[发明专利]使冲击波医学治疗设备的压力稳定的自动可调电压

说明书

发明领域

本发明涉及使用声学冲击波技术用于医学治疗的系统和方法。特别是，本发明涉及提高效率的基于火花隙的身体外冲击波治疗技术。

本发明的背景

也称为冲击波(SW)治疗的压力脉冲治疗是无创身体外技术，该技术用于许多医学应用，例如：粉碎肾结石以及膀胱和尿道中的结石(碎石术)；在心血管治疗中的心肌血管重建；脑栓塞治疗；整形外科和运动药物应用，例如关节、骨头的修复、钙化肩袖肌腱炎、肱骨上髁炎、足底筋膜炎以及肌骨骼问题；伤口愈合；如美国第3,942,531号专利中所描述的，溶解接近皮肤和在骨盆区域中的细胞中的脂质；如2007年Angehrn等人所显示的，使用去焦低能身体外冲击波(ESW)重建真皮内的胶原；以及更多的应用。

冲击波由电储能电容器产生，该电储能电容器用很高的电压充电而且随后经由电声换能器迅速放电。作为本发明的基础的用于声学冲击波生成的这个电液压或基于火花隙换能器的技术提供相对低成本和紧凑的装置。然而，此类设备的寿命由于在使用时期内电极腐蚀而通常被限制到几千冲击波。

提出不同的解决方法，以试图克服这个问题。美国第4,730,614号专利描述腐蚀问题的基本解决方法，其涉及手工调整电极位置。美国第6,217,531号专利描述两个电极用在压力脉冲治疗设备中的方法。当电极由于使用而变得被腐蚀时，电极之间的距离被机械地、物理地调整，以便维持原来的火花隙，或电极之间的距离。调整自动地被执行。明显地，手工调整电极之间的距离是不实际的。然而，甚至机械调整的自动控制也不是有用的，因为它涉及昂贵、精密和复杂的装置。此外，电极的机械移动能引起诸如电极位置的不正确偏移的其它问题。

可选的冲击波产生方法以压电换能器为基础，利用多晶压电陶瓷元件膨胀或当受到高压脉冲时根据高压极化收缩的事实。由于大量压电晶体的球形布置，因此产生的波聚焦在中心，即，球形布置的焦点。长使用寿命的优点是以笨重和昂贵的装置为代价取得的。除此之外，X光定位系统非常难以集成到压电系统内。

可选的方法是基于电磁的系统，其中强大的脉冲电流流经扁平线圈，因此产生迅速变化的磁场。在位于线圈上的金属膜中感应出反向磁场，因此将膜推离线圈。最初平波依靠布置在线圈上的透镜阵列而聚焦。同样在这种方法中，更长的使用寿命以装置复杂性和成本为代价取得。

现有电液压设备的额外缺点是在血管和软组织应用中，其中塞块强度相对受限，在人体内的远焦点处产生的冲击波的所获得的有效治疗表面区域相应地低。

本发明的概述

背景技术不教导或建议如何在电液压冲击发生器的整个长使用期限内保持稳定的压力冲击波，也不建议如何在低冲击强度水平处增加它的有效治疗表面区域。

本发明通过提供自动可调的充电电压电液压治疗装置而克服了背景技术的这些缺点。可调的电压通过用较高的充电电压补偿电极烧损(burnout)和/或腐蚀来稳定冲击波压力和/或能量密度，而不需要电极位置的物理移动。此外，精细的充电电压调整将阻止在操作时间内可能发生的任何压力波动。在具体的实施方案中，压力可进一步被调整到最佳水平，其中冲击波的因而产生的有效治疗表面区域被最大化。

本发明解决了电液压方法的上述缺点，同时保持它的内在优点，即，简单性、紧凑性和低成本。

冲击波脉冲特征在于压力的初始急剧上升，后面是不一定恒定的高压力水平，然后是压力的快速减小。每个脉冲因此有寿命、最大压力水平、平均压力水平以及总能量，所有这些根据本发明优选地保持在期望水平上，更优选地在恒定的期望水平上。

根据代表本发明的不同实施方案的下列方法中的任一个或其组合或其相关标准的任何组合的任何加权平均，充电电压能在所发明的装置的操作期间连续实时地被调整：

1.“所测量的冲击压力控制的闭环”：因而产生的冲击压力在装置正常操作期间被压力换能器测量多次且优选地被持续地测量。充电电压相应地被实时地调整，以将压力保持在期望的水平。