutanen Nephrolitholapaxie - Anklicken zum Vergrößern

Die Komplikationsrate von perkutanen Eingriffen liegt bei 25-60%. Etwa 90% hiervon sind konservativ beherrschbar [29]. Venöse Blutungen können durch den Tamponierungseffekt nach einfachem Abklemmen des Nephrostomiekatheters zum Stehen gebracht werden. Arterielle Blutungen sind selten und erfordern mitunter eine selektive Embolisation.

In weniger als 10% der Fälle kommt es zu Infekten, perirenale Abszesse sind sehr selten [29]. Ein Pneumothorax, vor allem bei Punktion der oberen Kelchgruppe ist möglich.

Verletzungen anderer Nachbarorgane (Darm, Leber, Milz) kommen auf Grund der sonographisch gesteuerten Punktion mit dünner Nadel nur in Einzelfällen vor.


Offene Steinoperationen

Offene Steinoperationen sind in unserer Zeit eine Rarität geworden. So machen Schnittoperationen deutlich weniger als 1% aller Steinbehandlungen aus und sind somit therapierefraktären Harnsteinen oder solchen Konkrementen vorbehalten, bei denen auf Grund der Lage, Größe und Steinzusammensetzung die Erfolgsaussichten mittels minimalinvasiver Therapien als sehr gering einzuschätzen sind. An offenchirurgischen Interventionen überwiegt heute wieder die Behandlung von großen, endoskopisch nicht behandlungsfähigen Blasensteinen.


Fazit

Von der Spätantike bis ins 19. Jahrhundert hinein war die operative Therapie der Urolithiasis auf den Celsischen Schnitt und dessen Varianten begrenzt - verbunden mit hohen Mortalitäts- und Morbiditätsraten. Mit Einführung der Allgemeinnarkose wurden ab den 1880er Jahren auch operative Interventionen an der Niere gut durchführbar. Während die Notwendigkeit offener Steinchirurgie heute einen Ausnahmefall bildet, kam es in den letzten 25 Jahren durch die Etablierung der Extrakorporalen Stoßwellenlithotripsie (ESWL) als effektiver, minimalinvasiver und nebenwirkungsarmer Therapie zu einer Revolutionierung der Steinbehandlung. Mit der ESWL können nahezu alle Steine des Harntrakts therapiert werden. Allerdings muß man sich vor Augen führen, dass der Erfolg der ESWL unterstützt wurde durch die gleichzeitige Entwicklung der adjuvanten Therapien wie perkutane Nephrolitholapaxie und Ureterorenoskopie. Nur dadurch war und ist eine optimale Behandlung dieser Patienten möglich. Durch technische Weiterentwicklung nimmt die endoskopische Steintherapie in Form der Ureterorenoskopie und der perkutanen Nephrolitholapaxie einen immer größeren Stellenwert ein. Die Behandlung der Urolithiasis stellt damit nicht nur ein sehr altes, sondern auch innovatives Betätigungsfeld der Humanmedizin dar.

Benedikt Kreiner
Klinik und Poliklinik für Urologie der Universität Regensburg
Landshuterstraße 65, 93053 Regensburg
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Email: benekreiner@yahoo.com

Development of urinary stone therapy from ancient world to present time
B. Kreiner, T. Siebert, H.M. Fritsche, W. Rößler, W.F. Wieland, W. Otto. Klinik für Urologie der Universität Regensburg.

Summary
Operative treatment of urinary stones was limited to bladder stone therapy with high mortality and morbidity from ancient world to the 19th century. Anesthesia made kidney stone therapy possible. Development of extracorporal shock wave lithotripsy (ESWL) brought a revolution in therapy of kidney and ureteral stones. This method enables the urologist to treat stones minimally invasive, effective and with rare major complications. ESWL allows treating almost any stone in the urinary tract. With further technical development, the endoscopic therapy options like ureterorenoscopy and percutaneous nephrolitholapaxy are getting more and more important in the management of nephrolithiasis.