摘要
目的:在一项新技术——爆裂波碎石术（BWL）的首次人体试验中，测试泌尿系结石粉碎的有效性（参与者A）和耐受性（参与者B）。
材料和方法:在进行输尿管镜术之前，在手术室中使用一种研究性BWL和超声推进系统瞄准一个7mm的肾结石（参与者A）。
同一系统在临床上用于靶向7.5 mm输尿管膀胱连接处（UVJ）结石，无需麻醉（参与者B）。
结果:对于参与者A，BWL 9分钟后插入输尿管镜观察到结石碎片小于2 mm。参与者B耐受该过程，没有来自BWL的疼痛，不需要麻醉，并在第15天排出结石。
结论:BWL脉冲的首次人体试验是成功的，肾结石在10分钟内粉碎，无需麻醉的输尿管远端结石患者也能耐受BWL。
介绍
我们对于结石的无创手术治疗的愿景是一种办公室使用的手持超声波设备，用于瞄准、破碎、移动和排出上尿路的结石和碎石。爆裂波碎石术（BWL）是一种新型超声波技术，是在华盛顿大学（UW）开发的，在国立卫生研究院项目资助下进行的，旨在进行一致有效的结石碎石（见图1），
同时最小化疼痛和组织损伤的副作用。同一探头的超声推进可以被用来无创地重新移位碎片，以促进其清除。如果成功，BWL的临床应用可能会为无需麻醉的肾结石治疗开辟一个全新的模式。在这里，我们首次进行了这种新技术的人体测试：首先进行了碎石测试，然后进行受试者的耐受性测试。
材料和方法
两项研究均使用了一种名为Propulse 1的研究性BWL超声碎石器和推进系统，该系统包括一个SC-60换能器（图2a）由高压放大器（ENI AP400B，）驱动，由函数发生器（Agilent 33250，）控制，并与成像探头（P4-2）集成，由研究超声成像平台（VDAS-1；Verasonics Inc）控制。
这些组合探头允许肾结石的同时可视化和碎石或推进。通过水填充的手持式扫描头使用耦合凝胶实现与皮肤的耦合。治疗区域由聚焦束和固定焦距确定（图2b）。脉冲长度为51微秒，频率为390千赫兹。超声推进也可一次应用长达3秒，最大压力为2.4兆帕。
参与者A已经同意并加入了临床试验，并且是第一个接受BWL治疗的人。尽管最终目标是建立一个办公室治疗系统，但根据方案，参与者A在麻醉状态下接受了BWL治疗，然后进行膀胱镜检查。
该结石（图3）总共接受了9分钟的BWL治疗，包括在7 MPa峰值负压和10 Hz重复率下进行了8.5分钟，以及在6 MPa和17 Hz下进行了30秒。这30秒的治疗测试了第二种设置的可行性。治疗9分钟后，进行了膀胱镜检查。
在同一天，在急诊科招募患有输尿管结石的参与者。五天后在门诊，B参与者同意并加入了试验，成为第一个接受BWL的清醒参与者。他仰卧在桌子上，BWL探头放置在他的腹部。我们的目标是利用BWL脉冲与超声推进术结合，以移动和重新移位梗阻的输尿管结石。根据这个方案，峰值负压限制在6 MPa而不是7 MPa。这项研究的目标是评估清醒参与者对治疗的耐受性，促进结石排出。
结果 受试者A 在进行了9分钟的BWL后立即插入输尿管镜，并通过目视确认了7毫米结石的碎裂（图4）。
通过应用超声推进技术并结合实时超声成像，解释了石头的碎裂过程。在图5中，图4中看到的碎片被单个超声推进脉冲重新移位。在超声和输尿管镜检过程中观察到这些碎片从肾盏中移出。
参与者B
参与者B报告在手术前患有间歇性左侧腹疼痛，疼痛评分为2分（满分10分）。7.5毫米的UVJ石经研究设备鉴定。大约9分钟的BWL（6兆帕和17赫兹）和大约每两分钟一至三次的超声波推进脉冲被施加总共10分钟的暴露时间。参与者报告说对BWL脉冲没有感觉，在一些推进脉冲中有轻微的“石头移动”感觉，之后没有疼痛。没有观察到肾积水的变化，也没有观察到结石沿输尿管移位。他的皮肤没有变色。腰部疼痛完全缓解，手术后评分为0分。
在三周的随访中，两位患者均未报告任何不良事件或使用麻醉药物。A参与者手术后出现血尿和尿急，在支架拆除后症状缓解。B参与者在治疗后第一次排尿时出现血尿，但之后未再出现。第一周后，他报告治疗前存在的尿急症状得到缓解。15天后，他排出了结石。具体来说，两位参与者均否认恶心、发烧、便秘、腹泻、排尿问题、尿路感染、皮肤变化以及异常疼痛或不适。在6周时进行肾脏超声检查，未发现任何参与者有结石或肾积水。
讨论
我们展示了一种新的碎石技术BWL的首次应用结果，用于在输尿管镜术之前粉碎肾结石，并在清醒的受试者中治疗远端尿管结石而无需麻醉。研究设备的超声成像提供了关于结石治疗的实时反馈，有助于指导治疗持续时间。内置的超声推进技术UP还可用于重新移位碎片以促进排石。
参与者A仅用了9分钟治疗就证明了对结石的良好粉碎效果。参与者B是清醒的，没有任何麻醉，而远端输尿管结石是目标。该疗法不会引起额外的疼痛，且耐受性良好。然而，我们没有获得结石破碎的视觉确认（超声图像在整个治疗过程中未发生变化），目前尚不清楚BWL脉冲是否促进或潜在地延迟了结石排出，因为结石直到治疗后的15天才排出。将排出的结石尺寸与术前计算机断层扫描（CT）尺寸进行比较，可能治疗减少了结石的宽度。然而，主要目的是测试未来碎石过程的耐受性。
目前的研究仅限于10分钟的治疗，顾及在手术室或诊所使用的时间，但目标是少于30分钟的治疗。目前的探头针对7毫米以下的结石进行了优化，但我们的团队正在努力扩大聚焦区，目标是治疗10毫米以上的结石。同样，我们目前的探头在皮肤到结石的深度（SSD）为5至7厘米时产生BWL曝光，使用US探头在皮肤上推动时相当于CT上的10厘米SSD，为了治疗更大范围的体型，需要使用不同焦深的探头部分或不同焦深的探头阵列。在这些参与者中成像和瞄准结石没有困难，但通常较大的SSD会降低图像质量。
目前，对BWL在人体中的进一步研究正在进行中，其他研究已提交批准，因为BWL可能有许多潜在的好处。例如，我们很想知道BWL是否能为弱势群体提供独特的益处，如孕妇、儿童或脊髓损伤者。总之，这些试验旨在建立证据，支持使用BWL作为治疗尿路结石的一线非侵入性治疗，而没有传统SWL的一些限制。无需麻醉成功治疗上尿路结石可避免重大风险、延误和给患者带来不便。这种方式还可以在急诊科或泌尿外科诊所对肾脏和输尿管结石进行即时治疗，这比手术室的费用低得多，并且可以改变治疗无症状结石的临床决策。
结论
BWL首次用于人体非侵入性靶向治疗肾和输尿管结石。在首次两名参与者中，BWL在击碎肾结石方面似乎是安全有效的，并且在清醒参与者中无痛排出目标结石。这项新技术的其他研究正在进行中，以全面评估安全性、有效性和耐受性。
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