摘要：治疗结石疾病，现在公认最好的选择便是激光手术治疗了。由于其“有效性，多功能性以及安全性”，自1992年首次得到临床应用以来，Ho:YAG激光已成为主要的激光碎石技术之一。在世界范围内，尽管Ho:YAG激光治疗技术已得到普遍应用，但对许多泌尿外科医生来讲，仍不清
治疗结石疾病，现在公认最好的选择便是激光手术治疗了。由于其“有效性，多功能性以及安全性”，自1992年首次得到临床应用以来，Ho:YAG激光已成为主要的激光碎石技术之一。在世界范围内，尽管Ho:YAG激光治疗技术已得到普遍应用，但对许多泌尿外科医生来讲，仍不清楚其功能背后的物理学原理。此外，对熟悉该项新技术的泌尿外科医生来讲，近期进入市场的“掺铥光纤激光器（TFL）”也十分具有吸引力。在此，作者以临床的角度，向大家阐述激光碎石术“峰值功率和脉冲调制”的概念，并对光纤铥激光TFL和Ho:YAG激光进行研究分析。
2. 获取临床证据
从“MEDLINE、PubMed、Cochrane和Embas”数据库中筛选出相关研究。选定的时间节点为1990年1月到2020年8月。仅采纳英文文献。使用如下关键词进行检索：“结石疾病”、“Ho:YAG激光器”、“铥光纤激光器”、“峰值功率”以及“脉冲形状”。使用布尔运算符（AND，OR）进一步优化相关检索结果。对每项研究的参考文献进行回顾分析。作者共检索得到了1048篇研究文献，从中进一步选取相关性最强的研究。在去除“病例报告”、“社论”、“信件”、“未发表的研究”以及“相关评论”后，开展了此项小型叙述性综述研究。
3. 证据分析
3.1 Ho:YAG以及TFL激光器的工作原理
Ho:YAG激光器是一种泵浦的固态激光器，激发的红外波长约为2.09 m，以脉冲模式进行工作。相比之下，TFL激光器则由一根“较薄，较长的石英光纤（芯径10～20 m，长10～30 m）”构成（采用化学方法掺入一些铥离子，并通过多个二激光激光器激发）。所激发的激光束波长为1940 nm，手术时能够在较大范围内对“激光能量，频率以及脉冲形状”进行设置。对Ho:YAG和TFL激光器来讲，往往在极短的时间（通常以ms计算）内便可发生单个激光脉冲。在此期间，根据激光光源以及激光脉冲调制方式的不同，脉冲轮廓也会发生较大幅度的变化。图1A，B为脉冲能量为0.2 J时Ho：YAG激光器的脉冲轮廓。通常，会在实验室条件下使用专用工具对“脉冲轮廓”及“功率值”进行测量：使用一个功率计测量激光纤维末端的输出功率（例如：功率值），使用一个光电二极管接收功率传感器表面反射回来的散射光，并将其与数字示波器相连接，以便进一步记录相关的脉冲形状。接下来的部分，作者将对“峰值功率”和“脉冲调制”的概念进行定义和分析，重点分析其临床相关性及其对激光碎石术的影响。
3.2 脉冲调制的重要性
使用激光发生器时，泌尿外科医生已对各种“脉冲持续时间（短脉冲〔SP〕或长脉冲〔LP〕）”有所了解。事实上，脉冲持续时间这个概念是错误的：SP和LP是两种不同的脉冲形式，其特性远并不止于激光激发的持续时间。通过对“不同设置参数的脉冲形状（如图1）”进行观察，很容易便可得出推断。对Ho:YAG激光器来讲，SP模式下所展现的是一种非对称的脉冲形状（上升沿和下降沿都较为陡峭）（图1A），且无任何平坦部分。LP模式下，其脉冲形状为“上升沿陡峭，顶部较为平坦，下降沿较为平缓”（图1B）。这些差异性对确定“激光能量源和结石之间的作用形式”非常重要：当脉冲能量在激发间隔分布更加均匀时，其结石消融效率可提升1.5～2倍。这种情况在TFL激光器下表现的更为明显：与Ho:YAG脉冲相应的波段相比，使用TFL激光器时，其顶部近似矩形的脉冲部分（图1 C）明显较长。如临床前研究所示：TFL激光器的组织消融效率更高，结石移位程度轻。最近，人们对脉冲模式又进行了进一步优化，引入了一种新型的“Ho：YAG激光器”，也就是我们所称的摩西技术。该技术将两种不同的子脉冲进行结合。第一个子脉冲传输一部受控的能量，产生气泡。该气泡可作为“第二个子脉冲传输至目标位置”时的传输通道，这样能量便不会在水中被消散。每个子脉冲都具有与SP模式类似的脉冲形状（图1D）。尽管尚缺乏“优于标准Ho:YAG脉冲调制模式”的相关临床数据，但在实验室条件下，这种脉冲模式已表现出不错的治疗效果。
3.3 峰值功率的重要性
脉冲模式并不是 “Ho: YAG激光器‘SP模式’和‘LP模式’碎石性能差异”的唯一影响因素。如图1A，B所示，其脉冲轮廓陡然上升，几乎立刻达到最高值（也就是所称的峰值功率）。这意味着每个脉冲的大部分能量都几乎是立即分配的。这对内镜手术的碎石性能意味着什么？正如实验室研究中所广泛观察到的一样：当“激光脉冲更长，矩形脉冲更多，峰值功率较低”时，结石移位的幅度和速度都呈下降趋势。研究认为：峰值功率低,能够在激光诱导的气泡内产生更低的压力和更低能量的水流，这两种机制都有助于减少结石移位。此外，低的峰值功率也与结石消融效率高有关，这既与结石移位小有关也与所产生的结石碎片小有关。尽管脉冲轮廓形状较新，但摩西技术与Ho:YAG（LP模式）的总脉冲宽度比较相似（图2），LP模式下的峰值功率与“复合摩西技术的首次和二次脉冲平均峰值功率”近似相等。这也进一步解释了为何“LP模式和Ho:YAG摩西技术模式”下，结石移位和结石消融效率总是相似。相反，TFL的峰值功率始终低于任何Ho:YAG模式下的峰值功率（图2），这也进一步解释了“为何TFL在控制结石移位方面具备一定的优势”。
4.研究结论
在激光碎石术中，应该根据“激光脉冲的固有属性，峰值功率以及脉冲调制方式”来选择适当的脉冲方式。到目前为止，尚缺乏针对“不同激光脉冲方式（尤其是摩西技术：LP或SP）”开展的临床比较研究。临床实验室的相关研究表明：与SP模式相比，LP模式所引发的结石迁移程度较轻。Ho:YAG激光器中，LP模式和摩西技术在“结石移位幅度，结石粉碎速度和消融效率”方面比较相近。尽管目前尚缺乏相关临床证据，但实验室条件下，就“峰值功率和脉冲方式”来看，TFLs光纤铥激光的结石粉末化效果是最好的。
----Ventimiglia E, Villa L, Doizi S, et al. Laser Lithotripsy: The Importance of Peak Power and Pulse Modulation [J]. European Association of Urology, 2021.
来源：医学镜界