基于等離子體的高電壓脈沖人體結石治療系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種治療人體結石的電子醫療設備，具體地講，是涉及一種基于等離子體的高電壓脈沖人體結石治療系統及其使用方法。
【背景技術】
[0002]人體結石是人體內的導管腔中或腔性器官(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，也可見于胰導管、涎腺導管等的腔中。結石由無機鹽或有機物組成。結石中一般有一核心，由脫落的上皮細胞、細菌團塊、寄生蟲卵或蟲體、糞塊或異物組成，無機鹽或有機物再層層沉積核心之上。由于受累器官的不同，結石形成的機制所含的成分、形狀、質地、對機體的影響等均不相同。總的說來，結石可造成管腔梗阻，影響受累器官液體的排出，產生疼痛、出血或繼發性感染等癥狀。
[0003]目前，醫用碎石機的類型主要分為體外沖擊波碎石機和腔內碎石機。體外碎石機主要分為液電式、電磁式、壓電式。腔內碎石機主要分為超聲碎石機、液電碎石機、激光碎石機、氣壓碎石機。
[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，成功率較高的優點。但是體外沖擊波碎石對嵌頓式和鹿角形結石的破碎效果欠佳，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已經廣泛應用于臨床，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備，需要占用固定的房間(約30平米)，投資較大。且設備維護等費用也相當可觀，無形中增加了醫療成本。液電碎石機產生應力比超聲碎石機強，且所使用的費用低，但是，液電碎石機產生的沖擊波，沒有經過聚焦，沖擊波從電極尖端呈放射狀向外傳播，會對結石周圍組織存在傷害，結石每次得到的能量不穩定，若操作不當，還會損壞內窺鏡。
[0006]腔內超聲碎石機的超聲換能器在工作時會產生霧化現象，影響內窺鏡的效果，超聲震蕩產生在結石表面的應力較小，碎石效果不佳。
[0007]激光碎石機是目前較新穎的一種碎石方式，激光能量具有脈沖電壓大、脈沖頻率穩定等優點，碎石效果較好，能配用軟性內窺鏡，碎石時間比超聲和液電式的要短。但這類激光設備昂貴，能量輸出不太穩定，設備保養難度大，需消耗品導光纖維，運行費用高。
[0008]氣壓腔內碎石機，其腔內探杯不帶電，不會產生熱量，沖擊桿直接接觸結石進行結石破碎，碎石效率高，治療時間短。
[0009]腔內碎石內窺鏡的選擇方面，液電、超聲和氣壓式只能通過硬性內窺鏡進行碎石，對一些部位的使用受到限制，激光碎石機可以通過軟性內窺鏡進行碎石，隨內窺鏡進入人體部位基本不受限制。
[0010]對于高電壓脈沖碎石技術，目前在礦業、工程機械、石油鉆井、污水處理、木材烘干、建筑機械方面都得到了工程應用。但若要將其應用在人體結石治療領域，還存在著如等離子體高壓放電對準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、對結石類型的適應性問題和對病患部位進行全方位手術問題等諸多冋題。
【實用新型內容】
[0011]為克服現有技術存在的問題，本實用新型提供一種能夠作用于結石內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石治療系統。
[0012]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0013]基于等離子體的高電壓脈沖人體結石治療系統，包括內窺鏡裝置，用于產生高壓脈沖的結石破碎機，通過傳輸電纜與結石破碎機連接的電極探針，以及通過線纜與結石破碎機連接的腳踏開關，其中，電極探針伸入并與人體內的結石直接接觸。
[0014]進一步地，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體，包覆于柔性導體外的柔性絕緣層，以及設置于柔性導體另一端的柔性絕緣層上并與柔性導體保持一定間隔的金屬屏蔽環，其中，所述柔性導體與內窺鏡裝置匹配，且柔性導體的金屬屏蔽環一端與結石直接接觸。該電極探針為同軸電纜結構，柔性導體在其內部中心形成點狀的高壓電極，在柔性導體端部的金屬屏蔽環形成環形狀的地電極。該金屬屏蔽環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層，屏蔽高電壓脈沖產生的電磁輻射，限制高電壓脈沖產生的沖擊波擴散，避免損傷電極探針與結石接觸處周圍的人體組織，而只作用于其端部接觸處的結石。通過合理設計高電壓脈沖參數，可使高電壓脈沖在結石內部放電，當其產生的沖擊波的波長小于一特定閾值時，擴散到結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，不傷害周圍的人體組織。
[0015]作為優選，所述電極探針中柔性導體和柔性絕緣層共同的直徑為0.5~3mm。根據手術部位的不同、手術類型的不同、結石性質的不同，選擇不同直徑的電極探針。這種極小直徑的放電電極設計使得電極探針順利到達手術部位。
[0016]為了保證安全性，所述結石破碎機的電壓峰值低于9kV，其儲能低于5J。該高電壓安全峰值的問題經大量臨床試驗獲得，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，人們衣服上產生的靜電，其電壓峰值可高達數十kV。并且在研制過程中，盡可能小地設計作為放電電極的柔性導體的直徑，降低其能量水平，以便于對病患部分進行全方位手術的問題。
[0017]具體地，所述內窺鏡裝置包括內置光導纖維的光導線，設置于光導線一端的冷光源鏡頭，設置于光導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，柔性導體和柔性絕緣層與光導線集成匹配。
[0018]為了便于結石的固定和與電極探針的接觸，防止結石在破碎過程中移動和彈開，所述電極探針上還并排設置有結石網兜，該結石網兜的可延伸距離大于電極探針的可延伸距離。結石網兜在伸入時可收縮成點狀或線狀，使用時可以手動使其膨脹或收縮，便于將破碎后的結石顆粒帶出人體。
[0019]本實用新型的碎石原理基于接觸式結石破碎理論:對于浸于液體中的具有一定特性的固體塊(如尿路結石)，當對其施加一個納秒脈寬的電脈沖時，在固體塊內部發生電擊穿。注意，這不是在固體塊表面發生電擊穿，而是在固體塊內部。擊穿后并在固體塊內部形成等離子通道，等離子通道依據能量最小原則而形成，一般在不均勻固體介質的連接面，當功率密度到一定閾值后，發生等離子爆炸，等離子爆炸產生的沖擊波效應造成固體塊破碎。
[0020]由于該理論的沖擊波波源在結石(固體塊)內部，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，并且每一次破碎結石的能量可以通過設備精確控制。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，對周圍器官創傷小。由于在結石內部實現電擊穿的原理，使得本實用新型對結石的硬度無限制，可以適用于各類結石，如尿路結石(硬質結石，無機結石)、膽結石(軟性結石，有機結石)等。
[0021]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:<