體外沖擊波碎石機關鍵技術研究及仿真

劉江濤　袁永偉

摘要：設計了具有激光定位的體外沖擊波碎石機，并對其升降裝置進行了仿真，仿真結果表明：該升降裝置定位準確、調節速度快，縮短了碎石時間。

關鍵詞：結石；碎石；沖擊波；升降裝置

中圖分類號：TH136

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）20017502

1引言

結石是常見病，可引起腎絞痛、泌尿系感染及腎功能不全，給病人造成極大痛苦。尿石癥是泌尿系統的常見疾病之一，在泌尿外科住院病人中占據首位。體外沖擊波碎石機是利用沖擊波聚焦后的能量擊碎體內的結石，使之隨尿液排出體外的治療泌尿系統結石的方法，并且體外沖擊碎石機治療結石完全在體外，具有無需插管、定位準確、無痛苦、不損傷臟器、創傷小、費用低、并發癥少、無需麻醉安全可靠等優點，已成為治療尿石癥的安全有效和微創傷的理想方法，是腎和輸尿管結石有效的治療手段之一，已使90%以上的尿石癥患者免受了開刀之苦[1～4]。

2關鍵技術

2.1總體結構

體外碎石機總體結構如圖1所示，主要由機架、升降裝置、治療床、C型臂、反射杯、沖擊波發生裝置、激光發生裝置、顯示屏和控制柜等組成。沖擊波發生裝置包括體外沖擊波發生源、沖擊波觸發系統等；激光發生裝置包括激光發生器、激光接收器和定位系統等。激光發生裝置安裝在沖擊波發生裝置的兩側，對患者體內的結石進行定位，達到最好的治療效果。

1.機架 2.升降裝置 3.治療床 4.反射杯 5.沖擊波發生裝置

6.激光發生裝置 7.C型臂 8.顯示屏 9.控制柜

圖1體外碎石機總體結構

2.2升降裝置

升降裝置由導柱、左右升降架、連接軸、移動桿、連接桿、電推桿和行走輪等組成，如圖2所示。導柱及電推桿安裝在機架上，左右升降架安裝在導柱上，左右兩側升降架通過兩個連接桿連接在一起實現同步運動，同時左右升降架有兩個相同的三角架組成，并由連接軸支撐，以保證升降裝置的安全性和可靠性。

1.導柱；2.左右升降架；3.連接軸；4.行走輪；5.電推桿；6.移動桿；7.連接桿

3升降裝置仿真分析

為了驗證升降裝置的可行性和結構設計的合理性，在ADAMS中建立升降裝置模型并對其進行了仿真分析，通過ADAMS中的升降裝置模型獲取相應的升降裝置位移曲線。在仿真模型中對連接桿和移動桿之間創建接觸約束，對兩者施加了接觸力，而在實際運動中由電推桿推動移動桿實現升降運動。仿真時，升降裝置處于最高端，升降裝置模型根據運動函數約束升降，大約在5s時，升降裝置下降到最低點，再經過5s，升降裝置又可以上升到最高點，調節速度快，且穩定，升降過程如圖4所示。

4結論

設計了一種體外沖擊波碎石機，通過ADAMS軟件對升降裝置進行仿真，仿真結果表明：升降裝置可以

實現0～500 mm之內升降，定位穩、準、快，縮短了體外碎石定位時間，為后續體外碎石機的研究提供了新思路。

參考文獻：

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Key Technology Study and Simulation of Extracorporeal Shock Wave Lithotripter

Liu Jiangtao， Yuan Yongwei

（Mechanical & Electronic Engineering College，Agricultural university of Hebei，Baoding，Hebei，071001，China）

Abstract： This paper designed the extracorporeal shock wave lithotripter of laser position and the lifting device. And the lifting device is simulated. The simulation results showed that the lifting device is accurate and fast， which shortens the gravel time.

Key words： calculus； lithotripter； shock wave； lifting deviceendprint