涂 熹，羅 旭

(遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 泌尿外科，貴州 遵義 563099)

在過(guò)去的幾十年里，柔性輸尿管鏡的發(fā)展在輸尿管結(jié)石和腎結(jié)石的外科治療中取得顯著的進(jìn)步。柔性輸尿管鏡及其輔助設(shè)備(如抓取器和取石籃)，以及鈥激光進(jìn)行了許多改進(jìn)，使其在治療上尿路結(jié)石起著越來(lái)越重要的作用。在北美，其已經(jīng)成為上尿路結(jié)石的主要治療方法[1-2]。隨著可變脈沖長(zhǎng)度的鈥激光碎石機(jī)的出現(xiàn)，如何調(diào)節(jié)各種碎石參數(shù)和激光纖維程序性運(yùn)動(dòng)控制，將激光能量準(zhǔn)確輸送到結(jié)石部位的重要性不容忽視。據(jù)報(bào)道，激光碎石術(shù)的一些并發(fā)癥大多數(shù)都與手術(shù)有關(guān)，與激光技術(shù)本身無(wú)關(guān)。所以，如何根據(jù)結(jié)石特征制定碎石、取石策略，調(diào)節(jié)合適的鈥激光參數(shù)，使其達(dá)到最佳的碎石效果，縮短手術(shù)時(shí)間，提高清石率，減少腎臟損傷是每個(gè)手術(shù)醫(yī)生關(guān)心的重要問(wèn)題?，F(xiàn)結(jié)合近幾年國(guó)內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)fURSL中的碎石策略及相關(guān)的鈥激光參數(shù)設(shè)置進(jìn)行綜述。

1 鈥激光碎石的原理

鈥激光碎石的機(jī)制包括光聲機(jī)制和光熱機(jī)制。光聲機(jī)制是指結(jié)石周圍的水分吸收激光能量，形成蒸汽泡，蒸汽泡破碎產(chǎn)生的沖擊波擊碎結(jié)石。研究發(fā)現(xiàn)，直徑為600 μm的鈥激光光纖在脈沖能量為2J，脈寬300 μs的條件下，距離頭端4 mm處，測(cè)得的聲壓經(jīng)過(guò)方位修正后高達(dá)510 mPa，該沖擊波強(qiáng)度足以擊碎結(jié)石。光熱機(jī)制是結(jié)石或周圍的水分吸收激光能量，激發(fā)電子和分子到較高能量級(jí)，并通過(guò)分子間的碰撞，將能量傳遞到周圍，引起微動(dòng)能增加，溫度升高，致結(jié)石熔化或化學(xué)分解，簡(jiǎn)稱消融結(jié)石[3]。早期研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光纖垂直結(jié)石表面并離結(jié)石表面足夠近，破碎才會(huì)發(fā)生；激光輻射面要接觸結(jié)石表面，消融才產(chǎn)生，這時(shí)在光纖端頭形成一個(gè)被拉長(zhǎng)的梨形的氣泡通道，將能量傳輸?shù)浇Y(jié)石而熔化結(jié)石[4]。有學(xué)者用紅外光譜分析儀對(duì)激光碎石前后進(jìn)行了成分分析發(fā)現(xiàn)光熱效應(yīng)引起了化學(xué)分解，表現(xiàn)在碎石后草酸鈣生成碳酸鈣；胱氨酸產(chǎn)生半胱氨酸和游離硫；二水磷酸氫鈣生成焦磷酸鈣；磷酸銨鎂生產(chǎn)碳酸銨和碳酸鎂；尿酸產(chǎn)生氰化物[5]。而后Cecchetti等通過(guò)測(cè)量光纖端頭附近的溫度來(lái)解釋激光碎石機(jī)制發(fā)現(xiàn)，直徑為550 μm的鈥激光光纖在脈沖能量為1.5J，脈沖頻率20 Hz的條件下，距離頭端2 mm處測(cè)得溫度750℃，頻率調(diào)至30Hz時(shí)溫度可遠(yuǎn)高于1 400℃[6]。而在碎石過(guò)程中，具體何種機(jī)制起主要作用取決于脈寬和能量。鈥激光因脈寬相對(duì)較長(zhǎng)，故光熱效應(yīng)起主導(dǎo)作用。

2 粉末化碎石與自然排石

粉末化結(jié)石的目的是將上尿路的結(jié)石擊碎成粉，通常其大小應(yīng)小于2 mm,也有學(xué)者主張將其擊碎成亞微米級(jí)的微粒，以便結(jié)石通過(guò)輸尿管自然排出。在fURSL中，通過(guò)將鈥激光調(diào)節(jié)成較低的能量和較高的頻率，來(lái)達(dá)到粉末化結(jié)石的效果，也就是我們平常說(shuō)的低能-高頻[7]。粉末化碎石的技巧包括從結(jié)石的邊緣一點(diǎn)一點(diǎn)的將結(jié)石削切下來(lái)，避免從結(jié)石的主體中間擊碎，形成大的碎塊。術(shù)者應(yīng)一直保持從結(jié)石的周圍或一邊粉末化結(jié)石，直至碎石完成。粉末化碎石的另一個(gè)技巧包括將光纖尖部稍微遠(yuǎn)離結(jié)石表面一點(diǎn)，以減少鈥激光的光聲碎石效果，以便產(chǎn)生更小的結(jié)石碎塊，手術(shù)過(guò)程中注意結(jié)石隨呼吸的移動(dòng)距離。在碎石之初，結(jié)石體積較大，鈥激光能量小于結(jié)石重量，結(jié)石保持在原位，不易移動(dòng)。但當(dāng)把結(jié)石消融成較小的碎塊時(shí)，碎石能量大于結(jié)石重量，結(jié)石開(kāi)始在腎盞內(nèi)跳動(dòng)，以至于很難再?gòu)慕Y(jié)石邊緣消融結(jié)石[8]。這個(gè)時(shí)候我們可以采取兩種方法處理：一是用套石籃將較大的結(jié)石碎塊套出，二是將光纖頭端放在腎盞中央，將碎石能量調(diào)至0.6～1.0J之間，將頻率調(diào)至10～20 Hz，通過(guò)持續(xù)激發(fā)鈥激光產(chǎn)生爆米花效應(yīng)(popcorn effect)來(lái)?yè)羲榻Y(jié)石成粉[9-10]。爆米花碎石效果與碎石空間大小密切相關(guān)，在較小的腎盞內(nèi)比在較大的腎盂內(nèi)碎石效率更高，而且應(yīng)采用中等(0.5J)以上的激光能量[11]。另外，Aldoukhi等[12]通過(guò)體外研究發(fā)現(xiàn)，采用高頻能產(chǎn)生更多的亞微米級(jí)碎石顆粒，更有利于結(jié)石排出。

通常直視下有兩個(gè)線索可以幫助我們判斷結(jié)石大小是否足以通過(guò)輸尿管自然排出，在大多數(shù)情況下可以通過(guò)鈥激光光纖的直徑對(duì)比結(jié)石的大小，目前我們使用的200 μm鈥激光光纖實(shí)際直徑約300～400 μm[13]，所以在視野下，最大結(jié)石塊的大小應(yīng)在光纖直徑5倍以下。另一種方法是將剩余較大結(jié)石塊套出體外測(cè)量其實(shí)際大小。

鈥激光的能量和頻率設(shè)置在幫助我們達(dá)到粉末化碎石效果的過(guò)程中至關(guān)重要。粉末化結(jié)石的能量設(shè)置一般采用0.2～0.6 J，可根據(jù)結(jié)石的硬度調(diào)節(jié)其大小。其頻率設(shè)置目前多采用30 Hz，也有通過(guò)提高頻率，來(lái)提高碎石效率的報(bào)道[14]，通過(guò)采用高功率(Moses)鈥激光，將碎石頻率設(shè)置到80 Hz。但采用高功率時(shí)，短時(shí)間內(nèi)，大量的能量釋放入較小的密閉空間，在中-低的灌流速度下，易致?lián)p傷腎組織的高溫[15]。粉末化結(jié)石的優(yōu)點(diǎn)包括：手術(shù)時(shí)間較短，可以不使用輸尿管軟鏡輸送鞘，不需使用套石籃，減少費(fèi)用，降低反復(fù)進(jìn)出輸尿管取石導(dǎo)致的輸尿管損傷[8]。

3 碎塊化碎石與套石籃套石

碎塊化+套石的碎石策略包括先將結(jié)石擊碎成可套取的結(jié)石塊，然后再利用套石籃將碎石塊套出體外。其能量設(shè)置常采用傳統(tǒng)的高能-低頻，即自鈥激光引入時(shí)所推薦的碎石設(shè)置[16]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：碎石塊的大小與鈥激光脈沖能量大小成正比[17]。臨床應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)室結(jié)果已經(jīng)證明，高能-低頻(例如：0.6～1.2 J/6～10 Hz)產(chǎn)生較大的碎石塊，比較適合套石籃取出。碎塊化+套石的碎石技巧在于，碎石時(shí)先用一個(gè)較低的能量和頻率，比如0.6 J、6 Hz，這樣的設(shè)置不僅可以減少光纖尖部損耗，還可以降低結(jié)石移位。另一方面，碎塊化+套石通常需要使用輸尿管軟鏡輸送鞘，這樣可以加速碎石和取石過(guò)程，減少套石過(guò)程中輸尿管損傷。碎塊化+套石過(guò)程中應(yīng)根據(jù)結(jié)石硬度調(diào)整能量大小，在碎石的時(shí)候，先從結(jié)石中間將其碎成兩部分，再用同樣的方法將其擊碎成可用套石籃套取大小，再用套石籃將碎石塊全部套出。碎塊化+套石的主要優(yōu)點(diǎn)在于套取的結(jié)石可用于結(jié)石成分分析，其結(jié)果可用于指導(dǎo)患者飲食結(jié)構(gòu)，預(yù)防結(jié)石復(fù)發(fā)[8]。另外，碎塊化+套石早期結(jié)石清除率高，早期處理后的殘石是患者再次就診的主要原因。Chew及其同事研究發(fā)現(xiàn)：fURSL后，只有56%的患者沒(méi)有癥狀且不需要再次干預(yù)，29%的患者需要再次干預(yù)，其得出結(jié)論:完全的無(wú)石狀態(tài)是fURSL最有效的策略[18]。這也是學(xué)者們使用碎塊化+套石策略的主要原因。

4 脈寬和碎石效率

鈥激光的碎石效率以激光在結(jié)石表面產(chǎn)生的“彈坑”情況及結(jié)石的質(zhì)量損耗來(lái)衡量。選擇適當(dāng)?shù)拟€激光碎石參數(shù)對(duì)提高碎石效率尤為重要。目前市面上銷售的鈥激光設(shè)備有長(zhǎng)、短脈寬兩種可調(diào)節(jié)模式，短脈寬一般指單位能量在約180～330 μs內(nèi)釋放，而長(zhǎng)脈寬指單位能量在約650～1215 μs內(nèi)釋放[19]。研究發(fā)現(xiàn)，排除結(jié)石位移影響(結(jié)石固定)，短脈寬比長(zhǎng)脈寬碎石效率更高[20- 21]。而鈥激光碎石的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)結(jié)石“后退”現(xiàn)象，造成重新調(diào)整光纖端頭、損傷周圍組織、延長(zhǎng)手術(shù)時(shí)間等不良影響。且在其他參數(shù)不變的條件下，短脈寬較長(zhǎng)脈寬結(jié)石后移更明顯，光纖消耗速度也更快[3]。然而隨著激光碎石結(jié)石質(zhì)量不斷損耗和結(jié)石移位，短脈寬模式下的碎石效率是否會(huì)改變呢？對(duì)此學(xué)者們有不同的結(jié)論，他們發(fā)現(xiàn)在考慮結(jié)石位移的影響下(結(jié)石浮動(dòng))，長(zhǎng)脈寬與短脈寬相比碎石效率相當(dāng)[22-23]或更高[24-26]。因此，脈寬對(duì)碎石效率的影響目前仍有一定爭(zhēng)議，原因可能是各研究者采用的檢測(cè)設(shè)備、結(jié)石成分和硬度、光纖放置方式和位置等不同，有待進(jìn)一步研究。而在當(dāng)前fURSL的臨床應(yīng)用中不妨考慮采取以下策略：在碎石早期，結(jié)石重量較大，激光能量不能移動(dòng)結(jié)石時(shí)，先采用短脈寬碎石；而接下來(lái)的碎石進(jìn)程中，結(jié)石重量減小容易移位，采用長(zhǎng)脈寬模式，減少結(jié)石移位及光纖損耗，提高碎石效率。

5 能量設(shè)置、液體灌注速度與腔內(nèi)溫度的關(guān)系

經(jīng)典的體外和體內(nèi)高溫生物學(xué)試驗(yàn)顯示：當(dāng)溫度上升到41～47℃時(shí)，可以直接導(dǎo)致細(xì)胞破壞。當(dāng)溫度上升到43℃以上時(shí)，細(xì)胞破壞效應(yīng)呈指數(shù)增加，破壞效應(yīng)與高溫持續(xù)時(shí)間呈正相關(guān)[27- 28]。而在fURSL臨床應(yīng)用中，由于通道的限制，水循環(huán)相對(duì)較差，隨著鈥激光功率的升高，短時(shí)間內(nèi)大量能量釋放入較小的空間，導(dǎo)致水溫明顯升高，損傷周圍組織。因此為了保證碎石順利進(jìn)行及減輕腎臟熱損傷，有必要了解激光能量設(shè)置、灌流速度與腔內(nèi)溫度的關(guān)系。在2015年Molina及其同事[29]通過(guò)使用羊腎輸尿管行體外實(shí)驗(yàn)首次記錄了鈥激光碎石過(guò)程中的溫度變化情況。但其使用的激光功率和灌流速度都比較單一(1J/10 Hz；8 mL/s)。隨后2018年Sourial等[30]采用不同能量和頻率的鈥激光研究在沒(méi)有水流灌注的情況下，再次證實(shí)鈥激光導(dǎo)致周圍液體溫度明顯升高這一過(guò)程，發(fā)現(xiàn)升溫速率與使用的鈥激光功率呈正相關(guān)。同樣，Wollin等[31]通過(guò)體外模擬輸尿管模型，采用不同激光能量碎石，最高1 J/20 Hz，持續(xù)時(shí)間激發(fā)60 s，在沒(méi)有水流灌注的情況下，可導(dǎo)致?lián)p傷輸尿管的高溫，而在水流灌注50、100 mL/min組，鈥激光周圍水溫維持在43 ℃以下。

最近120W大功率鈥激光的應(yīng)用，再次把fURSL中熱損傷這個(gè)話題提上議程。Aldoukhi等[32]使用120 W大功率鈥激光通過(guò)體外模擬腎盞結(jié)石fURSL發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激光功率達(dá)到40 W，持續(xù)時(shí)間激發(fā)60 s，采用中到低的(15 ml/min)灌注速度，會(huì)引起致輸尿管損傷的高溫，而在高灌流速度38～40 mL/min的情況下，相對(duì)比較安全，水溫維持在38 ℃左右。隨后Aldoukhi及其同事[15]使用豬的體內(nèi)模型再次驗(yàn)證了在大功率鈥激光碎石(40 W)使用情況下，低水流灌注(壓力：100 cmH2O水柱；水流14～15 mL/min)情況下，可導(dǎo)致?lián)p傷性高溫。而在高水流灌注(壓力：304 cm H2O水柱；水流36～38 mL/min )下，水溫保持在安全范圍內(nèi)。然而目前仍缺乏激光能量、灌注速度和周圍液體溫度的關(guān)系公式供大家參考，以便臨床工作者能根據(jù)所使用的鈥激光功率，調(diào)節(jié)灌注壓，在保持較低的腎盂內(nèi)壓同時(shí)，保持安全的腎內(nèi)溫度。

6 結(jié)語(yǔ)

目前fURSL處理結(jié)石包括兩種：粉末化+自然排石和碎塊化+套石。粉末化+自然排石主要采用低能-高頻加上殘留較大結(jié)石的爆米花效應(yīng)碎石；而碎塊化+套石主要采用的是高能-低頻模式。長(zhǎng)脈寬在粉末化碎石過(guò)程中結(jié)石產(chǎn)生位移小及光纖損耗較小而優(yōu)于短脈寬。而鈥激光功率達(dá)到40W時(shí)，低水流灌注會(huì)產(chǎn)生致輸尿管損傷的高溫。術(shù)者根據(jù)結(jié)石制定碎石策略時(shí)需相應(yīng)調(diào)整鈥激光參數(shù)，結(jié)合長(zhǎng)短脈寬的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到碎石功率與灌流率對(duì)腎內(nèi)溫度的影響，以期達(dá)到更好的碎石效果，縮短手術(shù)時(shí)間，減少腎臟的熱損傷。