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空中禮物:體外沖擊波碎石機(jī)的發(fā)明

發(fā)布時(shí)間:2021-03-13

體外沖擊波碎石現(xiàn)已是上尿路結(jié)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(jì)初創(chuàng)建的德國多尼爾公司主要生產(chǎn)各種軍1事用途用和民用飛機(jī),二戰(zhàn)期間,曾為德國空軍制造了大量戰(zhàn)斗機(jī)和轟炸機(jī)。戰(zhàn)后,該公司繼續(xù)生產(chǎn)飛機(jī)。他們的航空維護(hù)人員在工作中發(fā)現(xiàn)超音速飛機(jī)在雨中有機(jī)體共振問題,雨點(diǎn)落在機(jī)身上,產(chǎn)生沖擊波,破壞接觸面,對(duì)內(nèi)部材料也有損傷。對(duì)此現(xiàn)象,在德國國防部資助下,多尼爾公司在實(shí)驗(yàn)室作進(jìn)一步研究。實(shí)驗(yàn)中,他們用輕氣*槍對(duì)目標(biāo)射擊,產(chǎn)生沖擊波,觀察對(duì)活組織的影響。

1960年代末,多尼爾公司與薩爾布呂肯大學(xué)應(yīng)用物理和電子工程研究所合作,確定沖擊波與機(jī)體組織的相互作用。研究發(fā)現(xiàn),沖擊波對(duì)肌肉、脂肪和筋膜無明顯損傷,進(jìn)一步提出沖擊波能否用于腎結(jié)石的治*療。

1971年,在德國物理學(xué)會(huì)研討會(huì)上,初步認(rèn)定高速水滴產(chǎn)生的沖擊波通過封閉導(dǎo)管可用于粉碎腎結(jié)石。輕氣*槍擊發(fā)速度達(dá)5 km/s 以上,擊中金屬目標(biāo),可激發(fā)與之相連的水產(chǎn)生沖擊波,并傳導(dǎo)至水中的結(jié)石。直線或聚焦沖擊波作用于結(jié)石,直線沖擊波可使結(jié)石產(chǎn)生裂縫,而聚焦沖擊波則粉碎結(jié)石。沖擊波能否達(dá)到治*療目的,當(dāng)時(shí)仍未可知。

慕尼黑大學(xué)泌尿外科,外科研究所和多尼爾公司通力合作,跨學(xué)科的實(shí)驗(yàn)和理論研究進(jìn)一步開展。慕尼黑大學(xué)的喬斯C. J. Chaussy主持,參與者有當(dāng)時(shí)的泌尿外科主任, F. Eisenberger和B. Forssmann。1974年開始,該項(xiàng)目獲得德國研究和技術(shù)部的基金支持。

整個(gè)研究分體外實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)兩部分,體外實(shí)驗(yàn)觀察紅細(xì)胞有無破壞,紅細(xì)胞增殖有無影響。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)觀察沖擊波對(duì)小動(dòng)物胸腹器*官的影響。提高沖擊波暴露量,觀察動(dòng)物血紅蛋白水平,對(duì)照觀察混合淋巴細(xì)胞模型,判斷對(duì)細(xì)胞增殖的影響。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)時(shí),固定工作臺(tái)取代浴缸,大鼠麻醉后,固定于工作臺(tái),沖擊波作用于胸部,可致肺嚴(yán)重?fù)p傷并死亡。動(dòng)物腹部區(qū)域予沖擊波治*療,則無臨床副作用。24小時(shí)和14天后的組織學(xué)檢查也沒發(fā)現(xiàn)明顯的大體和鏡下病理改變。對(duì)肝和小腸的影響,小腸在兩次暴露后,出現(xiàn)小瘀點(diǎn)。嚴(yán)重出血或腸壁損傷未出現(xiàn)。肝臟也只有小瘀斑,14天后,肝腸均無病理性改變。

體外實(shí)驗(yàn)時(shí),結(jié)石可通過肉眼置于焦點(diǎn)處,但體內(nèi)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(dòng)物的結(jié)石模型難以建立,一種方法是向腎內(nèi)注射丙烯酰乳酸,但此種人工結(jié)石與自然結(jié)石特性差異大。后來,實(shí)驗(yàn)采用在狗的尿路內(nèi)通過手術(shù)植入人結(jié)石。經(jīng)腹結(jié)扎狗的輸尿管,稍后在狗腎內(nèi)植入1-2cm結(jié)石,輸尿管再植于膀胱。每8天經(jīng)IVP觀察尿的排出,結(jié)石的位置。盡管超聲定位問題未解決,為避免項(xiàng)目不被終止,體內(nèi)實(shí)驗(yàn)仍按期開始了。第*一步,對(duì)20只無結(jié)石狗右腎予沖擊波作用,48小時(shí)后,檢查沖擊波對(duì)肝,腎,脾,胰腺,十二指腸,結(jié)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(jié)果顯示無明顯改變。由于超聲定位困難,只有少數(shù)結(jié)石達(dá)到破壞效果。實(shí)驗(yàn)顯示體外沖擊波碎石有可行性,第*一顆結(jié)石破裂使該項(xiàng)目獲進(jìn)一步支持。由于超聲定位困難,人們考慮X線定位。一個(gè)圖形增強(qiáng)器和兩個(gè)傳統(tǒng)的X線發(fā)生管組成的C形臂用于沖擊波碎石定位。

體外實(shí)驗(yàn)測(cè)定破壞結(jié)石的最*低能量是30 MPa。在實(shí)驗(yàn)中,17只狗腎內(nèi)植入人結(jié)石,實(shí)驗(yàn)期間和之后,組織無明顯損傷,13只狗的結(jié)石經(jīng)碎石后,完全排出結(jié)石。11只狗經(jīng)1次碎石即達(dá)完成排石效果。3只狗在14天后經(jīng)再次碎石,仍有較大結(jié)石殘留。再14天后,又碎石,2只狗完全排出結(jié)石。4只狗不能完成排出結(jié)石。沖擊波碎石前后,碎石后1周和2周,狗血樣進(jìn)行檢測(cè),未發(fā)現(xiàn)明顯異常。為評(píng)估腎功能的影響,對(duì)其中6只狗行同位素分腎功能測(cè)定,碎石前,碎石后4天和14天行99mTc- DMSA 檢測(cè)。

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