沖擊波碎石術（SWL），也被稱為體外沖擊波碎石術（litho = stone，tripsy =“粉碎”），是利用沖擊波粉碎結石。

SWL仍然是目前無創治療結石的方法。其他常見治療結石方法有(1)輸尿管鏡（URS），URS經尿道進入輸尿管，這是一種清除輸尿管結石的手術，可使用氣動，超聲或激光碎石，以及取石籃取石。(2)經皮腎鏡（PNL），一種清除特別堅硬和大塊結石的手術，在X射線或超聲引導下經腎造口,使用氣動，超聲波或激光碎石。(3)逆行腎內手術（RIRS），軟鏡通過膀胱和輸尿管進入腎臟。在手術中使用激光碎石。 SWL也可用來治療胰腺，膽囊和唾液結石。它的目標是以最小的組織和器官破壞,達到結石英鐘較高粉碎。

在人體模型3（HM3）體外碎石機介紹的幾年之后,所謂的第二代碎石機出現在市場上。代表性碎石機是Piezolith2300（Richard WolfGmbH，Knittlingen，德國）和Lithostar（西門子醫療有限公司，德國埃爾蘭根）。 第二代碎石機具有較大孔徑的沖擊波源。這只允許使用靜脈鎮痛后進行SWL治療。此外，第二代碎石機使用小型水囊，而不是一個巨大的水桶，通過水囊將沖擊波源耦合到患者身上。第三代多功能碎石機，產生高峰值壓力，并具有相對較小的焦點尺寸;，然而，廣泛應用的首例臨床結果顯示，Eisenmenger等人于2002年發表了首例具有寬焦斑和低壓力的碎石機臨床應用情況。 （2002年）一些制造商的興趣回到了具有寬焦斑的碎石機上（Pishchalnikov等，2013）。經過多年發展，有關SWL在焦點和壓力波形上仍然沒有達成一致。

現今，有上萬數量體外碎石機在使用中。在全球許多公司在生產多種模型的碎石機（圖5.1）。在購買新產品之前應該由專家委員會仔細分析碎石機很多方面，比如設計，價格，可用預算，醫院設施，維護費用，由制造商提供的服務，技術規格，成像系統，輻射照射，碎石效率，多功能性，沖擊波源，患者身體狀態，麻醉要求，以前公布結果，對某個碎石中心來說可能是理想的碎石機，但可能不適用另一個碎石中心;然而，只要訓練有素的泌尿科醫生正確地使用了碎石機,并且有足夠的患者選擇和好的治療方案，事實上市場大多數體外碎石機均可以獲得優異的治療結果。

體外碎石機可能在幾個方面有所不同。然而，所有這些主要由沖擊波源組成，即電聲換能器，超聲波和/或透視成像，耦合裝置和患者治療臺（圖5.2）。大多數碎石機都是模塊化設計，沖擊波通過耦合發生作用，并且具有多功，通過X射線C臂，圖像處理和觸摸屏進行泌尿外科干預。一些碎石機的定位系統，不需要機械連接到治療頭。此外，流行等中心系統，即沖擊波束軸線和X射線或超聲波的結構梁有一個共同的焦點（圖5.3和5.4）。在許多碎石機中，患者治療臺移動而不是沖擊波源移動。透X射線的治療臺，在所有空間內可以進行軸向運動，并將結石置于沖擊波的焦點上。許多體外碎石機是多功能工作站，不僅設計用于SWL，而且還用于配置等的外科手術支架或做URS。

調節設備后，正確定位，瞄準結石，發射沖擊波，通過耦合水囊，沖擊波進入身體幾乎沒有衰減，其能量聚焦于結石，從而粉碎結石。通常徹底粉碎一枚結石需要幾百到幾千次沖擊波的沖擊。沖擊波治療后，結石通過尿道排石,患者可能在48小時后恢復正常生活。完成所有碎片清除的時間將取決于結石大小和位置。結石的粉碎主要靠剝落，剪切，周向壓縮和空化作用。一般在大約2000到4000沖擊，每次施用0.5至2赫茲的頻率（Bailey等，2006）。

沖擊波源是碎石機的主要元件。其設計是影響碎石機的重要的方面，如運行成本，效率，潛在的組織損傷，和麻醉需求。所有沖擊波發射器都有優點和缺點，這可能根據其被安裝的具體用途和系統而有所不同。大多數臨床設備使用液電，電磁或壓電式沖擊波源。其中一些是自動聚焦和應用其他聚焦裝置，例如聲學透鏡或剛性反射器。一些特別的沖擊波波源和碎石實驗機，其中一些具有可互換的反射器，這主要被設計用于研究目的（圖5.5,5.6,5.7和5.8）

這些系統對研究沖擊波的傳播非常有用。通過包括組織和細胞培養物在內的不同材料進行記錄壓力曲線，使用高速攝影研究空化和結石粉碎過程，以及執行各種體外，在良好控制的實驗室條件下,離體和體內實驗。

圖5.1 Storz醫療公司在T?gerwilen的體外沖擊波碎石機的制造，瑞士

圖5.2照片Piezolith 3000 plus（帶顯示三重焦點）（1）X射線圖像增強器，（2）等中心沖擊波來源，（3）聯機超聲掃描儀，和（4）X射線監視器。（Richard WolfGmbH，Knittlingen，德國）

圖5.3（a）沖擊波源和（b）的等中心系統配置示意圖 Piezolith 3000體外碎石器的透視系統。 （Richard Wolf GmbH，Knittlingen，德國）

圖5.4照片液電碎石器,具有同心圓的設計，展示（1）沖擊波源，（2）透視系統，和（3）xyz多功能治療表。 （MEDAS s.p.a.，Genoa，意大利）

圖5.5沖擊波電液壓研究沖擊波發生器的照片,UNAM應用物理和先進技術中心實驗室展示（1）不銹鋼鋼橢球反射器，（2）火花塞，（3）固定在xyz定位器上的夾具，以及（4）水位。 控制臺的上部屬于HM3沖擊波發生器如圖5.9所示，下部包含了此處所示設備的控件。 （照片：費爾南德斯）

圖5.6不銹鋼不同的反射器形狀（橢圓形和橢圓形）拋物線），設計為用于沖擊波如圖5.5所示

圖5.7（a）照片,沖擊波實驗室中一個液電沖擊波發生器,，應用物理中心

和先進技術，UNAM，顯示（1）觀看水箱窗戶，（2）不銹鋼鋼反射器，（3）支持激光

指針，（4）進水口，（5）出水口，和（6）控制面板。 對于清晰度，xyz定位器用于放置樣品里面的壓力場是不包含。 （b）橢圓形不銹鋼,有三個鋼反射器,可調激光指針。（設計和照片：S. Tacher）

圖5.8照片, 在華盛頓大學應用物理實驗室，基于HM3碎石機的研究,，（1）橢球反射器，（2）電容器充電單位，和（3）xyz定位。 （M.貝利）

文獻中報道了大量使用了實驗性Dornier XL1或臨床HM3碎石機進行動物和人體研究。因為最初的多尼爾沖擊波源的普及，幾個實驗設備被設計成模擬由HM3產生的壓力分布（圖5.8）（Coleman等，1989; Prieto等，1991; Cleveland等，2000a; Loske等，2003）。其他研究小組修改標準沖擊波源或對實驗性碎石機進行調整（圖5.9和5.10）。利用小水箱耦合商業沖擊波源,評估碎石機的效能以及各種沖擊波引起的現象，也是常見的（圖5.11）。

本章主要目的是提供沖擊波產生方法的概述。除了技術細節的描述，目的是告知不熟悉的讀者所涉及的沖擊波現象以及有史以來最重要的沖擊波事態發展。一些技術從未實際轉移過到了這個行業，并且只能作為實驗設備。盡管如此，他們的描述被包括在內，因為它們可能會引起基礎科學的興趣的觀點，并刺激新系統和應用的發展。所描述設備的幾種組件，如超聲波掃描儀，X射線C型臂和治療臺可能并不是單一的沖擊波發生器。每個沖擊波只能包括一個或兩個代表性的碎石機。舊模式，由于其歷史重要性可能被認為是與生物醫學有關。其中大部分基于沖擊波的物理學。一些方法和設備仍處于研究階段。

5.9照片 基于HM3（DornierMedTechGmbH，Wessling，德國）在應用物理中心沖擊波實驗室研究碎石機，UNAM，顯示（1）沖擊波發生器，（2）橢球反射器，（3）水位，和（4）xyz定位器。（照片：F.Fernández）

圖5.10基于Piezolith 2501（Richard Wolf GmbH，Knittlingen，Germany）的照片在沖擊波實驗室，應用物理和應用中心研究沖擊波源Advanced Technology，UNAM，展示（1）xyz定位器，（2）絕熱水冷卻線圈，（3）壓電激波源，（4）火花隙驅動器，（5）部分水冷卻系統，（6）電容器，以及（7）脈沖發生器。 （照片：F.Fernández）

圖5.11（a）照片緊湊型西格瑪沖擊波碎石器（Dornier MedTech GmbH，Wessling，德國），顯示（1）小水測試罐，（2）網格放置里面的腎石 水箱，（3）震動波源，（4）水坐墊，和（5）超聲波掃描器。 （b）實驗裝置 基于Piezoson 100 Plus（Richard Wolf GmbH，德國Knittlingen）震驚顯示（1）小瓶的波浪單位放置在焦點內水箱，（2）水 水平，（3）耦合膜，（4）沖擊波源，（5）耦合的反射膜上的水表面，（6）xyz定位器，和（7）供應和控制單元。（照片：F.Fernández）

盡管有大量沖擊波源和碎石機的使用權，仍需要充分理解扣沖擊波所產生的現象，仍有基礎研究需要做，這是此與SWL結石粉碎和組織損傷，改善治療結果，并減少再治療率有關。