钬激光在泌尿外科的应用

激光技术的出现至今已有几十年的历史，随着激光技术的不断发展，其在医学中的应用正在形成一门崭新的学科－激光医学。应用于泌尿外科的激光主要有：脉冲式染料激光、CO2激光、半导体激光、各种掺杂的YAG激光(Nd、Ho、Er)等。激光手术具有许多其它方法不可比拟的优点，包括：
（1）对周围正常组织损伤小，术后反应轻，伤口愈合快，疤痕也小。
（2）止血效果好，止血时间是电刀的十四分之一，止血效果是电刀的2~4倍。因此，可望达到术中极少出血甚至无血手术。手术野无渗血且清晰可辨，还可大大缩短手术时间。
（3）激光可用光纤传输，可与各种内窥镜或穿刺针联合使用。
（4）激光手术对术中的各种监护仪器无干扰，对不同组织的不同手术，所需要的激光(波长)也不尽相同。近年来，钬激光在泌尿外科领域的广泛应用，促进了微创外科及腔内泌尿外科的发展。
钬，对多数人来说也许比较陌生，但一查大化学家门捷列夫发明的元素周期表就可以从放射性元素中找到它——1879年，瑞典科学家克利夫利用元素周期表的预测，通过稀土元素电化学化分离工艺、光谱分析法首次在巨大数量的稀土中成功捕捉到了它的身影，并将这大海捞针一样来之不易地发现的新元素以他的祖国瑞典首都斯德哥尔摩一地名“钬”（holmium）命名。
一百多年来，钬元素在世界科学家的研究中不断闪耀出奇异的火花，它的种种优异特性也不断被用于各种尖端技术中。近年来，科学家以钬元素作为激发介质产生固态脉冲激光，结果发现了令人鼓舞的表现。
钬激光的工作递质为钬-钇-铝石榴石(Holmium Yttrium-Aluminum-Garnet ,Ho :YAG) ,是利用氪闪烁光源激活嵌在钇-铝石榴石晶体上的稀有元素钬而产生的脉冲式近红外线激光, 波长为2140nm ,恰位于水的吸收范围。激光的脉冲时间为0.25ms，远远小于组织的热传导时间(1ms)，故对周围组织热损伤极小，组织穿透深度小于0.4mm，其余热损伤深度可达0.5～1.0mm，组织的凝固与坏死局限于3～4mm。钬激光在水中有很高的吸收系数，因为组织主要由水组成，所以主要的能量集中在表层，使激光具有极好的切割能力和组织切除能力，在组织切割过程中对于直径为1mm的血管也可以进行止血，这就为需要高精度高能量瞬间切除的前列腺增生剜切、尿道狭窄及尿路肿瘤切除手术提供了一种前途光明的新手段。钬激光亦具有非常优秀的碎石功能，通过一种“钻孔效应”汽化结石为细小的碎粒排出体外，可以高效粉碎各种成分的泌尿系结石，并且可以导致结石表面和内部含有的水分在瞬间吸能高度汽化膨胀，造成无数连续的微小爆破，并且这些微爆破又产生二次冲激波，于是患者体内的泌尿系结石立刻豆腐碴般在双重微爆下由表及里层层崩解。钬激光还有一个特点，就是其光波可以经由氧化硅石英光纤传导，这种光纤是可曲性的，因此非常适合在内镜下进行治疗。结合腔镜技术，对于阻碍结石排出的远端输尿管狭窄或炎性息肉包裹，可以在碎石时一并用钬激光予以处理，大大提高了结石治疗的一次成功率。
相比之下，CO2激光波长为10600nm，更易被水吸收，消融组织深度更浅，只有0.05mm，与钬激光相比可以进行更精确地切割，热损伤范围则更小，但在血管丰富区余热穿透深度不足以凝固止血。对术中直径大于0.5～1mm的血管不易控制。而钬激光在组织切割过程中，对直径大于1mm的血管也可止血。而且目前传输波长大于2400nm的光导纤维尚未研制成功，所以CO2激光不能经光纤传导，不能用于内窥镜。钬激光则可通过直径200～1000μm的石英纤维传导，便于进行精细的腔内操作，适用于各种腔内手术。
而Nd:YAG（钕）激光是较早应用于腔内泌尿外科的一种激光。它的波长为1064nm，水吸收系数小，在组织中穿透深，易散射，造成广泛的热损伤，可造成深达4～6mm的凝固坏死，止血效果好，但不具备切割功能。此外，钕激光采用连续波方式，热量的产生是连续的，故其所发出的热使组织坏死深度难以控制及预计。钬激光则采用脉冲式方射，可以瞬间产生上千瓦峰值功率，转为高温，使受照射组织被切割汽化，而对周围组织的热损伤范围则很小。
钬激光可以说集中了ＣＯ2激光和钕激光两者的优点。
钬激光在泌尿外科的适应证主要有：

1、肾盂、输尿管、膀胱、尿道腔内碎石：1995年，Denstedt首次报导了钬激光腔内碎石器治疗上尿路结石。实验证明，钬激光对结石的碎石作用主要依靠热效应。碎石过程中，结石表面的水和结石中的水吸收钬激光的能量后汽化形成小球，汽化小球随后裂解所形成的冲击波产生二次压力，使结石粉碎。钬激光以脉冲式发射，发射时间为0.25s，瞬时间功率可达到10KW，足以粉碎各种成分和密度的结石，其组织穿透深度＜0.5mm，组织损伤轻微，术后不会因疤痕形成导致尿路狭窄，因而钬激光结合内镜对泌尿系统结石具有独特的碎石效果。
临床研究显示，钬激光治疗输尿管结石疗效好，92％的患者可经钬激光成功粉碎结石。但碎石成功与否的最终决定因素并不是激光本身，而是其他因素：如结石大小和位置，是否因解剖变异或输尿管狭窄而存在结石通过困难等。被炎性息肉包绕的结石为其他腔内碎石手术禁忌，多通过开放手术处理。钬激光具有精确的汽化切割组织功能，处理这类结石时，可先将息肉去除，然后碎石。碎石过程中石英光纤对结石推动力小，不必用套石篮预先固定。碎石后形成的碎片直径在0.5mm以下，小于脉冲染料激光碎石和气压弹道碎石的1mm，易于排出，术后复发率低。钬激光还具有凝固止血功能，可以有效处理术中出血。钬激光可击碎各种成分的结石，包括胱氨酸结石、草酸钙结石、毛糙结石等。钬激光碎石的并发症很少，且主要是由输尿管镜所致，并非激光本身引起。输尿管结石较大，ESWL治疗失败和梗阻时间长合并有息肉或狭窄等，最好选择钬激光的体内碎石方法。
对肾结石，钬激光可作为经皮肾镜碎石的辅助手段，也可作为逆行输尿管镜进行体内碎石的工具。目前，应用直径200μm的光纤对几乎肾脏集合系统内任何位置的结石均可通过输尿管镜以逆行方式进行钬激光碎石。膀胱结石也可用钬激光治疗，但治疗大结石该方法很费时。不过Teich man等发现，应用70度侧火花光纤，可使碎石过程加快且更加有效。钬激光尚可安全地应用于孕妇和小儿，出血性体质等特殊群体碎石治疗。

上组图为钬激光碎石过程，第四张为取出的碎石

2、治疗良性前列腺增生：前列腺增生症是老年男性的常见疾病。自１９９５年新西兰Ｇｉｌｌｉｎｇ和加拿大Ｄｅｎｓｔｅｄｔ最先报告利用钬激光切除前列腺以来，这项技术已日臻成熟。治疗方法包括前列腺钬激光切除术(Holmium Laser Resection of the Prostate ,HoLRP) 和前列腺钬激光剜除术(Holmium Laser Enucleation of the Prostate ,HoLEP) 两种。HoLEP 是在HoLRP 基础上发展起来的。两者均通过550μm裸光纤经电切镜切除前列腺,使前列腺部位形成一个腔,解除增生前列腺所引起的膀胱镜出口梗阻。两者区别主要在于HoLRP需将前列腺切成许多大小能够安全地经尿道取出的碎块,是将前列腺分层、分块切除;HoLEP 则象开放手术那样将增生的前列腺从包膜分块剜除,再通过经尿道组织粉碎器(morcellator) 吸住已游离的前列腺,将其切碎吸出,与前者相比大大减少了手术时间。相比良性前列腺增生金标准手术TURP，HoLEP术优势体现在①钬激光良好的切割止血效果，使剜除前列腺的同时彻底止血，不仅术野清晰利于操作，而且相比TURP省略了止血的步骤，提高了手术效率，大大缩短了手术时间，提高患者对手术的耐受性。②HoLEP可达与开放性手术完全相同的解剖学目标,对前列腺尖部的处理远胜TURP一筹，术后症状改善明显。③术中灌洗液为生理盐水，降低了术后低钠血症的发生率。④对于合并心脏起搏器植入术后以及房室传导阻滞病例，因HoLEP术不形成电磁场效应，对心脏的影响微乎其微，安全性很高。⑤钬激光的脉冲能量能有效地击碎膀胱结石,术可一并处理BPH患者并发的膀胱结石。
LeDuc总结了美国两个中心3年的随机双盲对照研究结果，发现随访期内行HoLRP与TURP治疗患者的主观症状（IPSS评分）和膀胱颈出口梗阻（Qmax）的缓解情况无显著差异，认为经尿道前列腺钬激光切除术具有患者选择面广，术中并发症少，术后恢复快的优点，将在不久可能取代TURP，成为治疗前列腺增生症的新标准。

上组图为前列腺钬激光剜除术(Holmium Laser Enucleation of the Prostate ,HoLEP)手术经过

3、治疗泌尿系浅表肿瘤：钬激光适用于治疗肾盂、输尿管、膀胱、尿道的表浅移行上皮肿瘤和经腔内B 超或MRI、CT 检查中一项证实未侵及肌层,直径在2. 0cm 左右或以下的膀胱肿瘤。因不能准确分期与彻底切除,复发率高,不适用于高级别的浸润性癌。文献报告较多的是用于膀胱肿瘤的治疗。与经尿道膀胱肿瘤电切术相比,本法的主要优点在于: ①组织穿透深度小于0. 5mm ,不致引起膀胱穿孔或刺激闭孔神经; ②手术盲区少。电切环为环型电极,因为角度原因无法处理膀胱顶壁、三角区两侧肿瘤。钬激光纤维柔软、纤细,尖端面积小,处理膀胱肿瘤,几无盲区; ③切除肿瘤准确,无出血,邻近组织损伤轻微,术后愈合时间短; ④年老体弱,有凝血机制障碍,安装心脏起搏器的患者也可耐受该手术。

图1　输尿管腔内的移行细胞癌	图２　在输尿管镜下利用钬激光切除肿瘤。兰色管状物为钬激光光纤。	图3　肿瘤切除后，输尿管腔恢复通畅，输尿管壁保持完整。

4、钬激光泌尿系内切开治疗及其在其它方面的应用：钬激光具有能量传输和后续切开控制精确的优点，而且穿透性小，切割深度浅，热损伤的区域相对狭小，周围正常组织损伤有限，安全性高。而且操作均在直视下进，小口径光纤配合各种口径的内腔镜可以方便地到达泌尿系任何部位，是内切开的理想工具。目前可用于：（1）尿道和膀胱颈狭窄的内切开；（2）输尿管狭窄的内切开；（3）输尿管肾盂连接处狭窄（UPJ）的内切开；（4）先天性巨输尿管的内切开治疗；（5）尿流改道术后输尿管肠道狭窄的内切开；（6）小儿输尿管膨出的激光切开术；（7）肾盏漏斗部狭窄内切开。此外，钬激光还可用于尿路上皮囊肿的减压手术、尿道下裂的缝合等等。