(二)工作原理

体外碎石机主要由体外冲击波发生源、冲击波触发系统、冲击波与人体的耦合、结石定位系统、计算机控制操作系统、治疗床组成。冲击波的发生源是体外冲击波碎石机的心脏部分。

1.冲击波发生源的种类

(1)液电冲击波发生源:是由德国道尼尔公司发明,最早应用于冲击波发生源,其技术成熟可靠,是目前大部分体外冲击波发生源,采用该发生源的体外冲击波碎石机有德国道尼尔公司的Doner、美国Medstone International公司的Medstone、法国Northyate Rrseareh公司的SD系列,以及我国研制生产的各种型号体外冲击波碎石机。其缺点是更换电极频繁,一般治疗1例患者就要更换1次电极;另一点是电极尖在放电过程中有损耗,使极尖距离增大,造成焦点迁移。其优点是,技术成熟、安全可靠、能量大,特别适用于大结石和肾鹿角结石的治疗。由于冲击波的产生是爆炸性的,不但噪声大,而且高压电流对患者的心脏造成一定的危险,必须采用心电R波触发确保治疗过程中患者的安全。

(2)电磁冲击波发生源:其产生的原理是高压线圈发生脉冲磁场推动金属振膜在水振动产生冲击波。电磁式冲击波波源焦点压强较低,约为液电式的一半,焦区长,第二聚点脉冲时间较液电长,波形差,频率成分低,因此碎石次数增多,效率差,且人体组织受损面大。其优点是聚点稳定,不易偏移,无须更换电极,但发生器价格高且要定次更换。对患者心脏无危险,一般采用呼吸触发,当有特殊医疗需要时也可以采用心电R波触发,无噪声。该冲击波发生器是由德国西门子公司和梅兹大学合作研究发明的。道尔尼公司的Compact、西门子公司的Lithostar体外冲击波碎石机都采用电磁冲击波发生源。

(3)液电复式脉冲波源:其原理是高压在水中一次放电,在特定的时间在产生双脉冲的冲击波(能产生空化效应的双脉冲)。液电复式脉冲源一次放电在μs内产生2个脉冲,具有液电单式脉冲的波形性能,充分利用空化效应的作用。所谓空化效应就是一定电力的冲击波在水中震动,使溶解于水中的气体释放出来,气体在冲击波运动极短的时间内膨胀、崩溃,这种现象叫空化效应。第一次冲击波在结石周围及内部产生大量的微细细胞,因此该气泡从产生到膨胀破裂一般只需要数微秒。在第一次冲击波产生的气泡最高端时,来第二次冲击波,加剧气泡的膨胀破裂,从而增加了结石的压力、拉力,提高了碎石效应,并且缩短治疗时间,减少软组织划伤。根据报道,目前复式脉冲可以提高40%碎石效果,而且损伤也相对减少。复式脉冲源是体外冲击波碎石机的发展方向。(https://www.daowen.com)

2.三种冲击波源的优、缺点比较

(1)液电冲击波源:优点是脉冲波形稳,冲击时间快。①第二焦点冲击波的脉宽可达0.1~0.3μs;②第二焦点冲击波聚焦范围7mm×7mm×12.5mm;③使用能量低,电压3~9k V;④临床效果相对优于电磁波源。缺点是治疗1例患者就要更换电极,放电稳定性差,焦点迁移;成本消耗,每次治疗1例患者的费用约150元。

(2)电磁冲击波源:优点是噪声小,不用更换电极,放电稳定。缺点:①冲击波时间慢,第二焦点冲击波的脉宽0.8~1.5μs;②焦斑长,第二焦点冲击波聚焦范围6mm×6mm×60mm;③使用能量高,电压13~20k V(按电容0.4μF计算,单个脉冲能量33.8~80J);④临床效果相对比液电冲击波源优越。成本消耗:治疗1例患者的费用约200元,因为电磁波在使用过程中金属振膜很快疲劳,透镜、触发器、水囊都是消耗品。

(3)复式脉冲(液电波源):具有液电优点;缩短时间;碎石效果40%左右。复式脉冲是体外冲击波碎石机真正的发展方向。