光纤铥激光碎石是否一场炒作？（上）

　　由于每个激光脉冲的能量分布情况比较均匀，因此通过TFL激光能够最大程度将激光能量传输至结石部位，此外，还会产生更高的热量以及更小的气泡。

　　Dr.John Denstedt是当年全世界第一个使用钬激光碎石并把这项技术介绍给世界的医生。此后才有了泌尿科的激光碎石的繁荣。今天，他又撰文点评光纤铥激光技术。他是怎么评价这项新技术的呢？

　　1986年，Watson和Wickham介绍了脉冲激光治疗尿石”。此后，激光碎石技术便得到了快速发展。在过去20年的时间里，由于手术治疗的成功率高，并发症低，钬激光（Ho:YAG）已成为尿路结石治疗的金标准。在随后几年的临床研究中，钬激光碎石术的这些特点也得到了验证。

　　虽然Ho:YAG激光的治疗预后好，但该技术也存在一些缺点，例如设备太笨重。在激光技术不断改进的过程中，研究证实“光纤铥激光（TFL）”的体外碎石效果更好，所有类型结石的早期临床治疗预后也更好。2018年，研究报道了TFL激光的临床治疗。此后，越来越多的临床研究和基础研究都对“TFL激光的临床特点”进行了分析，并将其与“金标准Ho:YAG激光进行了比较。

　　英文缩写“LASER”代表“通过受激辐射光扩大”；多数激光的原理都相同：由光源激发出的白光穿过能够吸收能量的活性介质。当介质能级降低时，就会激发出特定波长的光子，进而被腔内一系列的镜子反射，激发出更多的光子进而生成激光束。光子的波长与每种类型激光器所含的化学元素有关。

　　在Ho:YAG激光中，闪光灯所产生的白光穿过掺杂有铬离子、铥离子和钬离子的YAG晶体。铬吸收白光并激发铥离子，铥离子通过将能量转移到相邻的铥离子来放大能量，最终更高的能量会传递至钬离子，从而产生脉冲激光。这种机制能够使钬激光在不过热的情况下运行，但由于很多激光能量会转变为热量，因此，在手术过程中仍然需要使用水冷机制。

　　对“高功率激光器（80～120 W）”来讲，每组“闪光灯，光纤芯以及镜子”都能够产生特定的能量，我们可以综合使用多组设置参数，最后脉冲激光从激光器连接光纤的一个窗口统一发出。由于采用的是“多腔结构以及需要使用冷却系统”，Ho:YAG激光器的体积通常很大。此外，与手术室中常见的闪光灯相比，Ho:YAG激光的闪光灯功率更高，反光镜系统对震动和冲击的敏感度高，需要定期维护。

　　TFL激光器采用多个二极管作为能量源，从一个细长（10～20μm，长度可达30 m）的掺杂二氧化硅的光纤中激发铥离子。由于光纤芯径较小，所产生的激光密度高。这种布局仅需要采用空气作为冷却系统，因此该设备的占地面积小于标准的Ho:YAG激光器。此外，其二极管也无需使用高功率插座，通常能够与常规手术室的电气装置共用电源。

　　激光能够在“结石周围以及结石孔隙和裂缝中的流体内”产生光热效应，从而进一步促进结石崩解。某种物质能量的吸收峰值往往由“红外能量吸收最大时的波长”所决定，水的吸收峰值为1910 nm和2870 nm。Ho:YAG激光的波长为2120 nm，而TFL激光器所激发激光的波长（1940 nm）更接近水吸收峰值。这也是“20°C时TFL激光的水吸收系数是Ho:YAG激光水吸收系数4倍的原因（TFL激光器，α=129.2 cm−1：Ho:YAG激光器，α=31.8 cm−1）”。TFL激光的穿透深度小（TFL激光器，0.077 mm;Ho:YAG激光器，0.314 mm）。这进一步提高了TFL激光的治疗效率，精准度合安全性。Ho:YAG激光和TFL激光的主要参数详见表1。

　　激光治疗效率与几种因素有关，例如作用方式，脉冲能量，脉冲频率，脉冲模式（脉冲宽度，脉冲持续时间以及脉冲长度），激光束的轮廓（脉冲形状）等。

　　研究认为，每个激光脉冲的能量（也称脉冲能量）是导致结石崩解的主要原因。“高脉冲能量和低脉冲频率”与结石碎块化有关，而“低脉冲能量和高脉冲频率”与结石粉末化有关。在市售的Ho:YAG激光器中，其脉冲能量的变化范围为“0.2 J～6.0 J”不等，而TFL激光器的设置参数则为“0.025 J～6.0 J”不等。TFL激光的一个潜在优势是脉冲能量低，激光纤维端头回烧程度轻，特别是当激光纤维细时表现更明显。高功率 Ho:YAG激光器的脉冲频率通常为80 Hz，而由于作用机制不同，TFL激光器的脉冲频率最高可达2400 Hz。与Ho:YAG激光相比，TFL激光（高脉冲频率，低脉冲能量）粉末化结石的性能更好。

　　此外，各种激光的作用方式与其疗效密切相关。脉冲激光，例如：Ho:YAG激光和TFL激光，都能够实现高效粉碎结石的目的。然而，只有TFL激光能够通过连续波模式或超脉冲模式来激发激光辐射，能够有效加快软组织凝固和促进止血，这将进一步促进TFL激光在泌尿外科手术中的应用。

　　目前，在全球范围内存在多家TFL激光器生产商。有作者已经详尽描述了这些设备的技术规格并做了比较，“对不同种类的激光治疗器械进行比较分析”也超出了本研究综述的范围。

　　首批商用激光碎石器只能以短脉冲的形式激发激光，但现在许多激光设备都能够提供“短脉冲模式和长脉冲模式”两种方案。研究表明，在长脉冲模式下，激光的碎石效率更高，激光纤维头端受损的程度轻，结石移位程度也小。长脉冲的缺点是会进一步增加“结石碳化效应”。然而，对长脉冲模式和短脉冲模式的疗效仍然存在争议。

　　除脉冲宽度外，“脉冲能量和脉冲频率”似乎也会对“激光碎石效率和结石移位程度”产生显著的影响。一项比较Ho:YAG激光器和超脉冲TFL激光器的体外研究证实：与Ho:YAG激光的短脉冲模式相比，TFL激光的高能量设置参数能够进一步提高结石消融效率。同样，当激光能量设置参数低时，虽然两种激光的结石移位程度都轻，但超脉冲TFL激光碎石时的结石移位程度更轻。

　　1986年，研究人员首次对摩西效应进行了描述分析。2017年，人们将“摩西技术 (Lumenis®)”归类为高功率 Ho: YAG 激光治疗技术。该技术的特点是能够发射两个激光脉冲，这两个激光脉冲之间没有有固定的延迟。第1个脉冲会在激光纤维头和结石之间生成一个低阻力的汽化腔，从而能够使第2个脉冲更加有效到达结石部位。在体外试验中，与常规Ho:YAG激光技术相比，Moses技术的结石移位小，所产生的结石粉末更多，结石烧蚀体积大，碎石效率高。Moses技术在临床环境中的表现情况并不一致。最初所开展的系列研究显示，Moses技术具有碎石效果好，手术时间短，结石移位小等特点。然而，大样本研究显示：Moses技术与常规Ho:YAG激光在治疗成功率，手术时间，并发症，激光作用时间之间的差异性并不显著。

　　Hardy等人采用3种不同的激光设置参数对Ho:YAG激光器的粉碎草酸钙结石的效率进行了比较。当激光功率设置参数（0.2 J/50 Hz或0.2 J/80 Hz）低时，TFL激光的碎石效率高。与Ho:YAG激光相比，虽然TFL激光能够完全破碎所有类型的结石，并且能够产生更多的结石粉末，但当激光能量设置参数（0.4 J/80 Hz）高时，两种激光的结石迁移程度均高。Andreeva等人的研究表明，当脉冲能量和脉冲频率相同时，TFL激光的结石消融速率能够达到Ho:YAG激光的3倍左右。在粉末化碎石模式和常规碎石模式”，TFL激光和Ho:YAG激光均存在显著的差异性，TFL激光的结石移位小。Panthier等人的研究结果与上述情况相似，在粉末化碎石模式下，TFL激光器对硬度大的结石的消融速率是Ho:YAG激光器的4倍，对硬度小的结石的消融速率是Ho:YAG激光器的3倍。上述情况与TFL激光器的波长和峰值功能率低有关，由于每个激光脉冲的能量分布情况比较均匀，因此通过TFL激光能够最大程度将激光能量传输至结石部位，此外，还会产生更高的热量以及更小的气泡。