1. Efficacy of the Magna Lithotripter Using Two Energy Sources for Stone Fragmentation by Shockwaves

Magna型碎石机采用两个能量发生器来产生冲击波进行结石粉碎的效果

 

2. Selection of Patie nts for Shock Waves Lithotripsy

冲击波碎石术病例选择

 

 

Magna型碎石机采用两个能量发生器来产生冲击波进行结石粉碎的效果

课题：Efficacy of the Magna Lithotripter Using Two Energy Sources for Stone Fragmentation by Shockwaves

期刊：Journal Of Endourology

作者：Dr. Alexander Greenstein, Dr. Mario Sofer, Dr. Haim Matzkin

机构：Department of Urology, Tel Aviv Sourasky Medical Center, Sackler Faculty of Medicine, Tel-Aviv University, Tel Aviv, Israel.

影响因子：2.619

 

01 背景介绍

自20年前体外冲击波碎石机诞生起，就成为绝大部分泌尿结石的治疗选择。临床结果和副作用都已被详细介绍过。内窥镜手术数量的增加，可能也反映出了对于现有碎石机效果在某些方面的不足，因此也促进了对碎石机进行改进设计方面的研究。

 

创新的Magna型碎石机有两个独立的液电式冲击波发生器反射杯，其第二焦点F2位于同一点（图1）。该机型可以工作在双波源同步、异步模式，或者单波源模式，冲击波能量和频率都是可调节的。双波源同步模式下两个波源同时发出每分钟120次能量为17KV的冲击波，假设冲击波能量正比于（KV）2并且是两个冲击波的标量和，那么每一次冲击波在F2处的能量等于一个单波源冲击波发出的能量为24KV的冲击波。双波源异步模式下从两个波源交替发射出每分钟相同数量的冲击波，每个波源发出的冲击波能量都是可调的，频率最高可以达到每分钟120次。

 

本次所进行的体外研究是用于评估在不同操作模式下Magna型碎石机的碎石效果。

 

Magna型碎石机的结石粉碎

 

 

02 材料和方法

结石模型

圆柱形石膏结石模型（直径10mm，高10mm，体积为786mm3），（由瑞士HMT公司专为碎石机性能评估所设计）。在使用前，这些结石模型被浸没在去气体水中至少20分钟直至结石模型表面不再有气泡出现。

 

Magna型碎石机

Magna型是可移动式的液电式冲击波碎石机，由冲击波发生器（SWAG）、电动治疗床MFT）和控制系统组成。SWAG由两个独立的放电单元和夹角为72的共焦点反射杯构成。可以工作于4种模式：

☞ 只有下反射杯工作（B模式），冲击波方向为水平向上36°；

☞ 只有上反射杯工作（T模式），冲击波方向为水平向下36°；

☞ 交替工作（异步A模式），B和T交替工作；

☞ 同时工作（同步S模式），两个反射杯同时工作。

 

每个椭圆形反射杯的开口直径是180.5mm，焦点距离开口142mm。在焦点处（焦区体积为 13x13x48mm3的正向峰值压力是通过一个针状的 PVDF 传感器来测量的，在 22KV 时压力为 48MPa。在所有模式下，最大冲击波发射频率为120次/分钟（ppm）。在B、T和A模式下，电压最高可设置到24KV，但在S模式下最高只能为17KV。S模式下最高电压的限制是为了使每一次同时发射的冲击波在同一焦点处的能量不超过单个反射杯所能发射的最大能量。因为假设峰值压力（P）和电压成正比，脉冲能量与P2（因此假设与KV2也）成正比，S模式下在焦点处的合成能量为（ 2x172 ），与单反射杯模式下的能量 242相同。

 

85个结石模型都置于一个网眼大小为2.5mm的网袋中并浸没于与Magna碎石机相耦合的特殊设计的水箱中。结石模型被定位于F2处。水箱的乳胶壁与两个反射杯的水囊互相耦合。

 

耦合的区域都抹上硅油进行润滑。冲击波发射频率为60或120ppm，电压为16或22.8KV（注2x162≈22.82）。在每次测试后，在水箱和水囊耦合部位都重新抹上硅油。电极在发射冲击波2500次后进行更换。

 

我们进行了4个系列的测试，每个系列都使用了15至25个结石模型。完全粉碎的标准是所有结石模型碎片都从网袋的网孔中漏出。完全粉碎所需要的冲击波次数（COG）、工作模式（单反射杯B或T模式、双反射杯A或S模式）、冲击波发射频率（60或120ppm）、电压值16或22.8KV）都被记录下来。有效性定义为：

(结石体积[786mm3])/COG(mm3/冲击波次数）

在统计分析中采用非配对t校验法。

 

03 实验结果

4组测试结果（表1）

*标准偏差

首先，在传统单反射杯（B或T）模式下频率为120ppm的效果比60ppm的低20%至40%（测试组2与测试组1相比），P<0.041。

 

其次，在异步模式下频率为120ppm的效果比单反射杯模式下相同频率（测试组1）的效果更好（P<0.046）。此外，A模式下120ppm的效果和单反射杯模式下60ppm的效果相同（测试组1与2相比）（P>0.99）。（注：在A模式下设置为120ppm时，每个发生器/反射杯单元的发射频率是60pmm）。测试结果表明下反射杯和上反射杯的性能是相同的。由于下反射杯的方向和其它碎石机的反射杯位置相似，B模式下的结果被用于统计比较。测试组1和2在第一批进行，测试组3和4在第二批进行。为避免额外的统计误差，除了第3组外，所有的的结果都是在同一批次内进行统计的。

 

第三，碎石效果与冲击波能量成比例关系（[压力]2，即[KV]2）。有效性的比较是在A模式下22.8KV（测试组1）和16KV（测试组3）之间进行的，2x162/22.82=~1（P>0.96）。

 

最后，在相同的脉冲能量下，S模式的效果（测试组3，16KV）要比单反射杯模式（测试组4：频率120ppm电压22.8KV）更好（P<0.014）。

 

04 实验讨论

使用冲击波碎石术对患者进行泌尿系结石的治疗是由Chaussy等首创的。这种非创伤性治疗迅速在所有手术方案中获得认可普及。

 

水囊式碎石机经历过数次改进。最近一次的改进，与DornierHM3型水浴式碎石机（德国多尼尔医疗系统）相比，去除了水浴浴槽并缩短了焦区区域。然而，由于碎石有效性在其它因素之外（如结石形状和大小、气穴现象、结石环境）是与能量成比例关系的，是直接与（压力2）x（焦区横截面）相关的，在保持每个脉冲能量不变的前提下焦区横截面的变小会增加能量密度值。在皮肤处降低能量密度

 

会减少冲击波碎石术引起的疼痛，从而可以进行“非麻醉”方式治疗。然而，这些改进使得将冲击波聚焦到结石上变得更加困难了，并导致了碎石有效率的下降。在DornierHM3型碎石机上，将峰值压力从40MPa提高到105PMa并没有提高结石粉碎能力。

 

随着冲击波发射频率的降低，碎石效果看起来能得到改善，但延长了治疗时间因而降低了冲击波碎石术的治疗周转率。我们的第一个测试结果再次证实了之前的一个报告中的结论，在120ppm频率的效果比传统的单波源（B或T模式）低20%至40%。

 

冲击波脉冲的压力波，由正压力和负压力部分组成，分别起着不同的作用。正压力的作用结果是拉伸应力并产生压力梯度、剪应力和最终的拉伸应力和应变。负压力部分的作用是在裂开的结石表面的微裂缝内的水中产生气穴现象。Sass和其同事使用高速摄影（10000帧/秒）来拍摄冲击波在肾结石和胆结石上的直接影响。他们报告了冲击波在结石上引起裂缝，随后液体进入这些缝隙。在这些裂缝中气穴现象产生的气泡使得结石碎裂。Lingeman等人总结了在冲击波碎石术中结石粉碎的机理并提出了四种可能性：冲击波的正压力部分在结石表面的前面部分形成压力使其被压碎，压力波在结石的液态表面（如结石的后面部分）的作用使其裂开，冲击波的负压力部分在流体中形成气穴现象（也就是崩溃的气泡向结石释放能量），和由冲击波重复作用引起的拉伸应力对结石的动态粉碎过程。在我们的测试研究中结石模型的水和作用时间只有20分钟，可能相对于把结石模型中的气体都排除所需的时间较短。在结石中的气体会对碎石机制产生影响，并且可以想象得到的是双脉冲的作用是单脉冲的作用所无法比拟的。此外，当含有气体的结石被碎开时，将会向周围的水中释放气体，这将进一步地加剧气穴现象。这也许可以解释在S和A模式下的冲击波比传统的单波源冲击波更有效的结石粉碎机制。

 

结石的粉碎效果与冲击波能量（压力的平方，因此与[KV]2）成比例关系，因此在A模式下22.8KV（组1）的效果相当于16KV（组3，2x162/22.8=~1）效果的2倍。在我们的测试结果中，A模式下120ppm频率（组1）的效果比单波源模式下相同频率（组1）的效果更好，并且异步模式下120ppm频率的效果和单波源模式下60ppm频率（组1与组2的比较结果）的效果一样，这表明频率从60ppm变化到120ppm所导致的效果退化是在发生器/反射杯的F1而不是F2焦点处，在所有组中脉冲聚焦在F2处的频率都是120ppm。

 

在同样的脉冲能量下，同步模式（组3，16KV）下的效果比单波源模式（组2，22.8KV）要高。S模式下效果的提高可以解释为两个不同方向的冲击波几乎同时聚焦于同一焦区；每一个都会面临气穴现象和另一个冲击波引起的反射波。Xi和Zhong的报告中，在第一个冲击波产生的气穴气泡周围崩溃期间施加第二个冲击波可能会加强结石的粉碎作用。在Magna型碎石机的S模式下，两个冲击波是同时产生的。因此在这两个同时发射的冲击波之间的相互作用下，整个碎石效果会提高（而不是简单的1+1=2）。

 

05 实验结论

 

Magna型碎石机在使用同步或异步模式时的碎石效果要比传统的单波源冲击波更好，同时还能缩短治疗时间。

图片

 

冲击波碎石术病例选择

课题：Selection of Patients for Shock Waves Lithotripsy

会议：24th World Congress of Endourology(WCE)

作者：Francesco Germinale, Luca Timossi, Paolo Bruno, Franco Bertootto, Paolo Puppo

机构：Department of Urology, Sanremo Hospital, Italy

 

01 背景介绍

冲击波一般是从单个波源以平均频率每分钟120次的速度产生的。我们使用一台（蒂瑞克斯的Magna）有2个反射杯的碎石机，每个反射杯以120次/分钟的频率，总共每分钟240次的冲击波发射到结石上。

 

02 材料和方法

从2005年9月至2006年3月，我们收治了50名输尿管和/或肾结石的患者。总共有58颗结石。所有的患者都在静脉滴注镇痛剂（酮咯酸【Ketorolac】30mg+泰德洛【Tramadolo】100mg+丁基东莨菪碱【Butilscopolamine】40mg）状态下进行体外冲击波碎石术。

 

疼痛程度按主观模拟分值（VAS）进行评估。在治疗后，对不能耐受的患者进行耐受度调查。冲击波强度是按每100次增加1级高压，直至在1000次冲击波后达到最高的10级高压。

 

03 实验结果

所有患者（31名男性和19名女性，平均年龄50岁）完成了治疗。只有一名患者没有达到最大的冲击波能量。平均疼痛程度为3.3（范围为0至9）。

 

在第一次治疗后，50名患者中有19名表示可以在下次治疗时不需要镇痛。15名患者完成了第二次治疗但有10名（8名上盏结石患者和2名肾盂结石患者）感觉疼痛比第一次时强。其余4名需要镇痛才能完成治疗。在疼痛和结石大小、患者的年龄和性别之间没有发现相关性。

 

3名患者有并发症（1名为肾血肿和2名肾绞痛）。

 

04 实验结论

我们的结果显示在使用镇痛下进行体外冲击波碎石术是安全、简单和良好的耐受性。在选择患者时，必须进行仔细的临床检查。