爆裂波(BWL)碎石机将会成为冲击波碎石机（SWL）的替代?

冲击波碎石术（SWL）是一种广泛使用的非侵入性手术，可以治疗有症状的肾结石，美国每年有超过300,000人次的患者使用SWL。尽管SWL作为一种非侵入性治疗选择具有吸引力，但通常需要重复治疗和/或辅助侵入性手术来进行治疗。实际上，SWL仅在约50％的案例中取得了成功。除了相对较低的成功率外，SWL还可能对肾脏和周围组织造成伤害，从而造成严重后果。尽管如此，体外冲击波碎石术（SWL）仍然是体外治疗肾结石的唯一临床选择。

      Burst Wave Lithotripsy（BWL）[  爆裂波碎石术（BWL）]是一种新型技术，可以安全有效地碎石。 华盛顿大学研究爆裂波碎石术（BWL）作为一种可能更有效且损害性更小的体外碎石的方法。 BWL使用以相对较高的频率传递的低振幅超声波来循环地对结石施加压力，直到它们断裂。在BWL期间，小块结石碎片从较大的结石表面脱落，而不是像SWL中常见的那样分成一系列大的碎片。 通过适当选择频率，可以将结石破碎成为足够小的碎片。BWL使用短而广泛聚焦的超声波而不是冲击波来破碎结石。

与SWL类似，爆裂波碎石术（BWL）可以经体外应用压力脉冲聚焦目标。BWL压力幅度明显低于SWL。使用170 kHz换能器的初步研究表明，BWL将人造和天然结石（草酸钙一水合物，尿酸，鸟粪石，胱氨酸）分解成比SWL更均匀的小碎片，比临床SWL更快。在较高频率下的平行研究表明片段大小由超声频率控制。相对于SWL，BWL的治疗一个显着优点可以控制结石碎片大小。研究表明以三种不同频率BWL碎石，较高的频率产生更密集的裂缝，导致更小的碎片。400-500 kHz之间的爆裂会产生最大为1 mm的碎片，这可能是临床上最理想的。

     除了碎石之外，最初的体内实验表明，使用BWL参数对肾脏造成伤害较少。 在实际中BWL的压力为30~100 MPa，这个水平至少比SWL的震动幅度低一个数量级。BWL爆裂的速率（200 Hz）要比典型的SWL脉冲重复率（1-2 Hz）大得多。这种向结石快速输送能量的结果尤其对于较软的结石组合物（尿酸和鸟粪石）更有效，在一些体外实验中仅在几秒钟内就可以导致这些结石的碎裂。 尽管BWL治疗COM和胱氨酸结石需要更长时间，但所有结石均可完全粉碎成较小的碎片（≤4mm）。

在第3个脉冲期间在t = 80微秒和130微秒时拍摄的高速图像。 比例尺表示5毫米。

由于超声引起的加热被最小化，因此BWL不会发生热损伤。结石在焦点内或焦点附近，则这些结石的大小将减小。研究者观察到BWL在人造和真实结石中产生裂缝，从而导致整体结石破碎。 碎石可以通过调节超声频率来控制结石碎片的大小。 这些特征表明BWL可能为SWL提供潜在可行的非侵入性替代方案。

用于碎石冲击波（a）和超声波爆发波（b）的模拟焦压波形。 （a）中的波形近似于Dornier HM3碎石机的冲击，而（b）中的爆发波对应于本研究中应用的最高压力振幅（pa = 6.5MPa）。

将结石暴露于爆发波的实验装置如（c）所示。 将聚焦的超声换能器放置在水箱中，并使用机动的3轴定位系统将结石与焦点对准。 换能器由放大器驱动，使石头暴露于超声波爆发。 将碎片收集在位于结石下方的小容器中。

   在暴露于170kHz脉冲期间人造石的照相序列，在8分钟内pf = 6.5MPa。 超声波（US）爆发波从左侧入射到石头上。 右图显示暴露8分钟后产生的碎片。 比例尺为1厘米。 

对于用170kHz（a），285kHz（b）和800kHz（c）处理的结石产生的裂缝（顶部）和碎片（底部）的照片，其具有施加到结石上的类似峰值压力幅度。 超声频率的增加导致结石表面骨折更紧密并且碎片尺寸减小。 每张照片都是从结石左侧发生爆炸事件。 顶行和底行的比例尺都是1厘米。