体外冲击波碎石的物理机制及生物效应
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•---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
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•2. 0 •1. 5
•1. 0
•0.5
• Cavitation • Non-cavitation force(such as shear stress) • Energy: over-dosage/low energy accumulated • Pressure Damage, • especially-- non-focusing low pressure
•
—而不Baidu Nhomakorabea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
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伤 体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•体外冲击波碎石设备的比较和选择
•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
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•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
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•体外冲击波碎石可能产生的严重副作用
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•急 症
•和
•继 发 效 应
• 绞痛 • 肾,输尿管区血肿 • 肾和输尿管破裂 • 肺部出血 • 心血管意外
• 肾和输尿管的硬化和纤维化 • 肾型高血压 • 功能丧失
体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•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
•有效性及安全性
• 多功能系统 • 使用的方便性 • 经济性
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•经济性的考量
体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•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
•ESWL临床观察到的副作用及急性病变
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•ESWL致慢性临床改变:
•ESWL的风险因子:
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•ESWL动物实验观察到的一些可能副作用
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•损伤机制
•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
•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
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•比较的目的是确 定最优化的参数 (optimized)
体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•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)
• 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)
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•声波和冲击波
•声波是一种通过介质传播的机械波
•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
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
体外冲击波碎石的物理机制
•10
20
30
40
50
60
70
80
90
•空化效应微泡产生率和 脉冲间隔之间的关系
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•空化效应微泡产生率和 能级及频率之间的关系
•2nd shot •1st shot
•120shot/mi n
•60shot/min
•500
1000
1500
2000
体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•能量剂量及能级
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•冲击波参数,意义及重要程度
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•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
•*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
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•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
体外冲击波碎石的物理 机制及生物效应
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2020/11/4
体外冲击波碎石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)
•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
•不同上升时间冲击波在组织中 的传递影响
•*** 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
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•2. 0 •1. 5
•1. 0
•0.5
• Cavitation • Non-cavitation force(such as shear stress) • Energy: over-dosage/low energy accumulated • Pressure Damage, • especially-- non-focusing low pressure
•
—而不Baidu Nhomakorabea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
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伤 体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•体外冲击波碎石设备的比较和选择
•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
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•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
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•体外冲击波碎石可能产生的严重副作用
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•急 症
•和
•继 发 效 应
• 绞痛 • 肾,输尿管区血肿 • 肾和输尿管破裂 • 肺部出血 • 心血管意外
• 肾和输尿管的硬化和纤维化 • 肾型高血压 • 功能丧失
体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•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
•有效性及安全性
• 多功能系统 • 使用的方便性 • 经济性
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•经济性的考量
体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•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
•ESWL临床观察到的副作用及急性病变
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•ESWL致慢性临床改变:
•ESWL的风险因子:
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•ESWL动物实验观察到的一些可能副作用
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•损伤机制
•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
•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
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•比较的目的是确 定最优化的参数 (optimized)
体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•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)
• 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)
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•声波和冲击波
•声波是一种通过介质传播的机械波
•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
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体外冲击波碎石的物理机制
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•空化效应微泡产生率和 脉冲间隔之间的关系
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•空化效应微泡产生率和 能级及频率之间的关系
•2nd shot •1st shot
•120shot/mi n
•60shot/min
•500
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2000
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•能量剂量及能级
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•冲击波参数,意义及重要程度
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•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
•*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
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体外冲击波碎石的物理机制及生物效 应
•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
体外冲击波碎石的物理 机制及生物效应
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2020/11/4
体外冲击波碎石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)
•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
•不同上升时间冲击波在组织中 的传递影响