Jenis Generator .

Ada tiga jenis utama dari generator gelombang kejut : electrohydraulic ( spark gap ) , elektro - magnetik , dan piezoelektrik .

Electrohydraulic ( Spark Gap ) Generator . Dalam lithotripter shockwave electrohydrau - lic , gelombang kejut memperluas berbentuk sebuah bola yang dihasilkan oleh percikan air dis -charge ( Cleveland et al , 2000) . Tegangan tinggi diterapkan pada dua elektroda menentang diposisikan sekitar 1 mm terpisah . Tegangan tinggi debit percikan menyebabkan penguapan ledakan air pada ujung elektroda . Untuk memperluas berbentuk sebuah bola gelombang kejut yang akan difokuskan ke kalkulus elektroda ditempatkan pada satu fokus ( disebut F1 ) dari ellipsoid , dan target ( batu ginjal ) ditempatkan pada fokus yang lain ( disebut F2 ) . Gambar 48-14 ( pada Ahli Konsultasikan website) menunjukkan reflektor hemiel - lipsoid dan celah percikan khas yang digunakan dalam mesin electrohydraulic tua . Pengaturan ini memungkinkan proyektor tion sebagian dari energi gelombang kejut yang asli dari ujung elektroda ke batu , asalkan ujung elektroda tepatnya di F1 . Tubuh elektroda bervariasi dalam orientasi antar mesin dalam hal ini diposisikan dalam ellipsoid untuk memberikan yang mudah cara penggantian seperti itu memburuk .

Keuntungan yang jelas generator ini efektifitas dalam batu ginjal melanggar ( Lingeman , 1997) . Disad - vantages adalah fluktuasi tekanan besar dari shock shock dan kehidupan elektroda yang relatif singkat . Baru elektroda hidup lebih lama ( seperti NewTrode oleh HMT ) telah dikembangkan untuk mengatasi kelemahan ini . Isu lain yang perlu dipertimbangkan adalah bahwa sebagai elektroda memburuk , ia memakai bawah , dan perpindahan 1 - mm dari elektroda ujung off dari F1 F2 dapat bergeser hingga 1 cm off dari target awal .

Generator elektromagnetik . Sedangkan electrohydraulic litostratigrafi - tripter menghasilkan gelombang listrik difokuskan dengan memantulkan berbentuk sebuah bola guncangan memperluas off dari reflektor ellipsoid , generator elektromagnetik netic menghasilkan baik pesawat atau Gelombang silinder . Gelombang bidang yang difokuskan oleh lensa akustik (Gambar 48-15 ) , gelombang silinder tercermin oleh reflektor parabola (Gambar 48-16 ) dan berubah menjadi gelombang bola . itu desain dasar dari sebuah generator elektromagnetik sederhana . Gambar 48-15 menunjukkan sebuah sistem yang menggunakan penuh air tabung shock mengandung - ing dua melakukan piring silinder dipisahkan oleh selembar insulat - ing tipis. Ketika arus listrik dikirim melalui satu atau kedua konduktor , medan magnet yang kuat diproduksi antara konduktor , memindahkan piring terhadap air dan dengan demikian menghasilkan gelombang tekanan . Gaya elektromagnetik yang

dihasilkan , disebut tekanan magnetik , menyebabkan sesuai pres- yakin ( shockwave ) dalam air . Shock depan yang dihasilkan adalah gelombang pesawat yang dari diameter yang sama sebagai piring membawa arus . Energi dalam gelombang kejut ini terkonsentrasi ke target dengan fokus dengan lensa akustik . Sistem elektromagnetik netic yang menggunakan sumber silinder ( lihat Gambar . 48-16 ) juga memiliki kumparan silinder dikelilingi oleh membran silinder yang menjauh dari kumparan dengan induksi medan magnet antara dua komponen . Dalam kedua sistem pulsa tekanan hanya memiliki satu titik fokus ( F2 ) yang diposisikan pada target .

Generator elektromagnetik lebih terkendali dan reproduksi - ible daripada generator electrohydraulic karena mereka tidak incor - porate variabel dalam desain mereka seperti debit percikan air . Keuntungan lainnya termasuk pengenalan energi ke tubuh pasien atas area kulit yang besar, yang dapat menyebabkan rasa sakit berkurang. Selain itu, titik fokus kecil dapat dicapai dengan kepadatan energi tinggi , yang dapat meningkatkan efektivitas dalam memecah batu . Generator ini akan memberikan beberapa ratus Gelombang engkau - pasir sebelum servis , sehingga menghilangkan kebutuhan untuk sering elektroda pengganti , yang diperlukan dengan mesin paling electrohydraulic . Kerugian dari desain ini mungkin bahwa wilayah fokus kecil hasil energi tinggi dalam peningkatan laju pembentukan hematoma subcapsular . Tingkat pembentukan hematoma subcapsular untuk Storz Modulith telah disarankan untuk menjadi 3,1 % menjadi 3,7 % ( Dhar et al , 2004) . Piper dan rekan ( 2001) mengemukakan bahwa hematoma perinephric dapat terjadi pada sampai dengan 12 % dari pasien yang diobati dengan Doli S lithotripter . Sebaliknya, perineph - ric hematoma dilaporkan terjadi pada sekitar 0,6 % dari pasien yang menjalani SWL dengan dimodifikasi Dornier HM3 mesin ( Chaussy dan Schmiedt , 1984; Knapp et al , 1987 ) .

Generator piezoelektrik . The piezoelektrik lithotripter juga menghasilkan Gelombang pesawat dengan langsung konvergen shockfronts . Generator ini terbuat dari mosaik kecil , terpolarisasi , polikristalin , elemen keramik ( barium titanat ) , yang masing-masing dapat didorong untuk cepat memperluas dengan penerapan sebuah pulsa tegangan tinggi (Gambar 48-17 ) . Karena kekuatan terbatas elemen piezoelektrik tunggal, 300-3000 kristal diperlukan untuk generasi tekanan kejut yang cukup besar . Unsur-unsur piezo - listrik biasanya ditempatkan di bagian dalam hidangan bola untuk mengizinkan konvergensi shockfront tersebut . Fokus dari sistem ini adalah di pusat geometris hidangan bola .

Keuntungan generator ini meliputi akurasi fokus , layanan panjang kehidupan , dan kemungkinan pengobatan anestesi bebas karena kepadatan relatif rendah - energi pada titik masuk kulit gelombang kejut tersebut . Untuk alasan ini , Lithotripters piezoelektrik pada umumnya cenderung menghasilkan lebih sedikit ketidaknyamanan dibandingkan Lithotripters dengan sumber energi lain . Kelemahan utama dari sistem ini adalah kekuatan insuf -mencukupi itu memberikan , yang menghambat kemampuan untuk secara efektif memecah batu ginjal . Sumber energi piezoelektrik menghasilkan beberapa tekanan puncak tertinggi dari setiap litho - tripter , tetapi energi yang sebenarnya dikirim ke batu per pulsa shockwave adalah beberapa kali lipat lebih rendah daripada yang disampaikan oleh mesin electrohydraulic karena volume yang sangat kecil F2 .

Generator lainnya . Generator Microexplosive juga telah diproduksi namun belum diterima secara luas . The eksploratif - sion dari kecil memimpin pelet azida dalam reflektor parabola menghasilkan gelombang kejut perangkat ( Kuwahara et al , 1987) . Meskipun efektivitas dari jenis generator dalam memproduksi gelombang listrik, teknologi ini belum bertemu dengan sukses komersial karena con - cerns tentang penyimpanan dan penanganan volatile memimpin pelet azida . Masih metode lain generasi shockwave menggunakan laser balok atau pistol gas ringan multistage , tapi ini juga belum diterima secara komersial

Generator Type. There are three primary types of shock- wave generators: electrohydraulic (spark gap), electro- magnetic, and piezoelectric.Electrohydraulic (Spark Gap) Generator. In the electrohydrau- lic shockwave lithotripter, a spherically expanding shockwave is generated by an underwater spark dis- charge (Cleveland et al, 2000). High voltage is applied to two opposing electrodes positioned about 1 mm apart. The high- voltage spark discharge causes the explosive vaporization of water at the electrode tip. For the spherically expanding shock- wave to be focused onto a calculus the electrode is placed at one focus (termed F1) of an ellipsoid, and the target (the kidney stone) is placed at the other focus (termed F2). Figure 4814 (on the Expert Consult website) shows a hemiel- lipsoid reflector and a spark gap typical of those used in the older electrohydraulic machines. This arrangement allows the projec- tion of the majority of the original shockwave energy from the electrode tip to the stone, provided the electrode tip is precisely at F1. The body of the electrode varies in orientation among machines in that it is positioned within the ellipsoid to provide an easy means of replacement as it deteriorates.

The clear advantage of this generator is its effective- ness in breaking kidney stones (Lingeman, 1997). Disad- vantages are the substantial pressure fluctuations from shock to shock and a relatively short electrode life. New longer life electrodes (like the NewTrode by HMT) have been developed to overcome these drawbacks. Another issue to consider is that as the electrode deteriorates, it wears down, and a 1-mm displacement of the electrode tip off of F1 can shift F2 up to 1 cm off of the initial target.

Electromagnetic Generator. Whereas the electrohydraulic litho- tripter produces focused shockwaves by bouncing spherically expanding shocks off of an ellipsoid reflector, the electromag- netic generators produce either plane or cylindrical shockwaves. The plane waves are focused by an acoustic lens (Fig. 4815); the cylindrical waves are reflected by a parabolic reflector (Fig. 4816) and transformed into a spherical wave. The

basic design of an electromagnetic generator is simple. Figure 4815 shows a system that uses a water-filled shock tube contain- ing two conducting cylindrical plates separated by a thin insulat- ing sheet. When an electrical current is sent through one or both of the conductors, a strong magnetic field is produced between the conductors, moving the plate against the water and thereby generating a pressure wave. The electromagnetic force that

is generated, termed magnetic pressure, causes a corresponding pres- sure (shockwave) in the water. The shock front produced is a plane wave that is of the same diameter as the current-carrying plates. The energy in the shockwave is concentrated onto the target by focusing it with an acoustic lens. The electromag- netic system that uses a cylindrical source (see Fig. 4816) also has a cylindrical coil surrounded by a cylindrical membrane that is pushed away from the coil by the induction of a magnetic field between the two components. In both systems the pressure pulse has only one focal point (F2) that is positioned on the target.

Electromagnetic generators are more controllable and reproduc- ible than electrohydraulic generators because they do not incor- porate a variable in their design such as the underwater spark discharge. Other advantages include the introduction of energy into the patients body over a large skin area, which may cause less pain. In addition, a small focal point can be achieved with high-energy densities, which may increase its effectiveness in breaking stones. This generator will deliver several hundred thou- sand shockwaves before servicing, thereby eliminating the need for frequent electrode replacement, which is required with most electrohydraulic machines. A disadvantage of this design may be that the small focal region of high energy results in an increased rate of subcapsular hematoma formation. The rate of subcapsular hematoma formation for the Storz Modulith has been suggested to be 3.1% to 3.7% (Dhar et al, 2004). Piper and associates (2001) suggested that perinephric hematomas may occur in up to 12% of patients treated with a DoLi S lithotripter. In contrast, perineph- ric hematomas were reported to occur in approximately 0.6% of patients undergoing SWL with the unmodified Dornier HM3 machine (Chaussy and Schmiedt, 1984; Knapp et al, 1987).

Piezoelectric Generator. The piezoelectric lithotripter also produces plane shockwaves with directly converging shockfronts. These generators are made of a mosaic of small, polarized, polycrystalline, ceramic elements (barium titanate), each of which can be induced to rapidly expand by the application of a high-voltage pulse (Fig. 4817). Owing to the limited power of a single piezoelectric element, 300 to 3000 crystals are necessary for the generation of a sufficiently large shock pressure. The piezo- electric elements are usually placed on the inside of a spherical dish to permit convergence of the shockfront. The focus of the system is at the geometric center of the spherical dish.

The advantages of this generator include the focusing accuracy, a long service life, and the possibility of an anesthetic-free treatment because of the relatively low- energy density at the skin entry point of the shockwave. For this reason, piezoelectric lithotripters in general tend to produce less discomfort than do lithotripters with other energy sources. A major disadvantage of this system is the insuf- ficient power it delivers, which hampers its ability to effectively break renal stones. The piezoelectric energy sources produce some of the highest peak pressures of any litho- tripter, but the actual energy delivered to the stone per shockwave pulse is several orders of magnitude lower than that delivered by an electrohydraulic machine because of the extremely tiny volume of F2.

Other Generators. Microexplosive generators have also been produced but have not gained widespread acceptance. The explo- sion of tiny lead azide pellets within a parabolic reflector generates the devices shockwave (Kuwahara et al, 1987). Despite the effec- tiveness of this type of generator in producing shockwaves, this technology has not met with commercial success because of con- cerns about the storage and handling of the volatile lead azide pellets. Still other methods of shockwave generation use a laser

beam or a multistage light gas gun, but these too have not been well received commercially.