体外冲击波碎石机的发展

图13-6　常用的体外碎石机(https://www.daowen.com)

该机的发明源自一个意外现象的启示。冲击波是在某一递质中(水、空气等)由于能量的突然释放而产生的高能量压力波。20世纪60年代初,西德道尼尔航空公司的科技人员发现当飞机高速穿过雨云时,可产生一种冲击波使飞机内部的器件受损,而飞机的外壳却完好无损,这一现象引起了物理学家的重视,1963年该公司成立了冲击波研究室。1966年该研究室的一位工程师偶然接触到正在工作的冲击波靶子,他的身体产生了如同电击一样的感觉,这位博学的工程师立即意识到这是冲击波进入人体后产生的效应。1969年由西德国防部资助,该公司开始了《冲击波与动物组织间的相互关系》这一课题的研究。他们发现,当冲击波经过两种递质的界面时,会发生反射和折射,其程度取决于界面上两种递质的声阻抗差。由于绝大部分机体组织和水的声阻抗接近,所以冲击波在水中传播和通过机体过程中没有明显的能量损失,也不会造成伤害,只有肺组织由于空气与肺组织邻界面上的高声阻抗差,而对冲击波特别敏感。在研究过程中,研究人员发现了一个重要的现象,即在机体内用于测量的金属探针容易被冲击波击碎。这一消息传到慕尼黑大学外科研究所的爱森波格(Eisenberger)教授耳中。当时他正在研究尿路结石的治疗问题,这个现象立即引起了他的思考,能否将这种冲击波用来粉碎体内的尿路结石呢?这一设想使他开始了冲击波碎石的研究。爱森波格与道尼尔公司冲击波效应研究室人员通力合作,终于在1972年证明了经水传播的冲击波能够粉碎离体肾结石,这一成功是体外冲击波碎石史上的第一座里程碑,它开辟了尿路结石治疗的新纪元。史密特(Schmidt)和爱森波格将这一成功誉为结石治疗上的革命。1974年1月ESWL研究被正式列入西德联邦研究和发展课题,该研究在慕尼黑大学外科研究所由史密特、爱森波格及乔斯(Chaussy)教授等与道尔尼公司研究人员合作进行。该研究小组第一年解决了冲击波的聚焦问题。冲击波由电极放电产生。聚焦问题的解决使碎石系统有了一个基本的骨架。之后又解决了X线定位的问题,于1978年初研制成功一台带有两套X线系统的新型碎石机。实践证明,对肾结石采用两套X线系统交叉定位比超声定位准确,经一系列实验为ESWL用于人体奠定了基础。终于于1979年9月研制成功带有X线定位系统的Dornier HM-1碎石机。到1980年西德慕尼黑路德维哥麦西米兰大学泌尿外科乔斯等将该机首次用于临床治疗肾结石患者。经4000次冲击波后患者那块顽固的结石被完全击碎了,几小时后尿中排出了结石碎粒,2天后X线检查患者肾区结石影像消失了。在此后2年间,在慕尼黑应用HM-1碎石机治疗了220例患者,证实大多数尿路结石用冲击波治疗是安全有效的,尿路结石患者免遭手术之苦的梦想终于实现。科学是没有国界的,1983年HM-型碎石机问世后,ESWL很快在世界范围内得到了推广,德国、法国、美国、以色列、意大利和日本等许多国家生产体外冲击波碎石机。1985年我国研制成功第一台碎石机至今,已有20多家生产厂家。国内接受ESWL治疗的患者已达10万例之多。随着临床经验的积累和碎石机性能的改进,ESWL的适应证不断扩大,从单纯的肾结石到输尿管、膀胱结石,从单侧单发到双侧双发,从小的结石到大结石、鹿角状结石,都取得了较理想的治疗果。现在75%的尿石症可单纯用ESWL治疗,20%的需ESWL和腔道泌尿外科技术联合治疗,而真正需要开放性手术者不足5%。据国内外多数医疗机构的报道,ESWL的成功率在95%以上,治疗3个月后随访,结石排净率达85%,需再行开放手术者约占1%。

在大力推广ESWL治疗的同时,各国还进一步开发和研制更优秀的新型碎石机。目前,已研制出具有X线和超声两种定位系统及可移动式的新型碎石机。这样,透光结石和非透光结石都能定位。大多数碎石机多采用无水槽水囊式碎石机,从应用来说,已经生产出肾结石体外冲击波碎石机、胆结石体外冲击波碎石机和通用型体外冲击波碎石机。从其结构上来说,冲击波发生源的原理各异,采用的定位方式不一。冲击波发生源有液电冲击波,压电效应、聚能激光、电磁感应和微爆炸等多种原理产生的冲击波,力求使作用于结石的冲击波性能更为理想;结石的定位装置、患者的监护系统及治疗操作系统不断改进,使体外冲击波碎石机的性能日趋完善。