确定用于嵌顿输尿管结石的钬激光碎石术的安全操作窗口：对功率、操作者工作循环和灌注流量的分析

这对结石患者为何重要

肾结石和输尿管结石常见且常常伴随剧烈疼痛。常用的一种治疗方法是通过微小的内窥镜和钬激光在泌尿道内将结石击碎。但同样能够粉碎结石的激光也可能使脆弱的输尿管壁过热，进而导致瘢痕形成和长期梗阻。本研究提出了一个对患者有实际影响的务实问题：在何种参数设置下，外科医生既能有效使用这些激光，又能将输尿管温度保持在不致损伤的安全范围内？

堵塞的管道与受困的热量

研究者聚焦于“嵌顿”输尿管结石——即被卡住并在周围引起肿胀与瘢痕的结石。在这些狭窄空间中，通常用于冷却的灌注液可能无法良好循环，引发激光热量聚积的担忧。为了安全研究这一问题，团队用3D打印构建了一个详尽的硅胶人体肾脏和输尿管模型。他们在上输尿管放置了人工或真实人体结石，插入手术镜和钬激光光纤，并通过系统冲洗生理盐水以模拟手术室条件。

测试功率、脉冲节律与冷却

作者系统性地改变了外科医生可控的三个参数：激光功率（10、20、30 或 40 瓦）、每次激光开启与关闭的持续时间（1 秒开/1 秒关、3 秒开/3 秒关、或 5 秒开/5 秒关，均为50%占空比），以及流经结石的冷却液流速（10 或 20 毫升/分钟）。置于结石上下方的微型温度探头在90秒使用过程中每秒记录局部温度。研究并不只看峰值温度，而是计算了一种将温度与持续时间结合的“热剂量”，以CEM43表示——这是评估组织何时可能遭受持久热损伤的常用指标。

何时激光设置进入危险区

在最低功率下，结果令人宽慰。10 瓦时，所有流量和脉冲模式下温度均低于与损伤相关的43 °C阈值，留有宽裕的安全余地。大多数 20 瓦设置也安全，除非冷却较弱（10 mL/min）且激光开启时间较长（5 秒），在这种情况下产生了小但可测的热剂量。问题从 30 瓦开始显现：在低流量和长脉冲情况下，热剂量在短短90秒内就远超常用的伤害限值120 CEM43分钟。于最高测试功率 40 瓦时，风险显著上升。更强的灌注（20 mL/min）和较短的脉冲（1–3 秒）可以将热剂量拉回到相对较低的范围，但任何在 40 瓦下的 5 秒脉冲都会产生明显危险的数值，不论团队如何增加灌注流量。

时间与冷却如何重塑热分布

除了原始功率外，激光使用的节律与冷却强度同样至关重要。短脉冲允许灌注液在激光激活间迅速带走热量，而长时间开启则使热量在靠近输尿管壁处累积。模型显示，一旦激光停止或仅施加灌注，温度能在大约两秒内迅速下降，表明谨慎的脉冲策略可以利用这种快速冷却。然而，作者提醒其硅胶系统代表最佳情形：真实患者存在可变的血流、不同的结石形状和灌注外流状况，且操作不熟练可能使激光过于接近组织。所有这些因素都可能使真实世界中的加热情况比模型预测的更严重。

这对患者安全的意义

对于接受钬激光治疗嵌顿输尿管结石的患者，这些发现支持一种保守的做法。在该受控模型中，10 瓦设置在所有测试条件下均是安全的；20 瓦通常也安全，除非冷却不足且激光脉冲较长。一旦功率超过 30 瓦，安全性在很大程度上依赖于强有力的灌注和短促、精确控制的激活——即便如此，安全余地仍很窄。由于热剂量会在整个手术过程中累加，实际手术中较长的激光累计时间可能会将表面上看似安全的设置推入危险区。对临床医生的要点是：优先选用较低功率、充分的灌注以及短促、间隔合理的激光脉冲，以在有效碎石的同时保护输尿管。

引用: Luo, J., Li, X., Ren, R. et al. Defining the safe operational window for holmium laser lithotripsy in impacted ureteral stones: an analysis of power, operator duty cycle, and irrigation flow. Sci Rep 16, 10768 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45412-5

关键词: 钬激光碎石术, 输尿管结石, 热损伤, 激光安全, 灌注流量