CN107569271A - 一种冲击波碎石装置及其碎石方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冲击波碎石装置及其碎石方法,包括:冲击波发生器;聚焦件,聚焦件具有聚焦面,聚焦件包括多个子聚焦件且多个子聚焦件可在相对聚焦面的对称轴线进行收拢的收拢位置和相对聚焦面的对称轴线进行展开的展开位置之间运动,当多个子聚焦件位于收拢位置处时,冲击波发生器产生的冲击波被聚焦面聚焦至冲击波碎石装置的焦点处;当多个子聚焦件由收拢位置朝向展开位置运动时,冲击波发生器产生的冲击波被聚焦面聚焦至多个碎石装置的新焦点处。该装置结构简单,操作方便,通过改变冲击波聚焦点位置和声场特性,随着结石破碎进展,从高压窄声束逐渐变成低压宽声束的声场,进而提高结石的粉碎效率,而且避免血管组织的损伤。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域,尤其涉及一种冲击波碎石装置及其碎石方法。
背景技术
自从20世纪80年代初发明以来,体外冲击波碎石术(SWL)已经彻底改变了泌尿结石疾病的治疗,成为临床肾脏和输尿管结石碎裂和粉碎的主要方式。体外和体内肾结石粉碎实验表明,由于应力波在结石内的传播,使结石被破碎,且结石碎片逐渐变小。然而在冲击波碎石的后期,因为当结石碎片的尺寸小于结石中应力波的半波长时,应力波碎石的有效性将受到极大的阻碍。由于结石碎片的总面积变大,声束宽度也应随着相应地增加,才能连续和有效地碎裂结石。此时,主要依靠空化效应来削弱结石的结构强度。通过增大声压值来强化空化效应达到碎石的目的,但是空化效应产生的空化气泡能量会引起毛细血管等的机械变形而造成血管组织的损伤。
现有的冲击波碎石装置,冲击波聚焦的位置固定,而冲击波的声束宽度与声压值之间无直接关系,虽然焦点处的声压值可以通过输出电压或能力来调节,但是冲击波声束宽度保持不变,从而无法随着碎石进展而有效地同时调节声束与声压的特性,造成碎石效率的下降。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,本发明的一个目的是提供一种冲击波碎石装置,该装置结构简单,操作方便,通过改变冲击波聚焦位置,使冲击波声场特性发生变化,随着结石粉碎的进展,逐步降低声压并增加声束,进而提高结石的粉碎效率,而且能够避免血管组织的损伤。
为了实现上述目的,本发明冲击波碎石装置,包括:冲击波发生器;聚焦件,所述聚焦件具有聚焦面,所述聚焦件包括多个子聚焦件且多个所述子聚焦件可在相对所述聚焦面的对称轴线进行收拢的收拢位置和相对所述聚焦面的对称轴线进行展开的展开位置之间运动,当多个所述子聚焦件位于所述收拢位置处时,所述冲击波发生器产生的冲击波被所述聚焦面聚焦至所述冲击波碎石装置的焦点处;当多个所述子聚焦件由所述收拢位置朝向所述展开位置运动时,所述冲击波发生器产生的冲击波被所述聚焦面聚焦至多个所述碎石装置的新焦点处。
在该技术方案中,在碎石初期,冲击波发生器产生冲击波,冲击波由聚焦面反射聚焦至碎石装置的焦点处,对结石进行粉碎;随着碎石的进展,当结石碎片的尺寸小于结石中应力波的半波长时,多个子聚焦件通过机械或机电装置由收拢位置朝向展开位置运动,冲击波经过子聚焦件聚焦至多个碎石装置的新的焦点处,多个子聚焦件独立聚焦的总和合成了冲击波碎石装置的动态声场特性,这种声场具有低压宽声束的声场特性,能够在碎石的后期提高的碎石效率。该装置具有结构简单、操作方便、碎石效果好,而且由于声压减小从而消除空化效应,能够避免血管组织的损伤。
另外,根据本发明的一种冲击波碎石装置,还可以具有如下技术特征:
优选地,所述子聚焦件的数量范围为2~100。
进一步地,当多个所述子聚焦件位于所述收拢位置时,多个所述子聚焦件顺次相连,所述聚焦面呈部分封闭椭球面状。
进一步地,多个所述子聚焦件可相对于所述部分封闭椭球面状的对称轴线偏转。
进一步地,当多个所述子聚焦件位于所述收拢位置时,多个所述子聚焦件顺次相连,所述聚焦面呈抛物面状。
进一步地,多个所述子聚焦件的抛物面可相对碎石装置的对称轴线发生平移。
本发明的另一个目的是提供一种冲击波碎石装置的碎石方法,该方法碎石效率高,且避免血管组织的损伤,所述碎石方法包括如下步骤:
S10:所述冲击波碎石装置通电,所述冲击波发生器产生冲击波;;
S20:在冲击波碎石治疗开始时,多个所述子聚焦件位于所述收拢位置处,所述冲击波被所述聚焦面聚焦至碎石装置焦点处;
S30:随着冲击波碎石的进展,多个所述子聚焦件由所述收拢位置朝向所述展开位置运动,所述冲击波被所述聚焦面聚焦至多个所述碎石装置新焦点处;
S40:治疗结束后,冲击波发生器停止工作,多个所述子聚焦件由所述展开位置朝向所述收拢位置运动。
附图说明
图1为发生偏转的液电式冲击波碎石装置的椭球型反射体聚焦示意图;
图2为椭球型反射体的立体图;
图3为椭球型反射体冲击波碎石装置的子聚焦件偏转角度为0°时合成声场的示意图;
图4为椭球型反射体冲击波碎石装置的子聚焦件偏转角度为0.5°时合成声场的示意图;
图5为椭球型反射体冲击波碎石装置的子聚焦件偏转角度为1°时合成声场的示意图;
图6为椭球型反射体冲击波碎石装置的子聚焦件偏转角度为1.5°时合成声场的示意图;
图7为发生偏移的抛物线型声聚焦镜冲击波碎石装置的抛物线型声聚焦镜的聚焦示意图;
图8为发生偏转的平面电磁式冲击波碎石装置的聚焦示意图。
图中:1.第一焦点;2.碎石装置的焦点;3.碎石装置的新焦点;4.偏转角度;5.对称轴线;6.聚焦件;61.聚焦面;7.冲击波发生器;8.平面型振动薄膜;9.平面型电磁线圈。
具体实施方式
下面结合附图1至图8对本发明作进一步说明。
如图1、图2和图7所示,一种冲击波碎石装置,包括:冲击波发生器7和聚焦件6。
冲击波发生器7的主要作用就是产生粉碎结石的冲击波,聚焦件6具有聚焦面61,具体来说,冲击波碎石装置的焦点2位于对称轴线5上,冲击波碎石装置新焦点3偏离对称轴线5,冲击波发生器7临近聚焦件6设置,这样是为了使冲击波发生器7产生的冲击波经聚焦面61有效地反射到指定位置,聚焦件6包括多个子聚焦件且多个子聚焦件可在相对所述聚焦面61的对称轴线5进行收拢的收拢位置和相对所述聚焦面61的对称轴线5进行展开的展开位置之间运动,也就是说,多个子聚焦件共同构成一个完整的聚焦件6,多个子聚焦件均可以实现在收拢位置和展开位置之间的运动,多个子聚焦件是通过机械或者机电装置自动或手动的实现收拢和展开,当多个子聚焦件位于收拢位置处时,冲击波发生器7产生的冲击波被聚焦面61聚焦至冲击波碎石装置焦点2处,具体来说,当子聚焦件位于收拢位置处时,冲击波发生器7产生的冲击波经过聚焦面61的聚焦作用,各个方向的冲击波最终都会汇集到碎石装置焦点2处;当多个子聚焦件由收拢位置朝向展开位置运动时,冲击波发生器7产生的冲击波被聚焦面61聚焦至多个碎石装置新焦点3处,具体来说,相对于碎石装置的焦点2,碎石装置的新焦点3是在其基础上发生的偏移,当多个子聚焦件由收拢位置朝向展开位置运动时,冲击波发生器7产生的冲击波经过子聚焦件的聚焦作用,各个方向上的冲击波会汇集到多个碎石装置新焦点3处,多个子聚焦件独立聚焦的总和就合成了冲击波碎石装置的声场,随着子聚焦件的展开运动,聚焦声压发生横向偏移,形成低压宽声束的动态声场特性,可以有效地提高碎石效率,而且能够避免在碎石后期高声压对血管组织的损伤。该装置结构简单,操作方便,通过改变冲击波聚焦位置,使冲击波声场特性发生变化。
优选地,子聚焦件的数量范围为2~100,由于合成冲击波碎石装置声场是来自多个子聚焦件独立聚焦的总和,选择2个及以上的子聚焦件可以实现对冲击波碎石装置声场的修改,且数量越多,可供调整的空间就越大。
在本发明的一个实施例中,如图1所示,为椭球型反射体冲击波碎石装置,冲击波由液电式冲击波发生器产生,当多个子聚焦件位于收拢位置时,多个子聚焦件顺次相连,反射面呈部分封闭椭球面状,具体来说,液电式冲击波碎石装置的聚焦件6的底部设有第一焦点1,且冲击波发生器产生的电极位于第一焦点1处,当多个呈部分封闭椭球面状的子聚焦件位于收拢位置时,反射面呈椭球面状,冲击波发生器在第一焦点1处产生冲击波,当多个子聚焦件位于收拢位置时,经过子聚焦件的反射聚焦至碎石装置焦点2处,随着结石碎片的逐渐减小,当结石碎片的尺寸小于结石中应力波的半波长时,驱动多个子聚焦件使之偏转,经过子聚焦件的反射聚焦至多个碎石装置新焦点3处,这样可以通过多个子聚焦件的偏转实现声场的动态变化,对声压和声束进行同时调整,进而形成低压宽声束的声场特性,在碎石后期可以有效地粉碎结石,提高了碎石效率,而且低声压可以避免由于空化效应带来的血管组织的损伤。值得说明的是,液电式冲击波碎石装置的第一焦点1不会随着子聚焦件的运动而位置发生变化。具体地,以四个子聚焦件为例,治疗的初期,由冲击波发生器7于椭球面第一焦点1处产生冲击波经呈半椭球面状的子聚焦件反射至碎石装置的焦点2处,随着治疗的进展,结石碎片逐渐避免,当结石碎片的尺寸小于结石中应力波的半波长时,驱动子聚焦件使之偏转,经子聚焦件反射的冲击波会汇集至多个碎石装置新焦点3处,冲击波可以覆盖结石碎片,达到良好的粉碎效果。这如图3~图6所示,偏转角度4为椭球面的对称轴线5与第一焦点1和碎石装置新焦点3的夹角,随着偏转角度4的增加,聚焦声压发生横向偏移(图3~图6中实线),两个子聚焦件的合成声压(图3至图6中虚线)的峰值逐渐降低,具体子聚焦件的偏转角度4与碎石声场特性的变化规律如表1所示,由表1可以看出,随着子聚焦件的偏转角度4由0°至1.5°增大,压力峰值从50兆帕降低至27兆帕,并且-6dB声波波束宽度分别从12毫米增加到23.2毫米,随着偏转角度4的增加,逐渐形成低压宽声束的声场特性,能够有效提高碎石效率和避免血管组织的损伤。需要说明的是,每个子聚焦件的大小可以一致,每个子聚焦件可以通过机械或机电装置单独、分组或集体展开。当然本发明并不限制于此,每个子聚焦件的大小也可以不一致。
表1.椭球反射体的子聚焦件偏转角度变化所引起的冲击波碎石装置声场特性的变化
在本发明的一个实施例中,如图7所示,为抛物线型声聚焦镜冲击波碎石装置,冲击波由圆柱状电磁式冲击波发生器产生,当多个子聚焦件位于收拢位置时,多个所述子聚焦件顺次相连,反射面呈抛物面状,具体来说,该冲击波碎石装置为圆柱状电磁式冲击波碎石装置,冲击波发生器位于其对称轴线处,多个呈抛物线状的子聚焦件通过机械或机电装置设置在抛物面与其对称轴线5的交点处,当多个呈抛物线状的子聚焦件位于收拢位置时,反射面呈抛物面状,冲击波发生器7位于抛物面状的聚焦件6的对称轴线5上,且位于抛物面的底端,当多个子聚焦件位于收拢位置时,冲击波发生器7产生的冲击波经子聚焦件的反射聚焦至碎石装置焦点2处,当多个子聚焦件发生偏移时,即多个子聚焦件位于展开位置时,冲击波发生器7产生的冲击波经子聚焦件的反射聚焦至多个碎石装置新焦点3处。以图7中两个子聚焦件为例,治疗的初期,由冲击波发生器7产生冲击波经呈抛物面状的子聚焦件反射至碎石装置焦点2处,随着治疗的进展,结石碎片逐渐减小,当结石碎片的尺寸小于结石中应力波的半波长时,驱动子聚焦件使之偏移,经子聚焦件反射的冲击波会汇集至碎石装置新焦点3处,冲击波可以覆盖结石碎片,达到良好的粉碎效果。这样可以通过多个子聚焦件的偏移实现声场的动态变化,进而形成低压宽声束的声场特性,提高了碎石效率和避免对血管组织的损伤。
在本发明的另一个实施例中,如图8所示,为平面电磁式冲击波碎石装置,包括聚焦件6、平面型振动薄膜8和平面型电磁线圈9,聚焦件6为凹型结构的声聚焦镜,当多个子聚焦件位于收拢位置时,多个所述子聚焦件顺次相连,反射面呈凹形面状;平面型振动薄膜8和平面型电磁线圈9均位于聚焦镜的下端,平面型振动薄膜8位于平面型电磁线圈9的外侧,给平面型电磁线圈9外加强电流时,平面型电磁线圈9产生的强电磁会引起平面型振动薄膜8的振动以产生相应的冲击波。具体地,平面电磁式冲击波发生器产生的冲击波由声聚焦镜聚焦至冲击波碎石装置的焦点2处,声聚焦镜由多个子聚焦件组成,通过机械或机电装置由收拢位置朝向展开位置运动,冲击波经过子聚焦件聚焦至多个碎石装置的新焦点3处,多个子聚焦件独立聚焦的总和合成了冲击波碎石装置的动态声场特性,随着治疗的进展,结石碎片逐渐减小,当结石碎片的尺寸小于结石中应力波的半波长时,驱动子聚焦件使之偏移,经子聚焦件反射的冲击波会汇集至碎石装置新焦点3处,冲击波可以覆盖结石碎片,达到良好的粉碎效果。这样可以通过多个子聚焦件的偏转实现声场的动态变化,进而形成低压宽声束的声场特性,提高了碎石效率和避免对血管组织的损伤。
为了实现上述冲击波碎石装置的碎石目的,本发明还提供一种冲击波碎石装置的碎石方法,该方法碎石效果好,碎石效率高,且不会损伤血管组织,碎石方法包括如下步骤:
S10:冲击波碎石装置通电,所述冲击波发生器7产生冲击波。
具体地,给冲击波碎石装置通电,冲击波发生器7依靠电极间高压放电产生的冲击波。
S20:在冲击波碎石治疗开始时,多个子聚焦件位于收拢位置处,冲击波被聚焦面61聚焦至碎石装置焦点2处。
具体地,在冲击波碎石治疗开始时,多个子聚焦件位于收拢位置处,由冲击波发生器7产生的冲击波经过聚焦件的聚焦面61反射作用,汇集到碎石装置焦点2处,汇集到碎石装置焦点2处的冲击波可对结石进行破碎,结石碎片逐渐变小,当碎片尺寸小于结石中压缩波的半波长时,应力波的有效性将受到极大阻碍。随着结石碎片的总面积的变大,单个碎片尺寸较小,冲击波声场的声束宽度不能随之相应增加,而且冲击波峰值压力保持不变,就不能有效地粉碎结石。
S30:随着冲击波碎石的进展,多个子聚焦件由收拢位置朝向展开位置运动,冲击波被聚焦面61聚焦至多个碎石装置新焦点3处。
具体地,随着冲击波碎石的进展,多个子聚焦件通过机械或机电装置由收拢位置朝向展开位置运动,冲击波被聚焦面61聚焦至多个碎石装置新焦点3处,此时冲击波声场的声束宽度增加,冲击波峰值压力变小,形成低压宽声束的声场特性,能够有效粉碎结石,而且能够有效避免组织血管的损伤。
值得说明的是,冲击波碎石装置粉碎的结石包括身体内的肾结、尿道、胆囊等所有的结石疾病,同时这种碎石方法还可以应用于物理治疗,例如骨刺、骨刺、肌炎、睾丸、骨折、骨钙化或心肌缺血疾病。
S40:治疗结束后,冲击波发生器停止工作,多个子聚焦件由展开位置朝向收拢位置运动。
Claims (7)
1.一种冲击波碎石装置,其特征在于,包括:
冲击波发生器(7);
聚焦件(6),所述聚焦件(6)具有聚焦面(61),所述聚焦件(6)临近所述聚焦面(61)的一侧具有碎石装置焦点(2)和多个彼此间隔的多个碎石装置新焦点(3),所述聚焦件(6)包括多个子聚焦件,多个所述子聚焦件可在相对所述聚焦面(61)的对称轴线(5)进行收拢的收拢位置和相对所述聚焦面(61)的对称轴线(5)进行展开的展开位置之间运动,
当多个所述子聚焦件位于所述收拢位置处时,所述冲击波发生器(7)产生的冲击波被所述聚焦面(61)聚焦至所述冲击波碎石装置焦点(2)处;
当多个所述子聚焦件由所述收拢位置朝向所述展开位置运动时,所述冲击波发生器(7)产生的冲击波被所述聚焦面(61)聚焦至多个碎石装置新焦点(3)处。
2.根据权利要求1所述的冲击波碎石装置,其特征在于,所述子聚焦件的数量范围为2~100。
3.根据权利要求1或2所述的冲击波碎石装置,其特征在于,当多个所述子聚焦件位于所述收拢位置时,多个所述子聚焦件顺次相连,所述聚焦面(61)呈部分封闭椭球面状。
4.根据权利要求3所述的冲击波碎石装置,其特征在于,多个所述子聚焦件可相对于所述部分封闭椭球面状的对称轴线(5)偏转。
5.根据权利要求1或2所述的冲击波碎石装置,其特征在于,当多个所述子聚焦件位于所述收拢位置时,多个所述子聚焦件顺次相连,所述聚焦面(61)呈抛物面状。
6.根据权利要求5所述的冲击波碎石装置,其特征在于,多个所述子聚焦件的抛物面可相对碎石装置的对称轴线(5)发生平移。
7.一种冲击波碎石装置的碎石方法,所述冲击波碎石装置为根据权利要求1至6中任一项所述的冲击波碎石装置,其特征在于,所述碎石方法包括如下步骤:
S10:所述冲击波碎石装置通电,所述冲击波发生器(7)产生冲击波;
S20:在冲击波碎石治疗开始时,多个所述子聚焦件位于所述收拢位置处,所述冲击波被所述聚焦面(61)聚焦至所述冲击波碎石装置的焦点(2)处;
S30:随着冲击波碎石的进展,多个所述子聚焦件由所述收拢位置朝向所述展开位置运动,所述冲击波被所述聚焦面(61)聚焦至多个所述碎石装置新焦点(3)处;
S40:治疗结束后,冲击波发生器(7)停止工作,多个所述子聚焦件由所述展开位置复位至所述收拢位置处。
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CN201710863363.1A CN107569271A (zh) | 2017-09-22 | 2017-09-22 | 一种冲击波碎石装置及其碎石方法 |
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