碎石术

用特殊器械在人体内部进行碎石的治疗方法

体外冲击波碎石是利用液电或电磁冲击波发生器发射高能量的冲击波，穿透人体，聚焦在体内尿路结石上，释放能量将结石击碎，结石碎片自然排出，有较少痛苦。

体内碎石术

体内碎石术(intracorporeallithotripsy,IL)是指用特殊器械在人体内部进行碎石的治疗方法，包括机械、液电、超声、激光和气动碎石术。近20年来，随着泌尿外科腔内设备和操作技术的提高，IL有了长足的发展。尽管目前体外冲击波碎石术(ESWL)已成为上尿路结石的首选治疗方法，但对于下尿路结石、输尿管嵌顿性结石、巨大肾结石等，ESWL定位或治疗困难的结石以及冲击波碎石后的严重石街，IL仍是必不可少的治疗手段。10余年来，我们先后采用过机械式、液电式、超声式和气压弹道碎石器治疗尿路结石，并在国外考察过各种激光碎石器。现结合我们的经验与体会，按各种碎石器问世的时间顺序，对其原理和应用作一概要介绍。

适应症

1．肾结石

（1）单个结石≤2cm。

（2）结石2~3cm，碎石前可留置双J管。

（3）铸型或多发结石，综合治疗，即经皮肾镜碎石取石术（PCNL）+体外冲击波碎石术（ESWL）+经尿道输尿管镜取石术（URS）。

（4）肾下盏结石≤1cm。

（5）难碎结石（透钙磷、胱氨酸、水草酸钙结石）<1.5cm。

（6）孤立肾结石>1.5cm，术前放置双J管。

2．输尿管结石<1cm。

3．膀胱结石，病情不允许手术或患者拒绝手术治疗。

4．尿道结石不能推入膀胱或缺腔内碎石设备以及患者拒绝手术治疗。

禁忌症

1．结石远端尿路梗阻。

2．基质结石。

3．肾盏憩室结石。

相对禁忌证

1．肾下盏结石>2cm。

2．肥胖者（体重超过标准体重的1倍以上）。

3．患者伴有脊椎畸形或肢体挛缩不能按要求摆体位。

4．患者结石嵌顿。

5．伴有不能治愈的出血性疾病。

6．心、肝功能严重不全。

7．血肌酐≥265μmol/L。

8．传染性疾病活动期。

9．糖尿病未控制。

10．妊娠期。

11．未育女性输尿管下段结石，避免损伤卵巢；未育男性尿道结石，注意保护睾丸。

操作步骤演示

1．体位。

（1）肾及近段输尿管结石取仰卧位。

（2）远端输尿管结石取俯卧位。

（3）膀胱结石取俯卧位或半坐位。

（4）尿道结石取半坐位。

（5）儿童患者，麻醉后妥善固定，尽量采用B超定位。

2．定位。阳性结石采用X线或B超定位，阴性结石采用B超定位。

3．工作电位及轰击次数。根据机器的波源、型号和结石的部位、大小、数目、成分等情况综合决定。一般电压8~14kV，轰击次数<3000次。

4．实时间断采用X线或B超显示器观察碎石情况。

5．术中监测患者的生命体征，观察患者的反应，并及时做出相应的处理。

机械碎石术

ML历史悠久，可以上溯至古埃及时期。据记载，当时的方法是用胶或沥青将一块钻石或坚硬的石头固定在一中空芦苇杆的一端，然后将此杆插入患者的膀胱，让患者四处走动，靠钻石或石头的作用逐步将结石轧碎。但是这种方法只能治疗松软的“鸟粪石”(磷酸镁铵结石)，对于一水草酸钙结石之类的较硬结石则无能为力。1782年，印度医生Martin设计了一种能插入尿道的金属锉子。他用这种锉子成功地治愈了自己的膀胱结石。1824年，法国医生Civiale发明了一种三叉钳。他能凭触觉抓住膀胱结石，通过专门的螺丝在体外加压，最后夹碎结石。但直到19世纪以前欧洲大陆流行的是开放性手术(主要对膀胱结石)，体内碎石因其成功率低而较少被采用。1879年膀胱镜的问世是IL发展史上的里程碑，从此改变了医生盲目操作的状况，极大地提高了碎石的成功率和安全性。此后人们设计了多种机械碎石器和碎石镜，有的至今仍在使用。各种碎石钳主要有两大类：钳夹式和冲压式。后者是Mauermayer和Hartung于1976年首先设计应用，可以在碎石的同时将结石碎片冲出，使术野保持清晰。ML操作简便、安全，能破碎直径<3cm的各种成分的结石，现主要用于治疗膀胱结石，少数情况下也可用于治疗肾结石，但应特别注意避免夹伤肾组织，否则会造成难以控制的出血。

液电碎石术

(electrohydrauticlithotripsy,EHL)

EHL最初是由前苏联工程师Yutkin于1955年发明。经过10多年的改进，一种被称为Urat-1的临床用膀胱碎石机问世，其基本原理和现在使用的一样：两个不同电压的电极之间存在一绝缘层，当两个电极之间的电压差超过绝缘层最大电阻时，电极之间产生火花，形成等离子体(Plasma)。等离子体是一个离子和电子空泡，迅速膨胀到一定程度后急剧崩解，形成液体冲击波和微喷射，破碎结石。用高速摄影术和声音检测技术可以发现，每一次放电，EHL探头末端周围都有等离子体空泡在振荡，同时产生3个冲击波。第1个冲击波是等离子体膨胀形成；第2、3个则是空化气泡崩解引起。当探头末端距结石表面1mm左右时，产生的冲击波最强，碎石效果最佳；若距离>3mm，空化气泡的能量将更多地转换为声能，碎石效率下降。这些观察结果和临床实际情况相符。

早期因材料的限制，放电时间很长(5～10ms)，产生的冲击波易损伤探头和组织。随着电子和材料科学的发展，现在液电碎石机的放电时间一般为1～5μs，工作电压1～8kV，输出能量50～1300mJ。探头的粗细也从Urat-1的F10降为最低达F1.6。EHL对结石成分无选择性，探头可弯曲，可用于治疗泌尿系各部位结石，但存在一定的并发症，如输尿管穿孔等。研究证实，组织损伤除直接机械伤外，主要和空化气泡的形成和崩解有关，程度和输出能量成正比，未发现热损伤的证据。为减轻组织损伤，近来国外有人在探头末端加上金属屏蔽罩，以使周围组织避免直接暴露于等离子体中，取得了一定的效果。

超声碎石术

将超声用于碎石的首次实验是Mulvaney于1953年进行的。其原理是以压电效应制成的换能器将电能转换成机械能(振动)，然后通过一金属探头将能量直接传给结石，导致结石发生高频共振继而破碎。和EHL不同，超声碎石时要求探头和结石直接接触。由于是通过振动效应(频率20～30kHz，振幅15～20μm)发挥作用，对正常有弹性的组织损伤极小，因而USL相当安全。但高频振动能产生大量的热量，可对周围组织造成热损伤，所以工作时需用大量循环水冷却探头。早期超声探头全是中空性，粗细达F8，以至于需移走窥镜才能用于输尿管镜操作。现在使用的中空探头粗细为F4.5，可在普通输尿管镜直视下操作。中空探头不仅用作水循环通道，还可用来抽吸结石碎片。1973年Goodfriend首先使用实心超声探头。这种探头较细(F2.5)，能用于较细的输尿管镜，应用范围相对较广。实心探头碎石是靠其末端的横向振动，有别于中空探头的纵向振动，因而对结石的推动效应明显减轻。统计表明，两种探头碎石效率无明显区别，但实心探头不易散热，热损伤较重，且不易处理结石碎片。USL的缺点是探头不能弯曲，只能用于带旁视镜的硬镜，限制了它的应用范围。

由于USL的安全性，该方法特别适合于治疗ESWL后的“石街”。因为此时结石被周围组织严密包裹，任何其他操作都极易造成输尿管穿孔。但只要设法扩开输尿管口，把输尿管镜插到结石部位，就可以用超声探头破碎结石。

激光碎石术

激光出现于1960年，1968年Mulvaney首先用红宝石激光破碎结石，因产热太多，导致严重的组织损伤而很快被放弃。后来采用连续波激光碎石，有CO2激光、掺钕∶钇铝石榴石激光(Nd∶YAG)等。CO2激光在空气中能有效碎石，但在水中能量衰减很快，碎石时必须向体内灌注气体，临床上很难应用。Nd∶YAG激光虽然能在水中有效碎石，但所需能量很高，除引起严重的组织热损伤外，还极易损坏光导纤维。因此这种激光也逐渐被淘汰。上述激光都是利用激光的直接作用碎石。20世纪80年代开始用脉冲式激光取代连续波激光。前者能将激光能量转换成冲击波发挥作用，因而致热效应明显减小。临床应用证明，这类激光具有很高的碎石效率和相当低的并发症发生率。目前使用的碎石激光有调Q-Nd：YAG激光(Q-switchedNd∶YAG,Q-Nd∶YAG)、染料激光(dyelaser,DL)、金绿宝石激光(alexandritelaser,AL)、钬∶YAG激光(Holmium∶YAG，Ho∶YAG)等

和EHL一样，目前所有LL的碎石作用都有赖于等离子体和冲击波的产生，不同的是EHL靠放电产生，而激光则由光分解作用形成。结石在接受高能量、高密度的激光照射后，其表面迅速形成等离子体，继而产生冲击波和微喷射，破碎结石。不同脉宽的激光产生冲击波的方式有所区别。脉宽最短的Q-Nd∶YAG主要靠等离子体的膨胀形成冲击波；而其余3种激光，空化气泡的崩解则是产生冲击波的主要原因。

4.1Q-Nd∶YAG

激光调Q原理是：用Q开关使光学谐振腔的Q值发生快速变化，使之产生非常短的脉冲(ns级)和非常高的峰值功率(几百万瓦)，从而形成冲击波，即将连续波激光转换为脉冲式激光。1983年Watson首先用Q-Nd∶YAG激光碎石，效果很好，但当时的玻璃光导纤维无法承受碎石所需的高能量。1989年Hofmann改用石英光导纤维，取得了90%的完全碎石率，未出现组织热损伤，光导纤维完好无损，只是无法破碎一水草酸钙结石。

4.2DL

这是专为碎石而设计的脉冲式可调激光，由Drelter等人于1987年首先用于临床。DL以液体香豆素绿染料为激发介质，调整染料可改变其波长。该激光能被大部分结石成分吸收，但不被水吸收，输尿管吸收得少却可以反射，因此可以有效地破碎大部分结石而不易损伤输尿管。对一水草酸钙结石效果不好。胱氨酸结石因能大量反射激光，结石表面难以形成等离子体，碎石效果亦不佳。对此，Tasca(1993年)采用利福平包裹结石的方法(以2%利福平溶液作灌注液)来增强胱氨酸结石的激光吸收率，提高了碎石效率。当然，这种方法也可用于其他激光碎石术。

4.3AL

和其他激光不同，AL的激发介质是固体。该激光和脉冲DL一样，脉宽较短。两者的物理特性和碎石机制也基本一致，能被大部分结石成分吸收，产生强烈的等离子体效应和冲击波，不同的是AL能破碎胱氨酸结石和一水草酸钙结石等硬性结石，而对二水草酸钙结石效果不佳。

4.4Ho∶YAG

Ho∶YAG由于对组织的凝固、气化作用，且穿透深度浅(<0.5mm)，现广泛用于临床各科的切除和切开手术，1993年起用于碎石。Ho∶YAG的物理特性和碎石机制有别于上述3种激光。由于波宽很长，能被水和几乎所有结石成分吸收，因此这种激光对水的气化作用强烈。高速摄影显示，Ho∶YAG产生的空化气泡呈梨形且维持时间较长(Moss效应)，崩解时不对称，形成的冲击波较弱，不足以有效碎石。研究证明，其碎石作用主要靠光热效应来发挥，它能在结石上“钻”洞，“切除”结石而不是“崩解”结石。Ho∶YAG能破碎各种类型的结石，包括一水草酸钙结石、胱氨酸结石等硬性结石，且碎片很小。有人曾比较Ho∶YAG和EHL，发现在条件(患者年龄、性别、结石大小、成分等)类似的情况下，前者的碎石效率更高(97%∶85%)。两者的并发症发生率则相似。

LL有很多优点，如碎石效率高、光导纤维细且能弯曲、组织损伤较EHL轻等，但碎石速度较慢，不太适合体积大的结石，而且结石成分对碎石效果有影响。另外，激光设备的价格比其他体内碎石设备都高，限制了它的普及。

5气动碎石术(pneumaticlithotripsy,PL)

PL是一种新型碎石术，1990年首先在瑞士研制成功，因而被命名为SwissLithoclast。它是通过压缩空气驱动一密闭盒中的弹丸，后者以一定的频率(12Hz)击打和盒子相连的金属杆的底部，依靠金属杆的机械运动破碎结石，其工作原理同工业用气压电锤一样。气动碎石器有不同的压力可调，最高达300kPa，其不锈钢碎石探头有多种型号可供选择，能破碎包括一水草酸钙结石和胱氨酸结石在内的各种结石。一组体外实验用标准结石模型比较了USL、EHL、LL和PL4种碎石术的碎石效率，结果PL最高。另一组动物实验也比较了这4种碎石术对膀胱、输尿管的损伤程度，发现PL和USL较轻，仅有轻度上皮脱落，而EHL和LL则引起上皮全层撕裂、坏死。因此，PL是一种安全、高效的碎石方法。和USL一样，PL探头不能弯曲，只能用于硬性、半硬性内腔镜，但无超声碎石探头的致热效应。近年来一种改进型气动碎石器——Browne气动碎石器已经问世，其镍-钛合金探头能通过90°的弯曲破碎结石，是一种很有前途的碎石器。PL的缺点是其探头容易推动结石，这在输尿管碎石时应该注意，因为结石移向近端将增加碎石的难度，必要时应先用套石篮固定结石。另外，PL的结石碎片较粗大，常需配合使用取石钳等其他器械。

各种IL都有其优、缺点。临床上应根据医院现有的设备、医生的操作经验及患者的结石情况进行选用。既可以单用一种方法，也可以两种方法联合使用，或者和ESWL相互配合，取长补短，以取得最佳碎石效果和引起最少的并发症。

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