空中禮物：體外沖擊波碎石機的發明
發布時間：2021-03-13
體外沖擊波碎石現已是上尿路結石的主要治*療方法，這種奇妙的治*療神器起源卻要從一家航空制造公司說起。二十世紀初創建的德國多尼爾公司主要生產各種軍1事用途用和民用飛機，二戰期間，曾為德國空軍制造了大量戰斗機和轟炸機。戰后，該公司繼續生產飛機。他們的航空維護人員在工作中發現超音速飛機在雨中有機體共振問題，雨點落在機身上，產生沖擊波，破壞接觸面，對內部材料也有損傷。對此現象，在德國國防部資助下，多尼爾公司在實驗室作進一步研究。實驗中，他們用輕氣*槍對目標射擊，產生沖擊波，觀察對活組織的影響。
1960年代末，多尼爾公司與薩爾布呂肯大學應用物理和電子工程研究所合作，確定沖擊波與機體組織的相互作用。研究發現，沖擊波對肌肉、脂肪和筋膜無明顯損傷，進一步提出沖擊波能否用于腎結石的治*療。
1971年，在德國物理學會研討會上，初步認定高速水滴產生的沖擊波通過封閉導管可用于粉碎腎結石。輕氣*槍擊發速度達5 km/s 以上，擊中金屬目標，可激發與之相連的水產生沖擊波，并傳導至水中的結石。直線或聚焦沖擊波作用于結石，直線沖擊波可使結石產生裂縫，而聚焦沖擊波則粉碎結石。沖擊波能否達到治*療目的，當時仍未可知。
慕尼黑大學泌尿外科，外科研究所和多尼爾公司通力合作，跨學科的實驗和理論研究進一步開展。慕尼黑大學的喬斯C. J. Chaussy主持，參與者有當時的泌尿外科主任, F. Eisenberger和B. Forssmann。1974年開始，該項目獲得德國研究和技術部的基金支持。
整個研究分體外實驗和體內兩部分，體外實驗觀察紅細胞有無破壞，紅細胞增殖有無影響。體內實驗觀察沖擊波對小動物胸腹器*官的影響。提高沖擊波暴露量，觀察動物血紅蛋白水平，對照觀察混合淋巴細胞模型，判斷對細胞增殖的影響。體內實驗時，固定工作臺取代浴缸，大鼠麻醉后，固定于工作臺，沖擊波作用于胸部，可致肺嚴重損傷并死亡。動物腹部區域予沖擊波治*療，則無臨床副作用。24小時和14天后的組織學檢查也沒發現明顯的大體和鏡下病理改變。對肝和小腸的影響，小腸在兩次暴露后，出現小瘀點。嚴重出血或腸壁損傷未出現。肝臟也只有小瘀斑，14天后，肝腸均無病理性改變。
體外實驗時，結石可通過肉眼置于焦點處，但體內如何定位？研究者想到了超聲定位，超聲與沖擊波有類似的物理特性。大型動物的結石模型難以建立，一種方法是向腎內注射丙烯酰乳酸，但此種人工結石與自然結石特性差異大。后來，實驗采用在狗的尿路內通過手術植入人結石。經腹結扎狗的輸尿管，稍后在狗腎內植入1-2cm結石，輸尿管再植于膀胱。每8天經IVP觀察尿的排出，結石的位置。盡管超聲定位問題未解決，為避免項目不被終止，體內實驗仍按期開始了。第*一步，對20只無結石狗右腎予沖擊波作用，48小時后，檢查沖擊波對肝，腎，脾，胰腺，十二指腸，結腸，肺，肋骨和脊柱的影響，上述器*官均無明顯改變，部分右下肺有少量瘀斑，但無一例血胸，病理結果顯示無明顯改變。由于超聲定位困難，只有少數結石達到破壞效果。實驗顯示體外沖擊波碎石有可行性，第*一顆結石破裂使該項目獲進一步支持。由于超聲定位困難，人們考慮X線定位。一個圖形增強器和兩個傳統的X線發生管組成的C形臂用于沖擊波碎石定位。
體外實驗測定破壞結石的最*低能量是30 MPa。在實驗中，17只狗腎內植入人結石，實驗期間和之后，組織無明顯損傷，13只狗的結石經碎石后，完全排出結石。11只狗經1次碎石即達完成排石效果。3只狗在14天后經再次碎石，仍有較大結石殘留。再14天后，又碎石，2只狗完全排出結石。4只狗不能完成排出結石。沖擊波碎石前后，碎石后1周和2周，狗血樣進行檢測，未發現明顯異常。為評估腎功能的影響，對其中6只狗行同位素分腎功能測定，碎石前，碎石后4天和14天行99mTc- DMSA 檢測。
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