[发明专利]弹道式冲击波聚焦波导

说明书

一种波导，配置成通过利用声波穿过不同材料的传播速度、通过控制形成该波导的材料和几何结构而使弹道式冲击波聚焦，其中弹道式冲击波穿过该波导行进，以使弹道式冲击波聚焦在聚焦区。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年6月28日递交的、题为“使冲击波聚焦和重合的整形器(Focusing and Coinciding Shockwaves Shaper)”的第62/355,337号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的公开内容通过以其整体引用而被包含于本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于弹道式冲击波的装置，具体地，涉及用于使弹道式冲击波聚焦的波导的这种装置、系统和方法。

背景技术

冲击波疗法(SWT)是一种使用声冲击波的、用于各种身体状况的非侵入形式的治疗。冲击波的使用可能最著名的是其在被称为碎石术的过程中用于肾结石的破碎。然而，冲击波还用于其它适应症，例如治疗骨折、慢性骨科炎症、慢性伤口的伤口愈合、心肌缺血的治疗以及本领域已知的其它身体状况。

声冲击波可通过包括电液、电导、电磁、压电和弹道式力生成器的各种生成器生成。

在弹道式冲击波生成器中，冲击波通过两个质量体之间的高能碰撞而生成，使得穿过金属介质传播的能量朝着被治疗的生物组织传播。

冲击波生成装置和系统通常通过流体耦合例如凝胶或流体填充的囊而与被治疗的组织耦接，以使得生成的冲击波能够进入目标组织。

冲击波与超声波和机械压力波的区别在于冲击波具有特定特征。压力波是穿过介质运动的压力扰动的泛称。这恰好就是什么是声波。这些扰动在它们所行进的介质中以音速运动。两者之间不存在正式的区别，原因是假设监听装置足够灵敏，则任何振幅的压力波可被听成是声音。

然而，冲击波具有特定类型的穿过流体介质运动的压力扰动。对于小的振幅，声压力波穿过介质，然后或多或少地返回到其初始状态。然而，具有足够大振幅的波将拖曳一点点随同其在一起的介质。这意味着在后面传播的声波将趋向于追上原始波且仍然更快地拖曳在声波后面的流体。该过程堆叠，最终可以具有合并成冲击波的多个压力波。

虽然共享数个共同的特性，但是冲击波与机械压力波的区别在于脉冲持续时间这个重要特征。真正的冲击波的能量波前在数微秒内(当根据IEC61846测量时是0.25至4微秒，通常在0.5至1微秒之间)被集中，而压力波的能量在数毫秒内(通常是1至7毫秒)被分散。冲击波脉冲具有在从脉冲开始的1微秒内发生的300纳秒的上升时间，机械压力脉冲大约在随后的1毫秒开始。

机械压力波和冲击波之间的该区别决定波能的穿透；虽然机械压力波主要影响表面组织，但是短持续时间的冲击波压力脉冲与表面组织进行有限的相互作用，冲击波能量传播到组织中并对体内结构具有更大影响。

使冲击波聚焦基于冲击波的起原即冲击波生成装置以不同方式实现。电液冲击波生成装置利用椭圆形镜子和反射器来将多个压力波反射到预定聚焦区，其中在预定且可控的聚焦区，使得压力波能够合并以形成冲击波。

电磁冲击波生成装置生成线性波前的压力波，该压力波利用声透镜聚焦到预定且可控的聚焦区。

压电冲击波生成装置利用径向布置的多个压电元件来使多个生成的压力波聚焦，在给定的聚焦区，这些压力波合并以形成冲击波。该聚焦区由径向布置的几何结构确定。

发明内容

由于弹道式冲击波生成的方式，导致现有技术的冲击波聚焦装置不能用于使弹道式冲击波聚焦。非弹道形式的冲击波生成可通过上面讨论的装置聚焦，原因是冲击波在其包括的水传播介质内生成