腎結(jié)石在發(fā)達(dá)國(guó)家很常見，這些國(guó)家里約有10%的人口患有腎結(jié)石。激光碎石術(shù)主要通過(guò)先進(jìn)的輸尿管鏡，已成為微創(chuàng)手術(shù)消融輸尿管結(jié)石和腎結(jié)石的一項(xiàng)主要技術(shù)。在過(guò)去二十年里，以閃光泵浦的固態(tài)鈥：YAG激光器一直是激光碎石的主導(dǎo)技術(shù)。但這種成熟技術(shù)有一些基本限制。人們也在探索用于激光碎石的替代技術(shù)，比如銩光纖激光器、銩：YAG激光器和鉺：YAG激光器。

什么是激光碎石術(shù)?

激光碎石術(shù)是一種微創(chuàng)內(nèi)窺鏡技術(shù)（輸尿管鏡），用激光將尿液中的結(jié)石粉碎并取出。一旦確定了結(jié)石在膀胱、輸尿管或腎臟中的位置，醫(yī)生會(huì)將一根光纖插入輸尿管鏡的工作通道，然后激活激光將結(jié)石碎成更小的碎片。

碎石主要通過(guò)光熱消融來(lái)實(shí)現(xiàn)。激光輻射的直接吸收會(huì)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致石材的熔化和消融。光吸收水分產(chǎn)生二次燒蝕——孔隙中的水迅速蒸發(fā)或膨脹，產(chǎn)生較高的局部壓力，引起燒蝕。
通常，外科醫(yī)生會(huì)用夾鉗將較大的碎片從尿道中取出，較小的碎片稍后可以隨尿排出。根據(jù)使用的激光類型及其參數(shù)，外科醫(yī)生可以采用不同的方法進(jìn)行手術(shù)。

脈沖能量：可用的脈沖能量取決于所使用的激光系統(tǒng)，范圍在0.2J - 6.0J之間，盡管腎結(jié)石消融的典型設(shè)置范圍是0.2J - 2.0J。頻率或脈沖頻率：由于鈥激光器的技術(shù)限制，典型的頻率值在5Hz- 80Hz之間。脈沖持續(xù)時(shí)間：鈥激光器的典型脈沖持續(xù)時(shí)間在150μs-500μs之間。鈥：YAG激光器是目前碎石臨床標(biāo)準(zhǔn)激光器的主要原因是其發(fā)射波長(zhǎng)為2120 nm。這一波長(zhǎng)的光會(huì)被結(jié)石孔隙和孔洞內(nèi)的水強(qiáng)烈吸收，令水產(chǎn)生熱膨脹并蒸發(fā)，從而增強(qiáng)燒蝕效果。此外，鈥：YAG激光器已經(jīng)成功燒蝕了多種巖石成分。

近年來(lái)增加了很多用激光碎石治療尿路結(jié)石的方式，但主要技術(shù)模式是以下三種：碎片、除塵、“爆米花”。在碎片模式中，使用低脈沖率的高脈沖能量將石頭燒蝕成多個(gè)碎片。用夾鉗取出直徑較大的碎片（>2mm）。在除塵模式中，將腎結(jié)石破碎成直徑小于1mm的小塊，不需要主動(dòng)夾鉗取出。在“爆米花”模式中，將光導(dǎo)纖維固定在一個(gè)地方，用高脈沖能量制造湍流，反復(fù)燒結(jié)石，直到它被燒成小塊。表1總結(jié)了這三種激光碎石模式各自的典型脈沖能量和脈沖頻率值。

激光碎石術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是什么？

過(guò)去幾十年里，固體鈥：YAG激光器已經(jīng)成為最常用的碎石激光器。它的主要優(yōu)點(diǎn)是可粉碎各種不同類型的結(jié)石，成功率較高，在低功率激光器中成本相對(duì)較低。但該技術(shù)也有其局限性和缺點(diǎn)。它的最關(guān)鍵參數(shù)有如下幾個(gè)方面。

波長(zhǎng)，鈥：YAG激光器的發(fā)射波長(zhǎng)與水吸收峰不完全匹配，差2μm左右。銩光纖激光器的發(fā)射波長(zhǎng)更接近水吸收峰，但Monocom公司提供了通過(guò)設(shè)計(jì)調(diào)整發(fā)射波長(zhǎng)以完美匹配水吸收峰的可能性，這已被證明導(dǎo)致更有效的石材消融。

脈沖重復(fù)頻率，它的最大脈沖速率或脈沖頻率一般在20Hz-80Hz之間，對(duì)處理方法造成了一定的限制，特別是除塵模式。最新的鈥：YAG激光系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)100Hz-120Hz的重復(fù)頻率，顯示了持續(xù)增加脈沖重復(fù)頻率的趨勢(shì)。Monocom公司生產(chǎn)的一款直接二極管系統(tǒng)，電子脈沖頻率可超過(guò)1000Hz。此外，其無(wú)焊錫激光條安裝技術(shù)（夾緊）對(duì)半導(dǎo)體和電極之間的CTE不匹配不敏感，可以提高硬脈沖應(yīng)用的壽命。

平均功率，最大平均功率也呈現(xiàn)了類似的增長(zhǎng)趨勢(shì)，最新的高功率激光系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)120-140W的輸出功率。Monocrom FLEX激光器的平均功率達(dá)到了105W。下一代系列激光器還有可能繼續(xù)增加這個(gè)參數(shù)。

插接效率，鈥：YAG激光器的壁插效率很低，約為1~2%。銩光纖激光器的壁插效率最高，最大可達(dá)10%左右。Monocom公司生產(chǎn)的直接二極管激光器可實(shí)現(xiàn)最大壁插效率約5%，是鈥：YAG激光器的4倍左右。
還有一點(diǎn)很重要，就是直接二極管激光解決方案可以有效用于連續(xù)波和脈沖作業(yè)。這個(gè)優(yōu)勢(shì)與發(fā)射波長(zhǎng)與低溫和高溫水吸收峰完美匹配的能力的結(jié)合，令直接二極管激光解決方案成為理想選擇。這個(gè)解決方案也可用于需要做軟組織消融和/或凝血治療，如良性前列腺增生（BPH）的病例上。

本文總結(jié)了2μm鈥：YAG激光光源以及Monocom公司生產(chǎn)的直接二極管激光光源的優(yōu)缺點(diǎn)。按激光類型總結(jié)的優(yōu)缺點(diǎn)。鈥：YAG激光器的優(yōu)點(diǎn)有已經(jīng)證明可以粉碎所有類型的結(jié)石，低功率激光器中相對(duì)低成本；缺點(diǎn)是不匹配水吸收峰、只限于低脈沖率、非常低的壁插效率、維護(hù)費(fèi)用高、高級(jí)激光系統(tǒng)有很高的使用限制，光纖≥200μm。

直接二極管激光器的優(yōu)點(diǎn)有波長(zhǎng)與水吸收峰完全匹配、以連續(xù)波和脈沖兩種模式運(yùn)行、脈搏頻率和持續(xù)時(shí)間非常靈活、波長(zhǎng)可以通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)、壁插效率比鈥：YAG激光器高4倍（~5%）、非常低的維護(hù)成本；缺點(diǎn)是尚未進(jìn)行臨床試驗(yàn)光纖≥200μm限用。