第二章　泌尿外科医用激光的类型及特征

第一节　概述

激光主要通过光热、光机械、光化学3种效应来对病灶实施医学干预。当激光的发射波长与该部位吸收波长接近时，目标部位区域将吸收绝大部分激光能量，进而温度升高，从而对组织产生特异的光热效应，最终完成对目标区域的切割或消融。脉冲激光通过一系列的脉冲，产生不连续的液体蒸发，进一步生成等离子气泡，气泡迅速扩张后崩塌，从而在光纤头部产生一股强烈的冲击波，并通过流体传递到病灶部位，最终通过该光机械效应对病灶进行治疗，比如对结石实现精准破碎。激光产生的能量也可使许多组织发生生理、生化反应，最终产生生物学效应。

激光技术自诞生起，就迅速而深刻地影响了眼科、皮肤科等领域的医疗实践。而在泌尿外科领域，由于腔内泌尿外科和微创泌尿外科发展的需要，激光技术也因其安全、高效的特性受到越来越多的关注。在泌尿外科临床实践中，激光作为一种操作技术，已经应用了50余年，并且从20世纪90年代开始，得到了飞速发展与广泛应用。而且由于激光拥有着许多独特的优势，在长期的临床实践过程中，激光逐步成为泌尿外科操作中不可或缺的角色。目前，激光碎石术是治疗泌尿系统结石的标准方法之一。激光前列腺剜除术也正在积累越来越多的临床证据，有成为良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH）标准治疗方法的趋势。而激光辅助的肾部分切除术、激光膀胱肿瘤切除术、激光尿道狭窄切开术等激光手术的创新性临床应用也获得了越来越多的探索和报道。

一、医用激光的物理基础

临床上使用的医用激光种类繁多，主要包括钬激光、绿激光、半导体激光、铥激光等。激光与组织相互作用的生物效应主要有3种：光热效应、光机械效应和光化学效应。组织消融、切割、止血等主要利用激光的光热效应，碎石则主要利用激光脉冲发射产生的光机械效应，而光动力疗法等则是利用激光的光化学效应。激光生物效应的强弱主要由两方面决定：光束能量的强弱和相应吸收递质的吸收系数。目前泌尿外科利用的主流激光中大部分是以水为吸收递质，比如钬激光、铥激光等，并且由于组织中大部分成分是水，使得激光对组织的穿透作用浅、损伤小，对阴茎勃起神经的保护也有帮助；而绿激光则是以血红蛋白为主要吸收递质，被水吸收的量极少，热传导在组织间不明显，并且能在汽化的组织上形成1～2mm的凝固层，可以起到封闭血管、止血的作用，有效避免术后组织水肿、坏死的出现。而目前临床应用的激光也具有多个功率的工作频道，如绿激光，目前较为常用的是功率为80W的磷酸钛氧钾（KTP）激光，也有120W的三硼酸锂晶体（LBO）激光以及180W的XPS（Xcelerated performance system）高功率绿激光系统。理论上高功率既能实现良好的止血功能，又具有一般低功率不具备的汽化切割效率。

激光在媒介的吸收系数与穿透深度呈负相关，其具体表现形式由激光的波长决定（图2-1），如532nm的绿激光只被组织中的血红蛋白所吸收，而2 013nm的铥激光则被组织中的水高度吸收。激光对前列腺等软组织具有汽化、切割和凝固等作用（图2-2）。当激光被组织吸收后，光能转化为热能，导致组织的温度迅速升高，暴露于激光辐射中心的部分，吸收激光能量最多，局部温度也最高，当温度高到一定程度（如90～100℃），组织中的水瞬间从液态变为气态，从而达到汽化的效应，快速的汽化形成切割效果，手术过程中快速形成的气泡就是激光汽化组织产生的气体。比邻汽化区域的组织局部温度稍低（60～80℃），但仍足以造成组织中的蛋白质凝固（蛋白变性），但不能造成组织汽化。这一部分变性组织形成凝固层，其厚度主要与激光在组织中的穿透深度和局部的热传导性有关。凝固层不能太薄，否则达不到止血要求，但也不宜太厚，否则术后组织坏死脱落需要很长时间，同时也可能对手术野深部组织造成损伤。在凝固层下方仍有少量激光能量被吸收，组织温度可以达到45～50℃，造成组织酶活性的改变，在活体组织中可能会因热损伤导致的炎症反应而形成局部水肿，但这种水肿效应并不在激光照射后即刻发生，也不会在离体组织中发现。水肿层的厚度可能与术后早期排尿不畅相关。水肿层下方的组织温度小于45℃，不会产生任何组织学反应。

目前常用的激光大都可被软光纤传输，减少了硬镜对尿道造成的损伤，也可以减少腔内治疗的视野盲区，并且采用的光纤是可反复使用、价格便宜的石英光纤，仪器设备也便于维护，使得手术成本大大降低。除去前文提到的激光种类外，临床常用的激光还有双频双脉冲激光、半导体激光及铒激光。半导体激光与绿激光一样具有较好的止血效果，并且前者的组织消融性甚至要优于绿激光。激光除常用于结石碎石领域外，还可以应用于泌尿系统肿瘤切除，治疗BPH等方面。

二、激光手术在泌尿外科中的主要应用

1.激光治疗泌尿系统结石

激光治疗泌尿系统结石是泌尿外科领域应用最早也是目前应用最成功的激光治疗手段，其中对钬激光的应用研究最为完备。相比于体外冲击波碎石，基于钬激光的输尿管镜碎石术具有结石清除率更高、再次手术率更低、疗效更好的优点。在经皮肾镜碎石术（percutaneous nephrolithotomy，PNL）中，激光碎石也因其较快的碎石速度和较低的并发症发生率，逐步成为首选术式。目前，小通道PNL、微小通道PNL甚至超微通道PNL等新概念层出不穷，这必然使通过纤细光纤传导能量的激光技术在PNL术中应用更具有优势。

2.激光治疗前列腺增生

对于需要手术治疗的BPH患者，以往主流的方法是经尿道前列腺切除术（transurethral resection of prostate，TURP），然而经尿道电切综合征（transurethral resection syndrome，TURS）和术中出血通常是TURP常见并发症，激光则以其良好的止血效果大大减少了这些术后并发症的发生率，使正在进行抗凝血和抗血小板药物治疗的患者也可以较为放心地接受BPH手术治疗。其中证据最充分、效果最优越的是钬激光前列腺剜除术（holmium laser enucleation of the prostate，HoLEP）。有研究显示，HoLEP治疗BPH临床效果优越，患者的最大尿流率（Qmax）改善、残余尿量（residual urine volume，PVR）降低、国际前列腺症状评分（international prostate symptom score，I-PSS）改善均优于传统的TURP，并且前者输血率降低，尿管留置时间和住院时间变短^［1］。同时，有长期随访结果显示HoLEP对前列腺的切除更彻底，其5年内再手术率明显低于TURP。

此外也有学者尝试进行其他类型激光的BPH手术，其中比较成熟的是经尿道前列腺激光汽化术。可选择的激光类型有绿激光、半导体激光（1 470nm激光）和铥激光等。同时上述激光也被用于前列腺剜除术，结果显示，新技术可以更容易地切除前列腺，缩短手术时间并减少所需能量。

3.激光治疗膀胱肿瘤

目前对非肌层浸润性膀胱癌的金标准术式是经尿道膀胱肿瘤切除术（transurethral resection of bladder tumor，TUR-BT），膀胱灌注化疗或免疫治疗也是常用的辅助治疗措施。然而，当病变位于膀胱侧壁或输尿管口周围时，使用电刀的传统TUR-BT最佳切割深度便难以掌握，加上可能会出现的闭孔神经反射，术中存在发生出血、膀胱穿孔等并发症的风险。激光手术由于不产生电场，没有电流的刺激，可以避免闭孔神经反射的发生。再者，激光手术用于治疗服用抗凝血药物的老年患者效果也较好^［2］。

4.激光治疗肾肿瘤

当前的肾部分切除术中肾血管阻断是在肿瘤切割过程中获得无血手术视野的必要条件。但肾血管阻断不仅造成残留肾组织的缺血性损害及术后的肾功能恢复障碍，也因给肿瘤切除造成了时间限制而增加了手术复杂性。激光因为结合了组织切割和止血的双重功能，因此被尝试作为一种可以实现零缺血肾部分切除术的方法^［3］。但研究显示激光肾部分切除手术对较大的血管凝血效果不理想，另受肿瘤形态、大小及术中烟雾对手术视野的影响的限制。

5.激光治疗尿道狭窄

泌尿系统腔道的良性狭窄在临床中常见，但因其复发率高而令临床手术效果大打折扣。这类疾病通常可以通过冷刀、电刀或激光切开的方法治疗。冷刀安全、有效，但有时会出现大量出血；电刀由于热损伤过大易致腔道狭窄复发而基本被摒弃；激光同时具备切割和止血功能，穿透能力弱，对周围组织热损伤小，因此理论上可成为理想的治疗手段。事实上利用激光对狭窄段较短的尿道进行腔内狭窄切开术已经是临床较为普遍的做法，并获得权威指南的推荐。

6.激光治疗尿失禁

尿失禁是一个常见的公共卫生问题，严重影响女性的健康和生活质量。据统计，全球20岁以上的女性中23%～45%存在尿失禁，其中压力性尿失禁（stress incontinence）约占50%。我国女性的患病率与此基本一致，45～55岁为压力性尿失禁的高发年龄段。传统的治疗压力性尿失禁的方法包括保守治疗、药物治疗和手术治疗。激光技术已被用于治疗阴道松弛综合征、外阴萎缩、盆腔脏器脱垂和压力性尿失禁。该技术的优势在于无痛（不需要局部麻醉）、微创、治疗时间短（只需要几分钟）。越来越多的证据表明，激光治疗可能是一种有效且患者耐受性好的压力性尿失禁治疗方法。常用的技术方法有经阴道Er：YAG激光、经尿道Er：YAG激光和经阴道CO₂激光。