体外冲击波碎石技术的发展课件

2019/4/19,1,体外冲击波碎石技术的发展 extracorporeal shockwave lithotripsy ESWL,梁河宏康医院泌尿外科 思明,2019/4/19,2,体外冲击波碎石技术是20世纪末医疗界的重大事件，被誉为当代三大医疗新技术之一（CT、MRI、ESWL）。 这项20世纪80年代初才诞生的技术，在其后短短几年内便彻底改变了治疗泌尿系结石主要依赖传统开放手术的方法，是尿路结石治疗上的革命。,2019/4/19,3,今天，这门技术仍在不断的发展、完善中，是泌尿外科工作者必须了解、掌握的一门基本技术。 下面从体外冲击波碎石技术的历史、近年的研究成果和未来的发展三方面来了解此项技术。,2019/4/19,4,一.体外冲击波碎石的历史,对冲击波的研究最早始于20世纪50年代，此项研究始于西德，1963年西德Dornier公司从事航空航天工业的物理学家，发现了冲击波的影响，从而导入医学领域，开始了对泌尿系统的治疗研究。,2019/4/19,5,1979年，Dornier公司研究出世界上第一台双X线定位水槽式碎石机。1980年2月20日，治疗首例肾结石获得成功。 原机型称为HM1型，1982年改进为HM2型，1983年完善为HM3型商用型，从此迅速推广到世界各地。,2019/4/19,6,冲击波发生器的设计发展,1980年研制出液电式碎石机。 1985年研制出超声定位液电碎石机。 1985年研制出压电式碎石机。 1988年研制出透镜电磁式碎石机。 1989年研制出圆筒电磁式碎石机。 1990年研制出“干式”液电碎石机。,2019/4/19,7,我国体外冲击波碎石技术的研究工作,1982年我国学者在国外技术交流中获取相关信息后，回国自主开发研制，由北京医科大学泌尿外科研究所与中国科学院声学研究所共同研究此项目。同年，上海交通大学电机系与上海中山医院合作研制。 1984年10月，北京医科大学首先研制出我国第一台样机，1985年首次治疗肾结石成功。,2019/4/19,8,上海方面也于1988年研制成功，之后便迅速推广全国。我国碎石机研制虽然起步较晚，但发展极快，据不完全统计，目前全国碎石机生产厂家达25家，已投入使用碎石机1500多台。,2019/4/19,9,二. 体外冲击波碎石的基本原理,冲击波是一种机械波，具有声学、光学和力学的某些特性。广义上的冲击波在生活中随处可见，震动、雷电、爆炸均可产生冲击波，只是在能量、频率和产生方式等方面有所差别。,2019/4/19,10,（一）冲击波的声学性质,冲击波在进入不同密度的物质时，所遇到的声阻抗不同，传播速度也不同。 声阻抗是表示声波从一种物质进入密度不同的另一种物质时，因传播速度变化，而在物质内部形成的作用力。 声阻抗= 物质密度 X 传播速度,2019/4/19,11,声阻抗变化是冲击波碎石的因素， 两种物质声阻抗相近，传递过程中衰 减很少。当冲击波遇到结石时，因密 度变化引起速度的变化，因而在结石 表产生很大的阻抗，导致在结石的表 面后内部产生应力作用，使结石破碎， 是结石破碎的主要原因之一。,2019/4/19,12,冲击波进入不同物质的传播速度和声阻抗,2019/4/19,13,（二）冲击波的光学性质,冲击波的传播从一种物质进入另一种物质时，会产生折射或反射现象，这近似于光的传播。 1.反射现象和折射现象。 反射的发生决定于冲击波的强度和物质表面特性。,2019/4/19,14,冲击波由于媒质的不均匀性和媒质的分界面上发生弯曲，被称为折射。 在治疗结石中冲击波的折射最重要，因为机械聚焦冲击波通过透射压迫结石。折射产生了压缩压迫波、剪切压迫波、表面压迫波，其中压缩压迫波具有较强的碎石作用。,2019/4/19,15,2019/4/19,16,2. 冲击波的聚焦,冲击波可以通过声学透镜或球面，经反射或折射进行聚焦，聚点的能量集中，达到有效碎石的目的。,2019/4/19,17,2019/4/19,18,2019/4/19,19,（三）冲击波的能量特性,冲击波由能量产生，本身携带一定的能量，液电式冲击波是由电能转化为冲击波；电磁式是由电能转化为磁能，再转化为冲击波。理论上液式转换效率高于电磁式冲击波。,2019/4/19,20,大的反射杯产生小的焦斑（焦区），小反射杯产生大的焦斑。高峰值产生大焦斑，低峰值产生小焦斑。在临床上大焦斑在肾区分布范围较大，对结石周围组织的损伤范围也大，而小焦斑在肾区的分布相对集中，双肾组织的损伤范围就小。,2019/4/19,21,2019/4/19,22,（四）冲击波的应力作用,冲击波携带能量和方向性，在物质中传播时，遇到障碍就会产生应力作用。这种障碍就是在传播中，物质密度变化引起的声阻抗变化，应力作用是结石破碎的主要原因之一。应力作用分为压应力和张应力。,2019/4/19,23,2019/4/19,24,（五）冲击波的空化效应,在液体中，因冲击波的张应力作用下，液体被分裂而形成大量气泡。气泡崩解时，气泡的破裂可产生高速液体微喷射，微喷射所产生的撞击力是结石粉碎和组织损伤的另一个重要原因。 微喷射速度可达770m/s，足以穿透铝铂。（子弹的速度：步 枪700-850m/s 声音的速度：340m/s）,2019/4/19,25,2019/4/19,26,小 结,应力和空化效应是使结石破碎的两大重要的力学因素，二者缺一不可。实验表明：缺泛空化效应，结石不易破碎。所以在碎石过程中要充分利用空化效应，提高碎石效率。 例如：输尿管结石梗阻，近端积水，冲击波从有积水的一方进入，可存在空化效应。提高了碎石效率。,2019/4/19,27,肾盂结石因周围有尿液浸润，存在空化效应，结石容易击碎。输尿管结石尤其是结石被粘膜包裹粘连，缺泛空化效应，结石不易击碎。三次ESWL治疗结石不碎者，应改用其它方法治疗，以免增加对组织的损伤。,2019/4/19,28,三、现常用的几种冲击波碎石机,1.碎石机的分类,按冲击波源分为：液电式、电磁式、压电式。按定位方式分为：X线定位、B超定位、X线 B超双定位碎石机。 按功能分为：单一功能、多功能碎石机。 按传播方式分为：水槽（水浴）式、小水槽（水盆）式、水囊式（干式）碎石机。,2019/4/19,29,水槽式（水浴式）碎石机,2019/4/19,30,干式碎石机,2019/4/19,31,2.碎石机的基本结构,基本结构包括：冲击波源、冲击波聚焦、操控台、结石图像。 液电式冲击波技术目前最为成熟，也是最早应用于临床的碎石机。我院HB-V型（广东湛江海滨医疗器械厂）即是此类机型的代表。,2019/4/19,32,X射线定位液电式体外冲击波碎石机,2019/4/19,33,碎石机操作台,2019/4/19,34,2019/4/19,35,反射体的一个焦 点安置一对电极， 电极放电产生冲击波，冲击波通过反射体聚焦。,2019/4/19,36,液电式碎石机的优缺点：,优点：脉冲功率高，碎石效果好。 缺点：1.冲击波各波之间不均一性。 2.随着电极的的损耗，正负极间隙变大，间隙每增加1mm，焦区增加1cm。降低了碎石效率，周围组织损伤加重。 3.电极寿命短（2000次4000次），需频繁更换电极。 4.噪音较大。,2019/4/19,37,电磁式碎石机,基本原理：电能转化为磁能，再转化成机械能，通过声学透镜聚焦或反射体聚焦。分类：平板式和圆筒式。,2019/4/19,38,2019/4/19,39,圆筒式电磁碎石机,2019/4/19,40,电磁式碎石机的优缺点,优点：脉冲放电稳定，每个冲击波形几乎一样，焦点稳定，聚焦效率高，波源可连续使用，无需频繁更换电极。 缺点：能量较小，碎石效果不如液电式。,2019/4/19,41,压电式碎石机,基本原理：数百块压电晶体元件（陶瓷压电电极）在一球形盘内等距排列成阵列，当向各元件施加高压脉冲电流时，各元件产生冲击波并指向焦点。,2019/4/19,42,2019/4/19,43,1.陶瓷压电电极 2.反射体（聚焦体）,2019/4/19,44,压电式碎石机的优缺点,优点：焦区很小，碎石颗粒小。 缺点：功率小，治疗大结石效果差。,2019/4/19,45,四、冲击波技术的发展,冲击波已经取得的成果表明，在医学领域的应用，也许才刚刚开始。未来的冲击波源将向高效率、专业性、多样性方向发展。,2019/4/19,46,（一）高效率复式脉冲冲击波源 （复式碎石机）,基本原理：在特定的时间间隔内连续发生两次冲击波，后一个冲击波在前一个冲击波还未消逝时到达，产生“双空化效应”，使空化效应的能量释放更为集中，使许多折射波后反射波在第二个冲击波的影响下更集中指向靶心。所以复式冲击波增强了空化效应，提高了碎石效率。,2019/4/19,47,复式脉冲的产生,波源可以是液电式的，也可以电磁式的，其可通过双抛物面反射或双反射体产生。,2019/4/19,48,2019/4/19,49,1.复式冲击波的碎石效率,从体外和体内的研究结果表明，复式脉冲碎石机可以明显提高碎石效率40%以上，而且可以减少或不增加对组织的损伤。,2019/4/19,50,2. 复式脉冲对组织的损伤,因为能量集中，靶区的范围（焦斑）变小，损伤范围也就减小。实验数据表明复式脉冲的损伤范围较小，恢复也更快。,2019/4/19,51,（二）实时跟踪定位系统,X线定位不能作为结石跟踪定位，以免病人接触过多的放射线。现在研究超声监视工作下的实时跟踪碎石系统，可使冲击波的焦点跟踪结石移动。目前我国已研制出B超实时跟踪定位碎石机。,2019/4/19,52,（三）未来的冲击波技术,1.双频谱冲击波源：频率低时冲击波易被反射，频率高的部分可穿过结石造成折射作用。双频谱冲击波源同时产生两组高频和低频冲击波，增强碎石效果。 2.变焦冲击波源。 3.液电、压电复合脉冲冲击波源。,2019/4/19,53,4.电导式冲击波源：利用等离子体作为冲击波的介质，使冲击波传导效率更大，损耗能量更低。 5.微爆破波源。 6.激光体外冲击波源：激光束经透镜聚焦F1，高温使此处的水急剧气化产生冲击波，再聚焦冲击波于F2。 7.微型冲击波源：便携、有效、安全。,2019/4/19,54,五、冲击波在治疗方面的发展,在体外冲击波碎石机起源地-德国，应用于非泌尿系疾病治疗的病例，已经超过对泌尿系治疗的病例。冲击波的其它领域的应用，扩大了体外冲击波的治疗范围，给冲击波技术注入了新的生命力。,2019/4/19,55,（一）骨科方面的应用,1.脚底筋膜炎或足跟痛（骨刺）。 2.一侧上踝炎或网球肘。 3.钙化性肌腱炎。 4.膝腱病变或“跳跃膝”。 5.骨不愈合。 6.髋关节置换假体松动。,2019/4/19,56,（二）泌尿系方面,阴茎硬结症。在固定托架下完成。 乳糜尿：造影定位，肾门为靶区。,2019/4/19,57,（三）其它方面的应用,胆囊结石、胰腺结石、腮腺结石均有成功的报道。,2019/4/19,58,谢 谢！,