激光光纤与软镜之安全距离

将激光尖端放置在距显示器四分之一距离的位置是安全的，因为在所有测试范围内，在这个距离处，钬激光能量对镜体损伤最小，对组织的安全性最高。称之为“安全距离”。

     输尿管软镜检查常用于治疗肾结石和上尿路移行细胞癌。由于输尿管软镜 (fURS) 及其维修费用高昂，因此需要掌握正确操作器械的方法。了解镜体、光纤和激光设置对于获得最佳结果、确保患者安全和避免仪器损坏非常重要。许多研究表明，fURS 的寿命取决于外科医生的经验和手术室团队、所使用的消毒过程以及所执行的程序类型。fURS 的损坏率和维修成本差异很大。关于激光光纤与软镜尖端之间的适合距离的研究数据不多，以及避免空化气泡造成仪器损坏的范围。我们进行了一项观察性研究，以评估激光光纤的最佳位置，以避免 fURS 尖端损坏。在这项研究中，我们使用了不同的激光设置，并将激光光纤定位在距镜头尖端不同的距离处。

材料与方法

    进行了一项体外观察研究。测试了七种 fURS，包括光纤 (OU) 和数字 (DU) fURS：Olympus P6 (OU)、Olympus V (DU)、Olympus V2 (DU)、Wolf Boa (DU)、Wolf Cobra Vision (DU)、 Storz XC (DU) 和波士顿科学 LithoVue (DU)软镜。最初，激光光纤被加载到不同 fURS 的工作通道中。使用了 273 μm 激光光纤和 30 W 钬激光 YAG（Ho:YAG）（Rocamed）。激光光纤尖端和 fURS 相机的距离由一名调查员在第一次出现在内窥镜屏幕上时用尺子测量(D1) 和当纤维达到屏幕宽度的四分之一时 (D2)（表 1 和图 1）。

图1. 数字 (A) 和光学 (B) fURS 中屏幕四分之一处的激光光纤。

为了评估 Ho:YAG 气泡在不同光纤距离下的影响，我们评估了激光激发时在光纤尖端产生的气泡的大小和形状。在生理盐水中拍摄了四种不同场景的视频：以猪肾样本作为软组织，使用模拟一水草酸钙结石的合成硬石，以及模拟酸性尿酸结石的合成软石。根据 Esch 等人的研究，使用 BegoStone 粉末制备石头模型。使用 Photron APX-RS 在光纤尖端记录激光激发图像，应用3000 高速相机，当光纤在示波器外 1 和 2 毫米时设置为每秒 30,000 帧 (fps)，当光纤在示波器外 3 mm 时设置为 15,000 fps。需要不同的 fps 设置，因为当光纤处于 3 毫米时，相机的视野不够宽，无法以 30,000 fps 的捕获设置捕获整个图像。使用距离 fURS 1、2 和 3 毫米处的激光光纤尖端进行评估。在激光激活之前，两名研究人员用尺子在 1、2 和 3 毫米处检查了激光光纤与镜头的距离。fURS 固定在机器人手臂上，与目标位置相关的范围的位置由机器人固定和维护（图 2，图 1）。

图2. 实验室设置：2-1工作台，左侧机械臂悬挂fURS，工作台中央安装高速摄像头；2-2 碗，上面有猪肾样品和 fURS；2-3 表设置。

使用不同的激光设置来提供各种输出能量条件使用短脉冲和长脉冲组合（表 2）模拟不同种类结石的碎裂以及猪肾组织的消融（表 2）。最后，使用 3 mm 的激光光纤，焦耳 (J) 和赫兹 (Hz) 公别为(0.5 J,10 Hz; 1 J, 10 Hz; 2 J, 5 Hz) ，在没有合成软石的情况下进行了测试。这些针对脉冲长度的每个设置进行了更改，以检查短脉冲和长脉冲之间气泡尺寸的差异。使用 ImageJ 软件测量气泡的两个主要直径。结石和纤维尖端之间的距离为 1 毫米。我们用激光光纤切割的尖端进行了所有实验，以消除远端透明部分。对于激光测试，我们使用了波士顿科学公司的 fURS LithoVue 系统。

结果

      激光光纤头在屏幕上的第一次出现在不同的范围内有所不同。Wolf Cobra Vision 和 Wolf Boa 都具有相同的 D1，即 1 毫米，是所有测试的镜中最短的。Storz XC 在 D2 处的距离最长：4 毫米。对所有范围，D1 为 1-2 毫米，D2 为 3-4 毫米。我们对激光产生的气泡的记录表明，在 1 毫米距离处，无论激光设置和示波器前面的组织类型如何，能量都会在示波器尖端反弹（图 3）。

图 3. 不同的激光气泡以 1 毫米的距离接触范围。LP = 长脉冲；SP = 短脉冲

     唯一的情况是，当激光在 0.9% NaCl 溶液中被激发时，前面无击打物，并且在长脉冲低能量 (0.5 J) 下，气泡在 1 mm 距离处没有返回到镜体表面（图 4）。

图 4. 由 273 m 激光光纤在距示波器 1 mm 处在 0.9% NaCl 中产生的气泡，能量为 0.5 J，频率为 15 Hz，脉冲持续时间长。气泡不接触 fURS 的尖端。

      在 2 毫米距离处，使用不同的机器设置和不同的场景，未观察到气泡接触 fURS 尖端。在相同距离，我们观察到激光照射时 fURS 相机上有一些结石粉反弹。无论脉冲长度如何，都以>1 J 的能量激发。在 3 毫米距离处，气泡未接触 fURS 尖端，结石粉的距离低于 2 毫米处。保持相同的频率和相同的能量，只改变脉冲长度，观察到短脉冲产生的气泡总是大于长脉冲产生的气泡（图 5 表 3）。

图5. 相同能量下不同脉冲长度产生的气泡对比，0.9% NaCl，前面没有任何表面，带有柔软的合成 BegoStone。激光光纤是镜体外外 3 毫米。

LP = 长脉冲；SP = 短脉冲

讨论

     Ho:YAG 激光器产生的脉冲能够切割取石篮的钢丝、导丝和许多其他材料。Ho:YAG 激光脉冲引起的取石篮和导丝损坏归因于光纤尖端产生的高温。Kang 等人证明了更厚的液体层的更大的散热会降低消融效率。这意味着激光尖端离目标越近，效率越大，同时，激光尖端离 fURS 范围越远，造成的损害就越小。我们同意 Cecchetti 等人的观点，他们在使用 Ho:YAG 激光时认为，必须在清晰准确的视觉控制的情况下执行治疗程序，以确保光纤尖端仅与目标接触并且距离足够远，避免空化气泡对健康软组织造成的损伤。Cecchetti 还指出，必须与取篮子和导丝保持足够的距离以避免损坏。Canales 等回顾了 2000 年至 2004 年他们系统的 fURS 维修数据。他们进行了 324 次维修：30% 涉及镜体的远端部分，4% 涉及物镜、C-型保护镜和保护镜玻璃的维修。Kramolowsky 等人  对单个中心连续 655 次输尿管软镜检查后修复四种器械的原因进行了回顾性研究， 报告混浊的晶体是最常见的损伤。几个小组之前已经报告了有关 fURS 的原因和位置的机构或制造商数据

损害。宋等人报道，超过 50% 的损伤发生在工作通道（工作通道中的激光烧伤）或输尿管镜极端偏转。上官等人研究了密度、粘度和机械强度对

在吸收液体（例如血液、造影剂、或盐溶液）中形成的激光诱导空化气泡。他们发现气泡动力学强烈依赖于物理吸收液体的特性，并且盐水溶液中的空化气泡比密度更高的液体更大。因此，我们可以假设，在密度高于盐水溶液的液体存在的情况下，在相同的激光设置，激光机产生的空化气泡会更小。不同距离的激光光纤在屏幕上的外观取决于范围的品牌。鉴于 fURS 有一个 0 相机，重要的是要注意，当光纤在屏幕上可见时，正如数据所示，它已经离镜头至少 1 毫米。这些知识对于在操作范围时避免对尿路上皮上皮的意外伤害至关重要。我们观察到，在超过 7 个 fURS 的四个 fURS 中，光纤几乎没有出现在屏幕上 <2 毫米的距离。在所有镜头中，当在屏幕的四分之一处观察时，光纤超出 3 毫米或更多（图 6）。

图 6. 不同 fURS 中 D1 和 D2 处的光纤距离图像：外部视图和内部视图。

     将这些结果与观察结果相匹配，即当激光光纤距离 fURS 尖端 3 mm 时，Ho-YAG 产生的气泡即使在高能量和短脉冲下也不会接触到镜头的相机，可以确定这一点位置作为避免 fURS 尖端损坏的“安全距离”。一些困难的情况可能迫使外科医生在第一次出现内窥镜屏幕时使用纤维。在这种情况下，我们建议使用低能量 (0.5 J) 和长脉冲持续时间，因为气泡的最大半径是激光脉冲能量和脉冲持续时间的函数。建议使用较长距离击打目标，否则激光能量可能会损坏 fURS 尖端，包括相机玻璃和光源。这项研究的一个限制是无法测量和评估 fURS 尖端表面的损坏，因为几个新的 fURS需要完成一个完整的评估。需要进一步研究来评估镜体尖端的实际损坏。

结论

本报告旨在为使用 fURS的光纤激光器提供一些建议。根据研究结果，我们认为将激光尖端放置在距显示器四分之一距离的位置是安全的，因为在所有测试范围内，在这个距离处，钬激光能量不会达到仪器相机。我们称之为“安全距离”。在特定的情况下，当可能需要将激光光纤靠近镜头时，建议使用尽可能低的能量和较长的脉冲持续时间。

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