冲击波碎石术：技术的进步

  冲击波碎石术 （SWL） 是唯一一种治疗尿结石的无创手术技术，也是孤立性、无并发症、小上尿路结石的最常见治疗方法

  冲击波碎石术 （SWL） 是唯一的无创结石去除方法。SWL 曾经被认为是治疗几乎所有结石的主要选择，现在人们认为 SWL 具有限制其使用的局限性。特别是，SWL的治疗的有效性，受到结石负荷的严重限制，用冲击波治疗具有急性损伤的风险，并有可能产生长期不良反应。泌尿科医生能够最终靠使用Ramping方案，以较慢的冲击波速率进行治疗，从而获得更好的结果。其目的是使用尽可能少的冲击波和尽可能低的功率水平实现结石粉碎。重要的挑战依然存在，包括需要改善耦合，精准的结石定位，更好地确定结石何时完全断裂，以及最大限度地减少残留结石的发生。新技术已经开始解决其中的许多问题，并对未来有很大的希望。

  在20世纪80年代初将冲击波碎石术（SWL）引入临床实践之前，绝大多数尿结石，都是通过开放手术，具有相当大的并发症潜力，并且经常涉及很长的住院恢复期。由于结石病通常复发，结石形成者，经常随着时间的推移接受多次高侵入性手术。SWL利用高强度声脉冲，来分解尿结石，提供了一种完全无创的去除结石的方法，并有望消除几乎任何结石，而很少对肾脏或尿道造成伤害。

  早期的报道热情地推广了这项新技术，SWL甚至在复杂的病例中也有应用，例如多发性结石，双侧结石，单独肾脏结石和鹿角结石。然而，随着碎石术经验的增长，泌尿科医生开始认识到它的局限性。某些结石类型（例如，磷酸氢钙、一水草酸钙和胱氨酸结石）可能对 SWL 具有抵抗性。在容易破碎的结石中，断裂并不总是完整的，残留碎片的存在,通常需要二次处理。此外，肾脏解剖学的各个方面（下极，锐性肾盂肾盏角）可能对清除结石碎片构成障碍。此外，输尿管排出结石碎片的能力相对有限，将SWL治疗限制在小于约2.5厘米的结石负荷。

  报告也开始描述SWL的意外和有时严重的不良反应。很明显，冲击波可能会使血管破裂，并且由此产生的出血可能是严重的。个案研究报道了实质内出血和需要输血甚至肾切除术的大量肾血肿的发生。还报告了肾外损伤，例如腹腔内出血，脾破裂以及肝脏和胰腺血肿。

  因此，在无数成功案例的背景下，问题严重，不容忽视。作为回应，进行了基础研究，首先表征了SWL诱导的急性肾脏病变。主要使用多尼尔 HM3 碎石机,在猪模型中进行的研究发现，病变是局灶性的，但不限于焦点区域的尺寸，病变大小是剂量依赖性的（冲击波的数量和振幅），并且肾特别容易受到冲击波损伤。这些研究表明，病变可能涉及广泛的血管，可能发生肾小管损伤，但通常继发于血管破裂，并且出血引发炎症反应，可能导致瘢痕形成，永久性丧失功能性肾容积。对肾功能的全面评估发现，尽管肾小球和肾小管功能在短期内受到影响，但肾脏能迅速恢复。一个显着的观察结果是，即使短暂暴露于冲击波，也可能在肾脏中引发血管收缩反应。这些观察结果导致了治疗策略的发展，这些策略可以显着减少SWL的组织损伤。因此，对治疗的急性反应的研究，使人们认识到冲击波可能有害的现实，并有助于强调优化技术以改善结果的重要性。

  人们对SWL造成的持久伤害的可能性知之甚少。对冲击波不良反应的长期研究从未在动物模型中得到充分研究。关于SWL慢性影响潜力的最佳数据来自临床研究（在其他地方进行了回顾）12).虽然已发表的研究结果并非一致，但有足够的证据引起人们的担忧，即一些患者，特别是老年人和经历过多次碎石术的患者，发生持久和严重慢性疾病的风险增加，包括新发高血压和糖尿病。20–22多次治疗、肾损伤以及结石疾病的复杂性和严重程度的进展之间也可能存在联系。

  总体而言，碎石术为治疗肾结石和输尿管结石提供了重要的优势。特别是，SWL是无创的，很容易在门诊进行，并且可以非常有效地治疗孤立的无并发症结石。SWL还存在许多局限性 - 某些结石类型，难以用冲击波打碎，结石破碎可能不完整，需要重新治疗或辅助手术，以去除临床上显着的残留碎片，并且治疗仅限于最大结石负担约2.5厘米，因为输尿管排出结石碎片的能力有限。另一个限制因素是冲击波暴露，可能导致严重的急性肾和肾外损伤，并担心在某些情况下急性损伤可能进展为持久损伤。

  在本综述中，我们旨在正确看待这些优势和局限性，评估SWL在结石管理中的当前作用，并讨论碎石技术和治疗策略的最新进展，这将影响SWL在未来的使用方式。

  SWL、经皮肾镜取石术 （PCNL） 和输尿管镜术 （URS） 都是在特定临床情况下去除肾结石或输尿管结石的有效方法。PCNL 在治疗大结石负荷和鹿角结石方面优于 SWL 或输尿管镜检查。SWL 可有效粉碎和清除大多数大小达 2.5 cm 的肾结石。下极肾结石的最佳管理是有争议的。SWL 和 PCNL 的唯一前瞻性随机试验报告称，对于尺寸不超过 1 厘米的下极结石，无石率分别为 63% 和 100%。对于大于 1 厘米的结石，SWL 的无石率仅为 21%，PCNL 为 91%。虽然与SWL相比，PCNL导致更高的无结石率,和更少的再治疗需求，但并发症发生率更高，住院时间更长。对于较小的下极结石，URS 或 SWL 分别提供 35% 和 50% 的可比的无石率，两者都是可以接受的选择。下极结石的成功率低，可归因于肾脏解剖学和重力对碎片保留的影响，可能与结石断裂的效率无关。对于非下极结石，SWL 成功率各不相同，小结石的 SWL 成功率在 62-92% 的范围内，较大结石的 SWL 成功率为 33-84%。许多因素会影响治疗方式的选择，并且有几种情况可以预测SWL的不良结局。例如，肥胖（高BMI或皮肤到结石的距离大）会对SWL的成功率产生负面影响。其他解剖学特征，包括输尿管-肾盂梗阻、融合异常（如马蹄肾），也会对结局产生负面影响。一般来说，如果结石问题很简单，肾脏解剖结构正常，结石约2.5cm或更小，SWL应该是主要的治疗方式。

  输尿管结石的两种主要手术选择是SWL和URS。替代手术包括顺行经皮输尿管镜检查和腹腔镜输尿管切开术。输尿管镜技术的改进，使逆行输尿管镜检查，成为大多数输尿管结石的一线年美国泌尿外科协会（AUA）指南的文献基础表明，对于小于1厘米的近端输尿管结石，URS提供的中位成功率仅为56%，而SWL是首选的治疗方式，无石率为84%。相比之下，2007年AUA-欧洲泌尿外科协会（EAU）输尿管结石指南小组强调了URS在过去十年中的进步，并报告说，SWL和URS对小（1厘米）近端输尿管结石的无石率分别为90%和80%。通常，对于小输尿管结石，URS 在输尿管远端是首选，在输尿管近端 SWL 或 URS 是可以接受的。对于较大的结石，与SWL相比，URS似乎导致更高的无石率和更少的再治疗需求，但并发症发生率略高，住院时间更长。

  对保健费用的分析已用于估计处理结石的手术趋势。珀尔及其同事研究表明，在整个 20 世纪 90 年代，美国约 50% 的病例使用 SWL，40% 的病例使用 URS，约 4% 的病例使用 PCNL，随着时间的推移，这种分布没有太大变化。在大约同一时期的类似评估中，Kerbl发现PCNL的使用率相似（4-6%），但SWL的使用率略高（70-80%），URS的使用率较低（14-22%），尽管这代表了研究期间URS的使用增加了近60%。对研究者所在医院治疗记录的分析显示，大约在同一时期，URS的使用增加了53%，而SWL的使用减少了15%。该中心的结石处理程序数量保持合理恒定。相比之下，这一时期的医疗保险数据显示，结石手术的数量增加了75%，SWL的使用增加了约60%。这些数据表明，在国家一级使用SWL的大幅增加，并没有反映在这个特定学术中心的实践中。

  一个中心使用URS的增加是否反映了其他学术中心的趋势，这很难回答。然而，至少在一些学术中心，尿结石手术的使用通常被认为是在增加。最近的一项研究表明，情况可能就是如此，并提供了手术技术代际转变的证据。大多数泌尿科医生会同意，医生偏好会影响特定病例的治疗方式的选择。Matlaga的研究检查了2003年至2008年期间候选人提交给美国泌尿外科委员会的外科实践日志，以进行初始认证和重新认证。初始认证队列中的泌尿科医生在52%的病例中执行了URS，而更高级的泌尿科医生在高达60.5%的病例中进行了SWL。对于这一趋势，有几种可能的解释，包括过去十年中内窥镜技术的巨大进步，同期SWL技术的进步有限，以及年轻的泌尿科医生现在在学术中心接受培训时，被介绍给最先进的内窥镜技术。此外，一些高级泌尿科医生可能不太可能接触到技术创新，或者不愿意花时间学习更新，更先进的技术。

  另一个可能影响治疗选择的因素，至少在美国，是许多常见的外科手术从医院到门诊手术中心的广泛迁移。特别是，医生对这些中心的所有权的增加以及所涉及的经济激励措施可能有助于门诊手术的优先选择。门诊手术中心的所有权，甚至可能影响手术干预的适应症，正如在其他医学领域所看到的那样。例如，当碎石术设施由在该设施内工作的医生拥有时，患有大型无症状肾结石的患者，可能最有可能接受SWL治疗 - 无论成功率如何较低。

  因此，在治疗尿路结石的可用手术选择中，SWL目前最常使用。然而，年轻的泌尿科医生更喜欢技术上更具挑战性的腔内科方法，其结果更确定，这种趋势可能会影响未来应用手术的速度。财务考虑似乎也可能影响模式的选择。

  人们普遍认为，SWL的治疗方案因临床环境而异。选择治疗方式的实践模式受到诸如获得设m， 以及个体泌尿科医生的熟练程度和偏好等因素的影响;碎石术的进行方式至少部分取决于类似的因素。碎石术在所有机构或所有站点的执行方式都不相同。协议存在差异是可以理解的，但当地做法往往偏离公认的最佳做法。

  冲击波的传递方式会对结果和不良反应的发生产生重大影响。简而言之，有充分证据的证据表明，冲击波剂量应尽可能低，并且应以缓慢的冲击波速率进行治疗。单次肾脏损伤，对脉搏振幅和冲击波数具有剂量依赖性，长期不良反应的风险增加与多次碎石术有关。当以每分钟60次冲击波（或更慢）的速度进行治疗时，成功率已被证明明显优于每分钟120次冲击波的典型速率。此外，通过减缓冲击波速率可以降低受伤的风险，并且在治疗开始后加入短暂的暂停可以防止受伤。因此，目前的标准是在低至中度能量下，以尽可能少的冲击波进行治疗，以尽量减少急性和持久的组织损伤，并以缓慢的冲击波速率（每分钟60次冲击波或更慢）进行治疗，以增强结石断裂并减少组织损伤。然而，很难知道这些标准在实践中得到多大程度的遵守。

  冲击波的冲击率是难以将最佳实践建议转化为实际实践的一个很好的例子，并且可能有助于说明临床环境的竞争需求如何影响治疗方案。尽管有确凿的证据表明减缓冲击波速率是有益的，但很少有泌尿科医生能够在实践中采用这种简单但有效的措施。减慢冲击波速率会增加治疗时间。对于一个每天看到十几个或更多病例的高容量结石中心，减缓冲击波速率可能不是一个可行的选择。此外，许多泌尿科医生和SWL技术人员，被要求遵循其机构或服务指定的一套协议。对于许多由某些移动提供商提供服务的私立医院和站点来说，情况就是如此，它有效地将治疗的关键方面从泌尿科医生手中夺走。此外，一些泌尿科医生和技术人员可能不知道代表该领域进步的概念和支持数据。人们会期望学术中心的泌尿科医生最不可能属于这一类，但知识基础不足可能是任何环境中的一个因素。

  总冲击波剂量是另一个可能因临床环境而异的参数。在碎石机的准入有限的情况下，这限制了重新治疗的机会，因此自然倾向于提供最大数量的冲击波，以增加在一次治疗中完全粉碎的机会。同样，随时可以获得碎石术使得重新治疗成为可能，这增加了传递的冲击波的总数。

  可以说，最好的治疗方法，将在泌尿科医生可以自由确定冲击波传递方案并采用客观确定的数据已显示可以改善结果并最大限度地减少不良反应的策略的环境中进行。

  随着对冲击波作用在结石和组织损伤中的作用机制的了解越来越多，并且随着对冲击波的生物反应得到更好的表征和理解，构成SWL中最佳实践的程序步骤肯定会发生变化。仅在过去几年中，研究的重大进展，就确定了几个可能影响SWL结果的关键因素，并有可能降低不良反应的发生率（表 1).简而言之，他们为基本技术的重要性提供了新的见解 - 如何最好地将冲击头与患者配对，以及冲击波速率和功率的治疗设置如何影响结石断裂和组织损伤，以及冲击波传递的顺序。

  与水桶式多尼尔HM3不同，现代碎石机是干式设备，其中治疗头与患者接触。在目前的机器中，唯一的例外是Storz SLX（Storz Medical，Tägerwilen，瑞士），它使用部分水浴与减震头耦合。偶联的典型方案是将少量凝胶涂抹在治疗头的垫子上，以及患者皮肤上的接触区域。将治疗头压在皮肤上，靶向结石并开始治疗。通常很少关注联轴器的质量。然而，气泡可能会在偶联界面处被捕获，并且这些缺陷的可能性随着凝胶处理的次数的增加而增加。冲击波通过水和耦合凝胶传播得很好，但不能通过空气传播。事实上，超过99%的碎石器冲击波将反射在气泡中。即使是非常轻微的耦合缺陷也会影响结石断裂。使用带有聚酯薄膜作为替代体壁的测试罐的体外实验表明，覆盖率仅为2%的缺陷可将模型石的破损减少20-40%。断开和重新建立接触使在焦点处测量的声能的传输减少了50%以上。通过处理和应用凝胶的方式可以提高偶联质量。一种有效的方法是将凝胶直接从储备罐中作为土堆涂抹到治疗头的中心，然后将垫子压在患者身上。通过增加垫子的充水压力，凝胶可以进一步扩散。耦合问题可能看起来很平凡，但它是必不可少的，因为耦合不良和耦合的可变性可能导致不良和可变的结果。

  很容易看出，结石断裂和组织损伤是剂量依赖性的。冲击波速率应该同样影响结果似乎不太直观。然而，三项前瞻性临床试验和一项独立的荟萃分析得出结论，与每分钟120次冲击波相比，每分钟60次冲击波的结石破损结果有所改善，并且最近在猪模型中对急性肾损伤的研究表明，每分钟60次冲击波（或更慢）的组织损伤减少。实验室研究表明，对于结石断裂和组织损伤，冲击波速率影响的作用机制是不同的。在结石断裂中，空化气泡在结石表面塌陷，主要作用于侵蚀碎片，这些碎片太小，而无法通过冲击前部产生的内部剪切应力作用。气蚀，气泡的形成和剧烈坍塌，取决于冲击波负压相位的振幅和持续时间。在快速冲击波速率下，空化增加，因为气泡坍塌时产生的微气泡在脉冲之间持续存在，从而为新气泡的形成提供种子。这些小气泡的生长减少了冲击波的负压，气泡数量的增加改变了气泡动力学，影响了能量传递到石头。因此，在快速冲击波速率下，会形成更多的气泡，但它们在攻击石头表面方面效果较差。

  空化也会导致组织损伤，但方式非常不同。在血液中形成的气泡被认为会在血管膨胀或塌陷时损坏血管壁。幸运的是，在血管内不容易发生空化效应，否则，SWL 中的血管损伤可能会更频繁地发生。另一种假设是，组织内的空化是继发于剪切引起的损伤。如果冲击波速率快于组织的置换松弛时间，则应力可能会在肾组织内积聚。在这种情况下，血管破裂可能由剪切引起，由此产生的血液外渗和淤积可能为强烈的空化提供场所，加剧组织损伤。数值建模表明，组织松弛的冲击波速率阈值约为1 Hz，因此，预计每分钟超过60个冲击波的速率,将驱动导致损伤的组织变形。猪模型中最近的研究表明，减缓冲击波的传递速率,可以显着减少肾损伤（图 1).在单独的研究中，使用在24 kV下操作的Dornier HM3碎石器，每分钟用120，60或30个冲击波处理猪。与以较快的速度治疗的猪相比，以较慢的速度治疗的动物的病变明显较小。这一发现可能非常重要，因为它意味着防止SWL创伤就像减缓碎石机的放电速率一样简单。大多数中心在采用慢速冲击波速率方面都遇到了实际困难，但是降低冲击波速率既具有保护作用又可以改善宝石断裂的概念使其成为一种有吸引力的治疗策略。

  图 1慢速冲击波速率在冲击波碎石术（SWL）中的保护作用。由SWL治疗的三头猪的肾脏。顶行显示表面视图，下行显示相应的组织部分。一该肾脏使用Xi Xin XX-ES CS-2012A碎石机接受了推荐用于临床治疗的冲击波剂量（1，500冲击波，9.3 kV，27冲击波/分钟）。未观察到表面或实质出血，病变大小为功能性肾容量（FRV）的0%。XX-ES是目前唯一推荐以低于每分钟60冲击波的发射速率使用的碎石机。b该肾脏也接收了1，500个冲击波，但使用多尼尔HM3碎石器，每分钟30个冲击波（18千伏）。未观察到表面出血，但可以看到几个小的出血部位被分离到肾（箭头）。病变大小为0.1%FRV。c该肾脏用HM3碎石器以每分钟120次冲击波（2，000次冲击波，24 kV）进行治疗。损伤包括包膜下血肿（星号）以及皮质和状出血部位（箭头）。该肾脏的病变大小测量1.5%FRV。使用猪模型的研究表明，与每分钟120次冲击波相比，用HM3碎石器以每分钟60次冲击波进行治疗也具有保护作用（病变大小：分别为0.42%FRV和3.93%FRV）。

  如何将冲击波施用于患者 - 在给定功率水平下关于时间和冲击波数的顺序 - 可以影响结石断裂并对组织损伤产生巨大影响。20多年前，针对无麻醉碎石术引入了Ramping的做法，其中冲击波强度逐渐增加，作为使患者适应治疗的一种手段。在大多数机构中，这种方案仍然以这种或那种形式遵循 - 无论用于麻醉的方案如何。没有标准的Ramping（或逐步）方案，泌尿科医生和技术人员倾向于使用适合其特定环境的任何方法。这种方法通常涉及标称射击次数的两个或更多步骤，动态增加功率设置，然后在一些更高的水平上- 低于碎石机的最大设置 。已经观察到Ramping法可以改善体外结石的破损，并且通过手术植入猪体内的模型结石，并且据报道，斜坡可以提高患者的成功率。逐步治疗也可能有助于降低血肿率。

  猪模型中的研究表明，两步Rmping方案可以显着减少肾损伤，但它不是提供保护的从低到高的步骤。在18 kV下用100个冲击波，然后在24 kV下用2，000个冲击波治疗，与24 kV下的2，000个冲击波相比，病变大小显着减小 - 但是在24 kV下用100个冲击波处理，然后在24 kV下处理2，000个冲击波。保护作用的关键是在两种剂量之间包含短暂的停顿（约3分钟）。保护程度令人印象深刻。在24 kV下没有暂停治疗的动物显示平均病变大小约为功能性肾体积的4%，而使用暂停方案治疗的猪的病变影响约0.5%或更少功能体积。这一发现强烈支持逐步治疗是有益的这一观点。在大多数临床环境中，在治疗中纳入短暂的暂停应该是可行的，并且由于逐步方案已被证明可以提高成功率，因此建议暂停方案以提高安全性似乎是合理的。

  一些技术进步有望提高SWL的有效性和安全性。这些发展包括引入具有双冲击波源的碎石机，使用产生宽焦距的碎石机，以及开发有助于跟踪和瞄准结石的新装置（其中许多处于实验阶段），帮助确定结石何时完成破碎并提高残余碎片的清除率（表 2).这种技术的应用对于改善临床SWL治疗的结果具有巨大的潜力。

  第一台被广泛引入临床实践的碎石机Dornier HM3是一种液电压装置，其中使用靠近半椭圆体反射器底部的电极通过水下火花放电产生冲击波。患者斜倚在XYZ椅子上，浸入水浴。通过荧光透视定位结石，并将其定位在碎石器的焦点处进行治疗。HM3产生了相当强大的（约40 MPa）冲击波，焦距宽约为12毫米。声耦合非常出色，因为水是传播冲击波的绝佳介质。HM3 的无结石率也非常出色：对于简单的非下极结石，无石率约为 90% 或更高。

  尽管如此，由于HM3的大型水浴和水处理厂需要专用设施，制造商开发了干式装置，其中减震源由橡胶靴封闭。为了设计可用于在最小麻醉下进行碎石术的机器，冲击源的孔径被扩大。这种修饰将能量分散到患者皮肤的更广阔区域，以减少治疗期间的不适，但导致更窄的焦点区域。许多这样的碎石器的焦距宽度约为5毫米。此外，一些碎石机产生100 MPa或更高的声压。

  20世纪90年代开发的大多数碎石机都从火花隙技术转向耐用，高度可重复的电磁冲击源;然而，一些制造商继续追求液电技术，包括开发封装电极，以提高使用寿命和一致性。还开发了采用多种压电陶瓷元件产生冲击波的压电碎石器。这些机器的结果在很大程度上很差。然而，压电式并没有被完全放弃，因为这种模式提供了操纵波形的潜力，在处理过程中引导声轴跟踪结石，并且当与另一个冲击发生器配对时，已经用于快速连续地产生复式脉冲，作为增强结石破损中空化效果的手段。

  认识到空化在结石粉碎中的作用，已经导致人们努力增强结石表面空化气泡的作用。一个新颖的想法是，快速连续地使用两个冲击波来驱动气泡对石头的强烈坍塌。已经报道了许多方法，例如将碎石器与辅助压电阵列安装，以沿同一声学轴产生第二个尾随冲击波。复式冲击波也使用装有附加充电和放电电路的压电碎石器产生，以产生第二个脉冲。复式冲碎石术是一个积极研究的领域，有望作为一种增强结石断裂同时最大限度地减少伤害的手段。

  一个相关的概念是从与同一焦点对齐的单独治疗头传递紧密定时的冲击波。双源碎石机已经用于治疗患者，尽管与双冲击源相关的固有复杂性 - 耦合和声输出的两个潜在可变源 - 加上担心以非常快的冲击波速率（高达每分钟240个冲击波）进行治疗可能是有害的，但初步报告表明，这种机器可以安全有效地使用。双源碎石机目前尚未广泛使用，但该概念具有优点，并且随着不断的改进和进一步研究，这种机器将来可能会得到更广泛的应用。

  将一个碎石机与另一个碎石机区分开来的主要特征是其声学输出;即传递到焦点体积的声能的振幅和空间分布。就声学输出而言，很难描述什么构成典型碎石机，因为振幅和焦距的范围是如此之大。多尼尔HM3可以说是研究最广泛和最有特征的碎石机，在大约10-12毫米的焦距内产生约40 MPa的峰值正压（报告描述了8-15毫米）.然而，大多数碎石机会产生更高的压力（~60-160 MPa），并传递到更窄的焦点区域（~3-6毫米）。一类机器还可产生相当低的压力（~20 MPa），并具有非常宽的焦区（~18-20 mm）。两个这样的碎石机是XX-ES CS-2012A（中国锡鑫医疗器械有限公司）和LithoGold LG-380（组织再生技术，美国佐治亚州伍德斯托克）。已经发现这两台机器都具有非常宽的焦区，并且在用于临床治疗的功率设置下产生相对较低的声压（XX-ES〜18 mm，16-20 MPa;LG-380 ~20 mm， 20–25 MPa）。这些宽焦、低压碎石机在市售时间很短，但已经开始引起人们的关注，因为研究表明，焦距宽度以多种方式影响结石断裂。

  呼吸运动可以将结石移入和移出焦点区域，因此，更宽的焦点区域提供了更好的撞击结石的机会。一项体外研究已经说明了这种效应，该研究比较了焦距约为5毫米的碎石机（多尼尔DoLi-50）与焦距约为18毫米的碎石机（XiXin XX-ES）的碎石器的破石效率。当模型石放置在声学轴横向的设定距离时，DoLi-50的破损效率，随着距离的增加而下降得更快，但直到15毫米横向时才有显着差异，此时DoLi-50需要的冲击波数量几乎是XX-ES的两倍才能完成（3，006±780冲击波，而1，726±972冲击波;P0.006），尽管XX-ES产生的声压要低得多（DoLi-50 58 MPa与XX-ES 16 MPa相比）。这意味着，当由于呼吸运动而发生结石运动时，更宽的焦点区域将增加撞击和破坏结石的可能性。

  焦斑似乎在结石粉碎的机制中也起着关键作用，特别是结石的初始碎裂和大碎片的断裂;至少报告了两种影响，首先，当焦距宽度比结石窄时，沉积在结石中的能量减少。焦距为 10 毫米的结石提供的能量是焦距为 4 毫米的结石的五倍。其次，冲击波通过过程中结石内产生的剪切应力在结石破损中起着关键作用。数值模拟研究表明，在结石内产生大内应力所需的横波从结石表面射出，并在焦点宽度大于结石直径时发生也就是说，结石的外表面必须承受高压才能产生明显的内应力。

  安全性和有效性是SWL中的重要问题，有证据表明，与使用具有更广泛焦点区域的设备相比，使用更强大，更窄的焦点区域机器与更高的再治疗率和更大的不良反应发生率相关。然而，这并不意味着宽焦区碎石机本质上是更安全的机器。事实上，人们可能会认为，一个更广泛的焦点区域会使更大的组织区域暴露于潜在的破坏性冲击波能量中。然而，对猪的研究表明，当使用各自制造商推荐的治疗方案传递临床剂量的冲击波时，XX-ES和LG-380宽焦区机器都会在肾实质中产生相对较小的（约0.1%功能性肾体积）病变。这些研究中使用的方案以慢速冲击波速率进行治疗（XX-ES每分钟27个冲击波，LG-380每分钟60个冲击波）。这两种慢速方案已经在使用HM3的研究中显示，与以每分钟120次冲击波的传统速率治疗相比，产生明显更少的伤害。在一项研究使用宽焦区机器适当地评估快与慢冲击波速率的影响之前，人们必须假设迄今为止用这些碎石机观察到的低水平损伤是以慢速冲击波速率治疗所提供的保护的产物。

  大多数患者接受最大剂量的冲击波治疗。尽管实验室研究表明，几乎所有类型的结石都可以通过施用数百次冲击波而不是数千次冲击波来破坏，但情况仍然如此。由呼吸运动引起的错过射击，以及由于声耦合不良而导致目标有效能量的降低肯定会导致更高的冲击波计数。然而，患者过度治疗的主要原因是因为常规影像学检查不会显示结石何时破裂至完成。多年来，与碎石术机一起使用的透视和超声成像方式已得到显着改善，并且对结石定位有效，但对于精确确定治疗终点仍然不可靠。经验丰富的泌尿科医生知道寻找边缘的软化，密度的损失和颗粒的运动作为碎片的迹象，但这些特征很难判断，也很难限定。

  最近的进展包括开发声学反馈系统，以监测结石粉碎并确定破损终点。宽带接收器用作麦克风来监控从结石上反射的冲击波。该信号包括入射冲击波的反射和传输到结石中的声波的混响。当石头破裂时，较小碎片中的混响会产生更高频率的信号。使用模型结石进行的体外测试表明，即使是第一次破裂也可以实时检测到，并且在频域中转换信号时，断裂更加明显。END系统可以区分大小相差仅1-2毫米的片段。概念验证得到了很好的证明，在体内测试之前，系统需要进一步改进。

  由Leighton和同事开发的类似系统，利用声学传感器检测碎石机焦点处每次射击产生的发射。该无源监测目标区域的气泡。空化信号的质量受直接流体环境的影响，并被发现与结石的破损程度相关。计算机显示屏告诉操作员冲击波是否击中结石，以及碎片是否正在进行。使用该设备的临床试验显示出希望，预测了95%治疗成功病例的结果。

  呼吸运动可以随着每次呼吸而移动5厘米或更多的结石，并且这种运动与碎石器的声轴不一致。因此，结石是一个移动的目标，被带入和带出碎石机的焦点区域。根据呼吸频率、偏移的长度以及碎石机的焦点宽度和冲击波频率，当发射 50% 或更多次射击时，结石可能位于焦点区域之外。因此，许多射击错过了预定目标，但击中了周围的组织。如果一种追踪移动的结石并仅在结石到达目标时才触发碎石机的方法，那么它将缩短治疗时间并减少暴露于冲击波。

  已经开发了几种靶向系统来跟踪治疗过程中的结石。其中包括使用复杂的超声成像仪和跟踪算法，以及压电碎石器内置的系统，以主动控制光束撞击移动的石头。这些系统目前都没有在临床上使用，但它们证明了跟踪可以将命中率提高约50%的概念证明。

  欧文及其同事报告了一种实时跟踪和触发系统，其中短超声波脉冲被传递到碎石机的焦点，并且散射脉冲 - 在目标上被结石散射 - 由接收器 - 传感器检测。结石散射的信号振幅远高于组织散射的信号，并且使用背景以上结石的阈值来触发碎石器。使用电动定位器模拟通过HM3克隆碎石器的测试罐进行4厘米的呼吸偏移的体外测试表明，该系统将结石破损改善了大约两倍。

  SWL的一个公认的局限性是结石碎片在肾脏内保留，特别是下极。幸运的是，大多数细颗粒清除得相当好，但较大的碎片，大约一到几毫米，可以缓慢地排出或保留。由于这些碎片可能是症状性的，也可以作为结石形成的病灶，因此长期以来一直有兴趣寻找去除它们的方法。在某些情况下，输尿管镜检查可能是一种选择，但无创方法（如叩诊、利尿或倒置患者）具有更广泛的吸引力。最近，已经描述了一种方法，其中可以使用经皮聚焦超声移动肾盂中的结石碎片。该系统采用聚焦超声治疗探头，该探头产生声辐射力和声流，足以将结石碎片推过几厘米的距离。治疗探头具有超声成像探头，用于定位碎片并帮助操作员将其向所需方向移动。该系统独立于碎石机，并在热损伤阈值以下运行。这种装置不仅具有相当大的希望，不仅可以移动和清除石头碎片，还可以分散碎片簇，以帮助确定石头是否被充分破碎完成。

  SWL中的一些其他问题似乎非常适合通过新技术来解决。这些问题包括确保足够的声耦合，以及肥胖患者带来的困难。

  如前所述，与现代干式碎石机的声耦合效率低下且变化很大。当首次建立耦合时，耦合界面处会出现缺陷（气泡），如果患者移动或接触断裂并匆忙重新启动，则会出现缺陷（气泡）。这种缺陷会干扰冲击波能量向目标的传递，降低结石破损效率。因此，耦合不良需要增加冲击波的数量才能有效治疗，但由于冲击波仍然表现出足够的负压相，它们保留了导致组织损伤的可能性。即使在体外控制良好的条件下，通过典型的凝胶应用方法进行耦联也是高度可变的，耦联界面的缺陷范围为1.5%至19%。利用适当的技术来应用凝胶可以提高体外耦联的质量，但是当与患者一起工作时，泌尿科医生无法知道耦联是否足够。需要的是一种在准备治疗和整个SWL治疗期间评估耦联界面完整性的方法。直接成像是一种可能的解决方案，可以立即提供反馈。一些碎石机配备了在线超声探头，监测耦合的完整性可能是这种现有硬件的有用应用。

  肥胖患者通常碎石术的结局较差，在皮肤与结石的距离大于 9-10 cm 的情况下，治疗往往会失败。当皮肤与结石的距离很大时，无法将结石精确地定位在碎石机的焦点上 ， 这种情况几乎肯定会产生非常差的耦合。关于肥胖患者中结石沿碎石器轴线耦合和定位之间的权衡的数据从未报道过，尽管最近的一项研究发现，使用HM3时，皮肤与结石的距离没有影响，HM3是一种耦合不是问题。然而，对于许多碎石机，即使结石位于焦点的远端，结石也可能破裂。事实上，对于一些碎石机，例如LithoGold LG-380，破损实际上最好是焦点远端几厘米。因此，肥胖患者至少存在两个潜在问题：克服无效耦合;并确保结石沿着声学轴准确定位。也许典型的干式波源可以安装部分水浴（Storz SLX的一个吸引人的功能）。至于当焦点落在结石的近端时进行定位，，使结石位于声学轴上。

  SWL仍然是唯一一种无创的去除尿结石的手术治疗。这一事实是影响泌尿科医生和患者选择碎石术，而不是更具侵入性的尿路内手术的关键。SWL具有值得注意的局限性，包括一系列潜在的严重不良影响。然而，SWL技术和工艺正在取得重大进展，这些技术和工艺已经开始提高成功率并减少不良反应的可能性 - 对冲击波参数和治疗方案的密切关注将提高成功率并有助于提高安全性。

  冲击波碎石术 （SWL） 是唯一一种治疗尿结石的无创手术技术，也是孤立性、无并发症、小上尿路结石的最常见治疗方法

  一些结石类型可以高度抵抗冲击波;临床相关的残留片段在 SWL 中很常见，在 SWL 后进行复治很常见

  冲击波治疗可使血管破裂，引起急性肾损伤;SWL 后肾脏的炎症可导致瘢痕形成，导致肾功能丧失

  通过以缓慢的冲击波速率治疗，SWL的成功率显着提高;通过以缓慢的冲击波速率进行及时有效的治疗，以及通过在步骤之间暂停的逐步治疗，也可以减少肾损伤。

  大多数泌尿科医生可能会过度治疗冲击波，因为断裂终点,很难判断;正在开发新技术，以针对结石，评估破损和清除碎片