本實(shí)用新型涉及一種治療微小腎結(jié)石的超聲輻射力排石裝置，特別是一種專用治療腎微小結(jié)石的物理直接療法，屬于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

腎結(jié)石是人體泌尿系統(tǒng)的常見多發(fā)疾病，隨著人們生活水平的提高及人口的增長，腎結(jié)石的發(fā)病率及發(fā)病數(shù)逐年上升，40歲以上的患病率為30%，60歲以上為40%，70歲以上為50%，人均患病率為10%左右。我國的腎結(jié)石發(fā)病情況存在地理差異，南方地區(qū)發(fā)病率較北方高，這可能與水質(zhì)、氣候及生活習(xí)慣有關(guān)，云南省為腎結(jié)石發(fā)病大省，腎結(jié)石占泌尿系疾病的30%以上。腎結(jié)石常引起尿路梗阻，導(dǎo)致不同程度的腎積水，引起腎絞痛及不同程度的血尿，甚者導(dǎo)致患者腎功能不全。腎結(jié)石的形成起源于晶體物質(zhì)析出結(jié)晶，繼之與各類酸性鹽（草酸鹽、尿酸鹽、胱氨酸鹽、枸鹽酸鹽）反應(yīng)后在泌尿系的某個(gè)區(qū)域聚集、沉淀，形成初期的微小泌尿系結(jié)石。到目前為止，臨床對腎微小結(jié)石的治療多采用藥物或多飲水多尿促進(jìn)其通過輸尿管排出，常在排出過程中嵌頓于腎盞或輸尿管的某一段，且因臨床癥狀不明顯，多數(shù)病人不重視，直至微小結(jié)石最終發(fā)展成較大結(jié)石，引起腎絞痛、腎積水甚至尿路梗阻后患者才再次就診，而此時(shí)較大的腎結(jié)石已無法通過輸尿管排出，患者不得不行體外震波碎石或手術(shù)治療，面臨腎損傷并發(fā)癥、手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及術(shù)后恢復(fù)緩慢等問題。

因此，早期對腎微小結(jié)石的治療至關(guān)重要。本微小腎結(jié)石超聲輻射力排石裝置可在微小的腎結(jié)石直徑小于輸尿管，與腎盂或輸尿管壁局部粘連或輕微嵌頓時(shí)，放大并聚焦聲輻射力，幫助微小結(jié)石脫離，經(jīng)輸尿管排出體外，彌補(bǔ)目前對于腎微小結(jié)石的物理力學(xué)排石空白。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為彌補(bǔ)目前臨床針對腎微小結(jié)石的間接治療方式的療效不佳問題，本實(shí)用新型提供了一種治療微小腎結(jié)石的超聲輻射力排石裝置，其包括任意波形發(fā)生器、射頻功率放大器、相控陣電子聚焦超聲換能器，任意波形發(fā)生器通過射頻功率放大器與相控陣電子聚焦超聲換能器連接；任意波形發(fā)生器產(chǎn)生的波經(jīng)射頻功率放大器放大后，通過相控陣電子聚焦超聲換能器產(chǎn)生聚焦于微結(jié)石的超聲輻射力，使微小結(jié)石脫離腎盞，進(jìn)入腎盂及輸尿管，從而經(jīng)尿道排出體外。

所述任意波形發(fā)生器可根據(jù)微結(jié)石大小調(diào)節(jié)生成不同波形、頻率、聲壓、占空比的機(jī)械波；任意波形發(fā)生器產(chǎn)生正弦式脈沖波。

所述射頻功率放大器能將任意波形發(fā)生器生成的機(jī)械波擴(kuò)增1-100倍，目的是通過相控陣電子聚焦超聲換能器產(chǎn)生足夠推動(dòng)微小結(jié)石脫離腎盂壁的聲輻射力。

所述相控陣電子聚焦超聲換能器是上百個(gè)晶片陣列式排布成凹槽狀6，類似凹透鏡聚光原理，周圍有匹配層固定并吸收側(cè)向及后向傳導(dǎo)的能量，用特殊醫(yī)用塑料包裹塑形成外殼5（也可從valpey fisher公司購買成品換能器，也叫探頭，可適當(dāng)調(diào)整內(nèi)部晶片數(shù)量及排列幅度），根據(jù)微結(jié)石的大小及所處位置，依據(jù)距離＝速度×?xí)r間（距離即深度，超聲波在軟組織中傳播速度為1540cm／s，得出時(shí)間），采用常規(guī)相控技術(shù)控制不同晶片振動(dòng)的時(shí)相，達(dá)到不同的電子偏轉(zhuǎn)角度，從而按凹透鏡形狀振動(dòng)，將超聲能量聚焦于局限的靶區(qū)空間焦域內(nèi)，推動(dòng)結(jié)石移動(dòng)（圖2）。

所述任意波形發(fā)生器頻率設(shè)置2.25Mhz，循環(huán)1000次，脈沖間隔0.1s，峰電壓10Vpp；射頻功率放大器可根據(jù)結(jié)石大小不同進(jìn)行調(diào)解，可調(diào)擴(kuò)增倍數(shù)范圍1-100倍；相控陣電子聚焦超聲換能器聚焦面積0.1-0.6cm²，聚焦深度1cm-10cm，輸出有效聲壓范圍150KPa-15MPa，有效聲強(qiáng)0.007w/cm²-66w/cm²，機(jī)械指數(shù)范圍0.14-14，可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

本裝置操作過程及使用方法：

1、采用超聲診斷儀測量微小結(jié)石大小，解剖位置，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)相控陣電子聚焦超聲換能器的焦點(diǎn)，聚焦距離及聚焦面積能覆蓋整個(gè)微小結(jié)石；

2、相控陣電子聚焦超聲換能器的作用定位點(diǎn)及角度選擇：為確保微結(jié)石脫離腎盞，聲輻射力的作用方向應(yīng)朝向腎盞的腎盂開口方向：上盞、中上盞結(jié)石，相控陣電子聚焦超聲換能器定位點(diǎn)于人體表腎上極外側(cè)位置，角度向內(nèi)下，朝向腎盂方；中盞結(jié)石，相控陣電子聚焦超聲換能器定位點(diǎn)于人體表腎中份外側(cè)位置，角度向內(nèi)，朝向腎盂方；下盞、中下盞結(jié)石，相控陣電子聚焦超聲換能器定位點(diǎn)于人體表腎下極外側(cè)位置，角度向內(nèi)上，朝向腎盂方；

3、治療前60分鐘囑患者飲水1000mL憋尿，可適度加用黃體酮，使腎盞、腎盂及輸尿管輕度擴(kuò)張，利于脫落后的微結(jié)石快速通過上尿道進(jìn)入膀胱；

4、任意波形發(fā)生器波形的選擇：在同等聲強(qiáng)波形中，正弦或余弦波的峰值壓最高，因此選用正弦或余弦波；根據(jù)聲強(qiáng)公式：I=p²t/ρv，其中對于人體組織ρv值恒定，在同等大小聲強(qiáng)條件下，作用時(shí)間t越短，可使聲壓p值越大，聲壓越大產(chǎn)生的聲輻射力越大，因此最終選用脈沖式正弦波；

5、連接任意波形發(fā)生器、射頻功率放大器、聚焦超聲換能，并設(shè)置相關(guān)參數(shù)：選用脈沖式正弦波，頻率2.25Mhz，脈沖間隔0.1s，峰峰電壓10Vpp，射頻功率放大器根據(jù)結(jié)石大小及所處深度從1倍開始逐級遞增，使聲輻射力逐級作用于微小結(jié)石；

6、將相控陣電子聚焦超聲換能器聚焦于靶點(diǎn)，打開任意波形發(fā)生器及射頻功率放大器，開始治療；

7、超聲診斷儀實(shí)時(shí)監(jiān)測微結(jié)石移動(dòng)情況，并實(shí)時(shí)微調(diào)相控陣電子聚焦超聲換能器角度及聲輻射力參數(shù)。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

1、目前臨床對腎微小結(jié)石的治療多采用藥物或多飲水多尿等非直接排石方式，療效不佳，多數(shù)病人腎微小結(jié)石最終發(fā)展成較大結(jié)石，無法再通過輸尿管排出，從而引起不同程度的腎積水，甚至造成尿路梗阻，嚴(yán)重影響腎功能，最終不得不行體外碎石或接受手術(shù)治療，并承受術(shù)中及術(shù)后各種并發(fā)癥，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。因此，本微小腎結(jié)石超聲輻射力排石裝置可在微小腎結(jié)石仍能通過輸尿管時(shí)，采用聲輻射力的作用，直接使微小結(jié)石脫離腎盂壁，經(jīng)輸尿管排出體外，彌補(bǔ)目前腎微小結(jié)石的直接排石方式的空白；

2、本裝置的聲源來自任意波形發(fā)生器，可根據(jù)具體需求調(diào)節(jié)波形、頻率、聲壓、占空比，通過功率放大器的擴(kuò)增后滿足不同微小結(jié)石脫離腎竇所需的力；

3、相控陣電子聚焦超聲換能器包括千萬個(gè)晶片，采用常規(guī)相控技術(shù)控制不同晶片振動(dòng)的時(shí)相，達(dá)到不同的電子偏轉(zhuǎn)角度，從而控制聚焦深度，實(shí)時(shí)將超聲能量聚焦于局限的靶區(qū)空間焦域內(nèi)，精準(zhǔn)安全推動(dòng)結(jié)石；

4、本裝置操作簡便、治療快捷有效，不受體位限制，可床旁操作，且為體外無創(chuàng)治療方式，無輻射，適用于任何年齡及病情患者；

5、本裝置可早期治療微小腎結(jié)石，彌補(bǔ)臨床無有效的直接排石方式，為患者解除后顧之憂；

6、本裝置組裝方便，操作簡單，聚焦精準(zhǔn)，安全無創(chuàng)無輻射，以療效顯著的直接排石方式彌補(bǔ)目前療效不確定的間接治療方式，為腎微小結(jié)石患者提供一種有效的早期排石治療方式，有很好的臨床應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型裝置相控陣電子聚焦超聲換能器結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖3為本實(shí)用新型中相控陣電子聚焦超聲換能器使用深度示意圖；

圖中：1-任意波形發(fā)生器；2-射頻功率放大器；3-相控陣電子聚焦超聲換能器；4-結(jié)石；5-外殼；6-凹槽狀。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。

實(shí)施例1：如圖1所示，本治療微小腎結(jié)石的超聲輻射力排石裝置包括任意波形發(fā)生器1、射頻功率放大器2、相控陣電子聚焦超聲換能器3，任意波形發(fā)生器1通過射頻功率放大器2與相控陣電子聚焦超聲換能器3連接；其中波形發(fā)生器1產(chǎn)生的脈沖式正弦波通過射頻線傳至射頻功率放大器2，脈沖式正弦波經(jīng)放大后通過相控陣電子聚焦超聲換能器3產(chǎn)生聚焦超聲輻射力；聚焦后的輻射力最終作用于微結(jié)石上，使其脫離腎盂壁或輸尿管壁，經(jīng)輸尿管－膀胱－下尿道排出體外；

使用時(shí)，1、采用超聲診斷儀測量微小結(jié)石大?。?.6cm以內(nèi)），處于適宜腎解剖位置（中上盞），測量微小結(jié)石距皮膚距離（4.0cm），調(diào)節(jié)相控陣電子聚焦超聲換能器的焦點(diǎn)與之匹配，聚焦面積為0.3cm²（圖3）；

2、中上盞結(jié)石，相控陣電子聚焦超聲換能器定位點(diǎn)于人體表腎上極外側(cè)位置，角度向內(nèi)下，朝向腎盂方；

3、治療前60分鐘囑患者飲水1000mL憋尿，加用黃體酮，使各腎盞、腎盂及輸尿管輕度擴(kuò)張，利于脫落后的微結(jié)石快速通過上尿道進(jìn)入膀胱；

4、選擇脈沖式正弦波，頻率2.25Mhz，脈沖間隔0.1s，峰峰電壓10Vpp，射頻功率放大器從1倍開始逐級遞增，使聲輻射力逐級作用于結(jié)石；

5、調(diào)節(jié)相控陣電子聚焦超聲換能器焦點(diǎn)聚焦于靶區(qū)，打開任意波形發(fā)生器及射頻功率放大器，開始治療；

6、超聲診斷儀實(shí)時(shí)監(jiān)測微結(jié)石移動(dòng)情況，并實(shí)時(shí)微調(diào)相控陣電子聚焦超聲換能器及聲輻射力參數(shù)，最終放大約40倍，有效聲壓6 Mpa，聲功率10.6w／cm²，機(jī)械指數(shù)5.6時(shí)，結(jié)石從腎盂壁脫落，后經(jīng)3小時(shí)的大量飲水，多次排尿，結(jié)石順利排出。

實(shí)施例2：本治療微小腎結(jié)石的超聲輻射力排石裝置包括任意波形發(fā)生器1、射頻功率放大器2、相控陣電子聚焦超聲換能器3，任意波形發(fā)生器1通過射頻功率放大器2與相控陣電子聚焦超聲換能器3連接；其中任意波形發(fā)生器1產(chǎn)生的脈沖式正弦波通過射頻線傳至射頻功率放大器2，脈沖式正弦波經(jīng)放大后通過相控陣電子聚焦超聲換能器3產(chǎn)生聚焦超聲輻射力。聚焦后的輻射力最終作用于微結(jié)石上，使其脫離腎盂壁或輸尿管壁，經(jīng)輸尿管－膀胱－下尿道排出體外。

使用時(shí)，1、采用超聲診斷儀測量微小結(jié)石大?。?.6cm以內(nèi)），解剖位置適宜（上盞、中盞），測量微小結(jié)石距定位點(diǎn)距離（3.4cm），調(diào)節(jié)相控陣電子聚焦超聲換能器焦點(diǎn)深度，聚焦面積為0.4cm²；

2、中盞結(jié)石，相控陣電子聚焦超聲換能器定位點(diǎn)于人體表腎中份外側(cè)，角度向內(nèi)側(cè)傾斜，朝向腎盂方；上盞結(jié)石，相控陣電子聚焦超聲換能器定位點(diǎn)于人體表腎上極外側(cè)位置，角度向內(nèi)下，朝向腎盂方；

3、治療前60分鐘囑患者飲水1000mL憋尿，可加用黃體酮，各腎盞、腎盂及輸尿管輕度擴(kuò)張，利于脫落后的微結(jié)石快速通過上尿道進(jìn)入膀胱；

4、選擇脈沖式正弦波，頻率2.25Mhz，脈沖間隔0.1s，峰峰電壓10Vpp，射頻功率放大器從1倍開始逐級遞增，使聲輻射力逐級作用于結(jié)石；

5、調(diào)節(jié)相控陣電子聚焦超聲換能器焦點(diǎn)聚焦于靶區(qū)，打開任意波形發(fā)生器及射頻功率放大器，開始治療；

6、超聲診斷儀實(shí)時(shí)監(jiān)測微結(jié)石移動(dòng)情況，并實(shí)時(shí)微調(diào)相控陣電子聚焦超聲換能器角度及聲輻射力參數(shù)，最終放大約48倍，有效聲壓7.2 MPa,聲功率15.3w／cm²，機(jī)械指數(shù)6.7時(shí)結(jié)石從腎盂壁脫落,后經(jīng)4小時(shí)的大量飲水，多次排尿，結(jié)石順利排出。

實(shí)施例3：本治療微小腎結(jié)石的超聲輻射力排石裝置包括任意波形發(fā)生器1、射頻功率放大器2、相控陣電子聚焦超聲換能器3，任意波形發(fā)生器1通過射頻功率放大器2與相控陣電子聚焦超聲換能器3連接；其中任意波形發(fā)生器1產(chǎn)生的脈沖式正弦波通過射頻線傳至射頻功率放大器2，脈沖式正弦波經(jīng)放大后通過相控陣電子聚焦超聲換能器3產(chǎn)生聚焦超聲輻射力。聚焦后的輻射力最終作用于微結(jié)石上，使其脫離腎盂壁或輸尿管壁，經(jīng)輸尿管－膀胱－下尿道排出體外。

使用時(shí)，1、采用超聲診斷儀測量微小結(jié)石大?。?.6cm），位于腎下極小盞，測量微小結(jié)石距定位點(diǎn)距離（4.4cm），調(diào)節(jié)相控陣電子聚焦超聲換能器焦點(diǎn)與之匹配，聚焦面積為0.6cm²；

2、下盞、中下盞結(jié)石，相控陣電子聚焦超聲換能器定位點(diǎn)于人體表腎下極外側(cè)位置，角度向內(nèi)上，朝向腎盂方；

3、治療前60分鐘囑患者飲水1000mL憋尿，加用黃體酮，各腎盞、腎盂及輸尿管輕度擴(kuò)張，利于脫落后的微結(jié)石快速通過上尿道進(jìn)入膀胱；

4、選擇脈沖式正弦波，頻率2.25Mhz，脈沖間隔0.1s，峰峰電壓10Vpp，射頻功率放大器從1倍開始逐級遞增，使聲輻射力逐級作用于結(jié)石；

5、調(diào)節(jié)相控陣電子聚焦超聲換能器焦點(diǎn)聚焦于靶區(qū)，打開任意波形發(fā)生器及射頻功率放大器，開始治療；

6、超聲診斷儀實(shí)時(shí)監(jiān)測微結(jié)石移動(dòng)情況，實(shí)時(shí)微調(diào)相控陣電子聚焦超聲換能器角度及聲輻射力參數(shù)，最終放大約65倍，有效聲壓9.7 MPa，聲功率27.9w／cm²，機(jī)械指數(shù)9.2時(shí)結(jié)石從腎盂壁脫落,后經(jīng)12小時(shí)的大量飲水，多次排尿，結(jié)石順利排出。