SWL的發展與未來

2022
04/19

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到目前為止,所有臨床前研究都是令人鼓舞的

SWL的發展與未來

精心設計的以病例為導向的治療方案以及徹底的患者選擇將在世界各地的碎石術中心中越來越受歡迎,并提高SWL的成功率(Neisius等人 ,2015 )。將SWL交還給訓練有素,經驗豐富的泌尿科醫生對于管理結石患者的增加至關重要。 

盡管SWL在大多數國家都是一種常規治療,并且已經成功進行了數百萬次治療,但仍在尋求改進以提高破碎效率并減少組織損傷和疼痛(Lingeman等人 ,2009 ;鐘等人 . 1999b ;Rassweiler et al.  2013 ,  2014 )。SWL 的改善應集中在碎石器設計和治療方案上。關于尿石粉碎機制以及劑量,強度,能量和焦點區域等治療參數的誤解仍然很常見。如今,大多數體外碎石機都具有優雅的多功能設計,改進的成像系統并且相對易于操作;然而,使用較新系統獲得的臨床結果通常并不比使用先前型號獲得的臨床結果更好(Rassweiler和Alken  1990 ;威爾遜和普雷明格  1990 ;林格曼  1996 ,  2007 ;斯科拉里科斯等人.  2006 ;科爾曼  2007 ;普雷明格等人.  2012 ;Rassweiler et al.  2010 ,  2014 )。

此外,在一些重要議題上仍然沒有達成共識。值得注意的是,在第一臺SWL誕生超過35年后,HM3碎石機有時仍被稱為黃金標準,因為它的無結石率和最低的再處理率。泌尿科醫生在SWL早期進行治療的豐富經驗無疑有助于出色的臨床結果。 由于沖擊波源是碎石機最重要的元素,因此許多研究都集中在設計沖擊波發生器上,以發射壓力曲線,從而減少組織損傷,同時增強結石粉碎。一些公司從一種沖擊波產生機制切換到另一種沖擊波產生機制,或者修改了其設計以涵蓋更廣泛的臨床病例。Dornier MedTech GmbH是SWL的先驅,開發了著名的電液碎石機,如HM3,HM4和MFL 5000,在1990年代轉向電磁沖擊波生成(Sheir等人 ,2003b )。

中國公司蘇州西鑫醫療器械有限公司正在銷售 Sect. 5.3.4 中描述的大焦點電磁碎石機(型號CS-2012A-3),以及具有更小焦距區域的電液壓碎石機(型號CS-2000A)。Direx Systems Corporation從電液壓碎石機轉向 Sect.5.3.3 中提到的電磁系統。如前所述,其他公司生產具有可變焦距區域的碎石機,例如Piezolith 3000 plus(Richard Wolf GmbH)和Modulith SLX-F2(Stroz Medical AG)。

 在設計沖擊波源時可以考慮的一個現象是峰正壓(p)和峰負壓(p)位置的變化+ ?).正壓波和負壓波的聚焦不相等。這是沖擊波場非線性性質的結果。在1990年代,Coleman及其同事(1993)在電液沖擊波源的第二個焦點(更接近F1)前幾毫米的區域發現了最大的空化。由于在負壓具有最大振幅的點產生強烈的空化,因此將結石而不是組織放置在該點似乎是合理的。在電液碎石機中,當使用高壓設置時,p+傾向于從反射器向F2移動超過10 mm,而p?向反射器移動高達20 mm(Qin et al 2010;索科洛夫等人. 2002;朱等. 2002;周和鐘2006)。Sokolov等人(2002)建議不要將寶石放置在F2處,而是靠近F1的20毫米處。使用HM3碎石機,他們通過將石頭對準梁軸,更接近F1,觀察到粉碎增加。通過雙被動空化檢測(DPCD),可以在最大峰負壓點記錄氣泡坍塌輻射壓力的增加。

在一項類似的研究中,Fonseca(2005)報告說,Direx Tripter Compact在F2和F1近端20毫米之間的任何點破碎石頭方面同樣有效。不幸的是,電液沖擊波發生器產生的峰負壓的相反位移不允許將寶石放置在焦點(p)和最大空化的位置。+ 通過將標準化良好的腎結石幻影暴露在實驗性電液沖擊波源內的沖擊波中,可以證明,當所有石塊幻影將它們定位在幾何焦點F2以下10毫米處時,即更接近F1(Loske  2010 ),所有石刻幻影的破碎效率都會提高。

在研究的另一部分中,矩形(30×30×14.3毫米)HMT腎結石模型(瑞士克羅伊茨林根高醫療技術)使用相同的碎石器暴露于沖擊波中,以比較在不同能量設置和石頭位置下產生的隕石坑的形狀和大小。使用20 kV的放電電壓,分別在F2 ? 10 mm和F2 ? 20 mm處觀察到最大的隕石坑,用于脫氣和非脫氣水。非脫氣水中的沖擊波產生了最大的隕石坑,證實了氣蝕是主要的侵蝕機制。 Duryea等人(2013)研究了基于空化的組織學結石侵蝕如何與碎石器沖擊波同步以增強結石粉碎。脈沖重復頻率為100 Hz的組織超聲脈沖與碎石器沖擊波聯合使用(p = 34 MPa,p + ?= ?8 MPa)以1 Hz的電擊率在體外粉碎腎結石幻影。用五種不同的治療方案對結石進行超聲處理(a)沖擊波,連續的沖擊波之間交錯的組織障礙爆發,(b)沖擊波隨后組織旅行爆發,(c)組織旅行爆發后是沖擊波,(d)僅沖擊波,以及(e)僅組織旅行爆發。沖擊波后的組織障礙導致最大程度的結石碎裂。殘余組織剝離氣泡核誘導的屏蔽顯然降低了在一個沖擊波和下一個沖擊波之間發射組織剝離破裂時的碎片效率。

作者的結論是,他們未來的工作將是設計脈沖序列,以積極減輕屏蔽效應。 Duryea等人( 2014 )提出了一種使用低振幅聲脈沖從沖擊波路徑中消除氣泡的方法。先前的沖擊波產生的微氣泡沿著沖擊波路徑持續存在,并可能衰減后續沖擊波的負相位。聲脈沖旨在刺激不需要的氣泡的聚集和聚結,由壓電換能器產生,并與沖擊波傳播軸正交發射,朝向研究電液沖擊波碎石機的焦點區域發射。

在有或沒有氣泡去除脈沖的情況下,以不同的沖擊波速率進行體外結石碎片試驗。結果表明,去除氣泡提高了1和2 Hz沖擊波速率下的碎裂效率。在0.5 Hz的沖擊波速率下,使用氣泡去除系統無法提高石頭破碎效率,因為殘留的微氣泡有足夠的時間溶解。Lautz等人( 2013 )提出了一種不同的解決方案來去除沿著沖擊波路徑的氣泡。在碎石機的耦合墊出脫氣水,以去除空化核并提高體外結石碎裂效率。進一步開發氣泡去除系統可以提高SWL的效率。 

如今,體外碎石器應該是一個多功能的腔內實驗室,既有高質量的最先進的超聲和透視成像系統,又有一個可以從四面八方訪問的放射透明治療臺,能夠治療兒童和肥胖患者。預計改進的體外沖擊波碎石器仍將用于治療小結石多年(Rassweiler等人 ,2013 )。

有希望的創新,以提高石材粉碎和患者舒適度,同時以最低的再治療率減少組織創傷,是開發貫穿整個治療的自動石材跟蹤(命中控制),反饋系統以確定石塊斷裂的狀態和石塊粉碎的瞬間應被視為已完成,具有無限耦合位置的可移動沖擊波頭, 高效的實時沖擊波耦合監控,可靠的無創石材分析。

成像技術和計算機模擬以及計算機輔助患者定位和沖擊波導航的進步必將有助于改善體外碎石器。雙脈沖技術,應用來自可變角度的沖擊波,改進的串聯沖擊波剖面( Sect.4.7 )(Canseco等人 ,2011 ),用于電磁碎石機的新型透鏡(Sect.5.3.1)(Neisius等人 ,2014 ),以及高度通用的多通道放電沖擊波發生器(Sect . 5.5.4 )(Lukes等人 ,2012a )還可以提高SWL的效率。

此外,輔助措施,如體外超聲誘導的腎結石從不利部位(如下花萼)到腎盂的重新定位,以及幫助更好地清除結石碎片將有助于改善治療結果(Shah等人, 2010b , 2012 )。Harper等人( 2013 )研究了豬腎臟體內超聲推進的可行性。結石通過輸尿管鏡植入腎椎骨水泥系統。經皮超聲推進器用于將結石從花萼重新定位到腎盂,輸尿管腔連接處或近端輸尿管。作者報告說,這種新技術是安全且有前途的,可作為管理腎結石的輔助手段。

一年后,Connors等人( 2014 )報告了聚焦超聲對腎結石排出產生的組織損傷閾值以及與SWL組織損傷的比較。 目前正在研究使用短正弦波超聲突發的體外碎石術,稱為爆破波碎石術(BWL)。最初的體外實驗顯示,BWL可能是未來SWL的替代品(Thoma 2014;Maxwell et al. 2015)。突發的產生速率(200 Hz)比沖擊波高得多。

根據體外數據,BWL的一個優點可能是即使在最堅硬的寶石中也能更快地產生較小的碎片。由于時間平均強度較低(約 15 W/cm),組織加熱降至最低 2).需要更多的研究來充分探索BWL的可能性。

到目前為止,所有臨床前研究都是令人鼓舞的(Sorensen et al. 2013;Harper et al. 2014),Harper et al. (2016)報道了第一個成功的治療方法。

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關鍵詞:
SWL,沖擊波,碎石機,碎石器,電液,氣泡,效率,焦點,脈沖,電磁

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