国产体外冲击波心血管治疗系统的研制及临床应用

国产体外冲击波心血管治疗系统的研制及临床应用国产体外冲击波心血管治疗系统的研制目录什么叫冲击波冲击波的能量分级冲击波在医学上的应用冲击波治疗原理冲击波发生原理（电磁式）冲击波引发血管再生的机制ESMR优势体外冲击波心血管治疗系统发展史国产体外冲击波心血管治疗系统研制过程国内外体外冲击波心血管治疗系统产品对比什么叫冲击波？国产体外冲击波心血管治疗系统的研制冲击波是在气体或液体中某一局限性空间内能量突然释放而产生的机械波。冲击波的实质是一种能量的传递过程。医用冲击波技术是根据物理学、几何学和生物学原理将冲击波运用到临床医学中的成功范例。冲击波的能量分级冲击波的能量分级•2mJ/mm21•0.5~2mJ/mm22高中高能量冲击波中能量冲击波低•0.04~0.5mJ/mm23低能量冲击波冲击波是一种在介质中传播的，带有能量的不连续峰。冲击波在医学上的应用冲击波在医学上的应用高能量治疗癌症（Hi-fu）:将能量聚集到足够的强度，使焦点区域达到瞬间高温，破坏靶区组织，在组织病理学上表现为凝固性坏死，也叫消融。从而达到破坏病变区域的目的，而病变区域外的组织没有损伤。中能量体外冲击波碎石：中等能量作用于泌尿系统结石位置，粉碎结石，而结石以外区域的组织没有损伤。低能量心血管治疗系统：对患有冠状动脉疾病、局部缺血疾病病人心脏预先选择的部位实施体外聚焦低强度冲击波治疗，持续提高缺血区域的局部血流量。骨科治疗：镇痛作用—消除疼痛，加速愈合，恢复肢体灵活性糖尿病足、糖尿病冻结肩，ED等…冲击波治疗原理冲击波发生原理（电磁式）•当高压电流放电时，通过电磁盘接线端，通电至电磁线圈，使其产生强大的脉冲电磁场，在电磁盘上面覆盖的金属片，由其涡流的效应产生相应的电磁力，该电磁力通过水为媒介产生冲击波经过透镜的聚焦作用，形成足够强度聚焦冲击波。心脏缺血区域高压电源电磁盘透镜冲击波引发血管再生的机制•ESMR这种非侵入式心肌血管体外冲击波再生治疗（NI-CATh），在借助心脏超声成像系统对缺血部位和范围准确定位的基础上，发送与心电图（E.C.G）R波延时触发的低强度冲击波到达治疗区域，刺激血管生长相关因子（eNOS，VEGF，PCNA）的生成，引发血管新生，从而建立侧枝循环，增加心肌灌注量，减少难治性冠心病患者心绞痛的发生。冲击波引发血管再生的机制冲击波产生剪切力↓引发细胞内外的反应↓刺激细胞内皮一氧化氮合酶（eNOS）↓释放脉管内皮细胞生长因子（VEGF）↓促使细胞核抗原（PCNA）大量激增↓↓↓↓↓最终引发血管细胞生成冲击波引发血管再生的机制短期效果局部血管扩张长期效果血管再生•非侵入式，无创伤性•大聚焦区域，精确定位•机体自身修复，疗效好•集诊断、治疗、评估于一体•安全性高，受心电图R波监控ESMR优势•安全：–无心律不齐–无心肌酶升高–无相关副作用•症状改善:–CCS评级–运动耐受时间–运动耐受量–SPECT心肌灌注显示–Stress-echo局部收缩显示–SAQ问卷调查生活质量ESMR优势•冲击波治疗会引起心律不齐和心肌酶升高吗？•会提高栓塞风险吗？•患者必须住院治疗吗？•存在再治疗的局限吗？•是否有副作用的报道？答案：NO!ESMR优势体外冲击波心血管治疗系统发展史瑞士Storz公司ESMR产品概览•紧凑型电磁波源•运动关节可逐个调节•无治疗床1997年，瑞士STORZ公司成功设计并推出第一台ESMR系统。2006年，该公司产品获准在中国上市销售。美国Medispec公司ESMR产品概览•老式液电式冲击波源•运动关节需逐个手动调节•有治疗床Medispec公司于1990年成立。2010年前后，世界各地使用Medispec公司的ESMR产品所做的临床研究论文陆续发表，其中包括中山医院所做的一系列研究论文。国产体外冲击波心血管治疗系统研制过程研制过程一、以JC-ESWL体外冲击波碎石机为基础，进行研发二、根据临床要求，参照国外同类产品，重点解决：1.原五自由度运动机构改成六自由度运动机构2.原快捷定位装置改成可自动定位的装置3.增加心电触发装置，确定心电ST段触发并设定防止早搏及心动过速误触发的程序4.确定平板电磁式冲击波发生装置，增加冲击波发射系统的保护装置（包括：除气、冷却、真空机构）5.解决冲击波能量的计算、测量、标定等关键技术2008.8开始立项前调研、科技情报收集分析完成4个发明专利，6个实用新型专利，1个外观专利的申报通过中山医院及新华医院伦理委员会批准上海精诚ESMR产品概览心电图监测器控制面板超声探头冲击波发生器超声系统治疗床六自由度运动控制系统•新型平板式电磁波源•六自由度无死角运动•治疗床可多方位运动1.冲击波的能量密度2.心电R波延时触发3.定位系统的定位方式4.定位系统的运动方式5.连续触发时间间隔JC-ESMR体外冲击波心血管治疗系统的几项关键技术说明上海精诚医疗器械有限公司1.冲击波的能量密度上海精诚医疗器械有限公司治疗的最佳能量密度一项由日本九州大学学者进行和发表的研究结果表明，人脐带静脉内皮细胞（HUVEC）在不同能量密度的冲击波作用下，血管内皮生长因子（VEGF）及其受体Flt-1产生的数量不同，其中，在0.09mJ/mm2能量密度作用下，VEGF及Flt-1产生的数量最多。上海精诚医疗器械有限公司最佳能量密度治疗临床效果•目前，世界范围内的ESMR临床研究都以0.09mJ/mm2作为治疗的能量密度，并都取得了很好的疗效。上海精诚医疗器械有限公司安全有效的治疗能量密度美国MEDISPEC生产的ESMR体外冲击波心脏微血管治疗仪技术参数为：能量密度从0.03~0.20mJ/mm2，分为7档。该公司生产的机器行销全球，并都取得了良好的反馈，该治疗能量密度的范围是安全有效的。上海精诚医疗器械有限公司精诚公司实验机器实测数据序号(n)1234567高压（KV）14.514.915.315.716.216.617.0示波器实测电压峰值（v）0.941.011.131.181.351.511.67压强计算值（Mpa）5.115.496.146.417.348.219.08ED计算值（mJ/mm2)0.0440.050.0630.0680.090.110.14最佳治疗能量密度上海精诚医疗器械有限公司2.心电R波延时触发上海精诚医疗器械有限公司心电R波延时触发冲击波的触发：应在QRS波群后的几微秒内，此时为心脏的不应期。上海精诚医疗器械有限公司心电R波延时触发在一个正常心动周期中，一个典型的ECG波形是由一个P波，一个QRS波群，一个T波，以及在50%～75%的ECG中可能见到的U波。名称描述时长RR间期相邻两个R波相隔的时间可以反应心率。静息状态下心率在50bpm到100bpm之间。0.6~1.2sP波在正常的心房除极过程中，心电向量从窦房结指向房室结。除极由右心房至左心房。这个过程在心电图上形成了P波。80msPR间期PR间期指从P波开始到QRS波群开始的时间。PR间期反映了电冲动由窦房结发出，经房室结传入心室引起心室除极所需的时间。所以，PR间期可以很好的评估房室结的功能。120~200msPR段PR段连接了P波和QRS波群，代表了心电冲动由房室结传到希氏束、左右束支及浦金氏纤维的过程。这个过程中心电冲动并不直接引起心肌收缩，而只是其向心室传导的一个过程，所以在心电图上显示一个平直段。PR段对于临床诊断非常重要。50~120msQRS波群QRS波群反映了左右心室的快速去极化过程。由于左右心室的肌肉组织比心房发达，所以QRS波群比P波的振幅高出很多。80~120msST段ST段连接QRS波群与T波，代表心室缓慢复极化的过程。它位于等电势线上。80~120msT波T波代表心室快速复极化过程，从QRS波群起始处到T波最高点这段时间称为心脏的绝对不应期，而T波的后半段则称为相对不应期（又称易激期）。.160msST间期J点到T波开始时的时间320msQT间期QT间期是QRS波群开始到T波结束时的时间。QT间期过长是室性心动过速的危险因子之一，可能引起猝死。QT间期受心率变化较大，所以采用QTc来消除心率影响。300~430ms，Qtc:≤440msU波并不能经常看到，振幅很低，跟随T波后出现。产生机制不清楚。触发信号=R波信号+130ms延时，即为QRS波群结束后的心脏不应期内触发。上海精诚医疗器械有限公司国内外体外冲击波心血管治疗系统产品对比冲击波源Medispec•使用液电式波源•早期技术，在体外冲击波碎石机领域已逐渐被淘汰•在使用过程中电极损耗，正负电极距离变大，冲击波焦点偏移，治疗效果降低•噪音大，需经常更换电极，操作繁琐，效率低电极总成Storz•圆筒型电磁式冲击波波源•治疗过程中B超探头必须离开人体，不能进行实时观察心血管治疗状况，如患者身体移动可能导致焦点偏离而医生不能及时发现B超探头通道电磁波源上海精诚•带保护装置的电磁式冲击波波源•使用电磁盘产生冲击波，保护装置克服了电磁盘工作中发热使用寿命下降的缺点，冲击波触发次数可达100万次•使用过程中B超始终对患者缺血心肌监控，安全可靠。•该技术申请了发明专利《电磁式冲击波发生器的保护装置》，已通过初审。电磁波源国内外体外冲击波心血管治疗系统产品对比定位方式Medispec•手动螺栓紧固调节•每次调节单一自由度•由于一点细微差距需要多次来回调节多个螺栓，操作很困难。Storz•2个角度旋转和3个直线运动,共5个自由度•调节控制全部通过手动按键实现。上海精诚•通过XYZ三轴直线平移和XYZ轴线旋转，实现六自由度运动•每个自由度可以通过按键分开控制•六自由度可一键同步解锁，三维立体运动，犹如人手般自由控制•避免盲点的出现•六自由度中有一个自由度可以通过B超信号控制，实现自动定位•该技术申请了发明专利《一种体外冲击波设备六自由度运动机构》和《体外冲击波治疗设备的B超定位机构》，已通过初审。国内外体外冲击波心血管治疗系统产品对比实时监控Medispec•可以进行实时监控Storz•彩超探头工作时需要通过水和水囊再进入人体，图像质量较差，严重影响检查和定位•冲击波工作所产生的空穴（气泡）会使图像一片白花花，无法在冲击波工作时进行实时观察上海精诚•可以进行实时监控国内外体外冲击波心血管治疗系统产品对比冲击波波形实测比较Storz能量密度：0.09mJ/mm2脉宽：0.68μs电压：1.6v前沿：0.44μs在同样的治疗能量密度下（0.09mJ/mm2)，精诚机器的前沿更小，波峰电压更高，脉宽更小，整体波形质量更好。上海精诚能量密度：0.09mJ/mm2脉宽：0.56μs电压：1.84v前沿：0.36μs病例报告我院应用国产体外冲击波心血管治疗仪两例病人汇报病例报告1.患者，男性，73岁。2.病史：有反复胸闷、胸痛20年，2013年我院冠脉造影明确冠心病诊断，于前降支、回旋支植入支架共三枚。术后规则服用抗血小板聚集、调脂、扩血管等药物。但术后仍有胸闷、胸痛反复发作。3.既往病史：有高血压病、糖尿病史，无吸烟史。4.2014年5月6日开始体外冲击波治疗（第一周：2次，第五周：4次，第九周：3次；治疗部位：前壁200次*3个点，心尖200次*3个点）。于冲击波治疗2次后出现胸闷、胸痛加重，无心肌酶、心电图动态演变，于5月13日-5月22日住院治疗。第五周补做一次冲击波。最后一次于2014年7月12日结束，但于8月6日-8月16日因胸闷加重再次住院，有心电图及心肌酶变化，复查造影较前相仿。卢宝琪病例报告病例报告冲击波治疗前后短期疗效比较：1.症状：治疗前：2-3天胸痛一次治疗后：一月内胸痛一次2.硝酸甘油用量：治疗前：2-3粒/周治疗后：一月未服硝酸甘油3.心电图：完右，V1-V6导联T波低平——直立4.心肌核素扫描：无明显改变（但两次检查时间间隔偏短，仅供参考）病例报告治疗前治疗后病例报告治疗前治疗后1.左室各壁心肌血流灌注未见明显异常；心肌前壁、心尖和下壁糖代谢明显减低，考虑为狭窄冠脉血流重新建立后，缺血心肌代谢功能尚未完全恢复。2.左室EF为70%，属于正