Сегодня успешно излечиваются более 90% пациентов, страдающих от почечных камней с помощью экстракорпоральной литотрипсией ударных волн (ЭЛУВ).

 В основу положен простой принцип: короткие акустические импульсы стыкуются через кожу в тело и фокусируются на камне. При твердости камня сравнимой с твердостью гипса импульсы действуют сходно с молотком, который бьет по хрупкому материалу. Противоположно к этому почечная ткань или ткани тела ведут себя как резина и таким образом не терпят повреждений. Но так как при увеличивающемся воздействии дробления все же возникают травмы, то возникает вопрос о механизмах дробления и оптимизации (4) параметров волн давления принимая во внимание наиболее эффективную фрагментацию при незначительных побочных действиях. Механизмы фрагментации – это эффект Хопкинсона, т.е. откалывание задней стенки камня посредством инверсии давления волны, стыкующейся с камнем, при мягкой рефлексии, конический слом материала камня через сфокусированную под острым углом волну, эрозия камня через кавитацию, а также бинарная фрагментация посредством «тисков», т.е. кольцеобразной компрессии камня посредством волны давления извне. Характерные параметры импульса давления или ударной волны – это длительность импульса и время подъема, максимальные позитивные и негативные значения давления, общая энергия волны, а также измерения диапазона фокуса, причем острая фокусировка против расширенного фокуса казалась поначалу терапевтически более благоприятной. Эти вопросы были интенсивно исследованы последние годы, все-таки с различными физическими результатами.

 Наконец есть результаты в масштабах клинического использования для дальнейшей разработки терапии, которая может стать одинаково пригодной для всех видов камней при различной величине, положению и составу. Почечные камни варьируются при величине от 1мм до 10см, причем как раз камни 5мм величиной могут вызывать сильнейшие колики. Камни до 5мм выделяются естественным путем. Различают почечный камень чаши почки, почечный камень в почке и камни стока, верхние, средние и нижние камни, а также камни мочевого пузыря. Наблюдаются различные составы камней, причем соли кальция среди прочих оксалатов кальция встречаются чаще всего.  

 Рисунок 4: Самофокусирующееся электромагнитное производство ударных волн  

 Сигнал ударной волны с фиброоптичнным гидрофоном «ФЕОФ» (рис. 5) состоит из позитивного импульса от прим. 2μS длительностью и 10-100 мПа (100-1000 бар) амплитуда давления с последующим негативным импульсом до – 10 мПа (-100 бар) давление и до прим. 4μs длительностью.

 У электромагнитного генератора возникает ударная волна посредством нелинейности распространения волн и фокусировки.

 В то время как позитивный импульс давления способствует только дроблению камня, о повреждениях тканей посредством позитивного импульса давления неизвестно, а негативная часть волны ведет к кавитации, которая вызывает как повреждение тканей, так и способствует фрагментации (рис. 6). В течении кавитационного события развивается из нижнего давления малой μs длительности из зародыша кавитационный пузырек величиной в мм через некоторое время от 100 μs. После этого происходит под атмосферным давлением кавитационный коллапс с конечным давлением многих кбар, высокой температурой и появлением сонолюминесценции.  

 Если коллапс происходит в ткани или на стенках сосуда, то в результате появляются соответствующие травмы. Также могут разрываться небольшие кровеносные сосуды при расширении пузырька.

С недавнего времени обсуждаются причины фрагментации (рис. 7), возникающее при распространении волн в камне напряжение растяжения, особенно эффект Хопкинсона, воронкообразное разрушение камня и кафитация. Все три вида фрагментации рассматриваются количественно при определенных условиях, конечно, их количественный вклад для дробления камня еще неясен. Как дальнейший и новый механизм было найдено бинарное дробление посредством тисков или кольцевидной компрессии (рис.8) при этом часть волны, которая в ткани или жидкости тела воздействует снаружи на камень, причина для внутреннего ин-гомогенного удлинения и напряжения тяги. При этом речь идет о вынужденных деформациях в поперечном разрезе волны (рис.9).   

 Основные направления возникающий удлинений есть, если импульс охватывает камень, один раз по длине параллельно к распространению волн, напротив, на передней и задней сторонах камня радиально, т.е. вертикально к распространению волн.

Рисунок 12: Фрагментация 15мм и д искусственного камня в сетке 2мм. Волна косо слева направо.

 Соответствующие поверхности пролома можно наблюдать особенно хорошо на искусственных камнях из гипса в круглой и цилиндрической форме (рис. 12). Они параллельны или вертикальны к вектору К волны. Поверхности пролома выступают только после конечного числа импульсов и разделяют камень на два фрагмента, при чем и эти два в смысле «бинарной фрагментации» после дальнейшего количества импульсов ломаются на две части (рис. 11). Чтобы установить, во сколько импульсов размельчатся искусственные камни заданной величины до «клинически легко устранимых» зерен в 2мм, может произойти фрагментация в сети при величине петель в 2мм (рис. 12). Процесс бинарной фрагментации обнаруживается при небольших искусственных камнях величиной 5мм, при чем последние оба фрагмента также (случайно) с одинаковой величиной и в одно время могут упасть через петли сетки (рис. 13) Поступательное измельчение можно распознать на распределении величин фрагментов (рис. 14), причем 4 искусственных камня были фрагментированы с различным числом выстрелов.

Рисунок 13: Фрагментация искусственного камня 5мм д. в 2мм сетке. Одновременное появление обоих последних бинарных фрагментов.

Рисунок 14: фрагментация 15мм д. искусственного камня с различным числом импульсов.

Рисунок 15: Срастание микротрещин при проломе усталости почечного камня. 

Из посредством «тисков» кажется очень эффективным процессом при дроблении почечных камней посредством ударных волн, что нужно добиваться большого диаметра фокуса с преимуществом ввиду небольшой апертуры и простого позиционирования генератора, а также большей точностью удара по камню и фрагменту.  Короткое время подъема кажется менее важным где напротив ширина импульса для улучшения фрагментационного воздействия может быть повышена на 2μs, так как ингомогенное воздействие тисков касательно фрагментации на размер зерна 2мм лишь при большей длительности импульса уменьшается. этого следует, что бинарная фрагментация

Для клинического использования большой фокус означает, что высокая эффективность фрагментации возможна при относительно низком позитивном давлении. Соответственно можно избежать негативных воздействий, обусловленных кавитацей, таких как боль и повреждение тканей посредством снижения негативных значений давления на до 50бар (5МПа).

Получающийся из этого план увеличенного фокуса и сниженного давления ударной волны был основой клинического изучения (6) в 7 клиниках в КНР и ок. 300 пациентов. Ширина фокуса составляла 18мм (-6дб) против 4 до 6 мм остро сфокусированного литотрифера третьего поколения. Позитивный спектр давления от 10 до 30 мПф (10 бар до 300 бар) расположен при соответсвующем позитивном спектре давления остро сфокусированного литотрифера от 30 до 100 мПа (300 до 1000 бар), в негативном спектре давления расположены -4 мПа до -7 МПа (40 бар до 70 бар) при значениях -7МПа до -10 МПа (70-100 бар), длительность импульса от 1 μs до 2 μs все же значительно выше против 0,5 μs до 1 μs.