CN108969056A - 超声定位碎石组件、超声定位碎石机、超声碎石定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及体外冲击波碎石领域。本发明公开了一种超声定位碎石组件，包括：冲击波发生器和超声探头，冲击波发生器的冲击波波源焦区和超声探头的超声波中心处于同一相同轴线上。以及公开了具有一种超声定位碎石机，至少包括如上所述的超声定位组件和治疗床。本发明超声碎石方法即根据上述的超声定位碎石组件实现结石定位和碎石操作。本发明是一种能够实现快速准确定位的超声碎石技术，降低操作者的操作难度。
Description
技术领域
本发明专利涉及体外冲击波碎石领域，尤其涉及超声进行辅助定位的超声碎石技术。
背景技术
尿路结石是泌尿系统的常见病之一，国外统计，在发达国家其发病率在成人人群中为2％-3％，仅美国每年因尿路症住院者达30万以上，约10万人以上接受手术治疗。在体外冲击碎石术(Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy，ESWL)的诞生之前尿路结石唯一有效的治疗方法是手术取石。体外冲击波碎石术(ESWL)是通过体外碎石机产生冲击波，由机器聚焦后对准结石，经过多次释放能量而击碎体内的结石，使之随尿液排除体外。体外冲击波碎石机利用冲击波在不同物质中传递时的不同阻抗，当冲击波抵达结石时由于阻抗不同产生一定的压强，对结石产生破坏力，在离开结石时，又由于阻抗的不同发生反向，产生拉抻力，又对结石造成破坏，这种反复轰击多次后结石即可逐渐被粉碎。
体外冲击波碎石机主要由体外冲击波发生源、冲击波的触发系统、冲击波与人体的耦合、结石定位系统、计算机控制操作系统和治疗床组成。现有的体外冲击波碎石机一般由X射线机、B超、碎石机三大设备系统组成，需要带有防护措施的治疗室。冲击波碎石机的定位方式常用的有3种:X线定位、B超定位和X线/B超双定位。
X射线定位：直观、准确、方便、快捷，是采用三维坐标定位的，成本相对较高，对人体有一定的伤害，因而要求尽可能曝光时间短，X射线的剂量尽量小，对操作房间的防护要求也较高。
B超定位：B超定位的特点是可以扫描到X线透光结石,不接触X线，是一种极坐标方式定位的，对阴、阳结石均可显示，可实时跟踪监控、对人体伤害小、对操作者技术要求很高。其中，B超定位方式的碎石机又分为B超上置式与下置式定位，B超上置式定位相对来说要比下置式的要好操作一点，上置式定位可以随意改变患者体位而达到定位目的，下置式的碎石机对膀胱位置较深的患者的输尿管下段结石难以定位。现有体外冲击波碎石使用超声定位时，超声探头都是通过机械臂的方式夹紧固定在碎石机水囊的上下侧或左右侧。在实际操作中，很难确认超声定位结石的焦区与冲击波发焦区是否完全准确对位，全凭医生的经验来将两个焦区合并在一起，无法确保冲击波波源、超声波、结石在同一焦区，所以会导致操作者的操作难度增加。
总而言之，现有的超声进行辅助定位的超声碎石技术存在上述的无法将冲击波波源焦区通过超声波辅助而快速准确定位结石，从而导致操作者的操作难度较高的技术问题需要被解决。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种能够实现快速准确定位的超声碎石技术，以降低操作者的操作难度。
本发明的目的之一，提出一种超声定位碎石组件，其技术方案如下：
一种超声定位碎石组件，包括：冲击波发生器和超声探头，冲击波发生器的冲击波波源焦区和超声探头的超声波中心处于同一相同轴线上。
其中，还包括套管座和超声探头固定支架，冲击波发生器固定安装于套管座，超声探头固定安装于超声探头固定支架，所述套管座与超声探头固定支架相套接，以使冲击波发生器的冲击波波源焦区和超声探头的超声波中心处于同一相同轴线上。
其中，所述超声探头固定支架的主体外形为圆柱形，所述超声探头固定支架对应圆柱的中轴为第一轴线，所述套管座上具有对应匹配的圆柱周面的中空腔，所述套管座对应中空腔的中轴为第二轴线，所述第一轴线与第二轴线共线，从而所述超声探头固定支架上的超声探头能够相对所述套管座上的冲击波发生器进行绕轴旋转。
其中，所述超声探头的中心对应于所述超声探头固定支架的第一轴线进行固定安装，所述冲击波发生器的中心对应于所述套管座的第二轴线进行固定安装，从而所述超声探头固定支架上的超声探头能够相对所述套管座上的冲击波发生器进行绕轴旋转时，二者始终共轴。
其中，所述超声探头是反射聚焦式的冲击波发生器，包括有用于反射聚焦用的发射杯、及设置于发射杯内的用于发射冲击波的电磁头，所述发射杯的中心为所述冲击波发生器的中心。
其中，所述套管座上设置有卡固部，所述卡固部被配置为能够通过卡固部的操作使套管座紧固或松脱所述超声探头固定支架。
其中，所述超声探头固定支架上具有长度标尺，藉由所述长度标尺来定位所述冲击波发生器的冲击波波源焦区的深度。
其中，所述长度标尺的标定是：套管座上的冲击波发生器的冲击波焦区与该超声探头支架上的超声探头重叠点为该长度标尺的0点。
本发明的目的之二，提出一种超声定位碎石机，其技术方案如下：
一种超声定位碎石机，至少包括如上所述的超声定位组件和治疗床。
其中，所述超声定位组件位于治疗床的上方，以构成上置式定位的超声定位碎石机。
其中，所述治疗床是能够调节患者体位的治疗床，或者所述超声定位组件能够调整位置。
本发明的目的之三，提出一种超声碎石定位方法，其技术方案如下：
一种超声碎石定位方法，包括：
A,将冲击波发生器和超声探头进行定位约束，使冲击波发生器的冲击波波源焦区和超声探头的超声波中心始终位于同一相同轴线上；
B,对位于同一相同轴线上的冲击波发生器和超声探头分别进行操作，以完成结石定位和碎石操作。
以及，另一种超声碎石定位方法，包括：
A,将冲击波发生器和超声探头进行定位约束，使冲击波发生器的冲击波波源焦区和超声探头的超声波中心始终位于同一相同轴线上；
B,对位于同一相同轴线上的冲击波发生器和超声探头的建立间距参考系，间距参考系的标定方式是：以冲击波发生器的冲击波焦区与超声探头重叠点为该间距参考系的0点。
C,对超声探头进行操作以获得结石定位，根据定位到的结石深度D，按照间距参考系调整对位于同一相同轴线上的冲击波发生器和超声探头的移动间距H，使移动间距H＝结石深度D后，对超声探头进行操作以完成碎石操作。
本发明的技术方案是采用了共轴(In-line)技术，即冲击波中心轴与超声波中心轴同心同轴，将超声探头植入在体外碎石机反射杯中，实现了超声碎石操作的快速准确定位，避免了采用现有技术会因操作失误导致冲击波波源、超声波、结石不在同一焦区造成误打的情形(实际治疗时冲击波并未击打在结石上)，使患者忍受了疼痛但未得到有效的治疗效果。相比于现有的X射线定位技术，患者在治疗过程中不用再接受X射线的辐射，确保患者在最小的副作用情况下治疗。
本发明的超声碎石的技术方案能够为医生提供了准确直观的诊断依据，方便快捷，明确缩短定位时间，提高了诊断效率，并避免了结石与冲击波焦点不在同一位置的误判产生。它可以广泛适用于肾结石、输尿管结石、膀胱结石等尿路性结石的治疗。
附图说明
图1a是冲击波发生器的立体图(角度一)；
图1b是冲击波发生器的立体图(角度二)；
图2a是套管座的立体图(角度一)；
图2b是套管座的立体图(角度二)；
图3是超声探头固定支架的立体图；
图4是超声探头的立体图；
图5是实施例1的超声定位碎石组件的立体图；
图6是实施例2的超声定位碎石机的结构示意图；
图7a是实施例2的在一个应用场合下的超声定位碎石组件的局部示意图(一)；
图7b是实施例2的在一个应用场合下的超声定位碎石组件的局部示意图(二)；
图8是超声定位碎石组件的定位原理说明示意图；
图9是超声定位碎石组件的工作原理示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例1：
该实施例公开一种超声定位碎石组件，包括如图1a和1b所示的冲击波发生器1、如图2a和2b所示的套管座2、如图3所示的超声探头固定支架3、以及如图4所示的超声探头4。
其中，该实施例的冲击波发生器1采用反射聚焦式的冲击波发生器，包括有用于反射聚焦用的发射杯11、及设置于发射杯11内的用于发射冲击波的电磁头(位于发射杯11内，图中不可视)。
该实施例的套管座2包括一个具有中空腔结构的套管主体21，以及设置于该主体21上的卡固部22，该套管主体21的一端部211与该冲击波发生器1固定连接，实现固定连接的方式可以通过一切已知技术手段，包括而不限于螺锁、卡接、粘结、焊接等方式进行固定连接，从而该冲击波发生器1的冲击波波源焦区与该套管座2的中心轴是共轴的。该实施例的套管座2可以通过该卡固部22可以改变该主体21的中空腔的内径以箍紧或松开超声探头固定支架3；具体的，该主体21的中空腔内壁具有一狭缝开口23，该卡固部22的操作可以联动该狭缝开口23的间距，从而实现改变该主体21的中空腔的内径以实现上述目的；这种类似于上述结构原理的技术是目前十分公知的技术，于此不再详细展开说明；当然了，也可以采用一切公知技术的其他结构原理来实现通过卡固部22的操作使主体21可以紧固或松脱该超声探头固定支架3；例如超声探头固定支架开设卡槽，卡固部的操作联动主体上对应的卡块，通过卡块来卡固超声探头固定支架。
该实施例的超声探头固定支架3具有一与该套管座2的该主体21的中空腔外形匹配的柱状主体31，该柱状主体31的一端头具有用于固定该超声探头4的固定端部311。
该实施例的超声探头4为一个B超探头，包括用于与该超声探头固定支架3的该固定端部311固定安装配合的安装部41，该实施例的该安装部41以一安装杆来呈现，将该安装部41插于该超声探头固定支架3的柱状主体31的该固定端部311，并通过一切已知技术手段，包括而不限于螺锁、卡接、粘结、焊接等方式进行固定连接；则固定连接于该超声探头固定支架3的该超声探头4的超声波中心与该超声探头固定支架3的该柱状主体31所长的中心轴是共轴的。
参阅图5和图7b所示，将固定有该冲击波发生器1的该套管座2套接于该固定有该超声探头4的该超声探头固定支架3上，则套管座2的中心轴与该超声探头固定支架3的中心轴重合，从而使得该冲击波发生器1的冲击波波源焦区和该超声探头4的超声波中心处于同一相同轴线上，从而实现共轴设计。
该实施例中更优选的，为了使得该超声探头4能够灵活转动以多角度进行超声探测以确认结石位置，超声探头固定支架3采用圆柱形的柱状主体31，与之配合的该主体21的中空腔的内壁也是圆柱周面，从而该超声探头固定支架3能够带动超声探头4进行360度旋转。
该实施例中更优选的，该柱状主体31上固定有一长度标尺32，通过该长度标尺32可以实现更快速深度上的定位，进一步降低操作的操作难度且提高操作速度；具体工作原理将在后文进行详细说明。
该实施例中，由于采用了上述的共轴设计，使得该冲击波发生器1的冲击波波源焦区和该超声探头4的超声波中心处于同一相同轴线，自身就已经实现了焦区的共轴，只需调节待冲击手术人员(患者)的体位，使其正对于该轴向即可；相比现有技术而言，操作者不用反复调整冲击波发生器1和超声探头4的位置直到焦区重合再进行后面的碎石手术，不仅大大降低了操作难度，而且也提高了操作精度和操作效率。
实施例2：
参阅图6所示，该实施例公开一种超声定位碎石机，至少包括上述实施例1的超声定位组件100；此外还包括现有技术的常规体外冲击波碎石机所必要的其他组件，例如：还包括冲击波发生源、冲击波的触发系统、冲击波与人体的耦合、结石定位系统、计算机控制操作系统和治疗床300组成。该实施例的超声定位组件是被固定于治疗床300侧边上方的立柱支架200上，是一种上置式定位的超声定位碎石机，该立柱支架200是带高度调整机构2001的；该实施例的超声定位组件100的套管座2被固定安装于该立柱支架200的高度调整机构2001的活动点(如采用滑块和滑轨副实现的高度调整机构，可以固定在滑块上)，该实施例的治疗床300是可以调节患者体位的治疗床，通过其下方的调节结构3001进行调节。下面以在一个应用场合下的操作对该实施例2进行详细说明。
参阅图7a至图9，首先根据结石诊断(CT、KUB腹平片、)结果预判下结石的位置。在患者上床前，先将波源复位(移动至前后、左右的中间位置)。患者身上的金属或硬物(皮带、纽扣、拉链等)应除下，结石周围半径15-20厘米范围内的衣服应脱下。根据诊断结果初步确定结石所处位置，取下带超声探头4的超声探头固定支架3，患者取侧卧位寻找结石。确定结石后，使超声探头4与垂直面呈36度左右的夹角、并与患者头脚向垂直，寻找可以看到结石的入射位置，并在患者皮肤表面做标记。患者平躺后靠近波源一侧，与波源接触的部位应与波源表面平行，并略微呈弓形——患处往波源方向、头脚侧往外，超声探头4放回波源，通过治疗床300的调节结构3001，移动体位让患者皮肤表面标记处对准波源中心位，按预判的位置移动波源使结石位于超声的中心(水平面)、并通过升降波源调整垂直高度使结石体位紧贴波源的水囊。观察结石至F2的距离，调整In-line进/出及水囊充盈度，旋转超声探头至平行于肋骨(从肋骨间)入射的角度可以避开肋骨的阻挡。超声探头的方向标记应与实际位置一致(可在超声仪上设置变换)，便于判断移动的方向。
超声探头在垂直位置下检查可获得结石的切面图像，找到结石后通过调整治疗床将其移动至线中心。冲击波焦区的宽度为7mm左右，中心线上有上下两个圆圈作为结石位上下限标记，结石处于该范围内即可被有效击打。结石定位在有效范围内后，观察结石与线中心的位置，测量探头到结石的距离，上下移动超声探头固定支架使其标尺的读数与测量出探头到结石的距离一致，结石即被定位至焦点等高平面上。对于因呼吸而造成所治结石(如肾结石、输尿管上段结石)移动幅度超出冲击波焦区(宽度为7mm)时，需要对结石移动幅度进行观察，并定位于停留较多的位置。完成定位后，对电磁头波源注水，注水前在波源表面和患处涂抹耦合硅油；目视观察波源与患者的接触程度，然后再次超声确认结石位置。
依结石情况进行HV能量设置及发射冲击波次数设置，然后开始，碎石的过程中可以用超声实时观察碎石的形态变化。
通过移动使超声探头4有定位到结石，在超声仪器上测量出超声探头4(末端)到到结石的距离D，通过调整超声探头支架3与套管座2的相对位置，即超声探头4相对冲击波发生器1的间距。具体的，该实施例的超声探头支架3上的该柱状主体31上长度标尺32的标定方式是：套管座2上的冲击波发生器1的冲击波焦区(冲击波发生器发射的冲击波束型大致上是呈一个收拢状的圆锥状波束，这里的冲击波焦区是指冲击波的最大有效发焦区，即图8中覆盖结石的颗粒区域)与该超声探头支架3上的超声探头4(末端)重叠点为该长度标尺32的0点。该实施例中，使用套管座2的最后端作为长度上的指示，由于0点至30mm之间一段在实际使用中并不会用到，故该实施例的长度标尺32的刻度线从30mm起算，但其刻度0点的标定方式是同上的。这样，根据图7a可知，根据测量出的超声探头4到结石的距离D＝70mm(即患者的结石距离体表的深度)，则直接将套管座2的最后端移动至超声探头支架3上长度标尺32的70mm刻度线，然后通过套管座2的卡固部22的操作箍紧来紧固该超声探头支架3，使套管座2与超声探头支架3的相对位置固定下来，即超声探头4相对冲击波发生器1的间距被固定。由于实现的长度标尺32的标定方式，则显然因为套管座2的最后端移动至超声探头支架3上长度标尺32的70mm刻度线后，套管座2上的冲击波发生器1的冲击波焦区距离该超声探头4(末端)的深度F也是70mm；即，套管座2的最后端自0点移动至长度标尺32的对应刻度值H＝超声探头4到结石的距离D＝冲击波发生器1的冲击波焦区距离该超声探头4的深度F＝70mm。从而，该实施例的超声定位碎石机通过超声定位碎石组件的冲击波发生器和该超声探头的共轴设计使得操作更加准确快速，又通过长度标尺进行直观标注即可实现冲击波焦点的深度上快速定位，在原来的冲击波发生器和超声探头共轴的基础上进行快速深度定位，使得操作进一步准确快速。
该实施例的超声定位碎石机采用共轴(In-line)技术，超声中心与体外冲击波同心同轴，将超声探头植入在体外碎石机的超声波发生器的反射杯中。碎石机可以让超声探头穿过电磁头直至水囊内部表皮，探头在波源内部可以伸缩调整，并在套筒座上看出当前探头扫描面到焦区的距离，由于冲击波中心轴与超声波中心轴是同一轴线，故冲击波波源、超声波在同一焦区,提高了碎石精准度，为碎石效果保障护航。超声由原本的辅助定位变成主导定位，无需依赖X射线才能完成定位；超声定位比X射线定位简单方便，利于碎石中观察结石碎裂情况。超声定位好结石后无需再由经验丰富的医生来判断是否与冲击波发射同一靶心。从而，该实施例的超声定位碎石机能够实现快速准确定位结石和执行碎石手术。
实施例3：
该实施例3的超声定位碎石机与实施例2基本相同，不同之处在于：该超声定位碎石机中的医疗床(可以是普通的病床)不能移动调整患者体位，而是采用超声定位碎石组件被安装于可调整位置的机械臂上，通过机械臂带动超声定位碎石组件主动找寻定位至患者的合适体位进行如上述实施例2的操作。该实施例可以针对一些不方便移动患者场合下对患者进行碎石手术。
实施例4：
针对上述实施例，该实施例4公开了一种超声碎石定位方法，包括：
A,将冲击波发生器和超声探头进行定位约束，使冲击波发生器的冲击波波源焦区和超声探头的超声波中心始终位于同一相同轴线上；
B,对位于同一相同轴线上的冲击波发生器和超声探头分别进行操作，以完成结石定位和碎石操作。
实施例5：
针对上述实施例，该实施例5公开了另一种超声碎石定位方法，包括：
A,将冲击波发生器和超声探头进行定位约束，使冲击波发生器的冲击波波源焦区和超声探头的超声波中心始终位于同一相同轴线上；
B,对位于同一相同轴线上的冲击波发生器和超声探头的建立间距参考系，间距参考系的标定方式是：以冲击波发生器的冲击波焦区与超声探头重叠点为该间距参考系的0点。
C,对超声探头进行操作以获得结石定位，根据定位到的结石深度D，按照间距参考系调整对位于同一相同轴线上的冲击波发生器和超声探头的移动间距H，使移动间距H＝结石深度D后，对超声探头进行操作以完成碎石操作。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种超声定位碎石组件，其特征在于：包括：冲击波发生器和超声探头，冲击波发生器的冲击波波源焦区和超声探头的超声波中心处于同一相同轴线上。
2.根据权利要求1所述的超声定位碎石组件，其特征在于：还包括套管座和超声探头固定支架，冲击波发生器固定安装于套管座，超声探头固定安装于超声探头固定支架，所述套管座与超声探头固定支架相套接，以使冲击波发生器的冲击波波源焦区和超声探头的超声波中心处于同一相同轴线上。
3.根据权利要求2所述的超声定位碎石组件，其特征在于：所述超声探头固定支架的主体外形为圆柱形，所述超声探头固定支架对应圆柱的中轴为第一轴线，所述套管座上具有对应匹配的圆柱周面的中空腔，所述套管座对应中空腔的中轴为第二轴线，所述第一轴线与第二轴线共线，从而所述超声探头固定支架上的超声探头能够相对所述套管座上的冲击波发生器进行绕轴旋转。
4.根据权利要求3所述的超声定位碎石组件，其特征在于：所述超声探头的中心对应于所述超声探头固定支架的第一轴线进行固定安装，所述冲击波发生器的中心对应于所述套管座的第二轴线进行固定安装，从而所述超声探头固定支架上的超声探头能够相对所述套管座上的冲击波发生器进行绕轴旋转时，二者始终共轴。
5.根据权利要求4所述的超声定位碎石组件，其特征在于：所述超声探头是反射聚焦式的冲击波发生器，包括有用于反射聚焦用的发射杯、及设置于发射杯内的用于发射冲击波的电磁头，所述发射杯的中心为所述冲击波发生器的中心。
6.根据权利要求1所述的超声定位碎石组件，其特征在于：所述套管座上设置有卡固部，所述卡固部被配置为能够通过卡固部的操作使套管座紧固或松脱所述超声探头固定支架。
7.根据权利要求1所述的超声定位碎石组件，其特征在于：所述超声探头固定支架上具有长度标尺，藉由所述长度标尺来定位所述冲击波发生器的冲击波波源焦区的深度。
8.根据权利要求7所述的超声定位碎石组件，其特征在于：所述长度标尺的标定是：套管座上的冲击波发生器的冲击波焦区与该超声探头支架上的超声探头重叠点为该长度标尺的0点。
9.一种超声碎石机，其特征在于：至少包括如上述权利要求1-7任一所述的超声定位组件和治疗床。
10.根据权利要求9所述的超声碎石机，其特征在于：所述超声定位组件位于治疗床的上方，以构成上置式定位的超声碎石机。
11.根据权利要求9或10所述的超声碎石机，其特征在于：所述治疗床是能够调节患者体位的治疗床，或者所述超声定位组件能够调整位置。
12.一种超声碎石方法，其特征在于，包括：
A，将冲击波发生器和超声探头进行定位约束，使冲击波发生器的冲击波波源焦区和超声探头的超声波中心始终位于同一相同轴线上；
B，对位于同一相同轴线上的冲击波发生器和超声探头分别进行操作，以完成结石定位和碎石操作。
13.一种超声碎石方法，其特征在于，包括：
A，将冲击波发生器和超声探头进行定位约束，使冲击波发生器的冲击波波源焦区和超声探头的超声波中心始终位于同一相同轴线上；
B，对位于同一相同轴线上的冲击波发生器和超声探头的建立间距参考系，间距参考系的标定方式是：以冲击波发生器的冲击波焦区与超声探头重叠点为该间距参考系的0点。
C，对超声探头进行操作以获得结石定位，根据定位到的结石深度D，按照间距参考系调整对位于同一相同轴线上的冲击波发生器和超声探头的移动间距H，使移动间距H＝结石深度D后，对超声探头进行操作以完成碎石操作。
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