CN200991282Y - 复式脉冲冲击波聚焦器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复式脉冲冲击波聚焦器，该聚焦器包括基体，基体上设有内凹的反射面，其特征在于：所述反射面至少由第一反射面和第二反射面两段反射面构成；第一反射面是从第一旋转椭球面上垂直长轴截取的球冠部分；第二反射面是从第二旋转椭球面上垂直长轴截取的中段部分；所述第一反射面与第二反射面的关系为：第一反射面的半焦距c₁与第二反射面的c₂相等，第一反射面的长半轴长a₁不等于第一反射面的a₂，第一反射面的双焦点与第二反射面的双焦点重合。本实用新型本身反射面采用两段反射面结构，可实现发射点的一次高压放电，释放出冲击波能量能分成两个部分，然后按先后时间次序聚焦于同一靶区，达到复式脉冲冲击波的效果。

Description

复式脉冲冲击波聚焦器

技术领域

本实用新型涉及医疗器械，具体涉及液电式体外冲击波治疗机上的冲击波波源中使用的压力聚焦部件。

背景技术

冲击波聚焦以及由此产生的体外冲击波碎石技术(extracorporeal shockwave lithotripsy，以下简称ESWL)，是20世纪末医疗技术的重大发展，和CT计算机断面扫描、MRI核磁共振一同被誉为20世纪医疗界三大新技术。这项在20世纪80年代才诞生的医疗技术在其后的短短的几年内，就彻底改变了治疗泌尿系结石主要依赖传统开放式手术的方法，是尿路结石治疗史上的革命。

ESWL中，按冲击波的发生方式可分为三种：液电式、电磁式和超声式。20多年来的研究与实践表明：液电式的碎石效果最为明显；电磁式也有较好的效果；超声式相比效果较差，现市场中已较少见。故液电式的ESWL后来被医学界公认为体外冲击波碎石治疗的金标准。液电式ESWL的核心部件就是冲击波压力聚焦器，它的性能的好坏，直接决定着治疗效果的好坏。目前，国内外通用的液电式冲击波压力聚焦器，是由一段旋转椭球面L作为内腔反射面而构成的聚焦盆状结构。使用时，在旋转椭球面L的第一焦点F1，作为发射点，此处由治疗电极(冲击波波源中的另一关键部件)引发高压放电，所发出的冲击波能量经过旋转椭球面L的反射，聚焦于旋转椭球面L的第二焦点F2即聚焦点处(治疗靶区)，用于治疗。该结构的聚焦器是触发放电一次，在聚焦点F2处就产生一个冲击波压力脉冲，故它被称为单式脉冲冲击波聚焦器。应该肯定的说这种单式脉冲冲击波聚焦器，在相当程度上促进了ESWL技术的发展，也能够满足临床治疗的需要。

但是，新近的研究和实验表明：在特定的时间范围内，连续产生两个复式脉冲冲击波，达到双空化效应(double cavitation)，可以使得冲击波的能量更集中于靶区中心，从而增强冲击波的治疗效果。复式脉冲与单次脉冲相比，在冲击次数，冲击能量，结石性状都相同的情况下，可以提高碎石效率40％～60％，而且可以减少或至少不增加碎石时的组织损伤。在这一方面，北京大学泌尿外科研究院郭应禄院士有多年的理论研究和大量的实验数据。而现有的老式的聚焦器反射面本身是不能产生双复式脉冲冲击波的，为了能产生复式脉冲冲击波，新近波源有以下两种设计：

1、双波源单电容式，参见附图2所示，使用两个单式脉冲冲击波波源进行组合，两个波源从不同的角度(可在C形滑轨上滑动，调整角度)，不同的两个波源的聚焦器的第一焦点F11和F12作为发射点，它们的第二焦点F2相重合，作为聚焦点。该方式使用了两个单式脉冲冲击波波源，具有以下缺点：a、两波源的使用，增加了设备的成本(一个聚焦器的制作，价格不菲)，同时也降低了其产品在市场中的竞争力；b、两个波源的使用，增加了设备的体积与重量(一个聚焦器的重量有几十斤重，两个就要加一倍)；c、两个波源若又是台上型的设备，那样重的治疗头悬挂在患者身上方，增加了不少的不安全性；d、两个波源的使用，增加了设备安装与调试的难度，调试不好的话，会直接影响到治疗的有效性和安全性；e、两个波源的使用，实际上是两次单式脉冲先后触发，由于电路中元器件性能的不稳定性，也增加了其压力脉冲的不稳定性；f、两个波源的采用，使得治疗时要同时使用两根放电电极，而放电电极是设备中的一个易耗品，一般操作要求是治疗一次使用一根电极，这样就大大增加了设备的运营成本；g、两个波源的使用，使得在治疗中波源通道的选择，靶区的定位更加难以操作(操作要求是冲击波的通道应避开骨骼与空腔脏器)，增加了医生的工作量，增加了治疗的不安全性，降低了治疗的有效性的取得。

2、单波源双电容式，参见附图3所示，使用一个单式脉冲冲击波聚焦器，与带两个高压脉冲电容C1和C2的触发电路相配，在电路上使其先后触发(通过K1和K2)，释放能量，以实现复式脉冲的产生。它具有以下缺陷：a、采用两个高压脉冲电容也相应增加了成本(一个高压脉冲电容的价格也是较高的)，相应也一定程度上降低了其产品在市场上的竞争力；b、高压脉冲电容本身也是一个易耗品，有脉冲次数的限制，两个电容的采用，也将提高产品的运营成本；c、两个电容的先后能量的释放，是通过两套触发电路来实现的，更多电子元器件的应用，也增加了设备性能的不稳定性。

发明内容

本实用新型为解决现有单式脉冲冲击波聚焦器一次触发放电只能产生一次冲击波的技术问题，提供一种经一次触发放电即可产生复式脉冲冲击波的聚焦器。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种复式脉冲冲击波聚焦器，该聚焦器包括基体，基体上设有内凹的反射面；所述反射面至少由第一反射面和第二反射面两段反射面构成；

第一反射面是从第一旋转椭球面上垂直长轴截取的球冠部分，所述第一旋转椭球面的方程为：

$\frac{X^2}{{a_1}^2}+\frac{Y^2}{{b_1}^2}=1,$ 其中，a₁为长半轴长，b₁为短半轴长；

半焦距c₁与a₁和b₁的关系式为：

${a_1}^2={b_1}^2+{c_1}^2$

第二反射面是从第二旋转椭球面上垂直长轴截取的中段部分，所述第二旋转椭球面的方程为：

$\frac{X^2}{{a_2}^2}+\frac{Y^2}{{b_2}^2}=1,$ 其中，a₂为长半轴长，b₂为短半轴长；

半焦距c₂与a₂和b₂的关系式为：

${a_2}^2={b_2}^2+{c_1}^2$

所述第一反射面与第二的反射面的关系为：

c₁＝c₂

a₁≠a₂

第一反射面的双焦点与第二反射面的双焦点重合，以近端的重合焦点作为冲击波的发射点，远端的重合焦点作为聚焦点。

上述技术方案中的有关内容的变化解释如下：

1、上述方案中，所述反射面还可包括一第三反射面，该第三反射面是从第三旋转椭球面上垂直长轴截取的中段部分，所述第三旋转椭球面的方程为：

$\frac{X^2}{{a_3}^2}+\frac{Y^2}{{b_3}^2}=1,$ 其中，a₃为长半轴长，b₃为短半轴长；

半焦距c₃与a₃和b₃的关系式为：

${a_3}^2={b_3}^2+{c_3}^2$

该第三反射面与第一的反射面、第二的反射面的关系应遵循：

c₃＝c₂＝c₁

a₃≠a₂≠a₁

以此以三个反射面对聚焦点发出的高压放电冲击波能量进行反射，使冲击波能量在时间上分三次聚焦于聚焦点，产生三次脉冲冲击波。

2、上述方案中，所述“第一反射面的双焦点与第二反射面的双焦点重合”，其中所述的双焦点就是指两旋转椭球面的第一焦点和第二焦点。

3、上述方案中，所述第一反射面和第二反射面之间通过一过渡面连接，该过渡面在两段反射面间起连接过渡作用，它可以采用任意形式的曲面。

4、上述方案中，所述a₁≠a₂，即指a₁＞a₂，也可a₁＜a₂，即第一旋转椭球面可以比第二旋转椭球面大，也可比第二椭球面小；但较佳方案是a₁＜a₂。

5、上述方案中，所述基体外形可以是各式形状，可以是为圆柱状、圆台状、球状或上述形状的组合复合体。

6、上述方案中，所述反射面采用硬质金属材料，或者整个基体都可用硬质金属材料制成。

7、上述方案中，反射面的加工方式最佳是采用数据机床一体加工成形。

本实用新型设计原理是：将冲击波聚焦器的内凹反射面设计为两个反射面结合的结构，这两个反射面分别为不同大小的旋转椭球面，它们在空间位置上有共同的第一焦点F1和共同的第二焦点F2，又因其具有不同的长轴和短轴，使得冲击波传播的路径有长短。工作时，发射点上的一次高压放电释放的冲击波能量经两个反射面反射分成两个部分，这两部分冲击波能量经长短路径的传播，按先后次序聚焦于聚焦点(靶区)，从而在聚焦点产生复式脉冲冲击波的效果。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、由于本实用新型的反射面上包括两个旋转椭球面状的反射面，在发射点上一次高压放电释放的冲击波能量经两个反射面反射分成两部分冲击波能量，这两部分冲击波能量因传播路径的长短不同先后聚焦于聚焦点上，就产生复式脉冲冲击波，用它来治疗比单次脉冲治疗相比，在冲击次数，冲击能量，结石性状都相同的情况下，可以提高碎石效率40％～60％，而且可以减少或至少不增加碎石时的组织损伤。

2、由于本实用新型是依靠反射面的设计来达到产生复式脉冲冲击波效果的，其使用时只需一个聚焦器、一单高压脉冲电容的触发电路及一电极相配套即可构成一复式脉冲的波源，具有制作成本低、运营成本低、市场竞争力强、体积小、重量轻、患者安全性高、治疗有效性好等一系列优点。

3、由于本实用新型是依靠反射面的设计来达到产生复式脉冲冲击波效果，其反射面设计为一个整体，加工可采用数控机床，从而保证反射面的形状的精度；并且，反射面一旦加工成形后，其形状即固定不变，也就是说聚焦器的性能即得到确定，而且将不会随便改变(除非聚焦器受到破坏)，这些都保证了采用本实用新型的波源在以后的应用中，每次高压放电后产生的复式压力脉冲的可靠性与稳定性。

附图说明

附图1为现有技术的结构示意图；

附图2为现有技术的一种产生复式压力脉冲冲击波的应用方式示意图；

附图3为现有技术的另一种产生复式压力脉冲冲击波的应用方式示意图；

附图4为本实用新型实施例一结构主视全剖示意图；

附图5为附图4的右视示意图；

附图6为本实用新型实施例一的两反射面关系的示意图；

附图7为本实用新型实施例二结构主视全剖示意图。

以上附图中：1、基体；2、反射面；3、第一反射面；4、第二反射面；5、过渡面；8、电极安装孔；L1、第一旋转椭球面；L2、第二旋转椭球面；L、旋转椭球面；F1、第一焦点；F2、第二焦点；F11、第一焦点；F12、第一焦点。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见附图4及附图5所示，一种复式脉冲冲击波聚焦器，该聚焦器由一硬质金属制成的基体1构成，该基体1上设有内凹的反射面2，反射面2的中心上开设有电极安装孔8；所述反射面2由第一反射面3和第二反射面4两段反射面通过两者之间的过渡面5连接构成。

参见附图6所示，第一反射面3是从第一旋转椭球面L1(见图中的双点划线)上垂直长轴截取的球冠部分，所述第一旋转椭球面L1的方程为：

$\frac{X^2}{{a_1}^2}+\frac{Y^2}{{b_1}^2}=1,$ 其中，a₁为长半轴长，b₁为短半轴长；

半焦距c₁与a₁和b₁的关系式为：

${a_1}^2={b_1}^2+{c_1}^2$

参见附图6所示，第二反射面4是从第二旋转椭球面L2(见图中的双点划线)上垂直长轴截取的中段部分，所述第二旋转椭球面L2的方程为：

$\frac{X^2}{{a_2}^2}+\frac{Y^2}{{b_2}^2}=1,$ 其中，a₂为长半轴长，b₂为短半轴长；

半焦距c₂与a₂和b₂的关系式为：

${a_2}^2={b_2}^2+{c_2}^2$

所述第一反射面3与第二的反射面4的关系为：

c₁＝c₂

a₁＜a₂

参见附图4所示，第一反射面3的双焦点(第一焦点F1和第二焦点F2)与第二反射面4的双焦点(第一焦点F1和第二焦点F2)相重合，以近端的重合焦点作为冲击波的发射点，远端的重合焦点作为聚焦点。

本实施例聚焦器的开口直径可以是20mm～1000mm；电极安装孔8的直径为8mm～800mm；聚焦器的高度为30mm～1000mm；聚焦器开口平面到聚集点7的距离为0mm～1000mm。

这里，所述过渡面5在两段反射面3、4间起连接过渡作用，它可以采用任意形式的曲面。

制作时，反射面2是通过数控机床加工成形的，以确保第一反射面3和第二反射面4的旋转椭球面的精度。

见附图4所示，该图是举例说明基体1的外形为圆柱状，当然，基体1的外形也可为圆柱加圆台状、圆台状或圆球状等各式的形状。

实施例二：参见附图7所示，一种复式脉冲冲击波聚焦器，该聚焦器由一硬质金属制成的基体1构成，该基体1上设有内凹的反射面2，与实施例一的不同之处在于：所述第一反射面3所在的第一旋转椭球面L1的参数a₁大于第二反射面4所在的第二旋转椭球面L2的参数a₂，即是说第一旋转椭球面L1比第二旋转椭球面L2大。

其它同实施例一，这里不再赘述。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种复式脉冲冲击波聚焦器，该聚焦器包括基体[1]，基体[1]上设有内凹的反射面[2]，其特征在于：所述反射面[2]至少由第一反射面[3]和第二反射面[4]两段反射面构成；

第一反射面[3]是从第一旋转椭球面[L1]上垂直长轴截取的球冠部分，所述第一旋转椭球面[L1]的方程为：

$\frac{X^2}{{a_1}^2}+\frac{Y^2}{{b_1}^2}=1,$ 其中，a₁为长半轴长，b₁为短半轴长；半焦距c₁与a₁和b₁的关系式为：

${a_1}^2={b_1}^2+{c_1}^2$

第二反射面[4]是从第二旋转椭球面[L2]上垂直长轴截取的中段部分，所述第二旋转椭球面[L2]的方程为：

$\frac{X^2}{{a_1}^2}+\frac{Y^2}{{b_2}^2}=1,$ 其中，a₂为长半轴长，b₂为短半轴长；半焦距c₂与a₂和b₂的关系式为：

${a_2}^2={b_2}^2+{c_2}^2$

所述第一反射面[3]与第二的反射面[4]的关系为：

c₁＝c₂

a₁≠a₂

第一反射面[3]的双焦点与第二反射面[4]的双焦点重合，以近端的重合焦点作为冲击波的发射点，远端的重合焦点作为聚焦点。

2、根据权利要求1所述的复式脉冲冲击波聚焦器，其特征在于：所述第一反射面[3]和第二反射面[4]之间通过一过渡面[5]连接。

3、根据权利要求1所述的复式脉冲冲击波聚焦器，其特征在于：所述第一旋转椭球面[L1]方程中的a₁小于第二旋转椭球[L2]方程中的a₂。

4、根据权利要求1所述的复式脉冲冲击波聚焦器，其特征在于：所述第一旋转椭球面[L1]方程中的a₁大于第二旋转椭球[L2]方程中的a₂。

5、根据权利要求1所述的复式脉冲冲击波聚焦器，其特征在于：所述反射面[2]采用硬质金属材料。

6、根据权利要求1所述的复式脉冲冲击波聚焦器，其特征在于：所述基体[1]外形为圆柱状、圆台状、球状或上述形状的组合复合体。

7、根据权利要求1所述的复式脉冲冲击波聚焦器，其特征在于：所述反射面[2]为一体加工成形。

Images