冲击波的发现和应用

冲击波的发现和应用

1905年，斯韦德伯瑞（Swedbery）发现，液中放电可以产生强大的冲击波（液电效应）。1948年，法国F．Frungel对液中放电产生的冲击波进行了测量。1955年，苏联乌克兰加盟共和国基辅大学的工程师尤特金（Yutkin）开始利用这种液电效应进行碎石，但是由于他不久就被苏联政府流放，致使这一技术的发展耽搁10年之久。此后几经改进，尤特金终于设计出了Urat－1型液电式碎石机，通过膀胱镜将其插入体内粉碎膀胱结石。1963年，西德道尼尔航空公司的科技人员就发现当飞机高速穿过雨云时可产生一种冲击波，能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。1969年，该公司研究人员在进行“冲击波与动物组织间的相互关系”这一课题的研究过程中发现，埋在机体体内测量的金属探针容易被冲击波击碎。这一消息被慕尼黑大学外科研究所的爱森伯格（Eisenberger）教授得知，他当时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患者体内的尿路结石呢？这一设想使他开始了冲击波碎石的研究。1974年，前西德多尼尔公司首先研究出了世界上首台体外冲击波碎石机。1986年，Gerold Haupt在用冲击波治疗输尿管下段结石的过程中又在无意中发现了体外冲击波（ESW）的成骨作用，此后很多人开始研究冲击波对骨折愈合的促进作用。1991年，瑞士HMT公司研制出世界上第一台骨科专用冲击波治疗仪，促进了世界范围内用冲击波治疗骨科疾病的基础和临床研究，由此逐渐演变产生了治疗骨肌系统疾病的体外冲击波疗法（extracorporeal shock wave therapy，ESWT）。

图15－5　液电式体外冲击波治疗仪

图15－6　压电式晶体冲击波治疗仪

六、体外沖击波治疗仪有哪几类？

体外冲击波疗法是通过体外冲击波治疗仪来发挥治疗作用的。体外冲击波治疗仪主要由冲击波源、冲击波触发系统、耦合介质、定位系统、计算机控制操作系统和治疗床几部分组成。其中，冲击波源是体外冲击波治疗仪的关键技术，它决定着骨组织增殖分化效果和组织的生物学反应。按照冲击波源的类型将其分为液电式、压电式、电磁式和气压弹道式四种，按照聚焦类型分为聚焦式和非聚焦式两种。

（一）液电式冲击波源

液电式冲击波源是利用高压电、大电容，在水中电极进行瞬间放电而产生冲击波，在半椭圆形反射体的第一焦点处向四周扩散，被平滑的反射体聚焦于第二焦点即人体体内的骨肌组织处，利用冲击波在不同物质中传递时的声阻抗差产生强大的能量即可刺激成骨细胞增殖分化，导致微血管新生，达到成骨组织再生以及修复的功能。该技术成熟可靠，是目前国内、外大部分的体外冲击波治疗仪的发生源。其优点是能量大、波形稳、冲击时间短、能量使用低。缺点是噪声大、放电稳定性差、电极损耗快、容易发生焦点偏移。液电式体外冲击波治疗仪如图15－5所示。

（二）压电式晶体冲击波源

压电式晶体冲击波源是在一个半球的内壁上安装数以百计的压电式晶体，在给这些压电式晶体加载高频、高压电时，通过逆压电效应，引起全体压电式晶体共同振动，从而产生冲击波。产生的冲击波在水囊（水介质）中传导，经椭圆形球体的收集，使全部能量在第二焦点处聚焦，来治疗疾病。压电式冲击波的优点是噪音小、杂波少、频率单一、对组织损伤较轻。缺点是功率较小，治疗效率较低；结构复杂，工艺要求高；压电陶瓷片的质量参差不齐，波源故障率较高。压电式晶体冲击波治疗仪如图15－6所示。

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