当前位置： 输尿管结石碎石价格 > 输尿管结石病因 > 北美专家谈钬激光碎石的原理和进展
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过去几年的时间里，北美在激光腔内治疗领域出现了多项技术革新，比如摩西技术，比如脉宽的改进。美国密执根大学的WilliamWRoberts,TimothyLHall和KhurshidR.Ghani三位教授就目前钬激光碎石术的原理和机制做了综述。现翻译如下。
碎石
从钬激光激发器中发出的能量可通过汽化小球形成蒸汽通道。形成的气泡大小与激光脉冲能量（PE）以及光纤尺寸有关。激光热消融机理以及化学分解是结石粉碎过程中的主要形式。气泡破裂过程中产生的能量（冲击波）对结石粉碎的作用较为有限。最近，脉冲调制技术的革新使得摩西技术不断发展，摩西技术可利用激光激发过程中的部分能量产生初始气泡，一旦气泡形成，剩余的能量就会被释放，因此，该能量可通过已经形成的蒸汽通道。这种新技术被称为“摩西效应”—创建蒸汽通道，隔离开水。
接触式激光碎石
URS手术中，结石碎块化以及粉末化的共同点都是通过光纤接触结石表面达到粉碎结石的目的，都是通过水强烈吸收钬激光产生的热效应达到汽化结石的目的。碎石过程中产生的能量与使用的脉冲能量（PE）和激光频率（Fr）有关。总能量=PE（J）×Fr（Hz）。第一代钬激光治疗器械的功率较低（≤20W），脉冲能量（PE）和激光频率（Fr）的变化幅度也较小，受技术限制，第一代激光往往只能选择碎块化模式，低频率高能(LoFr-HiPE)。较为经典的碎石参数设置为0.8～1.2J×4～10Hz。多腔高能钬激光技术的出现使低脉冲（PE）（＜0.5J）和高频Fr（＞20Hz）成为可能。功率越高，可产生的激光频率（Fr）也越高（例如，W的激光，频率可超过50Hz等）。这直接催生了粉末化技术的出现（使用高频，低脉冲激光［HiFr-LoPE］将结石粉碎成细微颗粒）。腔内泌尿协会最近展开的一项调查显示：64%的泌尿医生都使用了这些激光参数进行手术。最近，钬激光技术已经能够改变脉冲宽度（PW）了。碎石技术（图1）中，PE，Fr和PW技术的不同组合形式可产生不同的碎石效果，也影响到光纤的碎石效率。
脉冲能量
基于治疗所需的能量不同，钬激光脉冲能量（PE）的变化范围为0.2J到6.0J不等。按照惯例，碎石操作中，激光脉冲能量（PE）的变化范围为0.6J到1.2J不等。一些研究中也报道了改变激光脉冲能量（PE）对碎石的影响。激光脉冲能量（PE）越高，清除结石的速度就越高。例如，Kuo等人开展的一项实验室研究证实：当使用-μm的光纤治疗时，当激光脉冲能量（PE）从0.5J增加至1.0J和2.0J时，结石清除速度会2倍甚至3倍增加。Kronenberg和Traxer也发现了类似的现象。与低脉冲能量（PE）相比，使用高脉冲能量激光进行治疗时产生的结石碎片更大。这种情况下用套石篮，事半功倍。使用套石篮通过输尿管鞘（UAS）可捕获3～4mm大小的结石碎片。增加脉冲能量（PE）的副作用是结石移位的可能性大大增加，而结石移位延长了手术时间。低脉冲能量（PE）参数可将结石粉碎成更小的碎片，这也更适合被动排石。所以在结石粉末化时，往往使用低脉冲设置。
激光频率
激光频率是指每秒通过光纤激发的脉冲数（图1）。与脉冲能量（PE）类似，基于钬激光手术中所需的能量不同，激光频率（Fr）也呈现不同幅度的变化。最初15～20W的激光的频率只有15～20Hz。目前，钬激光的频率最高可达80Hz。一项体外研究显示，相同激光脉冲能量（PE）参数下，使用较高频率（Fr）的激光可使结石粉碎的更为彻底。增加脉冲频率（Fr）也增加结石移位的可能，但比增加激光脉冲能量（PE）导致结石移位的程度要小。Li等人最近开展的一项研究中发现，当脉冲频率Fr从15Hz增加至50Hz时，结石移位并未显著增多。Sea等人发现当使用一定能量的激光用以粉碎标准大小的结石（使用HiFrLoPE［粉末化］参数［0.2J，40Hz］）时，未发现超过1mm大小的结石碎片。作为对比，当使用LoFr-HiPE参数（1.0J,10Hz）时，结石碎片要大得多。在粉末化时，术后的结石碎片越小便越容易通过尿路自行排出。高率（Fr）设置一般是高能设备的配置，可以真正达到粉末化的程度，这类高能激光使得原来粉碎结石所需的时间被大大缩短了。
脉冲宽度
脉冲宽度代表激光发出一个脉冲所需的时间（衡量单位为微秒，图1）。第一代钬激光产生的脉冲宽度接近μs。新技术使得医生可选择较短或较长的脉冲宽度（PW）模式（～1μs不等）。在一项用于评估脉冲宽度（PW）对碎石作用的实验室研究中，无论使用较短的脉冲（SP）还是较长的脉冲模式（LP），采用1.0J和10Hz参数粉碎人工结石所用的时间都比较相似。然而，当医生使用高PE参数（2.0J）进行手术时，使用短脉冲模式（SP）粉碎结石耗时更长。Wollin等人最近开展的一项研究证实，采用SP模式和LP模式治疗时，清除结石的速度无显著差异。主要的区别是采用较长脉冲（LP）时，患者的结石移位率较低。Kang等人发现，在能量参数差不多的情况下，使用短脉冲（SP）治疗时，结石移位的机会比使用长脉冲（LP）时高30%～50%。长脉冲（LP）模式的另外一个优势是可防止光纤头损伤（也称“回烧”），激光头损伤后会使得从光纤中激发出的能量有所降低，并可减少脉冲长度。脉冲能量（PE）越高，光纤头损伤的可能性越高，与长脉冲模式相比，使用短脉冲模式时，患者光纤损伤的比例高。
非接触式激光碎石术
在结石粉末化过程中，当结石大块破碎后会形成大量结石碎片，下一步需要进行的就是非接触式激光碎石术。在这一过程中，随着光纤被激发，肾盏中的结石碎片会被汽化，随后便会出现旋涡效应（结石之间会互相碰撞从而产生更多的结石碎片）。这是一种假说，另外一种解释是在碎片围绕旋涡旋转时，碎片被激光汽化。Chawla等人将其称为“爆米花”效应，一般将产生该效应的激光参数设置为中高PE和Fr（例如，1.0～1.5J×15～20Hz）。初步研究表明，激光参数为1.5J和40Hz时，碎石的效率最高，在进行长达2分钟的碎石操作后，患者结石质量可减少63%。
然而，PE较高时，光纤损坏的可能性也越大。Emiliani等人发现高PE(1.5J)以及高Fr(40Hz)时，产生的爆米花效应最高。他们还发现碎石时间短（4分钟：2分钟），光纤细（μm：μm），碎石效果越好（结石负荷减少量二者相差50%）。优化激光参数，结石碎片更细小，但对尿动力学参数及周围组织的温度变化产生的影响尚不可知。随着-W设备的引入，作者使用0.5J，50～80Hz的技术，称之为爆米花-粉末化效应。这样便可在不损坏光纤头的情况下，将结石碎片烧得更加细小。与60～W的治疗相比，采用该方案的患者，其肾结石粉末化后患者的结石清除率显著较高。图2对URS手术中采用粉末化技术治疗尿路结石目前的策略进行了汇总。表1为使用-W激光治疗时的参数情况。
光纤
除不同参数设置对结石粉碎有影响外，光纤的尺寸也会对激光碎石的效率产生影响。当使用高能量设置（例如，2.0J）时，细光纤（例如μm）还是粗光纤（例如，μm）的碎石效果是有区别的。并且会对结石碎片的大小有影响。Spore等人发现，当使用0.5J的脉冲能量粉碎草酸钙结石时，若使用μm的光纤，产生的结石碎片中有29%都会超过2mm大小，若使用μm的光纤，产生的结石碎片中仅有4%为2mm大小。此外，光纤的尺寸也会影响URS手术过程中肾镜的灵活性以及灌流情况。
光纤的输出能量主要取决于使用时间及切割方法。新光纤且纤维头表面光滑时输出的能量是最高的。随着激光头损坏程度的加大，输出能量也会有所衰减。用专业切割工具比用手术刀和剪刀修剪光纤，能提供的能量更高。碎石术前是否需要剥离光纤的涂层目前尚有争议。
临床影响激光碎石参数设定的因素
当选择何种技术以及激光参数时应该将结石位置的多变性考虑在内。当在输尿管中治疗结石时，还应考虑结石移位。碎块化技术在治疗可移动的输尿管结石时效率高，尤其是套石篮容易套取碎块时。当治疗输尿管嵌顿结石时，使用粉末化方法粉碎结石较为容易。然而，医生需要注意输尿管中使用的总能量，要将碎石目标对准结石中心，同时还应使用高灌流量进行灌流，以免水煮输尿管。
另外一个影响激光碎石参数设置的因素是结石大小。碎石术过程中使用喷涂和刨削法对较大的结石进行粉末化较为容易。然而，粉末化技术并不适用于所有结石，一项体外研究表明，通过直接接触造成的结石崩解程度与结石成份有关。当脉冲能量（PE）较低（0.2J）时，COM结石的崩解程度显著差于尿酸结石和硫酸铵镁结石。当结石硬度较大时，便需要使用高脉冲能量（PE）粉碎成小的结石碎块，而这种方法可能会导致纤维消蚀并降低碎石效率。此外，产生的结石碎片也会较为尖锐，从而导致自发排石出现问题。通过计算机断层扫描（CT）方法对结石密度进行评估可确定粉末化治疗方案是否可行。
粉末化技术与套石篮技术的临床研究情况
在URS手术过程中，用以比较粉末化技术和套石篮技术方面的研究较少，目前仅检索到了一项随机研究。Schatlo?等人将输尿管结石患者随机分为激光碎石结合套取残石组（n=30）和碎石后被动排石组（n=30）。使用80-W的激光以及0.8～1.0J和8～10Hz的碎石参数进行碎石，直至将结石粉末化或粉碎成小于2mm大小的碎片，最终被动排出结石。两组患者的结石大小较为相近。研究发现套石篮组30天内急诊率（3%）显著低于被动排石组（30%）。然而，两组患者在结石清除率方面的差异并不显著。该研究并未使用HiFr-LoPE参数进行，总体而言，目前仍然缺乏使用这些技术的临床数据。此外，还存在套石篮取出残石等同于结石完全清除的概念上的混淆。因为即便是专家行最为严格的残石探查并套出所有结石碎片后采用CT方法再次进行诊断时，仍可发现患者的整体结石清除率（SFRs）仅为55%～60%。近期，Chew等人报道了一项主动套石与粉末化S碎石的前瞻性多中心对照研究。他们发现粉末化治疗组的残石碎片较多，然而，两组患者在并发症和急诊就诊率方面的差异并不显著。目前，该研究还没有发表，因此，尚不确定两组患者在结石大小，粉末化操作过程中的治疗参数设置方面是否匹配。目前尝试比较粉末化技术和套石篮技术的优劣情况还存在一定的问题，因为有关采用CT方法评估SFRs方面的研究较少。每种方法都有其各自的优势和劣势（表2），应根据实际临床情况以及可用资源情况来确定使用何种治疗方案。
研究结论
加深对钬激光参数的认识有利于医生选择各种不同的技术进行URS碎石操作。在接触式激光碎石术中，使用高脉冲能量（PE）参数可大幅度减少结石负荷，使用低脉冲能量（PE）参数进行碎石操作时产生的结石碎片较小，脉冲的频率较高，该方法是进行结石粉末化技术的基础，可生成亚毫米级别的结石碎片。长脉冲（LP）通过减少结石迁移率可显著改善碎石效率，还对光纤损坏产生有一定的保护性效果。非接触式激光碎石术可将肾盏中的残石粉碎成细末。然而，并非所有的结石都适用于粉末化治疗方法，还需要进一步进行更多的临床研究来确定钬激光碎石术中这些技术能够发挥的作用。
----AldoukhiAH,RobertsWW,HallTL,etal.HolmiumLaserLithotripsyintheNewStoneAge:DustorBust?:[J].FrontiersinSurgery,,4:57.
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