體外碎石機(jī) 第一節(jié)

1、第六章 體外碎石機(jī)第一節(jié) 概論體外碎石機(jī)打的用途體外沖擊波碎石機(jī)產(chǎn)生巨大能量的沖擊波聚焦患者體內(nèi)的結(jié)石，包括對(duì)泌尿系統(tǒng)結(jié)石、肝膽系統(tǒng)的結(jié)石，使其粉碎排出體外。一、體外沖擊波碎石發(fā)展簡史u20世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)學(xué)者開展了體內(nèi)液電沖擊波膀胱碎石技術(shù)。 u60年代出于軍事目的對(duì)體外沖擊波進(jìn)行研究。u1963年德國Dornier公司的物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雨點(diǎn)落在超音速飛行的飛機(jī)上時(shí)，可產(chǎn)生一種沖擊波，并能傳播到離原撞擊點(diǎn)很遠(yuǎn)的地方使之產(chǎn)生裂縫。u19691972年，開始研究沖擊波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)證實(shí)沖擊波經(jīng)過聚焦能夠在水中徹底擊碎離體腎結(jié)石，而且穿過生物組織時(shí)并無明顯能量衰減。u1978年，多尼爾公

2、司研制出第一臺(tái)試驗(yàn)性碎石機(jī)供動(dòng)物實(shí)驗(yàn)用，并成功治療了移植到犬腎中的人體結(jié)石。1979年，第一臺(tái)水槽式體外沖擊波碎石機(jī)樣機(jī)（HM1型機(jī)），1980年2月，成功治療了首例腎結(jié)石患者。1982年5月，開發(fā)出HM2型機(jī)，更換電極時(shí)不必將患者從水移出，操作更方便。1984年，首臺(tái)商品化的HM3型機(jī)問世，從此治療尿路結(jié)石開始了革命性變化。目前已成為首選的標(biāo)準(zhǔn)方法。1990年后，碎石機(jī)由水槽式改為水囊式，機(jī)器構(gòu)造簡單化，病人治療更方便。我國體外沖擊波碎石機(jī)的研制和臨床推廣應(yīng)用1982年，開始研制體外沖擊波碎石機(jī)碎石機(jī)。1984年10月，研制出我國第一臺(tái)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。1985年首次應(yīng)用于臨床治療腎結(jié)石取得成功。隨

3、后全國有十幾家生產(chǎn)、科研單位相繼研制出各式各樣的體外沖擊波碎石機(jī)推向市場。目前全國已有25家單位生產(chǎn)碎石機(jī)，已投入使用的碎石機(jī)達(dá)1500多臺(tái)。（一）目前碎石機(jī)型已達(dá)31種，共分三代：第一代碎石機(jī)，指HM3型，水槽式。目前已不在生產(chǎn)，但該機(jī)型碎石效果最佳。對(duì)二代碎石機(jī)，水囊式（或稱干式碎石機(jī)）。碎石效果不如第一代碎石機(jī)。第三代碎石機(jī)，將發(fā)射波源與泌尿手術(shù)操作臺(tái)合為一體，實(shí)現(xiàn)了多功能化。已在歐洲市場普遍使用。（二）碎石機(jī)定位系統(tǒng)uX光定位，uB超定位，uX光與B超雙定位。多以后者為主。電磁式碎石機(jī)是以X光為主，B超定位為輔；壓電式碎石機(jī)則以B超為，X光定位為輔。（三）碎石機(jī)沖擊波源類型液電式壓電式

4、電磁式聚焦激光式和微型爆炸式正在研制中。（三）碎石機(jī)沖擊波源類型（三）碎石機(jī)沖擊波源類型液電式?jīng)_擊波：在一個(gè)橢圓型反射器內(nèi)，通過液體中電極火花放電的方式轉(zhuǎn)化成沖擊波。其特點(diǎn)是脈沖功率高，碎石效果好；缺點(diǎn)是常需調(diào)節(jié)電極間距和頻繁更換電極。因?yàn)榈谝唤裹c(diǎn)火花間隙每增加1mm，將會(huì)導(dǎo)致第二焦點(diǎn)處的寬度增加10mm，使碎石效果降低，周圍組織損傷加重。壓電式?jīng)_擊波：是由壓電晶體產(chǎn)生的一種超短脈沖波。其特點(diǎn)是焦點(diǎn)緊湊精細(xì)，具有極高的峰值壓力，但其能量級(jí)別較液電式機(jī)差幾個(gè)數(shù)量級(jí)。故在治療小結(jié)石時(shí)有其獨(dú)特的優(yōu)越性。電磁式?jīng)_擊波：將電能轉(zhuǎn)換成磁能，再轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，通過聲透鏡或拋物面反射體將機(jī)械波聚焦后形成。其主要

5、特點(diǎn)是沖擊波源可連續(xù)使用近百萬次，無須更換電極，損耗成本低。其沖擊波能量介于液電式和壓電式機(jī)型之間，比較合乎臨床使用要求，似有取代壓電式?jīng)_擊波源的趨勢。各種沖擊波源的比較 利用人工模擬結(jié)石，在相同的沖擊次數(shù)和可比的能量強(qiáng)度下，結(jié)石粉碎的體積量依次為液電電磁壓電。 沖擊波和結(jié)石相互作用的機(jī)理尚未完全明了。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為是沖擊波的壓力效應(yīng)和張力效應(yīng)的直接作用，但現(xiàn)行理論認(rèn)為張力波引起的空化效應(yīng)才是結(jié)石粉碎的主要內(nèi)在動(dòng)力。1.壓力效應(yīng)： 由于人體組織密度和結(jié)石密度不同，因而聲阻抗存在差異。當(dāng)聚焦的沖擊波進(jìn)入人體后遇到結(jié)石時(shí)，由于聲阻抗的變化，在入射界面產(chǎn)生反射培壓現(xiàn)象，如果這種沖擊波的壓力強(qiáng)度超過結(jié)石

6、的抗壓強(qiáng)度，就會(huì)在結(jié)石入射表面出現(xiàn)裂解而破碎。2.張力效應(yīng)： 當(dāng)沖擊波在結(jié)石內(nèi)繼續(xù)前行傳播到結(jié)石對(duì)側(cè)界面時(shí)，由于聲阻抗的再次變化，沖擊波被反射回來產(chǎn)生張力波，使出波界面附近處于應(yīng)力狀態(tài)，如果這種應(yīng)力強(qiáng)度超過結(jié)石的抗張強(qiáng)度時(shí)，就導(dǎo)致結(jié)石粉碎。3.空化效應(yīng)： 一定壓力的沖擊波在水中振動(dòng)，使溶解在水中的氣體釋放出來形成空化氣泡，空化氣泡在沖擊波運(yùn)動(dòng)極短的時(shí)間內(nèi)膨脹、崩潰，這種現(xiàn)象叫空化效應(yīng)。當(dāng)空化氣泡快速膨脹或崩潰后產(chǎn)生的高速微噴射超過結(jié)石破碎強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)石粉碎。u體外實(shí)驗(yàn)把結(jié)石放在沒有氣體的液體（柴油）與放在有氣體的水中比較，結(jié)果在水中的結(jié)石600次內(nèi)完全粉碎，而在柴油中的結(jié)石顆粒很大，表明

7、水介質(zhì)中含有大量的微小氣泡，沖擊波使氣泡在結(jié)石周圍和內(nèi)部產(chǎn)生空化效應(yīng)而導(dǎo)致結(jié)石粉碎 充分利用空化效應(yīng)的作用。一次放電在數(shù)微秒內(nèi)產(chǎn)生2個(gè)脈沖波，第一次沖擊波在結(jié)石周圍及內(nèi)部產(chǎn)生大量微細(xì)氣泡，這些氣泡從產(chǎn)生到膨脹破裂一般只需數(shù)微秒的左右，在第一次沖擊波產(chǎn)生的氣泡高峰時(shí)，來第二次沖擊波，加劇氣泡的膨脹破裂，從而增加對(duì)結(jié)石的壓力和張力，提高碎石效果，縮短治療時(shí)間。據(jù)報(bào)道復(fù)式脈沖沖擊波可提高40%的碎石效果。剝蝕性破壞剝落性破壞 層狀剝離性破壞層狀剝離性破壞 發(fā)生在結(jié)石內(nèi)部相鄰的界面。在同心層結(jié)石中，由于結(jié)晶層和外周基質(zhì)層之間的聲阻抗不同，在層間產(chǎn)生反射性沖擊波而導(dǎo)致結(jié)石層狀剝離。在同質(zhì)性結(jié)石中，反射性張力波的幅度隨結(jié)石體積的增加而降低，故2cm結(jié)石的碎石效果相應(yīng)降低；在同心層結(jié)構(gòu)的結(jié)石中，結(jié)晶基質(zhì)界面能夠多次反射出張力波，與體積相同的同質(zhì)性結(jié)石相比，其力度要高的多，所以同心層結(jié)構(gòu)異質(zhì)性結(jié)石比同質(zhì)性結(jié)石易碎。 脆性結(jié)石具有多重易碎機(jī)制，包括結(jié)石前界面空化性剝蝕、晶體基質(zhì)界面的層狀分離和后界面的剝落性破壞；彈性結(jié)石變形力強(qiáng)、抗裂性高、能夠通過塑變作用吸收空化性噴射撞擊的能量，妨礙了前界面的空化性破壞力傳導(dǎo)到結(jié)石主體，使結(jié)石難以完全性粉碎。剝落性破壞 當(dāng)沖擊波經(jīng)過結(jié)石后界面時(shí)，由于聲阻抗的突然降低產(chǎn)生反射性張力波