DL-C型半導體激光用于前列腺外科治療的實驗室評估

羅 恒 鄒 勇 李炳坤 徐啊白 陳玢屾

趙朋朋 馬 超 李朝明 申海燕 劉春曉*

南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院泌尿外科（珠海 510282）

·研究簡報·

DL-C型半導體激光用于前列腺外科治療的實驗室評估

羅 恒 鄒 勇 李炳坤 徐啊白 陳玢屾

趙朋朋 馬 超 李朝明 申海燕 劉春曉*

南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院泌尿外科（珠海 510282）

良性前列腺增生癥（benign prostatic hyperplasia, BPH）是泌尿外科常見疾病，多見于老年男性。隨著老齡化情況的加重，我國BPH的發(fā)生率逐漸增多。近些年，激光技術在泌尿外科腔道手術中的應用逐漸增多。由于激光具有操作精細、組織損傷小、術后恢復快等優(yōu)點，在BPH的外科治療中，激光也逐漸被大家認可[1,2]。本研究中我們采用DL-C型半導體激光機，其產(chǎn)生波長為980nm的激光，恰好處于水和血紅蛋白的吸收峰上，使水和血紅蛋白對其產(chǎn)生了最大聯(lián)合吸收率，可有效、迅速地汽化切割腺體組織，同時半導體激光能對更深組織產(chǎn)生凝固效應，具有極佳的組織消融和凝固止血效果。本實驗通過動物模型檢測DL-C型半導體激光的效能，評估該設備用于臨床治療的潛在有效性、安全性。

材料和方法

一、材料

（一）實驗動物

由南方醫(yī)科大學實驗動物中心提供各項生命指征均正常的雄性比格狗2只、體質量為（11.6±2.1）kg，離體豬腎8個，質量為（145.8±23.2）g。

（二）實驗設備及藥物

國產(chǎn)DL-C型半導體激光、光纖、連續(xù)灌洗電切鏡（激光用）、0.9%生理鹽水、動物麻醉藥品、8-10F尿管、常規(guī)膀胱沖洗器、血袋、福爾馬林溶液、常規(guī)手術器械包、肝素、塑料盆等。

二、方法

（一）體外實驗組

從活體豬體內摘取豬腎臟，通過對離體豬腎的激光處理，用DL-C型半導體激光，應用不同的輸出功率，評估DL-C型半導體激光的組織消融效率和止血性能。

從活體豬體內摘取腎臟（注意保留一定長度的腎動脈和腎靜脈）。然后立即從腎動脈用生理鹽水灌洗腎臟，清除流經(jīng)腎臟的血液，避免形成血栓。當腎靜脈流出的生理鹽水清亮后，將腎臟保存在4℃環(huán)境里。同時回收豬自體血作為實驗中離體豬腎臟灌注用，用肝素8000IU/L肝素化，保存在4℃環(huán)境里。

取得豬腎后的4h內開始實驗。實驗均在盛裝37℃ 0.9%氯化鈉溶液的塑料盆內進行。實驗開始前，離體豬腎在37℃ 0.9%氯化鈉溶液的盆內浸泡30min。

消融速度：DL-C型半導體激光治療機分別選擇30、50、80、100、110、120、140、150、180W功率在連續(xù)模式和100W功率在脈沖模式（ON 0.1s；off 0.1、0.05、0.01s）下在離體豬腎表面獨立區(qū)域進行激光處理，控制時間T（10min）與操作面積S（3× 3mm2）。

拔除置入腎動脈的尿管，結扎血管。采用連續(xù)脈沖輸出模式在非接觸式的工作模式下，用不同功率（0～200W）在離體豬腎表面獨立區(qū)域進行激光處理，控制時間T=10（min）與操作面積S=3×3（cm2）。記錄實驗前后離體豬腎質量和消融深度，計算實驗前后質量差即為消融組織的質量。依次用不同功率（0～200W）重復以上操作，并記錄每次實驗前后離體豬腎的質量差。

活體取出的離體豬腎，用激光選取功率（1～200W）處理豬腎組織，控制時間T=1（min）與操作面積S=1×1（cm2），觀察實驗過程中組織結痂情況。

對豬腎組織進行組織切片，用于TTC、HE染色、并在光學顯微鏡下觀察染色后的組織玻片，用標準圓規(guī)測量凝固層（CZ）、過渡層（TZ）和正常組織層（NLZ）深度（mm）。

（二）體內實驗組

用DL-C型半導體激光模擬人體激光，選擇性前列腺汽化切除術，汽化切除至遠端的膀胱頸。在既定功率、能量下施行半導體激光前列腺氣化術，實驗完成后即刻處死動物，肉眼及光學顯微鏡病理組織檢查。

1. 麻醉：所有的狗都予異丙酚、丁丙諾啡和頭孢唑林，術后留置尿管時予丁丙諾啡、卡洛芬和頭孢氨芐。麻醉滿意后，實驗用狗取仰臥位，固定實驗動物的四肢，并將其下顎與舌頭捆綁在一起，避免手術過程中麻醉引起的吸入窒息，同時連接心電監(jiān)護儀，檢測術中實驗動物心率、呼吸、血壓以及血氧飽和度等生命體征的變化。術中用乙酰丙嗪誘導、氟烷維持麻醉。

2. 手術過程：對實驗組狗行逆行激光前列腺汽化術，由于狗陰莖骨的存在，需在會陰部切開，盡可能接近尿道球部。暴露尿道球部后，縱向切入。擴張尿道，插入22F連續(xù)灌洗膀胱鏡，放置在前列腺尿道部。從工作通道置入非接觸側射激光光纖。激光光纖伸到距離前列腺組織表面2～3mm位置，直視下轉動光纖對組織進行汽化。用生理鹽水沖洗，對不同狗用不同功率，從精阜水平開始，模擬人體經(jīng)尿道前列腺汽化切除術，汽化切除至遠端的膀胱頸，記錄操作時間T（min）。在通過直視下觀察手術形成的腔道的大小和對稱性來評估組織消融是否足夠并選擇停止手術的時機。術后無需沖洗，將尿管插入到膀胱，并固定在包皮上，逐層關閉會陰部切口，拔除尿管。

無痛處死狗后，立即取下前列腺組織，測量外觀、縱切、拍照，術腔縱軸冠狀面切取前列腺組織。對前列腺組織、組織玻片進行TTC、HE染色，并在光學顯微鏡下觀察HE染色后的組織玻片，用標準圓規(guī)測量凝固層（CZ）、過渡層（TZ）和正常組織層（NLZ）深度（mm）。

結 果

一、體外組

實驗過程中記錄消融前后消融組織的質量、操作時間等信息，計算出DL-C型半導體激光治療機在不同功率下消融速度，（見表1、圖1、圖2）。

表1 不同參數(shù)設定下激光消融情況

圖1 不同功率下連續(xù)式激光消融速度

（一）消融效率實驗

根據(jù)表1、圖1、圖2數(shù)據(jù)顯示，隨著功率的上升，DL-C型半導體激光治療機對組織的消融速度就越快；在功率100W下，進行連續(xù)模式與脈沖模式的消融速度對比測試，發(fā)現(xiàn)連續(xù)模式比脈沖模式的消融速度快；脈沖模式下，激光輸出的時間間隔越短，消融速度越快，反之則慢。

圖2 不同功率下脈沖式激光消融速度

（二）止血效果實驗

在剛取出的活體豬腎表面獨立區(qū)域進行100W的激光處理，控制時間T=1min與操作面積S=1×1cm2，肉眼觀察組織結痂速度很快，止血情況較好。病理檢查結果顯示：在顯微鏡（OLYMPUS BX41）下觀察HE染色后的豬腎組織，凝固層深度在1.5～3.0mm，過渡層厚度均在0.4～1.0mm，半導體激光對組織的損傷較少（切片情況見圖3、圖4）。

圖3 豬腎外側緣矢狀位切片

圖4 豬腎組織不同層次測量結果

本次實驗顯示，DL-C型半導體激光治療功率大，組織消融速度快，功率提高消融速度也均快速提高，能快速的汽化、切割、凝固組織，止血效果好，組織熱損傷程度小。

二、體內組

麻醉滿意后，根據(jù)動物的反應決定是否添加麻醉藥。在整個實驗過程中，實驗動物呼吸、脈搏、心電圖穩(wěn)定、耳末梢的血氧飽和度保持在95%以上，說明實驗動物的生命體征不受半導體激光切除前列腺組織的影響。

對實驗組狗行逆行激光前列腺汽化術，DL-C型半導體激光輸出能量30～150W，模式為連續(xù)模式下，均能有效對前列腺組織進行氣化，在實驗過程中DL-C型半導體激光治療機工作正常，內窺鏡直視下肉眼觀察，組織汽化速度較快，并無出現(xiàn)大量出血。

術后切片檢查結果：顯微鏡（OLYMPUS BX41）下觀察TTC/HE染色后狗的前列腺組織，凝固層深度均在1.4～1.7mm之間，過渡層厚度均為0.5mm，較深層組織均未見異常（切片情況見圖5、圖6）。

本次實驗顯示，DL-C型半導體激光治療功率大，對腺體組織消融速度快，并能快速的汽化、切割、凝固腺體組織，止血效果好，組織熱損傷程度小。

圖5 比格犬前列腺腹側面冠狀位切片

討 論

本實驗應用廣州市普東光電科技有限公司研制的DL-C型半導體激光治療機。體外組選用活體取出的豬腎進行氣化消融，體內組聯(lián)合內窺鏡系統(tǒng)對狗的前列腺進行逆行激光前列腺汽化術。通過體外組和體內組實驗檢驗該設備對組織進行氣化消融的安全性和有效性。

本實驗選擇狗和豬作為實驗對象，是因為豬和狗在解剖和生理上都比較接近于人類的高級哺乳動物。實驗過程中DL-C型半導體激光治療機工作正常。設備組織消融功率在1～200W內，實驗模式為連續(xù)模式和脈沖模式。

通過體外組實驗記錄顯示，中低功率（80W以下）消融速度變化不明顯，在高功率（80～200W）下消融速度較快，且功率越大組織的消融速度就越快，組織凝固速度也加快。在功率100W下對比不同模式的消融速度，發(fā)現(xiàn)連續(xù)模式比脈沖模式的組織消融速度更快；在脈沖模式下，激光輸出的間隔時間越短，消融速度越快，反之則慢。

體內組實驗過程，設備選用50～150W功率，連續(xù)模式下，進行狗的逆行激光前列腺氣化術，實驗過程1min，狗的各項生命體征正常，無出現(xiàn)大出血，術后病理分析，發(fā)現(xiàn)凝固層深度在1.4mm～1.7mm之間。體內組過程中，為了減少對腺體組織的損傷，可從小功率向高功率遞增。

對于采用豬腎進行體外實驗的原因是，前列腺取材難且成本較高，止血性能不易評估，故采用離體豬腎替代，體外評估其組織消融和凝固止血效能[3-5]。

整個實驗過程中，通過體外組實驗數(shù)據(jù)選擇合適的功率及模式后，進行體內組實驗。體內組實驗動物的生命體征正常，消融速度較快，凝固止血效果明顯。DL-C型半導體激光具有較好的組織消融和凝固止血效果，組織熱損傷程度小，能快速的汽化、切割、凝固前列腺組織。

前列腺增生; 腎; 激光, 半導體

1 鹿爾馴. 新型激光在前列腺外科中的應用. 中華外科雜志2007; 45(14): 964-966

2 杜傳軍, 龔宇. 激光治療良性前列腺增生癥的現(xiàn)狀與進展. 臨床外科雜志 2013; 21(11): 822-824

3 Reich O, Schneede P, Corvin S,et al.Combination of interstitial laser coagulation and transurethral resection of the prostate: ex vivo evaluations.Urology2003; 61(6): 1172-1176

4 Kohrmann KU, Back W, Bensemann J,et al.The isolated perfused kidney of the pig: new model to evaluate shock wave-induced lesions.J Endourol1994; 8(2): 105-110

5 Michel MS, Kohrmann KU, Weber A,et al.Rotoresect: new technique for resection of the prostate: experimental phase.J Endourol1996; 10(5): 473-478

（2014-08-18收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2014.10.014

R 697.32

*通訊作者, E-mail: liuchx88@hotmail.com; Tel: 13302296795