基于等離子體的高電壓脈沖人體結(jié)石治療系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種治療人體結(jié)石的電子醫(yī)療設(shè)備，具體地講，是涉及一種基于等離子體的高電壓脈沖人體結(jié)石治療系統(tǒng)及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人體結(jié)石是人體內(nèi)的導(dǎo)管腔中或腔性器官(如腎臟、輸尿管、膽囊或膀胱等)的腔中形成的固體塊狀物。主要見于膽囊及膀胱、腎盂中，也可見于胰導(dǎo)管、涎腺導(dǎo)管等的腔中。結(jié)石由無機(jī)鹽或有機(jī)物組成。結(jié)石中一般有一核心，由脫落的上皮細(xì)胞、細(xì)菌團(tuán)塊、寄生蟲卵或蟲體、糞塊或異物組成，無機(jī)鹽或有機(jī)物再層層沉積核心之上。由于受累器官的不同，結(jié)石形成的機(jī)制所含的成分、形狀、質(zhì)地、對機(jī)體的影響等均不相同。總的說來，結(jié)石可造成管腔梗阻，影響受累器官液體的排出，產(chǎn)生疼痛、出血或繼發(fā)性感染等癥狀。
[0003]目前，醫(yī)用碎石機(jī)的類型主要分為體外沖擊波碎石機(jī)和腔內(nèi)碎石機(jī)。體外碎石機(jī)主要分為液電式、電磁式、壓電式。腔內(nèi)碎石機(jī)主要分為超聲碎石機(jī)、液電碎石機(jī)、激光碎石機(jī)、氣壓碎石機(jī)。
[0004]體外沖擊波碎石由于其非侵入式治療方法，而被廣大患者所接受。具有對組織損傷小，成功率較高的優(yōu)點(diǎn)。但是體外沖擊波碎石對嵌頓式和鹿角形結(jié)石的破碎效果欠佳，X線定位治療時病人需要接受X輻射，對病人身體造成額外傷害。
[0005]液電式體外沖擊碎石機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床，但是其沖擊波能量大，噪聲也大，消耗電極，對組織的傷害也比較大，體外沖擊波碎石需要使用配套的附屬設(shè)備，需要占用固定的房間(約30平米)，投資較大。且設(shè)備維護(hù)等費(fèi)用也相當(dāng)可觀，無形中增加了醫(yī)療成本。液電碎石機(jī)產(chǎn)生應(yīng)力比超聲碎石機(jī)強(qiáng)，且所使用的費(fèi)用低，但是，液電碎石機(jī)產(chǎn)生的沖擊波，沒有經(jīng)過聚焦，沖擊波從電極尖端呈放射狀向外傳播，會對結(jié)石周圍組織存在傷害，結(jié)石每次得到的能量不穩(wěn)定，若操作不當(dāng)，還會損壞內(nèi)窺鏡。
[0006]腔內(nèi)超聲碎石機(jī)的超聲換能器在工作時會產(chǎn)生霧化現(xiàn)象，影響內(nèi)窺鏡的效果，超聲震蕩產(chǎn)生在結(jié)石表面的應(yīng)力較小，碎石效果不佳。
[0007]激光碎石機(jī)是目前較新穎的一種碎石方式，激光能量具有脈沖電壓大、脈沖頻率穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，碎石效果較好，能配用軟性內(nèi)窺鏡，碎石時間比超聲和液電式的要短。但這類激光設(shè)備昂貴，能量輸出不太穩(wěn)定，設(shè)備保養(yǎng)難度大，需消耗品導(dǎo)光纖維，運(yùn)行費(fèi)用高。
[0008]氣壓腔內(nèi)碎石機(jī)，其腔內(nèi)探杯不帶電，不會產(chǎn)生熱量，沖擊桿直接接觸結(jié)石進(jìn)行結(jié)石破碎，碎石效率高，治療時間短。
[0009]腔內(nèi)碎石內(nèi)窺鏡的選擇方面，液電、超聲和氣壓式只能通過硬性內(nèi)窺鏡進(jìn)行碎石，對一些部位的使用受到限制，激光碎石機(jī)可以通過軟性內(nèi)窺鏡進(jìn)行碎石，隨內(nèi)窺鏡進(jìn)入人體部位基本不受限制。
[0010]對于高電壓脈沖碎石技術(shù)，目前在礦業(yè)、工程機(jī)械、石油鉆井、污水處理、木材烘干、建筑機(jī)械方面都得到了工程應(yīng)用。但若要將其應(yīng)用在人體結(jié)石治療領(lǐng)域，還存在著如等離子體高壓放電對準(zhǔn)脆性材料的破碎問題、高電壓安全問題、降低能量水平以減小對周圍組織器官的損傷問題、對結(jié)石類型的適應(yīng)性問題和對病患部位進(jìn)行全方位手術(shù)問題等諸多冋題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供一種能夠作用于結(jié)石內(nèi)部并精確控制碎石能量且對周圍組織器官傷害小的基于等離子體的高電壓脈沖人體結(jié)石治療系統(tǒng)。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0013]基于等離子體的高電壓脈沖人體結(jié)石治療系統(tǒng)，包括內(nèi)窺鏡裝置，用于產(chǎn)生高壓脈沖的結(jié)石破碎機(jī)，通過傳輸電纜與結(jié)石破碎機(jī)連接的電極探針，以及通過線纜與結(jié)石破碎機(jī)連接的腳踏開關(guān)，其中，電極探針伸入并與人體內(nèi)的結(jié)石直接接觸。
[0014]進(jìn)一步地，所述電極探針包括與傳輸電纜插接的連接頭，一端與連接頭連接的柔性導(dǎo)體，包覆于柔性導(dǎo)體外的柔性絕緣層，以及設(shè)置于柔性導(dǎo)體另一端的柔性絕緣層上并與柔性導(dǎo)體保持一定間隔的金屬屏蔽環(huán)，其中，所述柔性導(dǎo)體與內(nèi)窺鏡裝置匹配，且柔性導(dǎo)體的金屬屏蔽環(huán)一端與結(jié)石直接接觸。該電極探針為同軸電纜結(jié)構(gòu)，柔性導(dǎo)體在其內(nèi)部中心形成點(diǎn)狀的高壓電極，在柔性導(dǎo)體端部的金屬屏蔽環(huán)形成環(huán)形狀的地電極。該金屬屏蔽環(huán)既作為高電壓脈沖放電的地電極，同時也作為高電壓脈沖的屏蔽保護(hù)層，屏蔽高電壓脈沖產(chǎn)生的電磁輻射，限制高電壓脈沖產(chǎn)生的沖擊波擴(kuò)散，避免損傷電極探針與結(jié)石接觸處周圍的人體組織，而只作用于其端部接觸處的結(jié)石。通過合理設(shè)計高電壓脈沖參數(shù)，可使高電壓脈沖在結(jié)石內(nèi)部放電，當(dāng)其產(chǎn)生的沖擊波的波長小于一特定閾值時，擴(kuò)散到結(jié)石外部的沖擊波能夠迅速衰減，使能量被限制在安全閾值以內(nèi)，不傷害周圍的人體組織。
[0015]作為優(yōu)選，所述電極探針中柔性導(dǎo)體和柔性絕緣層共同的直徑為0.5~3mm。根據(jù)手術(shù)部位的不同、手術(shù)類型的不同、結(jié)石性質(zhì)的不同，選擇不同直徑的電極探針。這種極小直徑的放電電極設(shè)計使得電極探針順利到達(dá)手術(shù)部位。
[0016]為了保證安全性，所述結(jié)石破碎機(jī)的電壓峰值低于9kV，其儲能低于5J。該高電壓安全峰值的問題經(jīng)大量臨床試驗(yàn)獲得，能夠保證在有效碎石的能量水平情況下，使碎石放電對人體造成傷害很小。需要說明的是，人們衣服上產(chǎn)生的靜電，其電壓峰值可高達(dá)數(shù)十kV。并且在研制過程中，盡可能小地設(shè)計作為放電電極的柔性導(dǎo)體的直徑，降低其能量水平，以便于對病患部分進(jìn)行全方位手術(shù)的問題。
[0017]具體地，所述內(nèi)窺鏡裝置包括內(nèi)置光導(dǎo)纖維的光導(dǎo)線，設(shè)置于光導(dǎo)線一端的冷光源鏡頭，設(shè)置于光導(dǎo)線另一端的圖像采集器，以及與圖像采集器連接的顯示模塊，其中，柔性導(dǎo)體和柔性絕緣層與光導(dǎo)線集成匹配。
[0018]為了便于結(jié)石的固定和與電極探針的接觸，防止結(jié)石在破碎過程中移動和彈開，所述電極探針上還并排設(shè)置有結(jié)石網(wǎng)兜，該結(jié)石網(wǎng)兜的可延伸距離大于電極探針的可延伸距離。結(jié)石網(wǎng)兜在伸入時可收縮成點(diǎn)狀或線狀，使用時可以手動使其膨脹或收縮，便于將破碎后的結(jié)石顆粒帶出人體。
[0019]本實(shí)用新型的碎石原理基于接觸式結(jié)石破碎理論:對于浸于液體中的具有一定特性的固體塊(如尿路結(jié)石)，當(dāng)對其施加一個納秒脈寬的電脈沖時，在固體塊內(nèi)部發(fā)生電擊穿。注意，這不是在固體塊表面發(fā)生電擊穿，而是在固體塊內(nèi)部。擊穿后并在固體塊內(nèi)部形成等離子通道，等離子通道依據(jù)能量最小原則而形成，一般在不均勻固體介質(zhì)的連接面，當(dāng)功率密度到一定閾值后，發(fā)生等離子爆炸，等離子爆炸產(chǎn)生的沖擊波效應(yīng)造成固體塊破碎。
[0020]由于該理論的沖擊波波源在結(jié)石(固體塊)內(nèi)部，作用力集中，沖擊波波長短，所需的能量水平較低，能夠減小對人體的傷害，并且每一次破碎結(jié)石的能量可以通過設(shè)備精確控制。因此，與其他碎石方式(如氣壓和激光)相比，能夠減小對周圍組織的傷害，對周圍器官創(chuàng)傷小。由于在結(jié)石內(nèi)部實(shí)現(xiàn)電擊穿的原理，使得本實(shí)用新型對結(jié)石的硬度無限制，可以適用于各類結(jié)石，如尿路結(jié)石(硬質(zhì)結(jié)石，無機(jī)結(jié)石)、膽結(jié)石(軟性結(jié)石，有機(jī)結(jié)石)等。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:<