体内冲击波碎石装置原理

时间：2022-05-08 理论教育版权反馈

【摘要】：体内冲击波碎石装置是较早得到临床应用的碎石装置。这是一种介入性疗法，通过内窥镜将冲击波能量送达结石部位，进而实施碎石、冲洗和吸出。因此，一般采用25kHz频率进行治疗。体内碎石装置主要由超声波振子和振动棒、超声波发生器、灌流液吸引泵、脚踏开关等组成。其安全性可以与体内超声碎石装置相媲美。对于泌尿系碎石的超声治疗操作，必须要与内窥镜技术相结合进行。

6．4　体内冲击波碎石装置原理

体内冲击波碎石装置是较早得到临床应用的碎石装置。这是一种介入性疗法，通过内窥镜将冲击波能量送达结石部位，进而实施碎石、冲洗和吸出。它主要应用于治疗泌尿系统的结石。内窥镜的插入方法有：经皮肤的肾瘘插入肾盂、输尿管的方法和经尿道插入膀胱、输尿管的方法。如图6．5、图6．6所示。

图6．5　经皮的肾输尿管结石摘除术

图6．6　经尿道的输尿管结石摘除术

由于需要与泌尿系统内窥镜技术相结合进行，操作技术和条件要求较高，但治疗效果较好，因而得到了一定范围的推广。临床主要使用的体内冲击波形式有：强力超声波，电致水压冲击波，激光脉冲，压缩空气冲击波等。

6．4．1　体内超声波碎石装置

1．原理

用于结石破碎的超声波是强力的连续波，其原理（如图6．7所示）类似于用于金属加工的超声波装置。但结石破碎与金属加工上的“研磨”总是有差异的，冲击波的力不能过大。结石破碎的效率，由振子的频率、振幅和质量等因素决定。

图6．7　超声振动碎石法原理

振动棒前端的振幅一般为30～100μm。这个范围内的振幅几乎对软组织没有影响，只对坚硬而又脆化的结石起作用。振幅越大破坏力越大。弹性小的碳酸钙型结石用50μm以下的振幅就能容易地击碎，而对一些弹性较大的结石，需要加大振幅。

在金属棒中传播的超声波，每半波长都会转化为热量散失，使到达振动棒顶端的能量衰减一部分。降低振动频率可使这种衰减减小，但如果频率在20kHz以下，就会成为人耳能听见的噪声。因此，一般采用25kHz频率进行治疗。

2．结构

体内碎石装置主要由超声波振子和振动棒、超声波发生器、灌流液吸引泵、脚踏开关等组成。振子和振动棒的结构如图6．8所示，其中（a）为分体结构，（b）为一体结构，（c）为可拆卸结构。（d）所示结构中，振动棒是中空的，可以将内窥镜其他管路灌入的灌流液吸出体外，为振动棒进行冷却，进而防止振动棒的发热而引起烫伤，同时也有助于排出振碎的结石碎片并吸附更小的结石碎片，使得内窥镜手术变得容易。

图6．8　强力超声波碎石装置

使用时需要注意，在振动开始时，必须吸水冷却（防止振动棒发热引起烫伤）。安装振动棒时，拧紧要适当，不能过松，也不能太紧。

6．4．2　体内电致水压冲击波碎石装置

1．原理

在微小的电极之间放电，从而引发水中的冲击波，如图6．9所示。其优点在于，由于连接电极的导线可以弯曲，因此可以与软性内窥镜配合使用。但是，放电时电极附近产生的高温（2000～3000^oC）是其缺陷。

图6．9　体内电致水压碎石原理

2．结构

体内电致水压冲击波碎石装置主要由电极、放电电源、脚踏开关等组成。

如图6．10所示的电极既有两点状的，也有大电极围绕小电极形成同心圆的电极。一般用于膀胱镜的较粗，用于肾盂、输尿管镜的较细。

图6．10　体内电致水压电极结构

3．使用注意事项

（1）勿在空气中放电，这样会缩短电极的使用寿命。

（2）使用前先将灌流液倒入纸杯中，调试放电强度。

（3）使用时，电极和导线容易因过热而烧断，引起短路，应及时更换。

（4）用手触摸电极，会使电极停止放电。

（5）用消毒水消毒电极时，勿使连接部位沾水。

6．4．3　体内激光碎石装置

1．原理

激光照射结石，被结石吸收时会产生热量，由这种热量所形成的冲击波来击碎结石如图6．11。导光用的纤维直径仅为0．2～0．5mm，可以与极细的内窥镜配合使用。其安全性可以与体内超声碎石装置相媲美。

图6．11　激光产生冲击波试验图

2．结构

结构包括：光导纤维、激光产生装置、脚踏开关等。

光导纤维的结构是包裹着合成树脂的玻璃纤维。由合成树脂包裹的部分十分柔软，没有合成树脂保护的头部易折损。

3．使用注意事项

（1）导光纤维易折断，应卷成一卷放置。

（2）激光直接照射眼球会对视网膜造成损伤，应戴护目镜。

（3）操作者不要直接观察内窥镜，而要通过显示屏观察。

（4）光导纤维头部较脆，应注意保护。

6．4．4　体内压缩空气碎石装置

1．原理

与体内超声波碎石装置一样，体内压缩空气碎石装置也是通过金属棒头部的微振动而破碎结石的。但其振动的原理是以压缩空气作为能量的来源。其振幅为150～300μm。

2．构造

（1）压缩空气发生器。产生压缩空气，并送入空气振荡装置。

（2）空气振荡器。如图6．12所示，将压缩空气注入活塞腔内，使活塞急速移动，冲击振动棒的底部。与此同时，活塞另一面的空气通过排气孔，被从活塞内筒压出到外筒，外筒压力上升。在活塞撞击振动棒底部的反作用力启动下，外筒压缩空气通过再吸入口进入内筒，再将活塞推回原来的位置，活塞两边气压差再次逆转，当活塞撞击活塞筒顶部后，再次发生先前的运动，如此往复振动，给振动棒提供振动能量。