設備介紹
體外沖擊波碎石機就是利用單擊波在體外高效率的将結石粉碎，然後自然排除體外，不留後患。武警山西總隊醫院男科泌尿微創中心引進德國體外沖擊波碎石系統，治療效果突出，深受結石患者好贊。
設備治療特點
定位系統快速、準确、方便
U型同軸定位，定位架可呈90度自由收放，探頭可360度回旋以多方向交叉精确定位，且定位完畢可卸下以避免碎石時沖擊波對探頭晶片的損傷。
體外沖擊波碎石系統内外結構合理，造型美觀，操作界面獨立，利于延長整機使用壽命，避免醫患雙方接觸，又可随時觀察治療反應。
設備治療優勢
1、C臂式立柱與治療床可做高精度的三維運動，既有助于不同部位結石快速、精确定位，又能方便對特殊部位結石治療。
2、患者免受X線輻射之苦，能準确定位陰性結石。沖擊波源—低能、高效、安全上置式沖擊波源，确保皮襄與皮膚耦合完好，防止能量折射及皮下淤血。
3、高性能液電式沖擊波源和高精度的反射缸，治療深度可達130mm，适應不同體形患者。
4、低能量、窄脈沖，且大小可調，适應不同成因之結石确保結石粉碎更細。其他*C型臂應用絲杠加導向杆升降技術，快捷安全。
5、内置式儲水缸，進出水更方便，且不受停水影響。
設備适用範圍
用于泌尿系（腎、輸尿管、膀胱）結石、膽囊結石的治療。
禁忌症：哺乳期婦女，經期女性，皮下出血病患者等。
沖擊波發生源
沖擊波發生源是體外沖擊波碎石術的核心技術,它決定着粉碎結石的效果、治療工作的效率及對患者身體的影響。目前所應用的體外沖擊波碎石機根據其工作原理不同采用了以下幾種類型的沖擊波發生源:液電沖擊波源、壓電沖擊波源、電磁沖擊波源、激光沖擊波源和微爆炸沖擊波源。後兩種沖擊波源由于技術不成熟,目前還處于發展階段。
沖擊波的觸發系統
沖擊波的觸發産生必須保證對患者各器官功能無損害,确保患者安全;同時又要使沖擊波進行有效沖擊,命中率高。沖擊波的觸發方式有五種:心電R波觸發、呼吸觸發、呼吸與心電R波同步觸發、自動連續觸發和手動觸發。
沖擊波和人體間的耦合
沖擊波必須經由某種聲阻抗和人體組織聲阻抗相近的介質耦合無障礙地進入人體,以避免沖擊波在進入人體的界面處産生反射導緻應力而傷害人體。理想的耦合介質為水。沖擊波和人體間的耦合方式有下列三種,水槽式、水盆式和水囊式。目前采用得最多的是水囊式,用去氣軟水作為傳導介質,并有水循環、去氣泡和加溫裝置以及耦合壓力控制模塊。
結石定位系統
用于使結石和沖擊波聚焦焦點重合,要求結石圖像清晰,能方便迅速地尋找結石、準确地進行結石的定位并監測碎石的過程。目前沖擊波碎石機的定位方式有3種:X線定位、B超定位和X線/B超雙定位。X線定位的特點是快速、方便、圖像清晰,缺點是有X線輻射性損傷。B超定位的特點是可以掃描到X線透光結石,不接觸X線,其缺點是B超的圖像分辨率不高,難以定位中段輸尿管結石。為取長補短,有的碎石機中采用X線結合B超雙定位技術。
計算機控制操作系統
計算機控制結石定位,X光曝光時間和劑量,控制X線圖像的數據采集、存儲,控制水處理系統(完成對水囊充水、排水、排氣、散熱等多種重要功能)以及打印病例報告,監測整機運轉情況和安全性等。
治療床
體外沖擊波碎石機的治療床已從最初支撐患者用發展到多功能治療床。治療床可以上、下,左、右,前、後移動并能傾斜,還可作為泌尿檢查床或進行其他泌尿科治療操作使用。
作用機理
特性
沖擊波發生源是體外沖擊波碎石機的心髒部分,由其産生的沖擊波必須具備下列特性,才能安全有效地進行體外沖擊波碎石術治療:
①攜帶足夠大的能量,當它通過人體作用到結石上時,它所産生的内應力必須超過結石的強度極限;
②要求在合适的介質中傳播,耦合進入人體時的衰減比較小;
③具有很好的方向性,即聚焦特性;
④能夠連續不斷地産生特性穩定的沖擊波壓力脈沖;
⑤對人體組織所産生的損傷應盡量小或者無損傷。
壓力波形
體外沖擊波碎石術使用的沖擊波必須具有陡峭的壓力前沿(<0.3μs～0.5μs),窄的脈沖寬度(<0.3μs～0.5μs)(6db)及相當高的壓力強度(30MPa～100MPa)。沖擊波的壓力波形在前沿迅速上升而在下降沿迅速下降,其上升沿反映壓力從零到峰值所需的時間,影響在物質中傳播時形成的壓力梯度(dp/dr),決定着内應力的大小:前沿越陡,壓力梯度越大,内應力就越高,物質就越容易破碎。沖擊波的峰值壓力決定着它的強度、攜帶能量的大小,直接影響結石的破碎效果。
産生
沖擊波是由于物體的高速運動或爆炸而在介質中引起強烈壓縮并以超聲速度傳播的過程。由于發生源的不同,沖擊波的産生原理也有一定差異。
液電沖擊波發生源它産生沖擊波的原理為電極在水中發生高壓火花放電。利用充電的高壓電容向放電電極送出所需的放電能量,當電極在傳播介質水中放電時,由于液電效應立即引起周圍水介質爆炸性地蒸發,從而形成迅速膨脹的等離子體而在周圍的液體中産生沖擊波。
電磁沖擊波發生源它産生沖擊波的原理是電磁感應。通過充電的高壓電容器對一個電感線圈放電,産生的脈沖電流形成一個很強的脈沖磁場,使線圈上複蓋的振膜感應産生磁場,振膜磁場與線圈磁場相互作用産生排斥力,在水介質中振膜的另一面形成沖擊波。
壓電沖擊波發生源它産生沖擊波的原理是壓電效應。在球形盤的内表面安置許多個壓電晶體塊,組成一系列壓電發送器。每當壓電晶體塊上輸入高頻脈沖電壓時,壓電晶體就發生變形,晶體的高頻變形引起周圍水介質産生沖擊波。
聚能激光沖擊波發生源是由激光源産生的激光束經透鏡聚焦而産生。其原理可能是由于激光束使電子從水分子上脫落,形成等離子體,而等離子體一旦形成即可使體積突然膨脹而撞擊周圍水介質,産生沖擊波。
微爆炸沖擊波發生源是利用微型炸藥爆炸産生沖擊波的裝置。其主要結構是一個内表面為半橢球形的沖擊波發生室,室内充滿水。于第一焦點處置沖擊波發生器,所産生的沖擊波同樣在半橢球反射體的第二焦點處聚焦。沖擊波發生器采用微型炸藥起爆。這種微型炸藥由人工從沖擊波反射室的開口部分插入,并由觸發裝置引爆。
傳播
當沖擊波在一種介質中傳播遇到另一種介質的界面時,它的一部分被反射,而另一部分則繼續向前傳播進入第二種介質。沖擊波隻有在相同聲阻抗的介質中才能不衰減地直線傳播。因此,為了避免沖擊波進入人體界面處産生反射導緻應力而傷害人體,就必須選擇一種聲阻抗和人體組織聲阻抗相近的傳導介質,以便使沖擊波無障礙地進入人體。
由于水的聲阻抗與人體軟組織基本相同,所以理想的耦合介質為水。沖擊波和人體間的耦合方式有水槽式、水盆式和水囊式三種。水槽式、水盆式已被淘汰,目前采用最多的是水囊式,也稱幹式,水密封于水囊中通過軟膠薄膜和凝膠介質與人體耦合接觸,選擇軟膠薄膜和凝膠介質必須考慮其聲阻抗與人體組織的聲阻抗相似。
為了使病人的體表同水囊接觸時不會因冷而産生不适感,水溫一般要控制在30℃以上。由于水中會溶解着一定的氣體,即使采用蒸餾水,也不能完全避免空氣的溶入,沖擊波在水中傳播時将産生空化作用,水中會産生氣泡。氣泡将會使
沖擊波在傳播過程中發生折射和散射,導緻能量衰減,影響碎石效果。目前,一些先進的碎石機帶有自動抽氣裝置,可在治療過程中始終保持囊内去氣狀态。為确保水囊與人體間以恒定的壓力安全耦合,還有耦合壓力控制模塊。
物理機理
應力作用由于結石和周圍組織的聲阻抗有明顯的不同,沖擊波傳播到結石的前後界面時都産生反射。一般結石的聲阻抗都明顯大于周圍組織的聲阻抗,沖擊波在結石前界面産生壓力作用,而在後界面的反射産生張力作用。結石是一種脆性物質,其抗壓強度約為1×104Pa,而抗張強度僅為1×103Pa。當沖擊波在結石前後界面産生的壓力和張力分别大于結石的抗壓強度和抗張強度,就可以便結石碎裂。此外,人體軟組織能夠承受更高的沖擊波壓力(即其抗張強度和抗壓強度遠大于結石)而不緻損傷。這就是沖擊波能碎石,又不緻組織明顯受損的主要原因。
空化作用結石的内部結構常有許多孔隙,且在孔隙中充滿液體。若在液體中含有空化核,則進入結石的沖擊波及界面的反射波就可能會激活空化核,而産生空化現象。在空化過程的反複作用下,将會從破壞結石内部的基質開始并進而導緻整個結石的疏松與碎裂。
結石粉碎的不同方式雖然結石粉碎的物理過程可能随具體結石的成分、體積、結構的差異而有所不同,但現已确定,體外沖擊波碎石中結石破壞有三種截然不同的方式。它們包括:結石前界面直接面臨入射沖擊波的表層剝蝕性破壞;結石後界面沖擊波出波位置處的剝落性破壞;結石内部相鄰層面的層狀剝離性破壞。
結石前界面的表層剝蝕性破壞是由體外沖擊波碎石的空化作用所緻。入射波誘發氣泡簇形成,使之在100μs～200μs内膨脹至最大體積,然後在結石附近的表面急速崩解,産生高速微噴射,撞擊結石表面而緻破壞。此外,微噴射也可通過後續沖擊波與先前附着在結石表面的氣泡相互作用而産生。通過高速攝影技術發現,在65MPa(1MPa=10bar)沖擊波峰壓下,當初始半徑範圍為0.15mm～1.20mm的氣泡崩解時,崩解瞬間的最大噴射速度為770ms。
結石前面的大量微小凹陷就是在空化作用下噴射性撞擊的特征,其力度足以穿透鋁箔和使金屬表面變形。剝落性破壞的特征通常是大塊圓帽狀碎塊從結石後界面脫落,這是由于反射性張力波所緻。根據聲學原理,當壓力波到達結石後界面時,由于從結石到周圍液體或組織的聲阻降低,就會産生反射性張力波。
由于大多數結石抗壓力僅為拉伸力的1/10,即能承受壓力波的擠壓力,而不能承受張力波的拉伸力,一旦超過結石張力性破壞強度,這種反射性張力波就會造成剝落性破壞。此外,在體外沖擊波碎石後,在同心層結石中也可看到晶體分離和裂解。這種破壞方式
是因為在結晶層和外周基質層之間的聲阻抗失配,而在層間産生反射性沖擊波所緻。根據相同機制,傳播的沖擊波與結石内部的結構缺陷相互作用,可以産生大量的細微裂縫,在沖擊波反複作用下,逐漸擴大延伸,形成大的碎裂線,最終導緻結石完全粉碎
