爆裂波碎石機將會成為衝擊波碎石機的替代？

衝擊波碎石術（SWL）是一種廣泛使用的非侵入性手術，可以治療有癥狀的腎結石，美國每年有超過300,000人次的患者使用SWL。儘管SWL作為一種非侵入性治療選擇具有吸引力，但通常需要重複治療和/或輔助侵入性手術來進行治療。實際上，SWL僅在約50％的案例中取得了成功。除了相對較低的成功率外，SWL還可能對腎臟和周圍組織造成傷害，從而造成嚴重後果。儘管如此，體外衝擊波碎石術（SWL）仍然是體外治療腎結石的唯一臨床選擇。

Burst Wave Lithotripsy（BWL）[爆裂波碎石術（BWL）]是一種新型技術，可以安全有效地碎石。華盛頓大學研究爆裂波碎石術（BWL）作為一種可能更有效且損害性更小的體外碎石的方法。BWL使用以相對較高的頻率傳遞的低振幅超聲波來循環地對結石施加壓力，直到它們斷裂。在BWL期間，小塊結石碎片從較大的結石表面脫落，而不是像SWL中常見的那樣分成一系列大的碎片。通過適當選擇頻率，可以將結石破碎成為足夠小的碎片。BWL使用短而廣泛聚焦的超聲波而不是衝擊波來破碎結石。

與SWL類似，爆裂波碎石術（BWL）可以經體外應用壓力脈衝聚焦目標。BWL壓力幅度明顯低於SWL。使用170 kHz換能器的初步研究表明，BWL將人造和天然結石（草酸鈣一水合物，尿酸，鳥糞石，胱氨酸）分解成比SWL更均勻的小碎片，比臨床SWL更快。在較高頻率下的平行研究表明片段大小由超聲頻率控制。相對於SWL，BWL的治療一個顯著優點可以控制結石碎片大小。研究表明以三種不同頻率BWL碎石，較高的頻率產生更密集的裂縫，導致更小的碎片。400-500 kHz之間的爆裂會產生最大為1 mm的碎片，這可能是臨床上最理想的。

除了碎石之外，最初的體內實驗表明，使用BWL參數對腎臟造成傷害較少。在實際中BWL的壓力為30~100 MPa，這個水平至少比SWL的震動幅度低一個數量級。BWL爆裂的速率（200 Hz）要比典型的SWL脈衝重複率（1-2 Hz）大得多。這種向結石快速輸送能量的結果尤其對於較軟的結石組合物（尿酸和鳥糞石）更有效，在一些體外實驗中僅在幾秒鐘內就可以導致這些結石的碎裂。儘管BWL治療COM和胱氨酸結石需要更長時間，但所有結石均可完全粉碎成較小的碎片（≤4mm）。

在第3個脈衝期間在t = 80微秒和130微秒時拍攝的高速圖像。比例尺表示5毫米。

由於超聲引起的加熱被最小化，因此BWL不會發生熱損傷。結石在焦點內或焦點附近，則這些結石的大小將減小。研究者觀察到BWL在人造和真實結石中產生裂縫，從而導致整體結石破碎。碎石可以通過調節超聲頻率來控制結石碎片的大小。這些特徵表明BWL可能為SWL提供潛在可行的非侵入性替代方案。

用於碎石衝擊波（a）和超聲波爆發波（b）的模擬焦壓波形。（a）中的波形近似於Dornier HM3碎石機的衝擊，而（b）中的爆發波對應於本研究中應用的最高壓力振幅（pa = 6.5MPa）。

將結石暴露於爆發波的實驗裝置如（c）所示。將聚焦的超聲換能器放置在水箱中，並使用機動的3軸定位系統將結石與焦點對準。換能器由放大器驅動，使石頭暴露於超聲波爆發。將碎片收集在位於結石下方的小容器中。

在暴露於170kHz脈衝期間人造石的照相序列，在8分鐘內pf = 6.5MPa。超聲波（US）爆發波從左側入射到石頭上。右圖顯示暴露8分鐘後產生的碎片。比例尺為1厘米。

對於用170kHz（a），285kHz（b）和800kHz（c）處理的結石產生的裂縫（頂部）和碎片（底部）的照片，其具有施加到結石上的類似峰值壓力幅度。超聲頻率的增加導致結石表面骨折更緊密並且碎片尺寸減小。每張照片都是從結石左側發生爆炸事件。頂行和底行的比例尺都是1厘米。

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