体外冲击波碎石的物理机制及生物效应.pptx

损伤机制
• Cavitation • Non-cavitation force(such as shear stress) • Energy: over-dosage/low energy accumulated • Pressure Damage,
especially-- non-focusing low pressure
Cavitation Bubbles vs Energy Level and Frequency
100
80
2.0
60
1.5
40
1.0
20
0.5
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90
Acoustic Pulse Energy[mJ]
空化效应微泡产生率和 脉冲间隔之间的关系
Baidu Nhomakorabea
空化效应微泡产生率和 能级及频率之间的关系
---事实上,所有碎石机制,都可能形成损伤,所以能量剂量, 及焦点的准确性是十分重要的因数
*** 因此,正确的仪器参数的设计和选择, 正确的治疗方案 的设计和选择,对冲击波体外碎石有着及其重要的意义
No. of Cavitation Bubbles [rel. units]
No.of cavitation bubbles [r e l.units ]
能量剂量及能级
总能量的定义 Etot (12mm) = 冲击波次数( n ) x 单次冲击波能量(E12)
• 能量剂量 肾结石 每次治疗的总能量 180—220J 重复治疗间隔 1-2 周
输尿管结石 每次治疗的总能量 200—320J 依不同位置,不同大小而定 重复治疗间隔 1-2 周
• 治疗频率 60—70次/分钟,建议使用心电触发
• 温度调节: 保持焦距的恒定
定位及支持系统:
• 保证治疗的准确性及有效性
经济性的考量也是重要的,但是第二位的 体外冲击波碎石,属于高能高压的应用,属于CLASS III 类仪 器的应用.应引起高度的重视,否则,可能背离治疗的原则 FDA, MDD均给出了严格的要求及指南--- 如 510(k)510(k)
可客观测量供比较的参数 :
• 上升时间 • 正峰值压力 • 付峰值压力 • 脉冲宽度 • 频谱 • 焦区尺寸 • 每脉冲的能量 (accoustic energy)
不同上升时间冲击波在组织中 的传递影响
震波源的能量支持系统:
• 去气 : 增加能量耦合,减少Cavitation(空化效应) -- 提高碎石效率,减少损伤
正由于这种杰出有效性及技术的进步,使得人们几乎忘记了 体外冲击波碎石术和其他任何治疗手段一样,有着适应症, 禁忌范围,及可能产生付作用,如不加以注意,有可能产生严 重的后果
体外冲击波碎石,属于高能,高压在治疗上的应用,无论从产 品的性能及质量控制,亦或从临床的操作应用等诸方面,都有 着严格的要求
研究体外冲击波碎石的物理机制和生物效应,对于技术的进步 及有效安全的治疗,有着重要的意义
有效性及安全性
• 多功能系统 • 使用的方便性 • 经济性
经济性的考量
震波源的原理及参数 :
电极放电式(液电式): 电极的形状和距离,甚至材料 电磁式:电磁线圈及膜片的参数及材料
输出的可比较参数 :
参数决定了治疗剂量, 没有剂量的治疗是不 可想象和不可接受的
FDA 及 IEC61846 的要求
比较的目的是确定 最优化的参数 (optimized)
—而不是心电同步
• 放电电压 : 电极式 20—30kV 电磁式 10—20kV
取决与转换原理
研究表明: 不推荐使用10kV以下的高压,因它不能产生严格意 义上的冲击波及可能造成不可逆的,低能低压积累性,弥漫性损
伤
体外冲击波碎石设备的比较和选择
基本原则 : 有效性及安全性并重
• 震波源的原理及参数 • 震波源的能量支持系统 • 定位及支持系统
Cavitation Bubbles vs Pules Time interval
120
100
2nd shot
80
60 40 1st shot
120shot/min 60shot/min
20
0
500
1000
1500
2000
Tim e betw een 1st and 2nd SW pules [m s]
典型的冲击波参数:
• 正向压力 30—100 Mpa
• 脉冲宽度 < 1uS • 负向压力 3—10 MPa • 脉冲宽度 ~ 4--5uS • 上升沿 < 0.1uS
*直接效应 : 反射;传输和 Hopkins 效应
*Cavitation (空化): 泡破裂,喷射及水锤作用 *力辐射
碎石过程示意
体外冲击波碎石的物理机制
• Spall(碎裂和剥离) • Cavitation(空化效应) • Squeezing (挤压作用) • Superfocusing(超聚焦) • Fatigue(疲劳) • Layer separation(层分离)
声波和冲击波
声波是一种通过介质传播的机械波
声压力脉冲是一种脉宽很短的声波,当这种压力脉冲在极短的时间 (上升时间<100nS)内达到极大的压力峰值(30-100MPa),就被称为冲击波
体外冲击波碎石
(ESWL,Extracorporeal Shockwave Lithotripsy)
的
物理机制
及
生物效应
二十多年来,体外冲击波碎石术提供了一种有效的非侵入的 结石治疗手段,数以百万计的患者得到了治疗
(注意: 这里我们用了’非侵入’而不是’无创’ —Non-invasive ≠ 无创)
体外冲击波碎石可能产生的严重副作用
• 绞痛
急
• 肾,输尿管区血肿
症 • 肾和输尿管破裂
• 肺部出血
和 • 心血管意外
继 发 • 肾和输尿管的硬化和纤维化 效 • 肾型高血压 应 • 功能丧失
ESWL临床观察到的副作用及急性病变
ESWL致慢性临床改变:
ESWL的风险因子:
ESWL动物实验观察到的一些可能副作用
Cavitation (空化效应)的产生和作用过程示意 * Cavitaion 随能级和频率的增加而加强
冲击波参数,意义及重要程度
体外冲击波碎石的生物效应 及可能产生的严重副作用
• 可逆及不可逆的细胞作用 • 可逆及不可逆的微血管作用 • 可逆及不可逆的其他组织作用
• 肾和输尿管的急性和慢性损伤