液电式碎石机500次内碎石的研究

那军

那军（黑龙江省哈尔滨市第四医院碎石科黑龙江哈尔滨150000）

【中图分类号】R197.39【文献标识码】A【文章编号】1672-5085(2010)18-0028-02

【摘要】目的在不提高冲击波能量的前提下，提高碎石效果和效率。方法通过减小冲击波源放电回路的总电感量。结果大大改善了液电冲击波的特性参数。结论500次脉冲以内ESWL治疗尿路结石。

【关键词】体外冲击波碎石术（ESWL）

体外冲击波碎石技术是把人体外的一个冲击波源不断发出的冲击波引入人体内，冲击波能量分散通过体表后聚焦到结石部位粉碎结石。这种用物理方法治疗泌尿系结石是20世纪80年代一次突破性进展，是非侵入性、无痛苦地治疗结石的新技术，被认为开创了人类医学史上非手术治疗结石病的新纪元。

碎石机的结构主要是由两部分组成，一部分是方位系统，另一部分是冲击波发生系统。根据我21年的研究和临床观察发现，不同型号的碎石机或者同一型号碎石机的碎石效果差异较大。从每人次碎石治疗所用的激波次数和电压来观察，一般碎石机每次要发射2000-3000次冲击波碎石，而我们用深圳市慧康医疗器械有限公司生产的6型机，一般可在400-500次内粉碎结石。如何提高粉碎结石的效果和效率，主要取决于三个方面：

（1）治疗过程中定位的准确性。准确度越高有效冲击次数就越多，碎石效果越好。

（2）反射杯和电极尺寸加工的精度。它决定了冲击波在人体内的第二焦点处聚焦区的大小，焦区越小，单位体积的冲击能量（单位面积的冲击力）越大。

（3）在体外冲击波碎石术中，碎石效果还取决于冲击波源发射的冲击波的力学效应，既取决于冲击波的三个特性参数。冲击波的压力上升陡度（dp/dt）、压力峰值PM与脉冲宽度△。而液电冲击波这些参数又往往与放电回路的电特性参数冲击电流的上升速率di/dt，冲击电流最大值IM与冲击电流震荡频率f有关。

液电式碎石机冲击波源的工作过程是将电能转换成热能再转换成机械能的过程。首先在水中通过一组脉冲电容瞬间对短路电极大冲击电流放电，使两极间的弧路瞬间产生高温将水汽化，汽化后产生的气体迅速膨胀，并向周围传播，产生冲击波。在这个电能—热能—机械能的转换过程中，放电回路冲击电流的电特性参数的好坏大小直接决定了液电冲击波的特性参数的好坏大小，可以通过改变放电回路电参数，在一个很大范围内改变液电冲击波的特性参数。它们之间通常是一种正相关的关系。

液电式冲击波源的电路系统主要由四部分组成。即高压发生器、自动控制器、高压开关、放电电极。

当自动控制器发出一个高压触发脉冲信号时，将高压开关瞬间接通，电极间隙被击穿，电容对电极发生短路放电，产生强大的冲击大电流，在很短时间内把高压发生器中电容器储能的大量能量释放到电极上去，由于放电时间很短，一般小于5微秒，电极上可以获得很高瞬时功率。

这是一个典型的R-L-C电路。电容C主要为储能电容组总量,电感L为放电回路等效电感，它包括电容电感LC、传输线电感Ll、高压开关电感Lk、电极电感Lf，电阻R为放电回路等效电阻，它包括传输线电阻、高压开关电阻和电极电阻等。储能电容C的电场能量w=CU2。（U为电容两端电压，C为电容容量）。

这是一个二阶常系数线性齐次微分方程，考虑放电回路电阻R很小时可忽略，及放电回路有电感，当高压开关刚接通时，即t=0时，i=0这个初始条件

（1）式冲击电流上升速率最大值与C及回路电阻R无关，它只取决于电容器的充电电压U0和回路电感L。高压脉冲大电流的前沿上升速率是影响瞬时功率和冲击波的冲击力的重要因素。（2）式最大冲击电流取决于放电回路上的充电电压U0,电容量C（也就是取决于电容的储存的总能量W）和等效电感量L。（3）式冲击电流震荡频率只取决于放电回路的电感和电容。

冲击电流上升速率最大值越大，冲击波的压力上升陡度也越大，内应力越大，结石就越容易被破碎。最大冲击电流越大，冲击波的压力峰值也越大，携带能量越大，碎石效果越好。冲击电流震荡频率越高，冲击波频带愈宽，脉冲宽度愈窄，高频分量越多，高频分量穿透物质的能力要优于低频分量，直线传播性越好，偏离量愈小，聚焦的焦区越小，能量越集中，碎石效果越好。高频分量越多，即短波长成分越多，粉碎的颗粒也越小。

我们知道在碎石治疗过程中加大能量来提高碎石效果，这对人体的损伤很大。由上面三个数学式子和上述分析可以看出，在不加大能量的情况下，大大的减小放电回路上的电感量，就可以很大程度改变提高放电回路的三个电特性参数，就可以很大程度改变提高液电冲击波相对应特性参数，在不增加人体损伤的情况下提高碎石效果和效率。由于碎石效果大大提高，每人次治疗所要次击的次数降至400次至500次，对人体的损伤也减小。治疗时间也缩短了，在治疗过程中的不适也减少了。

由于北方人饮食盐量较多原因，结石比较难粉碎。用减小放电回路的电感量L，对这类结石碎石效果非常明显。

参考文献

[1]孙西钊.医用冲击波.北京：中国科学技术出版社，2006.

[2]张禄荪.体外冲击波碎石.上海：上海科学技术出版社，1999.