[實用新型]一種體內超聲碎石儀

無效

• 申請號: 200820107403.6
• 申請日: 2008-03-26
• 公開（公告）號: CN201179093Y
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 李平;李春;梁希庭;熊六林;汪東;李小雪;王君琳;雒自清;崔杰;石長亮;于晉生;費興波;肖靈
• 申請（專利權）人: 北京奧麥特科技有限公司
• 主分類號: A61B17/22
• 分類號: A61B17/22;A61B8/08;A61B18/26
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊小蓉

技術領域

本實用新型涉及用于微創治療泌尿系統結石的醫療儀器，特別涉及一種體內超聲碎石儀。

背景技術

對于一般的腎結石、輸尿管結石和膀胱結石，可以采用體外沖擊波碎石法進行碎石，或采用醫用鈥激光、醫用釹激光、氣壓彈道碎石等方法碎石。體外沖擊波碎石、超聲碎石只對約15％的易碎的小結石有效。醫用鈥激光、醫用釹激光以及氣壓彈道碎石可以解決約80％結石病人的治療難題。這些治療方法借助膀胱鏡、輸尿管軟鏡進行，激光光纖或設備的治療端通過尿道抵達結石部位，然后由激光能量或氣壓彈道碎石能量，將結石擊碎。以上這幾種方法都無需開刀，對人體無損傷或損傷極小，是絕大多數結石如腎結石、輸尿管結石和膀胱結石病人都愿意接受的治療方法。缺點是上述治療方法對部分腎結石，尤其是頑固堅硬的腎下盞結石和膀胱結石常常無能為力，而且治療時只能碎石，不能當場清石，留下結石復發和碎石堵塞尿路的隱患。超聲波體內碎石是一種較好的微創治療結石的技術，一般采用中空的碎石探針，配合真空負壓吸引設備，在用超聲波將結石擊碎的同時，利用負壓將結石吸出體外，實現碎石清石的治療目的，這種方法的好處是去石徹底，治療后一般兩天就可以康復，并且不容易復發。目前生產這種超聲碎石設備的公司不多，主要有德國的R-Wolf公司和瑞士的EMS公司，這兩家公司的碎石設備又都存在有不足之處。

其中，Wolf的設備的結構大致如圖1所示，該體內超聲碎石換能器，包括：不銹鋼針管1、連接頭2、連接頭O型密封環3、彈性管4、變幅桿5、變幅桿O型密封環6、壓電陶瓷片7、配重9、壓緊螺栓10、外殼11、套筒O型密封環12、氣管接頭O型密封環16、氣管接頭17、壓緊螺栓O型密封環19、吸石導管20、絕緣套管21、電極片22、錐體帽23、導線24、導線接口帽25、導線接口座26。由于外殼與配重、變幅桿等之間只是簡單的O型環壓接，變幅桿也是性能一般的銅合金材質，所以其機械品質因數較低，振幅放大倍數也較小，使超聲碎石能力顯著減弱；加上沒有配備氣壓彈道和鈥激光、釹激光等碎石設備的接口，當遇到體積較大、質地較硬的結石就顯得無能為力。

EMS的設備雖然經過了幾代的改進，實現了超聲和氣壓彈道的結合，但其術中操作不是很方便，負壓強度只能在負壓吸引設備上調節，術者無法隨心所欲的控制吸力的大小，而且當探針不小心觸到軟組織的時候，不能及時卸壓，既會造成針管堵塞、換能器發熱，又容易對身體組織造成傷害。

另一方面，超聲換能器的性能是決定超聲碎石儀碎石能力的關鍵因素，典型的超聲換能器具有很高的品質因數(Q值)，具有陡峭的諧振曲線，只有工作在其諧振頻率點才具有大的機械振幅和高的電機轉換效率。因此，超聲換能器的驅動電路應以其諧振頻率信號進行激勵。

然而，實際換能器的諧振頻率往往是離散的和變化的。這是因為：(1)換能器在制造過程中壓電陶瓷材料、制造工藝的差異；(2)換能器所匹配的負載特性的變化；(3)換能器在使用過程中自身參數隨時間、溫度等發生改變。所以，換能器的驅動電路應具有自動跟蹤其諧振頻率變化并始終保持以即時諧振頻率信號進行驅動的能力。

以往典型的自動頻率跟蹤方案采用鎖相環電路實現，一般包括：相位比較器(模擬或數字)和壓控振蕩器(模擬)或數控振蕩器(數字)組成。該傳統方案已經從早期的全模擬電路發展為模擬、數字混合電路，如今已經有了全數字化的實現方式。參考文獻有：專利權人為宣浩、專利公告號為CN2248118Y的鎖相式頻率跟蹤超聲波拋光機；和專利權人為溫有奎、專利公告號為CN2160473Y的帶自動頻率跟蹤的換能器。其中，專利CN2248118Y采用壓控振蕩器產生換能器的激勵信號，并對換能器的電流反饋信號進行采樣，與壓控振蕩器產生激勵信號作相位比較，檢測出兩者的相位差，然后，通過控制電路反饋到壓控振蕩器以實現頻率跟蹤的目的。

該方案有四個顯著缺點：一是壓控振蕩器的壓頻曲線不是完全呈線性變化的，而正弦信號的頻率則完全按線性關系計算的，這就導致壓控振蕩器輸出正弦信號頻率與換能器的諧振頻率存在誤差；二是它的相位比較器采用的是異或門，這種相位比較器對兩個輸入信號的占空比要求比較高，必須保證作為相位比較的電流反饋信號和壓控振蕩器激勵信號的占空比嚴格相等才可實現精確的頻率跟蹤，而這通常很難做到；三是由于鎖相環是模擬量控制的，不利于對相位差信號進行數字化處理以利于自動頻率跟蹤；四是當換能器個體差異比較大時，很難用同一電參數的鎖相環實現個體差異較大的不同換能器的自動頻率跟蹤，這非常不利于大規模工業化生產。