Irrigation is a mandatory requirement during any endoscopic procedure in the ureter or kidney. Irrigation is required for access into the ureter, maintenance of visibility throughout the procedure,
particularly during stone fragmentation to remove the vision obscuring dust. Good visibility should not come at a vastly increased intrarenal pressure and associated risk of pyelotubular and pyelovenous backflow which in turn may lead to Systemic Inflammatory Response Syndrome (SIRS) or full-blown sepsis.
Helene Jung and Palle Osther [1] have shown that baseline renal pelvis pressure is 10 (+/- 4.0) mm Hg. They showed that simple diagnostic ureterorenoscopy with forced flow continuous irrigation as low as 8ml/min will increase average renal pelvic pressure to 35 (+/- 10) mm Hg. However, during stone management the average renal pelvic pressure can rise to 54 (+/-18) mm Hg. The same
authors also showed that forced irrigation with a 20ml syringe is capable of producing peak pressures as high as 328 mmHg.
This is very concerning taking into account the threshold for
pyelovenous backflow is reached at about 35 mmHg.
Wen Zhong studied incidence of SIRS after the flexible ureteroscopic lithotripsy [2] and found strong statistical correlation (p<0.001) between rate of SIRS and both total volume of fluid used for irrigation and the flow rate.
Evidence suggests that we need to look at ways of reducing renal pelvic pressures during ureterorenoscopy, examine role of forced continuous flow, overall flow rate, total volume of fluid used, maximal volume of a bolus delivered, its timing and drainage
capacity of the renal pelvis.
The main determinant of intra renal pressure during ureterorenoscopy is balance between inflow and outflow.

Human kidney is poorly compliant and small amount of liquid injected will result in significant increase in the pressure. The increase in the intrarenal pressure of noncompliant body is exponential in nature. Initiating bolus delivery to partially drained pelvis will initially cause little increase in the renal pressure (A-B on pressure / volume curve) but when the renal pelvis becomes full even small volumes will result in marked pressure increase (C-D on pressure / volume curve).

In order to prevent build-up of dangerously high intrarenal pressures the inflow should match outflow. Drainage of fluid from renal pelvis is a limiting factor even in presence of UAS.
Pre-existing distention in presence of limited outflow is dependent on magnitude of continuous forced irrigation (in flow).
Total volume of fluid used for irrigation is also an independent risk factor as it is related to the same limiting factor of drainage form renal pelvis.
The bolus size of irrigation in comparison to renal pelvis capacity
deserves careful consideration.
Delivering bolus size many times larger than total capacity of renal pelvis (8-10ml) is bound to create significant increase of pressure. This is important as most irrigation devices are capable
of delivering bolus of volume between 150 and 300% total capacity of renal pelvis.

The most physiological irrigation would call for elimination of forced continuous flow to keep renal pelvis partially drained.
The bolus would need to be much smaller than renal pelvis capacity.
Such irrigation would allow to move along flat part of compliance
curve thus preventing build up of excessive intrapelvic pressures.

Peditrol is a device consisting of a foot
pedal and single use low volume pumping
unit. It is capable of delivering dual flow.
Continuous gravity dependent flow that
can be regulated by altering the height of
the irrigation fluid and accelerated flow in
form of a small bolus effected by surgeon
depressing foot pedal. The maximal bolus
size with single compression is limited to
below 3ml, once the foot pedal is released
the syringe refills automatically and is ready
for a further bolus if required. Recognition
of very low compliance of human kidney
as well as limitation of drainage from the
kidney even in presence of ureteric access
sheath are physiological foundations in
understanding of hydrodynamics during
ureterorenoscopy and the basis of Peditrol
design.
Peditrol offers limited bolus size,
intermittent irrigation modality of irrigation
that provides clear views and allows the
surgeon to continue the procedure without
need to stop at regular intervals secondary
to poor vision. The Peditrol can be used
for hydrostatic distension that allows for
easier introduction and advancement of the
ureteroscope at the vesico-ureteric junction
and the rest of the ureter. The pressure
generated from the Peditrol is low as the
bolus delivered is limited below 3mls. It
frees up the surgeon’s hands allowing
more precise control during the procedure
yet the control of irrigation is retained with
the operator. It allows precise control of
the irrigating fluid thus reducing stone
retropulsion particularly in ureteric stones.
Peditrol provides intermittent irrigation
eliminating need for forced flow and as
result much more effective and adequate
drainage of renal pelvis is achieved
between delivery of the low volume
boluses. Lack of the continuous forced
flow, together with limitation of the bolus
size results in significant reduction of total
fluid used, up to 50% compared to forced
irrigation devices [3].
Peditrol is safe and effective. In our
institution it has been successfully used
on hundreds of ureteroscopic procedures both rigid and flexible over last 12 years.
We do not use the access sheath routinely
unless in a pre-stented patient with an
infective stone. It represents departure
from continuous forced irrigation to small
intermittent bolus method as a safer and
more physiological alternative.
References
1. Jung and Osther. SpringerPlus (2015) 4:373)
2. Journal of Endourology, ”Systemic Inflammatory
Response Syndrome after Flexible Ureteroscopic
Lithotripsy , Study of Risk Factors” doi:10.1089/
end2014.0409
3. Uropump versus Peditrol – a Prospective
Comparative Study, K.Dattatray Wani. Mahesh Desai –
poster presentation

尿管や腎臓の内視鏡治療において、灌流は必要不可欠である。尿管へのアクセス、また、術野の視野確保、特に砕石術中の視界を不鮮明にする塵を取り除くために、灌流が必要となる。腎内圧が大幅に上昇している状態では良好な可視性が得られないだけでなく、腎盂尿細管逆流および腎盂静脈逆流の発生リスクとの関連があり、ゆくゆくは全身性炎症症候群（SIRS）や末期の敗血症を引き起こす可能性もある。
Helene Jung and Palle Osther［1］は、ベースラインの腎盂圧10（+/-4.0）mmHgを示している。彼らは、8ml/分程度の強制的持続灌流で簡易診断ウレテロレノスコープ（尿管腎鏡）検査を実施した場合、平均腎盂圧が35（+/-10）mmHgまで上昇することを報告しているが、結石治療時の平均腎盂圧は54（+/-18）mmHgまで上昇する可能性がある。同著者らは、シリンジ20mlの強制灌流で、最高腎盂圧328 mmHgにまでなり得ることも示しており、腎盂静脈逆流の閾値が約35 mmHgであることを考慮すると、このことは非常に懸念すべき事態である。
Zhongは軟性尿管鏡砕石術後のSIRS発生率を調査し［2］、SIRS発生率と灌流液総量または流量率［SIRS発生率と灌流液総量・流量率両方］の間に強い統計的相関関係（p<0.001）があることを発見した。
ウレテロレノスコープ治療時の腎盂圧軽減法を模索し、強制的持続灌流の役割、並びに全体流量率、灌流液総使用量、ボーラス注入最大量、腎盂排水能力とそのタイミング等について検討する必要があることを、このエビデンスは示唆している。
レテロレノスコープ治療における腎内圧の主要決定要因は、インフロー（流入量）とアウトフロー（流出量）のバランスである。




危険なレベルまで上昇する腎内圧の蓄積を防ぐには、インフローとアウトフローの数値を一致させる必要がある。尿管アクセスシース（UAS）を使用していても、腎盂の排水能力は限定因子の1つである。
流出量が制限される中での既存の［不要？］膨張は、強制的持続灌流（インフロー）の程度に左右される。灌流液総使用量も、同じ限定因子である腎盂排水と関連することから、独立危険因子である。
腎盂容量との比較における灌流ボーラスサイズについても注意深く考慮する必要がある。
腎盂総容量（8-10ml）の何倍も上回るボーラスサイズで灌流することは、圧力を顕著に上昇させることになる。大抵の灌流装置が腎盂総容量の150～300%に及ぶボーラス注入が可能であるため、この点は重要である。


ボーラスサイズ


ヒトの腎臓は順応性が低く、少量の液体を注入しただけで圧力が著しく上昇する。非順応性身体における腎内圧の上昇は、本質的に急激なものである。いくらか排水した腎盂にボーラス注入をすると、最初の腎圧上昇（圧力/容量曲線上のA-B）はごくわずかであるが、腎盂が充満状態になると、少量でも著しい圧力上昇（圧力/容量曲線上のC-D）を引き起こす。


ボーラス注入時既存の影響





最も生理的な灌流に近づけるには、腎盂の部分的排水を維持する意味において、強制的持続灌流をせず、ボーラス注入量を腎盂容量よりもはるかに少なくする必要がある。そのような灌流の順応曲線（compliance curve）は、上昇のない平坦なものとなり、過剰な腎盤内圧の蓄積を防止することになる。



Peditrolは、フットペダルと単回使用の低量ポンプユニットで構成されており、デュアルフロー（2通りの灌流法）が可能である。灌流液の位置（高さ）を調節することが可能な重力依存型持続灌流法と、医師がフットペダルを踏むことで少量の注入制御が可能な灌流法の2種である。1回のフットペダル圧縮で注入できる最大流量は3ml未満に制限されており、フットペダル解放時にシリンジが自動補充され、次のフローに備えるようになっている。ヒトの腎臓は順応性が非常に低いこと、また、尿管アクセスシース使用時でさえ腎臓における排水能力には限界があること・・・このような認識が、ウレテロレノスコープ治療時の流体力学理解の生理学的知識基盤、並びにPeditrolデザインの基礎となっている。
Peditrolは、ボーラスサイズが制限された断続的灌流方式であるからこそ、鮮明な視野を提供する。不鮮明な視界が原因で、定期的に中断する必要もなく、医師は治療を継続することができる。Peditrolは静水圧拡張にも使用が可能で、膀胱尿管接合部を含む尿管治療の際、尿管鏡の挿入および前進が容易に行えるようになる。ボーラス注入は3ml未満に制限されているため、Peditrolによる圧力は低い。医師の両手が解放されることで、治療をより正確に制御することが可能となるだけでなく、灌流操作も同時に可能だ。Peditrolは灌流液の微調整ができるため、結石（特に尿管結石）の後方移動の発生を軽減する。また、断続的に行うことで強制的灌流の必要性を排除し、結果的に低量ボーラス注入間の腎盂排水をより効果的で適正なものにする。ボーラスサイズの制限に加え、強制的持続灌流をしないことで、灌流液使用総量を顕著に削減することとなり、その数値は強制灌流装置と比較し最大50%である［3］。
Peditrolは安全かつ効果的な灌流システムである。私たちの施設では、過去12年に渡り、何百件もの硬性・軟性両方の尿管鏡治療に使用し、大きな成果を収めている。しかも、感染性結石のステント留置患者でない限り、通常はアクセスシースを使用していない。これは、断続的低量ボーラスの灌流法が、強制的持続灌流に取って代わる、より安全かつ生理的な代替法であり、そのような灌流法への移行を示唆するものである。