体外嵌顿结石机器人输尿管镜碎石术中激光、冲洗与吸引参数优化研究（第二部分）

这对肾结石患者为何重要

当结石卡在将尿液从肾脏引流到膀胱的细小管道中时，会引起剧烈疼痛并带来危险。医生现在可以使用微型摄像头和激光将结石击碎，但激光产生的热量和冲洗液的压力有时会损伤尿路的脆弱黏膜。本研究探讨如何调节激光功率、水流和吸引，以便在有效处理结石的同时将输尿管内的温度和压力保持在安全范围内，为更安全、更自动化的碎石手术奠定基础。

更细致地看嵌顿结石

在输尿管中滞留数月的结石会阻塞尿流、使肾脏扩张，并在严重情况下引发感染、败血症或肾功能衰竭。标准治疗是通过膀胱将一根柔性镜子送入输尿管，并结合强力激光击碎结石。一种较新的技术称为“pop-dusting”，通过快速、重复的激光脉冲将结石逐渐研成细粉。然而，在被嵌顿结石占据的狭窄空间中，水不能自由循环，激光产生的热量和冲洗液的压力可能累积。了解不同激光参数和水流如何影响温度与压力，对于避免烧伤或压力相关损伤至关重要。

设计一个安全的试验系统

为详细研究这些效应，研究者使用了与人体解剖结构相近的猪肾和输尿管。他们在上段输尿管内放置了一个人工的1厘米结石，并通过称为输尿管通道鞘的空心塑料管引入柔性镜和激光。测试了两种常用外科激光：钬激光和较新的钐（注：应为铥，文中为 thulium）光纤激光，每种激光采用两种不同的能量—频率组合，但总输出功率相同。通过镜子向外泵注水，设定了两种压力水平，大致代表较低和较高的冲洗强度。在部分实验中，还使用了一种可以提供吸引功能的特殊鞘，以移除温暖的液体和碎石碎屑。

像心跳一样为激光计时

在实际手术中，外科医生不会让激光持续点亮；他们用脚踏开关短促触发，间歇性暂停以恢复视野并降温。为模拟并优化这种模式，团队引入了一个称为激光：停止（LS）比的简单计时规则。例如，2秒开、6秒关比2秒开、2秒关更能温和地分布激光能量。研究者系统地测试了若干LS比，同时每30秒记录一次输尿管内的温度和压力，持续五分钟。他们根据组织暴露在50°C以上的时长以及是否曾超过56°C来定义危险区间——这些温度水平先前研究已知会在短时间内导致细胞死亡。

水流与吸引如何改变局面

实验显示，在低冲洗压力且无吸引的情况下，即便延长激光间歇，pop-dusting通常也只能持续几秒到几分钟，温度就会越过安全线。采用较低脉冲能量但更高频率的参数，在相同总功率下比使用高能量脉冲能更长时间地安全进行pop-dusting，表明能量的释放方式与总能量同样重要。提高冲洗压力增加了激光端周围的水流，从而更有效地带走热量。在较高冲洗设置下，连续的pop-dusting在所有测试的激光模式中都变得安全。加入吸引鞘则进一步提供保护：在多数设置中它能保持较低温度和极低压力，同时在冲洗足够强且激光功率适中的情况下仍允许连续打砂。

对未来碎石手术的意义

总体而言，该研究表明，一个简单的激光开关计时规则，结合对水流和吸引的重视，可以指导更安全、更高效的结石治疗。在流体循环不良的狭窄输尿管中，研究结果对长时间高功率的pop-dusting提出警示，反而更倾向于采用更保守的“碎块”策略，将结石分解为较大的碎片。然而，当具备更强的冲洗和吸引时，连续的pop-dusting既安全又有效，可将温度和压力保持在可接受范围内。这些结果为当今的外科医生提供了实用指导，也为未来机器人辅助系统制定基于物理学的明确规则以自动触发激光而不损伤尿路提供了蓝图。

引用: Lee, H., Elises, J.C.R., Kang, D.H. et al. Optimization of laser, irrigation and suction settings for automated ureteroscopic lithotripsy in impacted stones ex vivo study part II. Sci Rep 16, 8287 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37999-6

关键词: 输尿管结石, 激光碎石, 冲洗与吸引, 热安全性, 机器人输尿管镜