CN105726190A - 一种用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备，包括：主控装置、微控系统、治疗探头。治疗探头包括：超声发生器。主控装置将控制信号发送到微控系统，微控系统将控制信号转换为控制指令并发送到超声波发生器，超声发生器根据控制指令生成相应的超声波。本发明的脉冲超声治疗设备，能够产生用于治疗用途的超声波，实现从体外非介入式进行治疗，避免了手术给患者带来的痛楚，以及药物对人身体的伤害和依赖性，并且，低强度脉冲超声可能通过促进新生血管形成，促进海绵体平滑肌细胞增殖，促进eNOS和nNOS表达，改善阴茎的血流，并下调TGF-β1/Smad/CTGF信号通路，减轻阴茎的纤维化，从而改善勃起器官病理变化，最终改善阴茎勃起功能。

Description

一种用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备。

背景技术

男性的性功能是在神经、内分泌、血管系统参与下的复杂的生理反应，不仅对种族延续，而且对夫妻性爱、家庭和谐具有重要作用。性功能障碍包括性欲减退，阴茎勃起障碍和射精障碍。勃起功能障碍是男科学常见疾病，其发病率占成年男性50％左右，全世界约有1亿5千万男性患勃起功能障碍，并有随着年龄的增加有增加的趋势，预计2025年全球勃起功能障碍患者可达三亿人。勃起功能障碍严重影响患者的生活质量及家庭和谐，因此，国际卫生组织WHO预计除了肿瘤和心血管病以外，未来生殖健康问题将成为危害人类健康的第三类重大研究课题。

目前，治疗ED的方法总体归纳如下：一线治疗方法有口服磷酸二酯酶抑制剂(PDE5is)药物(如西地那非、他达拉非和伐地那非)、应用真空勃起装置(VEDs)；二线治疗方法有海绵体内注射(ICI)前列地尔或尿道内应用前列地尔；三线治疗方法为阴茎起勃器植入(PPI)。重度器质性勃起功能障碍患者效果不佳常需要阴茎起勃器植入手术治疗。但现有的技术疗法仅能需要时使用一次性诱导勃起完成性生活而不能从根本上恢复勃起器官病理变化及生理功能。目前，针对男性勃起功能障碍疾病还没有可以安全有效的改善患者症状且可从根本上恢复勃起器官病理变化及生理功能的治疗方法以及治疗的装置。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备，能够产生用于治疗用途的超声波。

一种用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备，包括：主控装置、微控系统、治疗探头；所述治疗探头包括：超声发生器；所述主控装置将控制信号发送到所述微控系统，所述微控系统将所述控制信号转换为控制指令并发送到所述超声波发生器，所述超声发生器根据所述控制指令生成相应的超声波。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述治疗探头还包括：耦合膜、反射体、循环水腔和水循环装置；所述耦合膜用于在治疗中与患处接触；所述水循环装置用于在所述循环水腔中形成循环水流；所述反射体设置在所述藕合模的下方，用于将所述超声发生器生成的超声波汇聚成准直型的超声波；所述准直型的超声波依次经过所述循环水腔中的循环水、所述耦合模输出并作用于患处。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述的微控系统包括：水循环调节模块、信号放大模块、数据处理模块；所述数据处理模块将所述主控装置发送的控制信号进行处理，并将生成的控制指令分别发送给所述水循环调节模块、信号放大模块；所述信号放大模块在接收到所述数据处理模块发送的控制指令时，产生初级激励信号并驱动所述超声发生器；所述水循环调节模块在接收到所述数据处理模块发送的控制指令时，根据此控制指令控制所述水循环装置启动。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述微控系统还包括：供电模块、功率输出控制模块和功率控制调节模块；所述数据处理模块将生成的控制指令分别发送给所述供电模块、功率输出控制模块和功率控制调节模块；所述功率输出控制模块根据所述数据处理模块发送的控制指令控制所述供电模块的输出功率；所述功率控制调节模块实时监控所述超声波发生器产生的超声波功率，当判断所述超声波功率出现异常时，向所述数据处理模块发送异常状态信号；当所述数据处理模块接收到所述异常状态信号时，向所述功率输出控制模块发送切断输电信号；当所述功率输出控制模块接收到所述切断输电信号时，控制所述供电模块停止供电。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述治疗探头输出的超声波波束类型为发散型。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述治疗探头输出的超声波波形为调幅波。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述治疗探头输出的超声波的固有频率范围为1.0-3.0MHz。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述治疗探头输出的超声波的有效声强范围为小于等于1W/cm²。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述治疗探头输出的超声波的脉冲重复频率为1000Hz、脉冲持续持续时间为200μs、复周期为1000μs、占空比为0.2、输出间歇比为200μs/800μs。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述治疗探头输出的超声波的最大输出功率与输出功率比值为5。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述微控系统将治疗信息实时发送给所述主控装置，所述主控装置将所述治疗信息显示在显示界面上；所述治疗信息包括：超声波的当前治疗强度、已治疗时间。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述主控装置接收用户输入的控制信息，并将此控制信息识别为对应的工作状态和治疗信息，并根据所述工作状态和治疗信息产生相应的控制信号，通过数据线传输给所述微控系统。

根据本发明的一个实施例，进一步的，所述主控装置包括：笔记本电脑、PC；所述主控装置提供人机对话窗口，通过所述人机对话窗口能够输入控制信息，所述控制信息包括：控制输出功率、治疗档位的选择、治疗时间的设定。

本发明的用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备，能够产生用于治疗用途的超声波，能够实现从体外非介入式进行治疗，从而避免了手术给患者带来的痛楚，以及药物对人身体的伤害和依赖性，并且，此治疗设备产生的低强度脉冲超声可能通过促进新生血管形成，促进海绵体平滑肌细胞增殖，促进eNOS和nNOS表达，改善阴茎的血流，并下调TGF-β1/Smad/CTGF信号通路，减轻阴茎的纤维化，从而改善勃起器官病理变化，最终改善阴茎勃起功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明的用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备的一个实施例的结构框图；

图2为根据本发明的用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备的一个实施例的实物结构示意图；

图3为根据本发明的用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备的一个实施例的微控系统的实物结构示意图；

图4为根据本发明的用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备的一个实施例的治疗探头的结构示意图；

图5是低强度脉冲超声对糖尿病性勃起功能障碍大鼠勃起功能指标(阴茎海绵体内压力)的影响。A所示为SD大鼠阴茎海绵体内压力测量指标；B为阴茎海绵内压力(ICP)各组间条形统计图；C为图A曲线下面积各组间条形统计图。注：*与未治疗糖尿病组(DM)相比有统计学差异(p<0.05)；

图6是低强度脉冲超声对糖尿病性勃起功能障碍大鼠阴茎海绵体内内皮平滑肌含量的影响。A所示为阴茎海绵体石蜡切片免疫组化aSMA结果；B为A中各组间条形统计图；C为阴茎海绵体石蜡切片Masson三色染色，其中红色所染为内皮平滑肌细胞，绿色为纤维组织；D为C中各组间条形统计图；E为阴茎海绵体组织aSMA和VEGF蛋白WesternBlot结果；F和G为E中各组间条形统计图。注：*与未治疗糖尿病组(DM)相比有统计学差异(p<0.05)；

图7是低强度脉冲超声对体外大鼠阴茎海绵体平滑肌细胞增殖能力的影响。A所示为大鼠阴茎海绵体平滑肌细胞免疫荧光染色(EdU为增殖细胞胞核，DAPI为所有细胞胞核)。B为图A中EdU阳性细胞比例各组间条形统计图。注：*与未治疗正常组(NC)相比有统计学差异(p<0.05)；

图8是低强度脉冲超声对糖尿病性勃起功能障碍大鼠阴茎海绵体内弹力纤维数量及I型胶原与III型胶原的比例的影响。A所示为阴茎海绵体石蜡切片天狼星红-饱和苦味酸染色结果，其中红色为I型胶原而绿色为III型胶原；B为A中各组间条形统计图；C为阴茎海绵体石蜡切片弹力纤维染色，其中黑色所染即为弹力纤维；D为C中各组间弹力纤维比例条形统计图；E为C中各组间弹力纤维长度条形统计图。注：*与未治疗糖尿病组(DM)相比有统计学差异(p<0.05)；

图9是低强度脉冲超声对糖尿病性勃起功能障碍大鼠阴茎海绵体内eNOS和nNOS表达含量的影响。A所示为阴茎海绵体石蜡切片nNOS免疫组化结果；B为A中各组间条形统计图；C为阴茎海绵体组织eNOS和nNOS蛋白WesternBlot结果；D和E为C中各组间条形统计图。注：*与未治疗糖尿病组(DM)相比有统计学差异(p<0.05)；

图10是低强度脉冲超声对糖尿病性勃起功能障碍大鼠阴茎海绵体内TGF-β1/Smad/CTGF信号通路活性蛋白表达含量的影响。A所示为阴茎海绵体组织TGF-β1和CTGF蛋白WesternBlot结果；B为A中各组间TGF-β1蛋白表达条形统计图；C为A中CTGF各组间蛋白表达条形统计图；D为阴茎海绵体组织P-Smad2和Smad2蛋白WesternBlot结果；E为D中各组间P-Smad2/Smad2蛋白表达条形统计图。注：*与未治疗糖尿病组(DM)相比有统计学差异(p<0.05)。

图11是低强度脉冲超声对大鼠勃起功能指标(阴茎海绵体内压力)的影响。A所示为SD大鼠阴茎海绵体内压力测量指标；B为阴茎海绵内压力与平均动脉压比值(ICP/MAP)各组间条形统计图；C为曲线下面积各组间条形统计图。可见正常及各治疗组(NC、NC+LIPUS100、NC+LIPUS300及NC+LIPUS500)经超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周，强度分别为100mW/cm²、300mW/cm²及500mW/cm²的LIPUS治疗后，其勃起功能指标(阴茎海绵体内压力，ICP)较未治疗NC组无明显差异，不具有统计学差异(p>0.05)。

图12是低强度脉冲超声对大鼠阴茎、膀胱和睾丸病理变化的影响。A所示为SD大鼠阴茎、膀胱和睾丸HE病理染色变化结果。正常及各治疗组(NC、NC+LIPUS100、NC+LIPUS300及NC+LIPUS500)经超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周，强度分别为100mW/cm²、300mW/cm²及500mW/cm²的LIPUS治疗后，其病理形态学无明显差异，不具有统计学差异(p>0.05)。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下文为了叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致。

图1为根据本发明的用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备的一个实施例的结构框图。如图1所示，本发明提供一种用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备，包括：主控装置1、微控系统2、治疗探头3。治疗探头3包括：超声发生器31。主控装置1将控制信号发送到微控系统2，微控系统2将控制信号转换为控制指令并发送到超声波发生器31，超声发生器31根据控制指令生成相应的超声波。

上述实施例中的用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备，实现方式有多种，例如，如图2所示，此治疗设备可以包括：主控装置1、微控系统2和治疗探头3。主控装置1可以包括笔记本电脑、主电源模块等。微控系统2可以包括多个实现模块和电源模块等。

超声波是频率高于20kHz的声波，它是机械震动的能量传递形式，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，传播过程中它同样存在反射、折射、散射、衍射、衰减，但不存在色散。超声医学是超声学与医学结合、或超声技术应用于医学各部门而形成的学科，包括超声诊断和超声治疗。治疗超声又可分为高强度聚焦超声(HIFU)和低强度脉冲超声(LIPUS)。

高强度聚焦超声作为一种新的非介入性肿瘤治疗技术，临床应用上越来越广泛，目前已经在治疗前列腺癌，胰腺癌，肝癌，子宫肌瘤等得到应用。低强度脉冲超声主要利用超声的温热效应、空化效应和机械效应，通过超声刺激，在组织内产生有益的，通常是可逆的变化，从而促进组织伤口愈合或激发某类细胞使其恢复正常功能。大量动物和人体实验证实，低强度脉冲超声对人体不同组织具有治疗效果，包括：促进伤口愈合、肌腱修复、骨关节损伤修复、神经的修复和再生，还可以促进机体病变组织局部血循环，加强新陈代谢。

上述实施例中的用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备，提供了一种应用与治疗男性勃起功能障碍的低强度脉冲超声治疗设备，可以实现从体外非介入式进行治疗，从而避免了手术给患者带来的痛楚，以及药物对人身体的伤害和依赖性。并且经过发明人研究发现，低强度脉冲超声可能通过促进新生血管形成，促进海绵体平滑肌细胞增殖，促进eNOS和nNOS表达，改善阴茎的血流，并下调TGF-β1/Smad/CTGF信号通路，减轻阴茎的纤维化，从而改善勃起器官病理变化，最终改善阴茎勃起功能。

微控系统具有多种实现方式，例如，如图3所示，微控系统包括：探头功率线接头21、水循环调节模块22、数据传输线接头23、供电模块24、数据处理模块25、信号放大模块26、功率输出控制模块27、功率控制调节装置28。

数据处理模块25将主控装置发送的控制信号进行处理，并将生成的控制指令分别发送给水循环调节模块22、信号放大模块26。信号放大模块26在接收到数据处理模块发送的控制指令时，产生初级激励信号并驱动超声发生器。水循环调节模块22在接收到数据处理模块发送的控制指令时，根据此控制指令控制水循环装置启动。

数据处理模块25将生成的控制指令分别发送给供电模块24、功率输出控制模块27和功率控制调节模块28。功率输出控制模块27根据数据处理模块25发送的控制指令控制供电模块24的输出功率。功率控制调节模块28实时监控超声波发生器产生的超声波功率，当判断超声波功率出现异常时，向数据处理模块25发送异常状态信号。当数据处理模块25接收到异常状态信号时，向功率输出控制模块27发送切断输电信号。当功率输出控制模块27接收到切断输电信号时，控制供电模块24停止供电。

治疗探头也具有多种实现方式，如图4所示，治疗探头包括：耦合膜41、耦合膜固定42、反射体43、超声换能器即发生器44、超声换能器固定45、水嘴46和外维固定保护套47。

治疗探头还包括：循环水腔和水循环装置。耦合膜41用于在治疗中与患处接触。水循环装置用于在循环水腔中形成循环水流，例如通过水嘴46可以输入水，并从后部流出形成循环水。反射体43设置在藕合模的下方，用于将超声发生器44生成的超声波汇聚成准直型的超声波；准直型的超声波依次经过循环水腔中的循环水、耦合模输出并作用于患处。

治疗探头可以输出多种超声波，例如：治疗探头输出的超声波波束类型为发散型；治疗探头输出的超声波波形为调幅波；治疗探头输出的超声波的固有频率范围为1.0-3.0MHz；治疗探头输出的超声波的有效声强范围为小于等于1W/cm²；治疗探头输出的超声波的脉冲重复频率为1000Hz、脉冲持续持续时间为200μs、复周期为1000μs、占空比为0.2、输出间歇比为200μs/800μs；治疗探头输出的超声波的时间最大输出功率与输出功率比值为5等等。治疗探头输出的超声波可以具有上述的一种或多种特征的超声波。

本发明的用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备，对于低强度超声波应用剂量取决于许多因素，例如，所要预防或治疗疾病的性质和严重程度，患者或动物的性别、年龄、体重及个体反应，应用途径及应用次数等。剂量水平须根据具体的应用途径、所治疗病况的严重程度以及待治疗患者的病况和既往病史等来选定。但是，本领域的做法是，应用剂量从低于为得到所需治疗效果而要求的水平开始，逐渐增加剂量，直到得到所需的效果。其中，术语“有效量”是指可在受试者中实现治疗、预防、减轻和/或缓解本发明疾病或病症的剂量。

但应认识到，本发明的用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备，其治疗周期与疗程须由主诊医师在可靠的医学判断范围内作出决定。对于任何具体的患者，具体的治疗有效剂量水平须根据多种因素而定，因素包括所治疗的障碍和该障碍的严重程度；患者的年龄、体重、一般健康状况和饮食；与组合使用或同时使用的药物等其它治疗手段；及医疗领域公知的类似因素。

微控系统将治疗信息实时发送给主控装置，主控装置将治疗信息显示在显示界面上。治疗信息包括：超声波的当前治疗强度、已治疗时间等等。

主控装置接收用户输入的控制信息，并将此控制信息识别为对应的工作状态和治疗信息，并根据工作状态和治疗信息产生相应的控制信号，通过数据线传输给微控系统。主控装置包括：笔记本电脑、PC等等。主控装置提供人机对话窗口，通过人机对话窗口能够输入控制信息，控制信息包括：控制输出功率、治疗档位的选择、治疗时间的设定等。

上述实施例中的用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备，可以实现从体外非介入式进行治疗，从而避免了手术给患者带来的痛楚及药物对人体伤害。例如，在治疗中，治疗设备的参数如下表1所示：

表1－治疗男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备参数表

在治疗中，治疗设备可以包括以下的使用步骤：

1、用户在主控装置选择相应治疗强度，并输入治疗时间，主控装置将用户所选择强度信号和输入的治疗时间信息产生相应的信号。

2、微控系统中数据处理芯片根据主控装置发给的相应信号，进行逻辑运算，将得出的结果，分别发送给水循环系统、信号放大系统。

3、治疗探头中超声发生器根据信号放大系统发给的信号产生相应的超声波，超声波通过水、耦合膜输出，并作用与人体。

在治疗中，为受试者摆好治疗姿势，将耦合橡胶膜涂抹耦合剂；主控装置接收用户选择的治疗强度和输入的治疗时间后，将用户所选择的治疗强度和输入治疗时间产生微控系统可以识别的信号。

微控系统在接收到信号，微控系统中的数据处理芯片将信号进行逻辑运算并将得出结果分别发送给水循环模块、信号放大模块。治疗探头中超声发生器根据信号放大模块发给的信号产生相应的超声波。

超声波通过治疗探头中的反射体将超声汇聚成准直型的超声波，准直超声波通过水、耦合膜输出，并能均匀作用于受试者。此时，微控系统实时检测探头输出数据并在主控装置显示界面实时显示当前治疗强度和已治疗时间，当治疗强度、时间等出现异常时，微控系统中的功率输出控制系统会切断功率输出。

开始治疗之后，使探头在受试者阴茎体表面进行往复运动，并确保探头前的耦合膜充分接触受试者阴茎部分。

进行试验并结合附图5至10，说明一下采用上述实施例中的治疗设备所达到的治疗效果：

1、脉冲超声治疗设备对糖尿病性勃起功能障碍动物模型的效果及机制研究

近年来糖尿病逐渐成为引起勃起功能障碍的重要原因，且糖尿病性勃起功能障碍大鼠模型是最常用而合理的模型之一。

一、建立糖尿病性勃起功能障碍大鼠模型

利用8周龄雄性SD大鼠75只，分为正常组(N，15只)和糖尿病组(DM，60只)。DM组大鼠禁食16小时后，腹腔注射链尿佐菌素(60mg/Kg)诱导I型糖尿病大鼠模型。第3天开始连续检测血糖，血糖持续高于16.7mmol/L时认为I型糖尿病模型建立成功。大鼠I型糖尿病诱导成功后4周即可出现勃起功能障碍。

A、实验分组：

a.正常对照组(NC，15只)：治疗时超声探头仅与阴茎接触，但无能量输出。

b.DM组(15只)：治疗时超声探头仅与阴茎接触，但无能量输出。

c.DM+LIPUS100组(15只)：使用超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，强度为100mW/cm²，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周。

d.DM+LIPUS200组(15只)：使用超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，强度为200mW/cm²，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周。

e.DM+LIPUS300组(15只)：使用超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，强度为300mW/cm²，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周。

治疗结束，洗脱期2周后进行功能实验及组织病理学实验。

B、勃起功能检测

治疗结束后2周应用MP150型多功能电生理仪检测大鼠勃起功能。检测指标包括ICP(阴茎海绵体内压力)、MAP(平均动脉压)及ICP/MAP。具体检测方法如下：大鼠予戊巴比妥钠(35mg/kg)腹腔注射麻醉后，仰卧位，取正中切口，剪去腹部毛发，碘伏常规消毒，暴露膀胱和前列腺，分离盆神经丛、盆神经和海绵体神经(位于前列腺后外侧)。剪开阴茎皮肤，分离并暴露大鼠阴茎，取一静脉留置针，内充满100U/ml肝素，刺入大鼠阴茎右侧海绵体并7-0丝线固定，另一端连接于一硬性塑料导管，接张力换能器，采用MP150型生物信号采集系统处理软件，由计算机处理其压力信号，其压力单位取mmHg。电刺激仪通过保护电极刺激盆腔神经节诱发勃起，刺激参数具体设置为1ms、15Hz、5V、持续时间1min。左侧颈动脉插管同样与生理记录仪的压力传感器相连，记录MAP值。

C、分子生物学实验

完成勃起功能检测后留取阴茎组织，分为两部分。一部分多聚甲醛固定、石蜡包埋并制成切片，进行免疫组化、Masson染色、弹力纤维染色、天狼星红-饱和苦味酸染色，主要观察指标包括：各组间神经型一氧化氮合酶(nNOS)、α平滑肌肌动蛋白(αSMA)的表达量，平滑肌与纤维的比例，弹力纤维数量，I型胶原与III型胶原的比例等指标的变化。另一部分阴茎组织于液氮中冻存，采用蛋白质印迹法(WesternBlot)等分子生物学技术观察内皮型一氧化氮合酶(eNOS)、nNOS、αSMA、血管内皮生长因子(VEGF)、TGF-β1/Smad/CTGF(转化生长因子β1/Smad/结缔组织生长因子)等信号通路上各蛋白含量的变化。

免疫组织化学实验步骤为：使用切片机将石蜡切片切成4μm厚切片，标记实验编号；60℃烧烤30min，常规脱蜡至水；后放入0.01M柠檬酸钠缓冲溶液(pH6.0)中抗原热修复；然后经0.3％过氧化氢甲醇溶液孵育20min封闭内源性过氧化物酶；滴加正常山羊血清封闭，室温孵育30min；倾去血清，滴加一抗(αSMAab5694Abcam，nNOSab95436Abcam)，4℃孵育过夜，次日倾去一抗，PBS清洗后加入二抗；DAB显色；苏木素核染色；脱水，透明，中性树胶封片。

蛋白质印迹法(WesternBlot)实验步骤为：收取的阴茎组织经全细胞蛋白提取试剂盒提取蛋白，检测蛋白浓度并按实验分组标记；将样品放入聚丙烯酰胺凝胶电泳，随后转移到聚偏二氟乙烯膜(PVDF膜)上，5％脱脂奶粉封闭后加入一抗(αSMAab5694Abcam，VEGFab46154Abcam，eNOSbd610297BDBiosciences，nNOSab95436Abcam，CTGFab6992Abcam，TGF-β1ab92486Abcam，P-Smad2CST3108CellSignaling，Smad2CST5339CellSignaling和GAPDHCW0100CWBIO)，4℃孵育过夜，次日加入二抗，后经TBST清洗，经化学发光后通过ImageJ图像分析软件分析每条条带的整合密度值，做进一步的统计学分析。

D、统计学处理

本研究所得数据均以x±sd的形式表示，数据输入SPSS11.0统计软件中进行统计分析。采用配对studentt检验等检验方法检各分组间上述各指标有无差异，P<0.05时认为有统计学意义。

二、低强度脉冲超声对糖尿病性勃起功能障碍大鼠体重及血液生化指标的影响

在雄性SD大鼠诱导糖尿病性勃起功能障碍模型前，各组大鼠之间体重及血糖指标(表2中初始体重及初始血糖)没有统计学差异；诱导糖尿病8周后，糖尿病各组(DM、DM+LIPUS100、DM+LIPUS200及DM+LIPUS300)较正常组(NC)体重明显下降，而血糖明显升高(表2中最终体重及最终血糖)，血糖持续高于16.7mmol/L；糖尿病各治疗组(DM+LIPUS100、DM+LIPUS200及DM+LIPUS300)经超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周，强度分别为100mW/cm²、200mW/cm²及300mW/cm²的LIPUS治疗后，其勃起功能指标(阴茎海绵体内压力，ICP)较未治疗DM组明显提高，并具有统计学差异(p<0.05)。其具体数据见表2及图5。

表2－SD大鼠代谢及生理指标变化^a

注：a各组变量为各组15只SD大鼠指标的平均值；b与正常组相比有统计学差异(p<0.05)；c与未治疗糖尿病组(DM)相比有统计学差异(p<0.05)。

三、低强度脉冲超声对糖尿病性勃起功能障碍大鼠阴茎海绵体内皮平滑肌含量变化的影响

利用阴茎海绵体石蜡切片aSMA免疫组化、Masson三色染色及阴茎海绵体组织行WesternBlot结果发现：诱导糖尿病8周后，糖尿病组(DM)较正常组(NC)阴茎海绵体内αSMA的表达量、平滑肌与纤维的比例和VEGF明显下降；糖尿病各治疗组(DM+LIPUS100、DM+LIPUS200及DM+LIPUS300)经超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周，强度分别为100mW/cm²、200mW/cm²及300mW/cm²的LIPUS治疗后，其阴茎海绵体内αSMA的表达量、平滑肌与纤维的比例和VEGF等指标均较未治疗糖尿病组(DM)明显升高，并具有统计学差异(p<0.05)。其具体数据见图6。

四、低强度脉冲超声对体外大鼠阴茎海绵体平滑肌细胞增殖能力的影响

大鼠阴茎平滑肌细胞(RCSMC)原代分离与培养：成年雄性SD大鼠，1％戊巴比妥钠腹腔麻醉大鼠，0.3‐0.6mg/100g腹腔注射。无菌状态下切取新鲜中段阴茎组织，用含1％抗生素的PBS缓冲液浸泡漂洗，眼科剪将阴茎组织切碎后，加入315U/mLcollagenaseTypeII(Sigma‐Aldrich,St.Louis,MO)溶液，于37℃水浴振荡消化1小时，每隔20分钟剧烈摇动15秒。室温下1000rpm离心10分钟，弃上清液及漂浮的组织碎片，获高密度细胞沉淀物，后加入含10％FBS的DMEM培养液使成细胞悬液，经100μm细胞筛过滤后，收集细胞接种于含10％胎牛血清、100U/mL青霉素和100μg/mL链霉素的DMEM培养液中，置于37℃、饱和湿度5％CO2培养箱中培养。48h后换液去除未贴壁细胞，此后每3天换液一次。待细胞融合程度达到80％时，可转入冻存液(DMEM,20％FBS,and10％DMSO)进行冻存，细胞密度为5×105细胞/ml。

RCSMC细胞EdU标记：将2-5代的细胞用于EdU标记，细胞在处理前应是健康稳定的状态。用细胞培养基将EdU溶解，使其终浓度为储存浓度为10mM，将EdU储备液加入待用培养基，使终浓度为20uM。24h后，细胞使用PBS洗涤三次，即细胞成功标记EdU，可用于后续试验。

LIPUS作用RCSMC细胞方式：将上述大鼠阴茎平滑肌细胞(RCSMC)体外分离并进行培养，当细胞汇合率为80％左右时，用封口膜将细胞培养皿暂时密封，在细胞培养皿底部涂上超声波螯合剂，将超声波治疗仪探头置于细胞培养皿底部，RCSMC细胞分为NC、LIPUS100、LIPUS200及LIPUS300组，分别经超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，治疗时间1min，强度分别为0、100mW/cm²、200mW/cm²及300mW/cm²的LIPUS处理后，24h后观察细胞增殖能力变化。

结果发现，使用不同剂量LIPUS对细胞进行处理后，RCSMC增殖能力较未处理组(NC组)有增强作用，并具有统计学差异(p<0.05)。其具体数据见图7。

五、低强度脉冲超声对糖尿病性勃起功能障碍大鼠阴茎弹力纤维数量及I型胶原与III型胶原的比例的影响

利用阴茎海绵体石蜡切片行弹力纤维染色、天狼星红-饱和苦味酸染色发现：诱导糖尿病8周后，糖尿病组(DM)较正常组(NC)阴茎海绵体内弹力纤维数量及I型胶原与III型胶原的比例明显下降；糖尿病各治疗组(DM+LIPUS100、DM+LIPUS200及DM+LIPUS300)经超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周，强度分别为100mW/cm²、200mW/cm²及300mW/cm²的LIPUS治疗后，其阴茎海绵体内弹力纤维数量及I型胶原与III型胶原的比例均较未治疗糖尿病组(DM)明显升高，并具有统计学差异(p<0.05)。其具体数据见图8。

六、低强度脉冲超声对糖尿病性勃起功能障碍大鼠阴茎海绵体内eNOS和nNOS表达含量的影响

利用阴茎海绵体石蜡切片行nNOS免疫组化及阴茎海绵体组织行WesternBlot结果发现：诱导糖尿病8周后，糖尿病组(DM)较正常组(NC)阴茎海绵体内eNOS和nNOS表达含量明显下降；糖尿病各治疗组(DM+LIPUS100、DM+LIPUS200及DM+LIPUS300)经超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周，强度分别为100mW/cm²、200mW/cm²及300mW/cm²的LIPUS治疗后，其阴茎海绵体内eNOS和nNOS表达含量均较未治疗糖尿病组(DM)明显升高，并具有统计学差异(p<0.05)。其具体数据见图9。

七、低强度脉冲超声对糖尿病性勃起功能障碍大鼠阴茎海绵体内TGF-β1/Smad/CTGF信号通路蛋白表达含量的影响

利用阴茎海绵体组织行WesternBlot结果发现：诱导糖尿病8周后，糖尿病组(DM)较正常组(NC)阴茎海绵体内TGF-β1/Smad/CTGF信号通路活性蛋白表达含量明显升高；糖尿病各治疗组(DM+LIPUS100、DM+LIPUS200及DM+LIPUS300)经超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周，强度分别为100mW/cm²、200mW/cm²及300mW/cm²的LIPUS治疗后，其阴茎海绵体内TGF-β1/Smad/CTGF信号通路蛋白表达含量均较未治疗糖尿病组(DM)明显降低，并具有统计学差异(p<0.05)。其具体数据见图10。

上述实施例提供的用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备，能够产生治疗的超声波，能够实现从体外非介入式进行治疗，从而避免了手术给患者带来的痛楚，以及药物对人身体的伤害和依赖性，并且，此治疗设备产生的低强度脉冲超声可能通过促进新生血管形成，促进海绵体平滑肌细胞增殖，促进eNOS和nNOS表达，改善阴茎的血流，并下调TGF-β1/Smad/CTGF信号通路，减轻阴茎的纤维化，从而改善勃起器官病理变化，最终改善阴茎勃起功能。

2、低强度脉冲超声的安全性动物实验

一、实验设计

发明人利用8周龄雄性SD大鼠60只，分为正常组(N，15只)和低强度脉冲超声处理组(LIPUS，45只)。

A、实验分组(以下治疗方案是静止式应用)

a.NC对照组(15只)：治疗时超声探头仅与阴茎接触，但无能量输出。

b.NC+LIPUS100组(15只)：使用超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，强度为100mW/cm2，每次治疗时间为3min，3次/周(2-3天一次，下同)，治疗2周。

c.NC+LIPUS300组(15只)：使用超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，强度为300mW/cm2，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周。

d.NC+LIPUS500组(15只)：使用超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，强度为500mW/cm2，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周。

治疗结束，洗脱期2周后进行功能实验及病理HE染色实验。

B、勃起功能检测

治疗结束后2周应用MP150型多功能电生理仪检测大鼠勃起功能。检测指标包括ICP(阴茎海绵体内压力)、MAP(平均动脉压)及ICP/MAP。具体检测方法如下：大鼠予戊巴比妥钠(35mg/kg)腹腔注射麻醉后，仰卧位，取正中切口，剪去腹部毛发，碘伏常规消毒，暴露膀胱和前列腺，分离盆神经丛、盆神经和海绵体神经(位于前列腺后外侧)。剪开阴茎皮肤，分离并暴露大鼠阴茎，取一静脉留置针，内充满100U/ml肝素，刺入大鼠阴茎右侧海绵体并7-0丝线固定，另一端连接于一硬性塑料导管，接张力换能器，采用MP150型生物信号采集系统处理软件，由计算机处理其压力信号，检测ICP，其压力单位取mmHg。电刺激仪通过保护电极刺激盆腔神经节诱发勃起，刺激参数具体设置为1ms、15Hz、5V、持续时间1min。左侧颈动脉插管同样与生理记录仪的压力传感器相连，记录MAP值。

C、病理HE染色

完成勃起功能检测后留取阴茎组织，多聚甲醛固定、石蜡包埋并制成切片，进行病理HE染色，主要观察阴茎(Penis)、膀胱(Bladder)和睾丸(Testis)形态变化。

病理HE染色实验步骤为：使用切片机将石蜡切片切成4μm厚切片，标记实验编号；60℃烧烤30min，常规脱蜡至水；后苏木精染色5分钟，盐酸酒精分化15秒，0.5％伊红染色1分钟，蒸馏水洗；脱水，透明，中性树胶封片。

D、统计学处理

本研究所得数据均以x±sd的形式表示，数据输入SPSS11.0统计软件中进行统计分析。采用配对studentt检验等检验方法检各分组间上述各指标有无差异，P<0.05时认为有统计学意义。

二、低强度脉冲超声对大鼠体重及血液生化指标的影响

在LIPUS治疗前后，各组大鼠之间体重指标没有统计学差异；正常及各治疗组(NC、NC+LIPUS100、NC+LIPUS300及NC+LIPUS500)经超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周，强度分别为100mW/cm²、300mW/cm²及500mW/cm²的LIPUS治疗后，其勃起功能指标(阴茎海绵体内压力，ICP)较未治疗NC组无明显差异，不具有统计学差异(p>0.05)。证明在此强度范围内的LIPUS治疗ED具有良好的安全性。其具体数据见表3及图11。

表3SD大鼠代谢及生理指标变化^a

注：a各组变量为各组15只SD大鼠指标的平均值。

三、低强度脉冲超声对大鼠阴茎、膀胱和睾丸病理变化的影响

利用阴茎、膀胱和睾丸组织石蜡切片行HE染色，结果发现：正常及各治疗组(NC、NC+LIPUS100、NC+LIPUS300及NC+LIPUS500)经超声波固有频率为1.7MHz，脉冲频率为1000Hz，输出间歇比为200μs/800μs，每次治疗时间为3min，3次/周，治疗2周，强度分别为100mW/cm²、300mW/cm²及500mW/cm²的LIPUS治疗后，其病理形态学无明显差异，不具有统计学差异(p>0.05)。证明在此强度范围内的LIPUS治疗ED具有良好的安全性。其具体结果见图12。

3、脉冲超声治疗设备对勃起功能障碍患者临床治疗效果观察

对主诉勃起功能障碍并自愿参加脉冲超声治疗设备临床观察的患者15例，进行临床初步效果观察。患者平均年龄45.7岁，勃起功能障碍发病时间平均5.4年。治疗前利用国际勃起功能评价评分结果平均12.5±2.8。

利用脉冲超声治疗设备每周2次，LIPUS能量强度为300mW/cm²。阴茎治疗部位为两侧阴茎体部远端和近端和两侧阴茎根部，每点每次治疗时间3-5分钟。共治疗4周。治疗结束一个月后治疗前利用国际勃起功能评价评分结果平均18.3±4.5，比较治疗前(12.5±2.7)勃起功能显著改善(p<0.05)。15例患者中10例患者(66.7％)勃起功能显著改善。没有疼痛等副作用。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (13)

1.一种用于男性勃起功能障碍的脉冲超声治疗设备，其特征在于，包括：

主控装置、微控系统、治疗探头；所述治疗探头包括：超声发生器；

所述主控装置将控制信号发送到所述微控系统，所述微控系统将所述控制信号转换为控制指令并发送到所述超声波发生器，所述超声发生器根据所述控制指令生成相应的超声波。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：

所述治疗探头还包括：耦合膜、反射体、循环水腔和水循环装置；

所述耦合膜用于在治疗中与患处接触；所述水循环装置用于在所述循环水腔中形成循环水流；所述反射体设置在所述藕合模的下方，用于将所述超声发生器生成的超声波汇聚成准直型的超声波；

所述准直型的超声波依次经过所述循环水腔中的循环水、所述耦合模输出并作用于患处。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：

所述的微控系统包括：水循环调节模块、信号放大模块、数据处理模块；

所述数据处理模块将所述主控装置发送的控制信号进行处理，并将生成的控制指令分别发送给所述水循环调节模块、信号放大模块；

所述信号放大模块在接收到所述数据处理模块发送的控制指令时，产生初级激励信号并驱动所述超声发生器；所述水循环调节模块在接收到所述数据处理模块发送的控制指令时，根据此控制指令控制所述水循环装置启动。

4.如权利要求2或3所述的设备，其特征在于：

所述微控系统还包括：供电模块、功率输出控制模块和功率控制调节模块；所述数据处理模块将生成的控制指令分别发送给所述供电模块、功率输出控制模块和功率控制调节模块；

所述功率输出控制模块根据所述数据处理模块发送的控制指令控制所述供电模块的输出功率；所述功率控制调节模块实时监控所述超声波发生器产生的超声波功率，当判断所述超声波功率出现异常时，向所述数据处理模块发送异常状态信号；当所述数据处理模块接收到所述异常状态信号时，向所述功率输出控制模块发送切断输电信号；当所述功率输出控制模块接收到所述切断输电信号时，控制所述供电模块停止供电。

5.如权利要求2所述的设备，其特征在于：

所述治疗探头输出的超声波波束类型为发散型。

6.如权利要求2所述的设备，其特征在于：

所述治疗探头输出的超声波波形为调幅波。

7.如权利要求2所述的设备，其特征在于：

所述治疗探头输出的超声波的固有频率范围为1.0-3.0MHz。

8.如权利要求2所述的设备，其特征在于：

所述治疗探头输出的超声波的有效声强范围为小于等于1W/cm²。

9.如权利要求2所述的设备，其特征在于：

所述治疗探头输出的超声波的脉冲重复频率为1000Hz、脉冲持续持续时间为200μs、复周期为1000μs、占空比为0.2、输出间歇比为200μs/800μs。

10.如权利要求2所述的设备，其特征在于：

所述治疗探头输出的超声波的最大输出功率与输出功率比值为5。

11.如权利要求1所述的设备，其特征在于：

所述微控系统将治疗信息实时发送给所述主控装置，所述主控装置将所述治疗信息显示在显示界面上；

所述治疗信息包括：超声波的当前治疗强度、已治疗时间。

12.如权利要求1所述的设备，其特征在于：

所述主控装置接收用户输入的控制信息，并将此控制信息识别为对应的工作状态和治疗信息，并根据所述工作状态和治疗信息产生相应的控制信号，通过数据线传输给所述微控系统。

13.如权利要求1所述的设备，其特征在于：

所述主控装置包括：笔记本电脑、PC；

所述主控装置提供人机对话窗口，通过所述人机对话窗口能够输入控制信息，所述控制信息包括：控制输出功率、治疗档位的选择、治疗时间的设定。