碎石術

體內碎石術(intracorporeallithotripsy,IL)是指用特殊器械在人體內部進行碎石的治療方法，包括機械、液電、超聲、激光和氣動碎石術。近20年來，隨着泌尿外科腔內設備和操作技術的提高，IL有了長足的發展。儘管目前體外衝擊波碎石術(ESWL)已成為上尿路結石的首選治療方法，但對於下尿路結石、輸尿管嵌頓性結石、巨大腎結石等，ESWL定位或治療困難的結石以及衝擊波碎石後的嚴重石街，IL仍是必不可少的治療手段。10餘年來，我們先後採用過機械式、液電式、超聲式和氣壓彈道碎石器治療尿路結石，並在國外考察過各種激光碎石器。現結合我們的經驗與體會，按各種碎石器問世的時間順序，對其原理和應用作一概要介紹。

適應症

1．腎結石

（1）單個結石≤2cm。

（2）結石2~3cm，碎石前可留置雙J管。

（3）鑄型或多髮結石，綜合治療，即經皮腎鏡碎石取石術（PCNL）+體外衝擊波碎石術（ESWL）+經尿道輸尿管鏡取石術（URS）。

（4）腎下盞結石≤1cm。

（5）難碎結石（透鈣磷、胱氨酸、水草酸鈣結石）<1.5cm。

（6）孤立腎結石>1.5cm，術前放置雙J管。

2．輸尿管結石<1cm。

3．膀胱結石，病情不允許手術或患者拒絕手術治療。

4．尿道結石不能推入膀胱或缺腔內碎石設備以及患者拒絕手術治療。

禁忌症

1．結石遠端尿路梗阻。

2．基質結石。

3．腎盞憩室結石。

相對禁忌證

1．腎下盞結石>2cm。

2．肥胖者（體重超過標準體重的1倍以上）。

3．患者伴有脊椎畸形或肢體攣縮不能按要求擺體位。

4．患者結石嵌頓。

5．伴有不能治癒的出血性疾病。

6．心、肝功能嚴重不全。

7．血肌酐≥265μmol/L。

8．傳染性疾病活動期。

9．糖尿病未控制。

10．妊娠期。

11．未育女性輸尿管下段結石，避免損傷卵巢；未育男性尿道結石，注意保護睾丸。

1．體位。

（1）腎及近段輸尿管結石取仰卧位。

（2）遠端輸尿管結石取俯卧位。

（3）膀胱結石取俯卧位或半坐位。

（4）尿道結石取半坐位。

（5）兒童患者，麻醉後妥善固定，儘量採用B超定位。

2．定位。陽性結石採用X線或B超定位，陰性結石採用B超定位。

3．工作電位及轟擊次數。根據機器的波源、型號和結石的部位、大小、數目、成分等情況綜合決定。一般電壓8~14kV，轟擊次數<3000次。

4．實時間斷採用X線或B超顯示器觀察碎石情況。

5．術中監測患者的生命體徵，觀察患者的反應，並及時做出相應的處理。

ML歷史悠久，可以上溯至古埃及時期。據記載，當時的方法是用膠或瀝青將一塊鑽石或堅硬的石頭固定在一中空蘆葦杆的一端，然後將此杆插入患者的膀胱，讓患者四處走動，靠鑽石或石頭的作用逐步將結石軋碎。但是這種方法只能治療鬆軟的“鳥糞石”(磷酸鎂銨結石)，對於一水草酸鈣結石之類的較硬結石則無能為力。1782年，印度醫生Martin設計了一種能插入尿道的金屬銼子。他用這種銼子成功地治癒了自己的膀胱結石。1824年，法國醫生Civiale發明了一種三叉鉗。他能憑觸覺抓住膀胱結石，通過專門的螺絲在體外加壓，最後夾碎結石。但直到19世紀以前歐洲大陸流行的是開放性手術(主要對膀胱結石)，體內碎石因其成功率低而較少被採用。1879年膀胱鏡的問世是IL發展史上的里程碑，從此改變了醫生盲目操作的狀況，極大地提高了碎石的成功率和安全性。此後人們設計了多種機械碎石器和碎石鏡，有的至今仍在使用。各種碎石鉗主要有兩大類：鉗夾式和衝壓式。後者是Mauermayer和Hartung於1976年首先設計應用，可以在碎石的同時將結石碎片衝出，使術野保持清晰。ML操作簡便、安全，能破碎直徑<3cm的各種成分的結石，現主要用於治療膀胱結石，少數情況下也可用於治療腎結石，但應特別注意避免夾傷腎組織，否則會造成難以控制的出血。

(electrohydrauticlithotripsy,EHL)

EHL最初是由前蘇聯工程師Yutkin於1955年發明。經過10多年的改進，一種被稱為Urat-1的臨牀用膀胱碎石機問世，其基本原理和現在使用的一樣：兩個不同電壓的電極之間存在一絕緣層，當兩個電極之間的電壓差超過絕緣層最大電阻時，電極之間產生火花，形成等離子體(Plasma)。等離子體是一個離子和電子空泡，迅速膨脹到一定程度後急劇崩解，形成液體衝擊波和微噴射，破碎結石。用高速攝影術和聲音檢測技術可以發現，每一次放電，EHL探頭末端周圍都有等離子體空泡在振盪，同時產生3個衝擊波。第1個衝擊波是等離子體膨脹形成；第2、3個則是空化氣泡崩解引起。當探頭末端距結石表面1mm左右時，產生的衝擊波最強，碎石效果最佳；若距離>3mm，空化氣泡的能量將更多地轉換為聲能，碎石效率下降。這些觀察結果和臨牀實際情況相符。

早期因材料的限制，放電時間很長(5～10ms)，產生的衝擊波易損傷探頭和組織。隨着電子和材料科學的發展，現在液電碎石機的放電時間一般為1～5μs，工作電壓1～8kV，輸出能量50～1300mJ。探頭的粗細也從Urat-1的F10降為最低達F1.6。EHL對結石成分無選擇性，探頭可彎曲，可用於治療泌尿系各部位結石，但存在一定的併發症，如輸尿管穿孔等。研究證實，組織損傷除直接機械傷外，主要和空化氣泡的形成和崩解有關，程度和輸出能量成正比，未發現熱損傷的證據。為減輕組織損傷，近來國外有人在探頭末端加上金屬屏蔽罩，以使周圍組織避免直接暴露於等離子體中，取得了一定的效果。

將超聲用於碎石的首次實驗是Mulvaney於1953年進行的。其原理是以壓電效應制成的換能器將電能轉換成機械能(振動)，然後通過一金屬探頭將能量直接傳給結石，導致結石發生高頻共振繼而破碎。和EHL不同，超聲碎石時要求探頭和結石直接接觸。由於是通過振動效應(頻率20～30kHz，振幅15～20μm)發揮作用，對正常有彈性的組織損傷極小，因而USL相當安全。但高頻振動能產生大量的熱量，可對周圍組織造成熱損傷，所以工作時需用大量循環水冷卻探頭。早期超聲探頭全是中空性，粗細達F8，以至於需移走窺鏡才能用於輸尿管鏡操作。現在使用的中空探頭粗細為F4.5，可在普通輸尿管鏡直視下操作。中空探頭不僅用作水循環通道，還可用來抽吸結石碎片。1973年Goodfriend首先使用實心超聲探頭。這種探頭較細(F2.5)，能用於較細的輸尿管鏡，應用範圍相對較廣。實心探頭碎石是靠其末端的橫向振動，有別於中空探頭的縱向振動，因而對結石的推動效應明顯減輕。統計表明，兩種探頭碎石效率無明顯區別，但實心探頭不易散熱，熱損傷較重，且不易處理結石碎片。USL的缺點是探頭不能彎曲，只能用於帶旁視鏡的硬鏡，限制了它的應用範圍。

由於USL的安全性，該方法特別適合於治療ESWL後的“石街”。因為此時結石被周圍組織嚴密包裹，任何其他操作都極易造成輸尿管穿孔。但只要設法擴開輸尿管口，把輸尿管鏡插到結石部位，就可以用超聲探頭破碎結石。

激光出現於1960年，1968年Mulvaney首先用紅寶石激光破碎結石，因產熱太多，導致嚴重的組織損傷而很快被放棄。後來採用連續波激光碎石，有CO2激光、摻釹∶釔鋁石榴石激光(Nd∶YAG)等。CO2激光在空氣中能有效碎石，但在水中能量衰減很快，碎石時必須向體內灌注氣體，臨牀上很難應用。Nd∶YAG激光雖然能在水中有效碎石，但所需能量很高，除引起嚴重的組織熱損傷外，還極易損壞光導纖維。因此這種激光也逐漸被淘汰。上述激光都是利用激光的直接作用碎石。20世紀80年代開始用脈衝式激光取代連續波激光。前者能將激光能量轉換成衝擊波發揮作用，因而致熱效應明顯減小。臨牀應用證明，這類激光具有很高的碎石效率和相當低的併發症發生率。目前使用的碎石激光有調Q-Nd：YAG激光(Q-switchedNd∶YAG,Q-Nd∶YAG)、染料激光(dyelaser,DL)、金綠寶石激光(alexandritelaser,AL)、鈥∶YAG激光(Holmium∶YAG，Ho∶YAG)等

和EHL一樣，目前所有LL的碎石作用都有賴於等離子體和衝擊波的產生，不同的是EHL靠放電產生，而激光則由光分解作用形成。結石在接受高能量、高密度的激光照射後，其表面迅速形成等離子體，繼而產生衝擊波和微噴射，破碎結石。不同脈寬的激光產生衝擊波的方式有所區別。脈寬最短的Q-Nd∶YAG主要靠等離子體的膨脹形成衝擊波；而其餘3種激光，空化氣泡的崩解則是產生衝擊波的主要原因。

4.1Q-Nd∶YAG

激光調Q原理是：用Q開關使光學諧振腔的Q值發生快速變化，使之產生非常短的脈衝(ns級)和非常高的峯值功率(幾百萬瓦)，從而形成衝擊波，即將連續波激光轉換為脈衝式激光。1983年Watson首先用Q-Nd∶YAG激光碎石，效果很好，但當時的玻璃光導纖維無法承受碎石所需的高能量。1989年Hofmann改用石英光導纖維，取得了90%的完全碎石率，未出現組織熱損傷，光導纖維完好無損，只是無法破碎一水草酸鈣結石。

4.2DL

這是專為碎石而設計的脈衝式可調激光，由Drelter等人於1987年首先用於臨牀。DL以液體香豆素綠染料為激發介質，調整染料可改變其波長。該激光能被大部分結石成分吸收，但不被水吸收，輸尿管吸收得少卻可以反射，因此可以有效地破碎大部分結石而不易損傷輸尿管。對一水草酸鈣結石效果不好。胱氨酸結石因能大量反射激光，結石表面難以形成等離子體，碎石效果亦不佳。對此，Tasca(1993年)採用利福平包裹結石的方法(以2%利福平溶液作灌注液)來增強胱氨酸結石的激光吸收率，提高了碎石效率。當然，這種方法也可用於其他激光碎石術。

4.3AL

和其他激光不同，AL的激發介質是固體。該激光和脈衝DL一樣，脈寬較短。兩者的物理特性和碎石機制也基本一致，能被大部分結石成分吸收，產生強烈的等離子體效應和衝擊波，不同的是AL能破碎胱氨酸結石和一水草酸鈣結石等硬性結石，而對二水草酸鈣結石效果不佳。

4.4Ho∶YAG

Ho∶YAG由於對組織的凝固、氣化作用，且穿透深度淺(<0.5mm)，現廣泛用於臨牀各科的切除和切開手術，1993年起用於碎石。Ho∶YAG的物理特性和碎石機制有別於上述3種激光。由於波寬很長，能被水和幾乎所有結石成分吸收，因此這種激光對水的氣化作用強烈。高速攝影顯示，Ho∶YAG產生的空化氣泡呈梨形且維持時間較長(Moss效應)，崩解時不對稱，形成的衝擊波較弱，不足以有效碎石。研究證明，其碎石作用主要靠光熱效應來發揮，它能在結石上“鑽”洞，“切除”結石而不是“崩解”結石。Ho∶YAG能破碎各種類型的結石，包括一水草酸鈣結石、胱氨酸結石等硬性結石，且碎片很小。有人曾比較Ho∶YAG和EHL，發現在條件(患者年齡、性別、結石大小、成分等)類似的情況下，前者的碎石效率更高(97%∶85%)。兩者的併發症發生率則相似。

LL有很多優點，如碎石效率高、光導纖維細且能彎曲、組織損傷較EHL輕等，但碎石速度較慢，不太適合體積大的結石，而且結石成分對碎石效果有影響。另外，激光設備的價格比其他體內碎石設備都高，限制了它的普及。

5氣動碎石術(pneumaticlithotripsy,PL)

PL是一種新型碎石術，1990年首先在瑞士研製成功，因而被命名為SwissLithoclast。它是通過壓縮空氣驅動一密閉盒中的彈丸，後者以一定的頻率(12Hz)擊打和盒子相連的金屬桿的底部，依靠金屬桿的機械運動破碎結石，其工作原理同工業用氣壓電錘一樣。氣動碎石器有不同的壓力可調，最高達300kPa，其不鏽鋼碎石探頭有多種型號可供選擇，能破碎包括一水草酸鈣結石和胱氨酸結石在內的各種結石。一組體外實驗用標準結石模型比較了USL、EHL、LL和PL4種碎石術的碎石效率，結果PL最高。另一組動物實驗也比較了這4種碎石術對膀胱、輸尿管的損傷程度，發現PL和USL較輕，僅有輕度上皮脱落，而EHL和LL則引起上皮全層撕裂、壞死。因此，PL是一種安全、高效的碎石方法。和USL一樣，PL探頭不能彎曲，只能用於硬性、半硬性內腔鏡，但無超聲碎石探頭的致熱效應。近年來一種改進型氣動碎石器——Browne氣動碎石器已經問世，其鎳-鈦合金探頭能通過90°的彎曲破碎結石，是一種很有前途的碎石器。PL的缺點是其探頭容易推動結石，這在輸尿管碎石時應該注意，因為結石移向近端將增加碎石的難度，必要時應先用套石籃固定結石。另外，PL的結石碎片較粗大，常需配合使用取石鉗等其他器械。

各種IL都有其優、缺點。臨牀上應根據醫院現有的設備、醫生的操作經驗及患者的結石情況進行選用。既可以單用一種方法，也可以兩種方法聯合使用，或者和ESWL相互配合，取長補短，以取得最佳碎石效果和引起最少的併發症。