1.32 μm與1.06 μm波長(zhǎng)激光對(duì)動(dòng)物模型肝臟切割止血效果研究

劉世祺 高文源 崔凱 沈陽(yáng)洋 李勝

1.32 μm與1.06 μm波長(zhǎng)激光對(duì)動(dòng)物模型肝臟切割止血效果研究

劉世祺1高文源2崔凱1沈陽(yáng)洋1李勝1

目的 評(píng)價(jià)1．32 μm與1．06 μm Nd:YAG激光對(duì)肝臟汽化切割與凝固止血能力。方法 應(yīng)用自主開發(fā)的雙波長(zhǎng)激光手術(shù)平臺(tái)比較高能量1．32 μm與1．06 μm Nd:YAG混合輸出激光對(duì)豬模型肝臟汽化切割與凝固止血能力，鏡下觀察與測(cè)量結(jié)果。結(jié)果 在相同參數(shù)、劑量條件下，1．32 μm激光照射產(chǎn)生的汽化寬度與深度值均大于1．06 μm激光照射結(jié)果；兩種激光照射創(chuàng)面均無(wú)活動(dòng)性出血，1．32 μm激光凝固層厚度比1．06 μm激光凝固層厚度薄，但仍可達(dá)近3 mm。對(duì)1 mm及2 mm豬血管的切割，在肉眼均下無(wú)出血；鏡下可見血管內(nèi)長(zhǎng)血栓，實(shí)驗(yàn)組在直徑2 mm血管血栓長(zhǎng)度為2～4 mm，對(duì)照組血栓長(zhǎng)度2．3～4．9mm，均完全堵塞血管。結(jié)論 1．32 μm波長(zhǎng)激光的汽化切割能力強(qiáng)于1．06 μm激光，對(duì)于2 mm以下的血管切割也能達(dá)到凝固止血的效果。

激光；肝臟；切割；止血

激光作用于生物組織達(dá)到凝固、汽化、切割、止血等治療效應(yīng)主要取決于激光的波長(zhǎng)、工作模式、功率等參數(shù)。目前單一波長(zhǎng)激光作用于生物組織理論或?qū)嶒?yàn)研究占多數(shù)[1-3]，雖有些研究已經(jīng)應(yīng)用于臨床，但多只能完成凝固、汽化、切割、止血中某一項(xiàng)功能[4-6]。單一波長(zhǎng)的激光醫(yī)療器械已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代微創(chuàng)外科手術(shù)的需求。

介入治療應(yīng)用最多的是1.06 μm Nd：YAG 激光器[7-8]。1.32 μm激光應(yīng)用較少，研究[9]表明：1.32 μm激光被生物組織吸收是1.06 μm激光的10倍，因此組織穿透深，切割效率高，熱灼傷小，具有更好的凝固、止血效果。本實(shí)驗(yàn)以1.06 μm激光為參照對(duì)象，比較高能量1.32 μm與1.06 μm激光照射豬肝臟組織效應(yīng)特點(diǎn)，分析、評(píng)價(jià)1.32 μm Nd：YAG激光對(duì)肝臟汽化切割與凝固止血能力。

1 材料與方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)用小型豬10頭（實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組各5頭），雄性，平均體質(zhì)量（37.82±3.21）kg。設(shè)備為自主設(shè)計(jì)的雙波長(zhǎng)（1.32 μm與1.06 μm）激光手術(shù)平臺(tái)（如圖1） 。組織學(xué)觀察用光學(xué)數(shù)字掃描顯微鏡（ZEISS Axioskop40）。計(jì)算機(jī)測(cè)量用“MIAS醫(yī)學(xué)圖像分析管理系統(tǒng)—真彩色病理圖像分析系統(tǒng)4.0”軟件。

1.2 方法

1.2.1 肝臟組織汽化切割與凝固止血實(shí)驗(yàn)分組與參數(shù)設(shè)定1.32 μm激光為實(shí)驗(yàn)組，1.06 μm激光為對(duì)照組。兩組激光輸出參數(shù)為：功率50 W、時(shí)間點(diǎn)為1 s、5 s、10 s，光纖直徑800 μm（見表1）。每組5頭豬，實(shí)驗(yàn)重復(fù)5遍，每頭豬實(shí)驗(yàn)過程相同。

1.2.2 肝臟血管切割凝固止血實(shí)驗(yàn)分組與參數(shù)設(shè)定 實(shí)驗(yàn)分組：1.32 μm激光為實(shí)驗(yàn)組，1.06 μm激光為對(duì)照組。兩組激光輸出參數(shù)為：功率50W、光纖直徑800 μm。每組5頭豬，實(shí)驗(yàn)重復(fù)5遍，每頭豬實(shí)驗(yàn)過程相同。

表1 實(shí)驗(yàn)分組與參數(shù)選擇

1.2.3 實(shí)驗(yàn)過程 采用3%戊巴比妥鈉誘導(dǎo)麻醉，按小于45 kg，1 ml/kg；大于45 kg，0.5 ml/kg用量肌肉注射。暴露肝臟膈面，使光纖軸線垂直且與靶點(diǎn)組織面距離2 mm。實(shí)驗(yàn)與對(duì)照組分別按分組劑量對(duì)肝臟膈面進(jìn)行垂直照射和水平掃描照射，后者采用1 cm/s的水平光纖移動(dòng)速度分別往復(fù)移動(dòng)1、5、10次，觀察創(chuàng)面在兩種照射方式下的的汽化速度、汽化深度以及創(chuàng)面出血等情況。要求各損傷灶間距大于1 cm。輻照前后均即時(shí)檢測(cè)激光輸出功率。30分鐘后，各激光照射點(diǎn)均以損傷灶為中心，快速切取1 cm×1 cm×1 cm全層活體標(biāo)本，半分鐘內(nèi)浸入10%甲醛溶液固定，24小時(shí)內(nèi)制作8 μm厚連續(xù)石蠟切片，蘇木精和曙紅染色。在光學(xué)數(shù)字掃描顯微鏡（ZEISS Axioskop40）下觀測(cè)切片，并選取各實(shí)驗(yàn)組中激光汽化最深的切片作為觀測(cè)對(duì)象，掃描為數(shù)字影像儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)中。應(yīng)用“MIAS醫(yī)學(xué)圖像分析管理系統(tǒng)—真彩色病理圖像分析系統(tǒng)4.0”軟件，分別測(cè)量汽化帶寬度x1（X1X1`）、凝固帶寬度x2（X2X2`- X1X1`）、汽化帶深度y1（OV）、凝固帶深度y2（VC）；肝臟組織的汽化寬度、凝固寬度、汽化深度、凝固深度測(cè)量數(shù)據(jù)兩組均是測(cè)量1 s、5 s、10 s三個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

運(yùn)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用ANOVA方法進(jìn)行重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)的方差分析。P＜0.05，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 自主設(shè)計(jì)的雙波長(zhǎng)（1．32 μm與1．06 μm）激光手術(shù)平臺(tái)

表2 兩種波長(zhǎng)垂直照射肝臟組織1 s、5 s、10 s三個(gè)時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)比較（單位：μm）

圖 2 1．32 μm 激光組織切割鏡下觀察，50 W，10 s，10×1．25 倍

圖3 1．06 μm激光組織切割鏡下觀察，50W，10 s，10×1．25倍

2 結(jié)果

2.1 肉眼觀察

實(shí)驗(yàn)與對(duì)照組激光垂直照射肝臟表面時(shí)，首先可觀察到周圍淺表組織向靶點(diǎn)移動(dòng)、收縮，顏色由紅變白；隨即出現(xiàn)煙霧，組織汽化，逐漸形成凹坑。凹陷區(qū)直徑大于光斑，其內(nèi)附著有炭化組織。凹坑周邊肝臟組織干燥、變硬，成灰黃色。實(shí)驗(yàn)組照射區(qū)均因組織汽化在靶點(diǎn)產(chǎn)生了凹坑，凹陷深度隨時(shí)間增加逐漸加深。對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組同等劑量相比，表現(xiàn)為凹陷淺，凝固區(qū)寬，炭化組織厚。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組均無(wú)活動(dòng)性出血。

2.2 顯微鏡下觀察

肝臟損傷灶呈類圓錐形，基本可分為汽化、炭化區(qū)，凝固壞死層，出血淤血、水腫層，各層間分界明顯，偶有交錯(cuò)。相同參數(shù)下，分別測(cè)量1 s、5 s、10 s三個(gè)時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明實(shí)驗(yàn)組鏡下汽化區(qū)寬度與汽化區(qū)深度均大于對(duì)照組。兩組在汽化區(qū)與凝固壞死帶間均有一炭化層，鏡下表現(xiàn)為深染、無(wú)固定形狀的網(wǎng)、片狀物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)組炭化層薄但質(zhì)地密度較大。在炭化層深面有清晰的凝固壞死層，細(xì)胞壞死，但組織輪廓尚存，在低倍鏡下可清晰看出肝臟的小葉結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)組的凝固壞死層薄于對(duì)照組。在凝固層周邊還有一出血、淤血帶，鏡下表現(xiàn)為細(xì)胞間有大量的紅細(xì)胞，并可見血栓形成；最外層是水腫層，過渡到正常未受損組織（見圖2、3）。

2.3 測(cè)量結(jié)果

垂直照射肝臟組織的汽化寬度、凝固寬度、汽化深度、凝固深度測(cè)量數(shù)據(jù)見表2。相同參數(shù)下上述4項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組比較，P＜0.05，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 討論

肝臟血管重疊分布，末梢為大量粗大且缺乏彈性的血竇。同時(shí)肝臟作為實(shí)質(zhì)器官，質(zhì)地較脆，一旦發(fā)生損傷，創(chuàng)面滲血明顯，止血困難，極易發(fā)生大出血。因此，肝臟手術(shù)對(duì)止血技術(shù)要求極高。激光掃描照射切斷血管時(shí)，不是通過凝固層厚度產(chǎn)生止血效果，而主要依賴血管內(nèi)血液受熱凝固產(chǎn)生血栓封閉血管達(dá)到止血效果。

本研究通過測(cè)量1 s、5 s、10 s三個(gè)時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在相同參數(shù)、劑量條件下，應(yīng)用1.32 μm激光照射對(duì)肝臟組織產(chǎn)生的汽化寬度與深度測(cè)量值均大于應(yīng)用1.06 μm激光的照射結(jié)果，說明1.32 μm激光的汽化能力強(qiáng)于1.06 μm激光。實(shí)驗(yàn)中，兩種激光照射創(chuàng)面均無(wú)活動(dòng)性出血，鏡下1.32 μm比1.06 μm激光的肝臟組織凝固層厚度薄，但仍可達(dá)到近3 mm，可以滿足止血的要求。由于對(duì)照組激光的水吸收系數(shù)相對(duì)較小，體積效應(yīng)明顯，形成的血栓長(zhǎng)于實(shí)驗(yàn)組。兩組形成的血栓均可堵塞血管，達(dá)到止血的效果。

觀察激光切除內(nèi)臟腫瘤組織時(shí)面臨的汽化切割和凝固止血關(guān)鍵問題，闡明多波長(zhǎng)混合激光作用于血運(yùn)豐富實(shí)質(zhì)臟器的機(jī)制，為雙波長(zhǎng)激光醫(yī)療器械的開發(fā)、應(yīng)用提供理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù)，為臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。[1] Alshami MA． Long-pulsed 532-nm Nd：YAG laser treatment for small acquired melanocytic nevi in a single session：an 8-year study on 350 Yemeni patients[J]． J Cosmet Laser Ther，2014，16（1）：14-20．

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Hemostatic Effect of 1.32 μm and 1.06 μm Laser Forliver Cutting With Animal Model

LIU Shiqi1 GAO Wenyuan2 CUI Kai1 SHEN Yangyang1 LI Sheng1 1 School of Medicine and Life Sciences, University of Ji’nan-Shandong Academy of Medical Sciences, Ji’nan Shandong 250002, China; 2 School of Pharmacy,

Binzhou Medical University (Yantai Campus), Yantai Shandong 264003,China

ObjectiveTo analyze and evaluate 1.32 μm and 1.06 μm Nd:YAG laser ability for vaporization and coagulation in liver.MethodsSelf-developed dual wavelength high energy laser surgery platform was developed to compare 1.32 μm and 1.06 μm Nd: YAG laser on pig liver tissue cutting haemostasis. the results were observed and measured under microscope.ResultsThe results were observed and measured under the same parameters, dose conditions. 1.32 μm laser were higher vaporization width and depth than 1.06 μm laser. The two laser irradiation was no active bleeding wounds. Coagulation in 1.32 μm condition was thinner than 1.06 μm laser with nearly 3 mm. For 1 mm and 2 mm swine vascular cutting, no bleeding under the naked eye. Under microscope were visible intravascular thrombus. Experimental group had vascular thrombosis length of 2 to 4 mm of 2 mm diameter and control group had thrombus length of 2.3 to 4.9 mm. The thrombosis completely blocked blood vessels.Conclusion1.32 μm laser had more vaporization ability than 1.06 μm laser. It achieves hemostasis requirements for vessels less than 2 mm.

Laser; liver; cutting; hemostasis

R608

A

1674-9316（2017）21-0129-04

10．3969/j．issn．1674-9316．2017．21．068

1濟(jì)南大學(xué) 山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院，山東 濟(jì)南 250002；2 濱州醫(yī)學(xué)院（煙臺(tái)校區(qū)）藥學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264003

李勝