Содержание
Все прекрасно знают, что звук распространяется в форме волны, образующейся в результате чередования разряжения и сжатия. Благодаря движению, волна обеспечивает образование ударной силы с заданной продолжительностью и амплитудой.
Принцип действия дистанционного литотриптера
Акустическая волна в процессе распространения по мягким тканям постепенно теряет свою энергию. Подобное явление происходит в результате действия процессов поглощения и отражения. Под поглощением подразумевается преобразование механической энергии в тепловую. Что касается отражения, то данный процесс осуществляется в результате изменения параметров комплексного акустического сопротивления среды. Для вычисления доли отраженной энергии принято учитывать разницу параметров акустического импеданса на границах 2-х сред. Там же существует возможность изменения направления акустической волны. В таком случае она требует дополнительной фокусировки.
Наилучшим проводником для акустической волны принято считать воду. Поэтому литотриптор оснащен специальным разрядником, в котором именно жидкость используется в качестве проводника. Для того чтобы создать оптимальные условия для пациента, температура воды должна быть равна 37 градусам Цельсия. Стоит заметить, что акустический импеданс должен быть равен сопротивлению мягких тканей. За счет этого вода может применяться в качестве контактной среды, которую можно использовать с целью передачи ударных волн. Для обеспечения решения этой задач воздух полностью удаляется из систем ЭУВЛ. С этой целью используется процедура дегазации. Такая технология способствует минимизации энергопотерь.
В процессе уменьшения уровня плотности среды осуществляется понижение разрывного давления. При этом отражение удара от границ в мягких тканях способствует тому, что импульс давления-сжатия преобразуется в разрывной. Для создания давления разрыва используется генератор ударных волн. За счет большой силы разрыва обеспечивается возможность превышения уровня прочности среды в произвольной точке. В результате этого действия возникает процесс кавитации (формирования и последующего схлопывания пузырьков). В твердых телах концентрация сил разрыва происходит в имеющихся микротрещинах. При этом склонность твердого тела к деформации способствует созданию усилий разрыва. Итогом такого процесса является постепенный раскол твердой среды.
Параметры скорости и плотности звука в твердом теле существенно отличаются от этих же показателей в мягких тканях. В результате действия отраженной энергии, появление которой обусловлено столкновением с твердой средой, обеспечивается создание усилия сжатия на фронтальной поверхности. При этом по бокам твердого тела создается напряжение, обусловленное быстрым проходом импульса сжатия. Что касается обратной стороны камня, то на ней создается импульс разрыва с последующим возвращением. Такое воздействие на неоднородную структуру способствует появлению трещин и эффекта кавитации. Данный эффект приводит к полному уничтожению твердого тела.
Форма сигнала давления устройства для разрушения затвердевших масс зависит от нескольких критериев. В частности, на этот параметр влиет расстояние до твердого тела и мощность излучателя. Большая часть устройств для ударноволновой терапии демонстрирует частоту акустической волны на уровне 0,5 МГц.
Классификация литотриптеров
Для УЭВЛ чаще всего применяются устройства, предусматривающие использование электрогидравлического принципа генерации волн. К таковым аппаратам стоит отнести литотрипторы с пьезоэлектрическим и электромагнитным методом действия. Стоит добавить, что данные устройства могут отличаться по нескольким критериям:
Источнику энергии
- электро-магнитный разрядник;
- пьезоэлектрическая система разряда;
- электроразрядник.
Системе фокусирования
- линза;
- профильная система;
- эллипсоидный отражатель.
Системе локализации
- ультразвуковая система;
- рентгеновское оборудование.
Электроразрядник
Среди представленных вариантов отдельно следует отметить электрический разрядник. Он состоит из 2-х подводных металлических электродов, которые последовательно соединены с конденсатором, заряженным до максимально высокого уровня напряжения. В случае разряжения конденсатора осуществляется резкое повышение температуры воды. В результате этого действия образуется плазма и генерируется импульс давления сжатия.
На показатель эффективности разряда влияет 2 основных фактора – уровень напряжения и зазора. Следует отметить, что электроды имеют крайне ограниченный срок действия. Это обусловлено тем, что повышенная температура способствует значительной коррозии металла. Именно поэтому литотриптеры, работающие в соответствии с данной технологией, можно уже отнести в разряд исторических устройств, которые сегодня практически не используются.
Пьезоэлектрические разрядники
Совсем другое дело – пьезоэлектрические разрядники. Способ действия таких аппаратов сводится к поляризации пьезокерамики, которая обеспечивает ее
расширение в пропорциональных размерах. Для того чтобы создать волну давления, используется определенное число пьезоэлементов, размещенных в сферической чаше.
Ударная волна в пьезоэлектрической системе функционирует как долото. Благодаря отбиванию мелких частиц при каждом ударе, обеспечивается создание импульсов высокого давления. На срок службы электрода данного устройства влияет количество электрических пробоев в изоляции кристаллов.
Что касается преимуществ пьезоэлектрических разрядников, то они в первую очередь отличаются высоким уровнем фокусности. Среди недостатков этого аппарата можно отметить относительно низкий уровень энергии ударной волны. Поэтому пьезоэлектрические разрядники можно использовать исключительно для работы с камнями, плотность которых не превышает 1000 HU.
Электромагнитный разрядник
Для обеспечения функционирования этого аппарата применяется электромагнитное поле, образующееся в процессе прохождения электротока по проводнику. В ходе этого действия осуществляется притягивание или отталкивание магнитных материалов от электромагнитного поля. За счет этого обеспечивается преобразование электроэнергии в акустическую и механическую энергию.
В электромагнитных разрядниках фокусировка выполняется:
- посредством акустической линзы;
- в форме самонаведения;
- посредством отражательной фокусировки.
В завершение следует заметить, что одним из наиболее эффективных литотриптеров считается модель Dornier Compact Sigma. Она обеспечивает возможность дистанционного дробления камней в мочеточниках и почках размером до 2,25 см.