沖擊波碎石術(shù)（SWL），也被稱為體外沖擊波碎石術(shù)（litho = stone，tripsy =“粉碎”），是利用沖擊波粉碎結(jié)石。

SWL仍然是目前無創(chuàng)治療結(jié)石的方法。其他常見治療結(jié)石方法有(1)輸尿管鏡（URS），URS經(jīng)尿道進(jìn)入輸尿管，這是一種清除輸尿管結(jié)石的手術(shù)，可使用氣動，超聲或激光碎石，以及取石籃取石。(2)經(jīng)皮腎鏡（PNL），一種清除特別堅硬和大塊結(jié)石的手術(shù)，在X射線或超聲引導(dǎo)下經(jīng)腎造口,使用氣動，超聲波或激光碎石。(3)逆行腎內(nèi)手術(shù)（RIRS），軟鏡通過膀胱和輸尿管進(jìn)入腎臟。在手術(shù)中使用激光碎石。 SWL也可用來治療胰腺，膽囊和唾液結(jié)石。它的目標(biāo)是以最小的組織和器官破壞,達(dá)到結(jié)石英鐘較高粉碎。

在人體模型3（HM3）體外碎石機(jī)介紹的幾年之后,所謂的第二代碎石機(jī)出現(xiàn)在市場上。代表性碎石機(jī)是Piezolith2300（Richard WolfGmbH，Knittlingen，德國）和Lithostar（西門子醫(yī)療有限公司，德國埃爾蘭根）。 第二代碎石機(jī)具有較大孔徑的沖擊波源。這只允許使用靜脈鎮(zhèn)痛后進(jìn)行SWL治療。此外，第二代碎石機(jī)使用小型水囊，而不是一個巨大的水桶，通過水囊將沖擊波源耦合到患者身上。第三代多功能碎石機(jī)，產(chǎn)生高峰值壓力，并具有相對較小的焦點尺寸;，然而，廣泛應(yīng)用的首例臨床結(jié)果顯示，Eisenmenger等人于2002年發(fā)表了首例具有寬焦斑和低壓力的碎石機(jī)臨床應(yīng)用情況。 （2002年）一些制造商的興趣回到了具有寬焦斑的碎石機(jī)上（Pishchalnikov等，2013）。經(jīng)過多年發(fā)展，有關(guān)SWL在焦點和壓力波形上仍然沒有達(dá)成一致。

現(xiàn)今，有上萬數(shù)量體外碎石機(jī)在使用中。在全球許多公司在生產(chǎn)多種模型的碎石機(jī)（圖5.1）。在購買新產(chǎn)品之前應(yīng)該由專家委員會仔細(xì)分析碎石機(jī)很多方面，比如設(shè)計，價格，可用預(yù)算，醫(yī)院設(shè)施，維護(hù)費(fèi)用，由制造商提供的服務(wù)，技術(shù)規(guī)格，成像系統(tǒng)，輻射照射，碎石效率，多功能性，沖擊波源，患者身體狀態(tài)，麻醉要求，以前公布結(jié)果，對某個碎石中心來說可能是理想的碎石機(jī)，但可能不適用另一個碎石中心;然而，只要訓(xùn)練有素的泌尿科醫(yī)生正確地使用了碎石機(jī),并且有足夠的患者選擇和好的治療方案，事實上市場大多數(shù)體外碎石機(jī)均可以獲得優(yōu)異的治療結(jié)果。

體外碎石機(jī)可能在幾個方面有所不同。然而，所有這些主要由沖擊波源組成，即電聲換能器，超聲波和/或透視成像，耦合裝置和患者治療臺（圖5.2）。大多數(shù)碎石機(jī)都是模塊化設(shè)計，沖擊波通過耦合發(fā)生作用，并且具有多功，通過X射線C臂，圖像處理和觸摸屏進(jìn)行泌尿外科干預(yù)。一些碎石機(jī)的定位系統(tǒng)，不需要機(jī)械連接到治療頭。此外，流行等中心系統(tǒng)，即沖擊波束軸線和X射線或超聲波的結(jié)構(gòu)梁有一個共同的焦點（圖5.3和5.4）。在許多碎石機(jī)中，患者治療臺移動而不是沖擊波源移動。透X射線的治療臺，在所有空間內(nèi)可以進(jìn)行軸向運(yùn)動，并將結(jié)石置于沖擊波的焦點上。許多體外碎石機(jī)是多功能工作站，不僅設(shè)計用于SWL，而且還用于配置等的外科手術(shù)支架或做URS。

調(diào)節(jié)設(shè)備后，正確定位，瞄準(zhǔn)結(jié)石，發(fā)射沖擊波，通過耦合水囊，沖擊波進(jìn)入身體幾乎沒有衰減，其能量聚焦于結(jié)石，從而粉碎結(jié)石。通常徹底粉碎一枚結(jié)石需要幾百到幾千次沖擊波的沖擊。沖擊波治療后，結(jié)石通過尿道排石,患者可能在48小時后恢復(fù)正常生活。完成所有碎片清除的時間將取決于結(jié)石大小和位置。結(jié)石的粉碎主要靠剝落，剪切，周向壓縮和空化作用。一般在大約2000到4000沖擊，每次施用0.5至2赫茲的頻率（Bailey等，2006）。

沖擊波源是碎石機(jī)的主要元件。其設(shè)計是影響碎石機(jī)的重要的方面，如運(yùn)行成本，效率，潛在的組織損傷，和麻醉需求。所有沖擊波發(fā)射器都有優(yōu)點和缺點，這可能根據(jù)其被安裝的具體用途和系統(tǒng)而有所不同。大多數(shù)臨床設(shè)備使用液電，電磁或壓電式?jīng)_擊波源。其中一些是自動聚焦和應(yīng)用其他聚焦裝置，例如聲學(xué)透鏡或剛性反射器。一些特別的沖擊波波源和碎石實驗機(jī)，其中一些具有可互換的反射器，這主要被設(shè)計用于研究目的（圖5.5,5.6,5.7和5.8）

這些系統(tǒng)對研究沖擊波的傳播非常有用。通過包括組織和細(xì)胞培養(yǎng)物在內(nèi)的不同材料進(jìn)行記錄壓力曲線，使用高速攝影研究空化和結(jié)石粉碎過程，以及執(zhí)行各種體外，在良好控制的實驗室條件下,離體和體內(nèi)實驗。

圖5.1 Storz醫(yī)療公司在T?gerwilen的體外沖擊波碎石機(jī)的制造，瑞士

圖5.2照片Piezolith 3000 plus（帶顯示三重焦點）（1）X射線圖像增強(qiáng)器，（2）等中心沖擊波來源，（3）聯(lián)機(jī)超聲掃描儀，和（4）X射線監(jiān)視器。（Richard WolfGmbH，Knittlingen，德國）

圖5.3（a）沖擊波源和（b）的等中心系統(tǒng)配置示意圖 Piezolith 3000體外碎石器的透視系統(tǒng)。 （Richard Wolf GmbH，Knittlingen，德國）

圖5.4照片液電碎石器,具有同心圓的設(shè)計，展示（1）沖擊波源，（2）透視系統(tǒng)，和（3）xyz多功能治療表。 （MEDAS s.p.a.，Genoa，意大利）

圖5.5沖擊波電液壓研究沖擊波發(fā)生器的照片,UNAM應(yīng)用物理和先進(jìn)技術(shù)中心實驗室展示（1）不銹鋼鋼橢球反射器，（2）火花塞，（3）固定在xyz定位器上的夾具，以及（4）水位。 控制臺的上部屬于HM3沖擊波發(fā)生器如圖5.9所示，下部包含了此處所示設(shè)備的控件。 （照片：費(fèi)爾南德斯）

圖5.6不銹鋼不同的反射器形狀（橢圓形和橢圓形）拋物線），設(shè)計為用于沖擊波如圖5.5所示

圖5.7（a）照片,沖擊波實驗室中一個液電沖擊波發(fā)生器,，應(yīng)用物理中心

和先進(jìn)技術(shù)，UNAM，顯示（1）觀看水箱窗戶，（2）不銹鋼鋼反射器，（3）支持激光

指針，（4）進(jìn)水口，（5）出水口，和（6）控制面板。 對于清晰度，xyz定位器用于放置樣品里面的壓力場是不包含。 （b）橢圓形不銹鋼,有三個鋼反射器,可調(diào)激光指針。（設(shè)計和照片：S. Tacher）

圖5.8照片, 在華盛頓大學(xué)應(yīng)用物理實驗室，基于HM3碎石機(jī)的研究,，（1）橢球反射器，（2）電容器充電單位，和（3）xyz定位。 （M.貝利）

文獻(xiàn)中報道了大量使用了實驗性Dornier XL1或臨床HM3碎石機(jī)進(jìn)行動物和人體研究。因為最初的多尼爾沖擊波源的普及，幾個實驗設(shè)備被設(shè)計成模擬由HM3產(chǎn)生的壓力分布（圖5.8）（Coleman等，1989; Prieto等，1991; Cleveland等，2000a; Loske等，2003）。其他研究小組修改標(biāo)準(zhǔn)沖擊波源或?qū)嶒炐运槭瘷C(jī)進(jìn)行調(diào)整（圖5.9和5.10）。利用小水箱耦合商業(yè)沖擊波源,評估碎石機(jī)的效能以及各種沖擊波引起的現(xiàn)象，也是常見的（圖5.11）。

本章主要目的是提供沖擊波產(chǎn)生方法的概述。除了技術(shù)細(xì)節(jié)的描述，目的是告知不熟悉的讀者所涉及的沖擊波現(xiàn)象以及有史以來最重要的沖擊波事態(tài)發(fā)展。一些技術(shù)從未實際轉(zhuǎn)移過到了這個行業(yè)，并且只能作為實驗設(shè)備。盡管如此，他們的描述被包括在內(nèi)，因為它們可能會引起基礎(chǔ)科學(xué)的興趣的觀點，并刺激新系統(tǒng)和應(yīng)用的發(fā)展。所描述設(shè)備的幾種組件，如超聲波掃描儀，X射線C型臂和治療臺可能并不是單一的沖擊波發(fā)生器。每個沖擊波只能包括一個或兩個代表性的碎石機(jī)。舊模式，由于其歷史重要性可能被認(rèn)為是與生物醫(yī)學(xué)有關(guān)。其中大部分基于沖擊波的物理學(xué)。一些方法和設(shè)備仍處于研究階段。

5.9照片 基于HM3（DornierMedTechGmbH，Wessling，德國）在應(yīng)用物理中心沖擊波實驗室研究碎石機(jī)，UNAM，顯示（1）沖擊波發(fā)生器，（2）橢球反射器，（3）水位，和（4）xyz定位器。（照片：F.Fernández）

圖5.10基于Piezolith 2501（Richard Wolf GmbH，Knittlingen，Germany）的照片在沖擊波實驗室，應(yīng)用物理和應(yīng)用中心研究沖擊波源Advanced Technology，UNAM，展示（1）xyz定位器，（2）絕熱水冷卻線圈，（3）壓電激波源，（4）火花隙驅(qū)動器，（5）部分水冷卻系統(tǒng)，（6）電容器，以及（7）脈沖發(fā)生器。 （照片：F.Fernández）

圖5.11（a）照片緊湊型西格瑪沖擊波碎石器（Dornier MedTech GmbH，Wessling，德國），顯示（1）小水測試罐，（2）網(wǎng)格放置里面的腎石 水箱，（3）震動波源，（4）水坐墊，和（5）超聲波掃描器。 （b）實驗裝置 基于Piezoson 100 Plus（Richard Wolf GmbH，德國Knittlingen）震驚顯示（1）小瓶的波浪單位放置在焦點內(nèi)水箱，（2）水 水平，（3）耦合膜，（4）沖擊波源，（5）耦合的反射膜上的水表面，（6）xyz定位器，和（7）供應(yīng)和控制單元。（照片：F.Fernández）

盡管有大量沖擊波源和碎石機(jī)的使用權(quán)，仍需要充分理解扣沖擊波所產(chǎn)生的現(xiàn)象，仍有基礎(chǔ)研究需要做，這是此與SWL結(jié)石粉碎和組織損傷，改善治療結(jié)果，并減少再治療率有關(guān)。