这类仪器按其震波源的不同一般分为三种:液电式、电磁式和压电式。
液电式应用较早,于1980年2月2日在德国慕尼黑首次使用于临床。这种碎石机是用水下电极的尖端通过瞬间高压放电产生冲击波,毫微秒级的强脉冲放电产生的液电效应,冲击波经半椭圆球反射体聚焦后,通过水的传播进入人体,其能量作用于第二焦点,结石在冲击波的拉应力和压应力的多次联合作用下粉碎。
压电式碎石机是由许多安装在约50cm球冠上的陶瓷晶体元件,在电脉冲作用下产生压电效应,使晶体快速变形产生机械振动,即电效应转变为机械效应,振动产生冲击波到达球心聚焦进行碎石。
电磁式碎石机是通过高压电容器对一个线圈放电,放电产生的脉冲电流形成一很强的脉冲磁场,引起机械振动并在介质中形成冲击波,经声透镜聚焦得到增强而粉碎结石。
充放电电路
无论是液电式、电磁式或压电式波源都要求有一套充电和瞬时放电的电路,要求放电时间1弘s左右,放电电流达几千mA。
此电路分充电电路和放电电路两部分,交流电经调压路T1调压后经变压器T2升压,电压可达几kV至十几kV,经整流后向电容器C充电储能。当触发器S导通,电容的电荷向冲击波源装置W瞬时放电而产生冲击波,为取得良好的冲击波形,放电时间要求在1us以内。产生冲击波的能量决定于电容储存的能量,其能量公式为E:1/2CU2,式中,E一能量,单位焦耳(J);C-电容量,单位法拉(F);U一充电电压,单位伏特(V)。如一台碎石机的电容 0.5uF,使用电压10kV,则其能量为E:1/2X (0.5X10^-6)X(10X10^3)=25J,若放电时间t为 2uS,根据放电电流公式I=CU/t算得瞬时放电电流为I=(0.5X10^-6)X(10X10^3)÷(2X10^-6)= 2500A。从以上分析可知,冲击波的能量取决于充电电压U和电容C的值,因各种碎石机的电容C在 0.3-1.0uF之间,变化不大,但能量与电压U的平方成正比,所以能量的高低主要取决于高压,电压越高,能量越大,焦点处冲击波压强也越大,结石就越容易粉碎。但太大的能量容易给患者造成损伤,因此碎石机均向低能高效、低副作用的方向发展。