铥激光碎石术的研究综述(上)

2021
08/31

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医学镜界
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在历史上,腔内泌尿外科手术经历了多个重要的发展阶段。

研究介绍:

    在历史上,腔内泌尿外科手术经历了多个重要的发展阶段。其中就包括:1976年开始出现的经皮肾镜取石术(PCNL),1980年出现的输尿管镜以及Chaussy等人同年后期提出的体外冲击波碎石术等。除此之外,“不断改进的光纤传输系统以及日趋小型化的标准化治疗器械”也进一步推动了微创取石术的发展。现如今,泌尿外科医生已经几乎能够治疗所有尿路部位的结石了。“将激光治疗(受激辐射式光频放大器)引入腔内泌尿外科手术领域”是具有里程碑意义的一件事情。20年来,尽管出现了其他一些替代治疗方法,但“钬:钇铝石榴石(Ho:YAG)激光(本文中称之为‘钬激光’,工作波长为2120 nm)”仍然是(体内)内镜碎石术的基础性激光手术治疗平台。因此,在许多国际临床治疗指南中,都将其作为“临床诊疗技术的金标准”。为开发出一种新的激光治疗器械并得到有效推广,需具备以下几个重要特点。其中就包括临床疗效,主要指的是“结石清除率(SFR)高,安全性以及耐用性好等”。使用细光纤进行手术能够进一步“减轻结石移位,改善输尿管软镜的操作性能以及进一步增强灌流”,特别是在“不减少激光脉冲能量(从激光纤维中释放出的单个脉冲总能量)”的情况下,则更是如此。一些更为实际的考量包括“激光发生器的大小,能量类型以及手术治疗成本”等。铥光纤激光碎石术(TFL)是最新的一项激光治疗技术,自从2005年作为体外研究的一部分首次得到临床应用以来,人们对铥光纤激光碎石术(TFL)的关注度越来越高。自此,越来越多的研究都对其在临床前以及临床环境中的应用情况进行了研究分析,取得了一些研究进展.短期内人们对该技术的关注度也越来越高,但目前仍然缺乏关键性的研究评估报告。欧洲这篇文献综述的目的是“对激光碎石术的研究现状进行汇总分析,以期为临床泌尿外科医生提供一些借鉴”。

钬激光治疗的演变

    1992年,钬激光开始进入人们的视野,很快便占据了主导地位(其临床表现好于先前的一些激光,例如:脉冲染料激光)。与“脉冲染料激光以及钕:YAG激光”相比,钬激光的结石粉碎机制主要依赖于“光热效应”而不是“光声效应”。钬激光在腔内泌尿外科领域内的应用范围不断扩大,现如今已经能够使用该技术治疗所有类型的结石了。与刚引入该技术时不同,早期存在的一些限制性因素(例如:频率低和功率低)已经得到解决。例如,通过在治疗器械内整合多个激光腔(谐振腔),人们便可以制造出“更高功率(例如 100 W)和更高频率(例如50~80 Hz)的激光器”了。然而,高功率的激光治疗系统也不能无法改善其他一些手术治疗参数(例如:PE)。进一步开展的其他研究也支持了这些观点。到目前为止,新一代激光治疗系统已经可以控制这些治疗参数了(例如:脉冲持续时间,也称脉冲宽度)。目前,也出现了一些混合性的治疗技术。其中就包括“接触模式下结合使用“低能量(例如:0.2~5 J)和高频率(例如:40~50 Hz)”参数,这使得“粉末化碎石操作”成为可能,在这种模式下结石被粉碎成(细微)的颗粒,并且能够自行排出。采用非接触式碎石技术(爆米花技术)能够更好的改善清石效果。采用这种技术进行治疗能够进一步避免使用套石篮套石,并且能够“进一步缩短手术时间”以及“减少使用输尿管导入鞘(UAS,可能会引发其他手术并发症)”。值得注意的是,在“低功率(例如:30~40 W)和高功率(例如:100~120 W)”模式下均可采用该技术。钬激光存在两个关键性的限制性因素:“必须在水环境下进行手术以及结石会移位”。随着脉冲能量(PE)的升高,结石移位的问题也越来越严重。随着激光纤维头端和结石表面之间的距离加大,能够作用在目标部位的激光能量和结石消融效率都会受到不同程度的影响。由于结石移位,治疗时间也延长,手术效率下降。在控制脉冲宽度方面,使用长脉冲模式(LP)能够进一步减少结石移位以及减轻激光纤维端头的回烧。近期出现的摩西技术(Moses technologyTM)则使用的是“120 W的激光发生器(Lumenis Pulse P120H)和蒸汽通道技术(Vapor TunnelTM,意大利Quanta System公司制造)”,是另外一种可行的治疗方案。通过其特有的脉冲调制模式,将能量分成两部分。首先,将激光纤维端头和结石之间的水分开,然后能量通过“通道或蒸汽通道”直接抵达结石部位。这种分离脉冲的方式能够进一步减少传输过程中的能量损失。我们既可以采用“直接接触模式(‘Moses A’,1 mm)也可以采用非直接接触模式(‘Moses B,2 mm)”进行手术操作。2020年,Ibrahim等人发表了一项随机试验研究,对“常规钬激光碎石术和摩西钬激光碎石术”进行了比较分析。摩西钬激光碎石术的“结石粉碎时间更短(21.1:14.2 分钟,p=0.03),手术时间也缩短(50.9:41.1分钟,p=0.03)”。术后3个月的随访,未发现两组在结石清除率(SFR)方面存在任何显著差异(83.3%:88.4%,p>0.05)。

铥激光治疗器的特性

    与钬激光治疗器械相比,铥激光治疗器械的“水吸收系数较高(WAC),光学穿透深度较小”,结石消融阈值低(4倍)(图1)。TFL激光治疗器使用“二极管泵浦系统而非闪光灯泵浦系统”作为能量源。因此能量损失较少,只需内置“简单的空气冷却系统”便能够进行操作。这种类型的冷却系统能够以较高功率的能量设置参数进行手术操作(超脉冲模式下甚至可高达500 W)。

    该设备仅重30 kg并且可使用标准的电源插座(120~240 V)供电。工作时产生的噪音小。TFL激光器有一个接近单一模式的光束剖面。激光脉冲能量(PE)可低至0.025 J,并且能够对能量密度进行调整,以便进一步抵消细激光纤维所造成的影响。因此,使用该技术能够产生非常细微的结石粉末化颗粒。鉴于激光频率的变化范围大,手术时间并不会受到显著的影响。然而,值得注意的是,迄今为止,尚没有对使用超过500 Hz能量参数治疗的研究报道。

临床证据

临床前研究:重要发现

    自2005年首次得到报道以来,在碎石术的大环境下,人们相继对TFL开展了许多临床前研究。

    Blackmon等人在体外条件下,对“TFL激光器(70 mJ×3 Hz)和钬激光器(70 mJ×10 Hz)”的汽化速度(一水草酸钙结石和尿酸结石)进行了比较分析。TFL激光器的汽化速度比钬激光器快5~10倍,烧蚀坑深4~10倍。近期开展的一些实验性研究表明:在碎块化参数设置条件下,TFL激光器的碎石速度要比钬激光器快2倍;在粉末化碎石参数条件下,TFL激光器的碎石速度要比钬激光器快5倍。Hardy等人对TFL激光器也开展了一项类似的研究(“micro-dusting”),报道称:经粉末化碎石后,结石粉末的尺寸可小至0.2 mm。最近,Keller等人证实了TFL激光器对所有类型结石的粉碎性能。作者还证实:使用TFL激光器进行粉末化碎石后,我们还能够收集足够多的样本,并可进一步对其形态结构进行研究分析。此外,人们还对TFL激光器的其他改进情况也进行了研究分析。其中就包括减少“回烧”的方法(激光纤维直径越小,回烧越快)。早期开展的一些试验使用的是不锈钢护鞘。然而,人们已经证实,这样会进一步加剧结石移位。最近,人们对类似“炮口制退器”的操作模型进行了研究。Hutchens等人证实,由于能够更好的控制气泡膨胀情况,因此使用该技术能够进一步减少移位(25%)。(上)

----Jones, Patrick , C. Beisland , and Y. Ulvik . "Current status of Thulium Fiber Laser (TFL) lithotripsy: An up‐to‐date review." BJU International 4(2021).

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关键词:
研究,碎石,激光,能够,结石

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