banner

空化气泡作为泌尿外科治疗超声I部分的研究

【概述】 冲击波通常用于泌尿外科领域。泌尿场中液体中最常用的空化方法是声空化(AC)和激光诱导空化(LIC)。AC主要用于体外冲击波碎石术治疗,体外冲击波治疗和高强度聚焦超声(HIFU)。LIC主要用于激光前列腺切除术治疗,逆行肾内手术和经皮肾镜取石术。其传递的能量可以破坏组织,使尿路结石破裂,减少炎症,并减轻疼痛。最近,韩国学者宋永卓携团队通过空化气泡的特征评估了它发生的时间,持续时间,分布面积以及最大直径,同时表示空化气泡应被视为能量,是结石破碎和组织破坏的能量介质。

研究方法

通过使用高强度宽带光纤水听器(HPO-690, Onda Corp., Sunnyvale, CA, USA)、被动空化探测器(PCD, PA1263, Precision Acoustics Ltd, Dorchester, UK)、高速相机 (VEO710, Vision Research, Wayne, NJ, USA)和光电探测器 (PDA10D2, Thorlabs, Newton, NJ, USA),测量了AC和LIC的声压;用高速相机获取图像,捕获空化气泡和激光光纤尖端的动态特征和采集幻像凝胶图像(幻影凝胶的照片和由空化气泡引起的凝胶损伤是在冲击波传输后通过使用EOS 5D Mark III数码单反相机拍摄的)。

研究结果

(1)AC的变化发生在0.2 ms时,气泡数最多,在0.6 ms时消失。气泡大小为直径2mm。在三种脉冲模式下观察到LIC气泡的变化:短脉冲显示初始气泡从0.005 ms开始,在0.4至0.6 ms处达到最大尺寸;长脉冲显示初始气泡从0.005 ms开始,在0.4 ms处达到最大尺寸,在0.6 ms处形成额外的瓶形气泡;MOSES模式下显示两个信号峰值,在0.2和0.6 ms处形成两个连续的气泡。

图片均来自原文Cho SY, Kwon O, Kim SC, Song H, Kim K, Choi MJ. Understanding cavitation-related mechanism of therapeutic ultrasound in the field of urology: Part I of therapeutic ultrasound in urology. Investig Clin Urol. 2022.

(2)长脉冲和MOSES模式之间激光束的主要区别在于激光束的连续性和峰值功率。在短脉冲中,当激光能量为1 J,2 J和3 J时,平行于激光方向的气泡直径分别为6.8 mm,8.6 mm以及9.7 mm。当空化气泡破裂时,喷射力在多个方向上发生,从而可传递较高的能量并使目标部位被破坏。

图片均来自原文Cho SY, Kwon O, Kim SC, Song H, Kim K, Choi MJ. Understanding cavitation-related mechanism of therapeutic ultrasound in the field of urology: Part I of therapeutic ultrasound in urology. Investig Clin Urol. 2022.

密尔点评

(1)该工作在研究方法上值得学习,在其他能量类型引起的空穴效应研究方面可以设计类似实验;

(2)MOSES激光的串脉冲技术值得最新的脉冲铥光纤激光技术效仿,有望实现更好的爆破效果。

原文链接:Understanding cavitation-related mechanism of therapeutic ultrasound in the field of urology: Part I of therapeutic ultrasound in urology (nih.gov)