800 μm纖芯光纖發散角影響激光止血效果的離體作用研究

劉國雄,徐曉峰，姜大力，喬西民，賀大林

(1.咸陽市中心醫院泌尿外科，陜西咸陽 712000；2.西安交通大學第一附屬醫院泌尿外科，陜西西安 710061)

良性前列腺增生(benign prostatic hyperplasia，BPH)是中老年男性常見的一種疾病，主要表現以下尿路癥狀為主[1]。眾所周知，經尿道前列腺切除術(transurethral resection of prostate，TURP)是BPH手術的金標準[2]，在TURP過程中，術者需要不斷地切換腳踏踏板進行切割和止血。經過幾十年的發展，激光手術在泌尿外科疾病治療中占有非常重要的地位，尤其是激光前列腺手術[3]。在進行激光前列腺手術的時候，主刀大夫往往會把光纖頭貼近組織進行汽化切割，光纖頭遠離組織時進行凝固止血。但是，遠距離、長時間凝固止血會對組織產生的作用結果尚鮮見報道。我們采用532 nm綠激光、800 μm纖芯光纖(發散角半角為0.22 rad)對新鮮離體腎臟進行照射實驗，探究在低功率、遠距離、長時間條件下激光-組織作用結果，從不同角度挖掘激光在BPH手術中的潛在應用價值。

1 材料與方法

1.1 組織標本制備、激光設備與儀器在西安近郊購買新鮮的豬腎臟組織，保存在4 ℃溫箱運送至實驗室。將腎臟組織橫向、縱向切成四等分，并保留腎臟周纖維膜。將制好的組織標本放置4 ℃冰箱備用。使用綠激光手術系統，配800 μm纖芯的光纖。佳能相機，奧林巴斯顯微鏡設備、步進機，游標卡尺、組織承載盒。

1.2 方法將制備好的腎臟組織置于承載盒中，連接光纖與綠激光激光手術系統主機，將光纖安置于步進機上(圖1)。調試激光功率為10 W，步進機安置的光纖頭距離組織1、2、3 cm，啟動綠激光手術系統，分別照射腎臟組織5(圖2)、10、15 s；同理，在激光功率為20、30 W時，照射腎臟組織。對照射后的組織進行拍照，并保存置10%多聚甲醛。24 h后，將標本從多聚甲醛中取出，依次測量光斑損傷直徑，切開腎臟組織，觀察汽化、碳化等組織損傷情況，測量凝固層厚度、汽化和碳化的范圍。將組織置于包埋框，自來水沖洗2 h，經過不同濃度乙醇脫水、二甲苯脫乙醇、浸蠟等步驟制備組織蠟塊，行病理切片。將病理切片置于在25倍鏡、50倍鏡、200倍鏡下觀察組織形態，重點觀察熱損傷區域大小。

圖1 實驗操作平臺

2 結 果

2.1 腎臟組織形成凝固瘢的直徑和厚度當激光照射時間為5 s時(圖2、圖3)，隨著照射距離的增大，腎臟組織凝固瘢的直徑逐漸增大，并且隨著激光功率的增加保持照射距離不變，腎臟組織凝固瘢的直徑也逐漸增大。凝固瘢的直徑在功率10 W、垂直照射距離1 cm條件下為2.52 mm，在功率30 W、垂直照射距離4 cm條件下為6.26 mm達到最大直徑。然而激光對腎臟組織所產生的凝固層厚度卻并沒有因為功率的增加和照射距離的加大而產生明顯的變化,10、20、30 W所產生的平均凝固層厚度分別為2.11、2.07、2.30 mm。

圖2 激光照射時間5 s時的標本大體觀

當激光照射時間延長至10 s時(圖3)，腎臟組織凝固瘢的直徑同樣是隨著功率的增加、照射距離的增大而增加，凝固瘢的直徑由功率10 W、垂直照射距離1 cm條件下為2.40 mm，增大至功率30 W、垂直照射距離4 cm條件下的8.06 mm，相同功率下凝固瘢的平均直徑要大于照射時間為5 s。當功率依次為10、20、30 W所產生的平均凝固層厚度分別為2.47、2.68、3.18 mm，說明隨著照射時間的延長，產生的凝固層厚度也逐漸變大。但是，分別在照射功率為10、20 W時，凝固層厚度卻沒有因為照射距離的增大而增加的趨勢。而在照射功率為30 W時，凝固層厚度隨垂直照射距離增加至3 cm時是逐漸增大的，增加至4 cm時的凝固層厚度和1 cm時基本相近。

逐漸延長激光照射時間至15 s(圖3)，腎臟組織凝固瘢的直徑從功率10 W、垂直照射距離1 cm時的2.59 mm，增加至功率30 W、垂直照射距離4 cm條件下的7.67 mm，雖然最大凝固瘢的直徑要比照射時間為10 s時的最大凝固瘢8.06 mm小,但是整體凝固瘢的平均直徑比照射10 s時要大。10 s時的整體平均凝固直徑為5.04 mm,15 s時為5.38 mm。類似照射時間為5、10 s的趨勢，當垂直照射的功率為10、20、30 W，分別產生平均凝固層厚度為2.69、3.07、3.92 mm。但是，仍然有在功率不變，增加激光的垂直照射距離至3 cm時，所產生的凝固層厚度無增加或降低趨勢。只有當激光功率為30 W時，所產生的凝固層厚度隨著照射距離的增加而增厚。

圖3 532 nm綠激光在不同照射組織時間、不同照射功率、不同照射距離下的作用效果

A:照射時間5 s；B：照射時間10 s；C：照射時間15 s。

2.2 腎臟組織被汽化碳化的寬度和深度由表1、2所見，隨著照射時間及激光功率的增加，腎臟組織被汽化的寬度和深度也有不同程度的增大。在激光功率為10 W，照射5、10 s時(圖2)，腎臟組織只產生了凝固效果，沒有汽化和碳化出現。在垂直距離為4 cm時，分別用10、20、30 W照射腎臟5、10 s，腎臟組織也未產生汽化和碳化結果。照射時間為15 s時，腎臟組織所產生的汽化和碳化結果最強，在距離為2 cm時作用各功率作用最明顯。增加功率、照射時間、增加垂直照射的距離后，腎臟組織被汽化的范圍也增大，在距離為3 cm，功率為10、20 W時(圖4)，汽化和碳化結果基本未發生。30 W照射腎臟組織在3個照射時間、各垂直距離下都產生了不同程度的汽化碳化范圍和深度，這種作用效果在照射15 s、距離4 cm時還存在。

圖4 照射時間5 s、激光功率20 W、光纖頭距離 腎臟組織3 cm時病理鏡下觀(HE，×25)

表1 激光在不同條件下照射腎臟組織產生的汽化寬度(mm)的均數比較

/：無作用效果。

表2 激光在不同條件下照射腎臟組織產生的汽化深度(mm)的均數比較

/：無作用效果。

3 討 論

隨著激光在泌尿系統疾病治療中的廣泛應用，激光-組織間的相互作用研究也越發細微和深入[4]，激光波長不同、所用光纖纖芯粗細不同，其作用效果也不同[5]。此外，激光功率、功率密度不同，其產生的組織效應也不同。這就使得我們需更進一步地了解激光在不同條件下的作用效果。532 nm綠激光作用原理主要是通過高效的血紅蛋白吸收能力產生較理想的汽化凝固效果，是泌尿外科使用較早、較普遍的激光手術系統。其廣泛應用在前列腺增生手術、泌尿系結石碎石術，此外尚有激光在膀胱腫瘤剜除術、腎臟腫瘤剜除術的優勢，日趨被泌尿外科醫師所認可。

激光前列腺手術，主要以其良好的止血效果被業界認可，目前的研究主要集中在激光汽化組織產生的效率和凝固層厚度。MALEK等[5]使用750 μm纖芯的180 W XPS綠激光汽化犬前列腺后產生了2.0 mm的凝固層厚度，0.8 mm熱損傷厚度。但是，HU等[6]通過6種不同紅外波長激光對離體腎臟組織作用結果的比較，證明了激光切除腎臟T1期腫瘤的可行性，并提示不僅僅是激光的波長和功率、光纖移動的速度、光纖與組織的作用距離也應該引起手術操作者的重視。ERET等[7]使用532 nm綠激光在活體豬腎臟進行腎部分切除手術，30 W功率作用下急慢性期腎臟損傷深度分別為2 mm和14 mm。ANDERSON等[8]使用80 W KTP綠激光在行豬腎臟部分切除術后急慢性期損傷深度分別為2.5～5 mm和4～6 mm，止血效果良好，其慢性損傷厚度薄，可能與所用的光纖纖芯為365 μm有關聯。KYRIAZISI等[9]報道銩激光也有良好的切割和止血效果。

由于激光光斑在距離逐漸改變的情況下，大小也發生了變化，同時其功率密度也降低，所產生的汽化效果變弱，凝固作用加強，恰好適合術中止血使用，尤其是在對富含血液的組織進行汽化止血。隨著照射距離、照射功率的增加，激光作用腎臟凝固范圍也在增大，但同時激光對組織逐漸產生了碳化和汽化作用，且作用效果呈增大趨勢。在臨床中當進行前列腺手術止血時，需要的是穩定的凝固層厚度、適當的凝固范圍，這就需要把握激光照射前列腺組織的功率、距離、時間，使組織既不產生碳化而影響創面愈合，又不會因組織汽化而造成損傷過深導致“隔空打?！睋p傷直腸的現象產生。由圖表可知，當照射功率為10 W、照射時間分別為5 s和10 s時，腎臟組織均未產生汽化效果，而且凝固層厚度也趨于穩定；隨著照射距離的不斷增加，凝固范圍由2.52 mm增加至4.5 mm的范圍(照射時間5 s、功率為10 W)。所以，如果手術過程中需要大面積范圍的止血，不妨降低激光的能量，增加激光的工作距離，適當的把握照射時間，那么就可以達到我們所要求的止血效果。

總之，激光作為與傳統手術刀、電凝刀、超聲刀、射頻刀相媲美的非接觸式的新型外科切割工具，同時還具備在快速汽化切割過程中進行有效止血的能力。既可以做到無血切割，也可以做到有效止血，集切割與止血優勢為一體。本實驗旨在利用光纖發散角，使用800 μm光纖、應用傳統綠激光在遠距離照射離體腎臟組織情況下進行激光-組織作用效果的研究，為臨床激光前列腺增生手術中進行大范圍止血提供實驗理論依據。當然，如能比較多種纖芯光纖，例如365、400、600 μm光纖；多種類激光，如980、1 470、2 μm激光以及更大功率、更多條件情況，就可以更全面地考慮到臨床激光手術系統應用的多樣性，從而找到準確的實驗數據，全面了解激光-組織不同作用條件情況下組織被凝固的范圍和深度。因此，在后期的課題研究中，我們會完善激光對組織的作用效果，為激光在前列腺手術中的廣泛應用提供良好的實驗理論依據。