DL-C型半导体激光用于前列腺外科治疗的实验室评估

罗 恒 邹 勇 李炳坤 徐啊白 陈玢屾

赵朋朋 马 超 李朝明 申海燕 刘春晓*

南方医科大学珠江医院泌尿外科（珠海 510282）

·研究简报·

DL-C型半导体激光用于前列腺外科治疗的实验室评估

罗 恒 邹 勇 李炳坤 徐啊白 陈玢屾

赵朋朋 马 超 李朝明 申海燕 刘春晓*

南方医科大学珠江医院泌尿外科（珠海 510282）

良性前列腺增生症（benign prostatic hyperplasia, BPH）是泌尿外科常见疾病，多见于老年男性。随着老龄化情况的加重，我国BPH的发生率逐渐增多。近些年，激光技术在泌尿外科腔道手术中的应用逐渐增多。由于激光具有操作精细、组织损伤小、术后恢复快等优点，在BPH的外科治疗中，激光也逐渐被大家认可[1,2]。本研究中我们采用DL-C型半导体激光机，其产生波长为980nm的激光，恰好处于水和血红蛋白的吸收峰上，使水和血红蛋白对其产生了最大联合吸收率，可有效、迅速地汽化切割腺体组织，同时半导体激光能对更深组织产生凝固效应，具有极佳的组织消融和凝固止血效果。本实验通过动物模型检测DL-C型半导体激光的效能，评估该设备用于临床治疗的潜在有效性、安全性。

材料和方法

一、材料

（一）实验动物

由南方医科大学实验动物中心提供各项生命指征均正常的雄性比格狗2只、体质量为（11.6±2.1）kg，离体猪肾8个，质量为（145.8±23.2）g。

（二）实验设备及药物

国产DL-C型半导体激光、光纤、连续灌洗电切镜（激光用）、0.9%生理盐水、动物麻醉药品、8-10F尿管、常规膀胱冲洗器、血袋、福尔马林溶液、常规手术器械包、肝素、塑料盆等。

二、方法

（一）体外实验组

从活体猪体内摘取猪肾脏，通过对离体猪肾的激光处理，用DL-C型半导体激光，应用不同的输出功率，评估DL-C型半导体激光的组织消融效率和止血性能。

从活体猪体内摘取肾脏（注意保留一定长度的肾动脉和肾静脉）。然后立即从肾动脉用生理盐水灌洗肾脏，清除流经肾脏的血液，避免形成血栓。当肾静脉流出的生理盐水清亮后，将肾脏保存在4℃环境里。同时回收猪自体血作为实验中离体猪肾脏灌注用，用肝素8000IU/L肝素化，保存在4℃环境里。

取得猪肾后的4h内开始实验。实验均在盛装37℃ 0.9%氯化钠溶液的塑料盆内进行。实验开始前，离体猪肾在37℃ 0.9%氯化钠溶液的盆内浸泡30min。

消融速度：DL-C型半导体激光治疗机分别选择30、50、80、100、110、120、140、150、180W功率在连续模式和100W功率在脉冲模式（ON 0.1s；off 0.1、0.05、0.01s）下在离体猪肾表面独立区域进行激光处理，控制时间T（10min）与操作面积S（3× 3mm²）。

拔除置入肾动脉的尿管，结扎血管。采用连续脉冲输出模式在非接触式的工作模式下，用不同功率（0～200W）在离体猪肾表面独立区域进行激光处理，控制时间T=10（min）与操作面积S=3×3（cm²）。记录实验前后离体猪肾质量和消融深度，计算实验前后质量差即为消融组织的质量。依次用不同功率（0～200W）重复以上操作，并记录每次实验前后离体猪肾的质量差。

活体取出的离体猪肾，用激光选取功率（1～200W）处理猪肾组织，控制时间T=1（min）与操作面积S=1×1（cm²），观察实验过程中组织结痂情况。

对猪肾组织进行组织切片，用于TTC、HE染色、并在光学显微镜下观察染色后的组织玻片，用标准圆规测量凝固层（CZ）、过渡层（TZ）和正常组织层（NLZ）深度（mm）。

（二）体内实验组

用DL-C型半导体激光模拟人体激光，选择性前列腺汽化切除术，汽化切除至远端的膀胱颈。在既定功率、能量下施行半导体激光前列腺气化术，实验完成后即刻处死动物，肉眼及光学显微镜病理组织检查。

1. 麻醉：所有的狗都予异丙酚、丁丙诺啡和头孢唑林，术后留置尿管时予丁丙诺啡、卡洛芬和头孢氨苄。麻醉满意后，实验用狗取仰卧位，固定实验动物的四肢，并将其下颚与舌头捆绑在一起，避免手术过程中麻醉引起的吸入窒息，同时连接心电监护仪，检测术中实验动物心率、呼吸、血压以及血氧饱和度等生命体征的变化。术中用乙酰丙嗪诱导、氟烷维持麻醉。

2. 手术过程：对实验组狗行逆行激光前列腺汽化术，由于狗阴茎骨的存在，需在会阴部切开，尽可能接近尿道球部。暴露尿道球部后，纵向切入。扩张尿道，插入22F连续灌洗膀胱镜，放置在前列腺尿道部。从工作通道置入非接触侧射激光光纤。激光光纤伸到距离前列腺组织表面2～3mm位置，直视下转动光纤对组织进行汽化。用生理盐水冲洗，对不同狗用不同功率，从精阜水平开始，模拟人体经尿道前列腺汽化切除术，汽化切除至远端的膀胱颈，记录操作时间T（min）。在通过直视下观察手术形成的腔道的大小和对称性来评估组织消融是否足够并选择停止手术的时机。术后无需冲洗，将尿管插入到膀胱，并固定在包皮上，逐层关闭会阴部切口，拔除尿管。

无痛处死狗后，立即取下前列腺组织，测量外观、纵切、拍照，术腔纵轴冠状面切取前列腺组织。对前列腺组织、组织玻片进行TTC、HE染色，并在光学显微镜下观察HE染色后的组织玻片，用标准圆规测量凝固层（CZ）、过渡层（TZ）和正常组织层（NLZ）深度（mm）。

结 果

一、体外组

实验过程中记录消融前后消融组织的质量、操作时间等信息，计算出DL-C型半导体激光治疗机在不同功率下消融速度，（见表1、图1、图2）。

表1 不同参数设定下激光消融情况

图1 不同功率下连续式激光消融速度

（一）消融效率实验

根据表1、图1、图2数据显示，随着功率的上升，DL-C型半导体激光治疗机对组织的消融速度就越快；在功率100W下，进行连续模式与脉冲模式的消融速度对比测试，发现连续模式比脉冲模式的消融速度快；脉冲模式下，激光输出的时间间隔越短，消融速度越快，反之则慢。

图2 不同功率下脉冲式激光消融速度

（二）止血效果实验

在刚取出的活体猪肾表面独立区域进行100W的激光处理，控制时间T=1min与操作面积S=1×1cm²，肉眼观察组织结痂速度很快，止血情况较好。病理检查结果显示：在显微镜（OLYMPUS BX41）下观察HE染色后的猪肾组织，凝固层深度在1.5～3.0mm，过渡层厚度均在0.4～1.0mm，半导体激光对组织的损伤较少（切片情况见图3、图4）。

图3 猪肾外侧缘矢状位切片

图4 猪肾组织不同层次测量结果

本次实验显示，DL-C型半导体激光治疗功率大，组织消融速度快，功率提高消融速度也均快速提高，能快速的汽化、切割、凝固组织，止血效果好，组织热损伤程度小。

二、体内组

麻醉满意后，根据动物的反应决定是否添加麻醉药。在整个实验过程中，实验动物呼吸、脉搏、心电图稳定、耳末梢的血氧饱和度保持在95%以上，说明实验动物的生命体征不受半导体激光切除前列腺组织的影响。

对实验组狗行逆行激光前列腺汽化术，DL-C型半导体激光输出能量30～150W，模式为连续模式下，均能有效对前列腺组织进行气化，在实验过程中DL-C型半导体激光治疗机工作正常，内窥镜直视下肉眼观察，组织汽化速度较快，并无出现大量出血。

术后切片检查结果：显微镜（OLYMPUS BX41）下观察TTC/HE染色后狗的前列腺组织，凝固层深度均在1.4～1.7mm之间，过渡层厚度均为0.5mm，较深层组织均未见异常（切片情况见图5、图6）。

本次实验显示，DL-C型半导体激光治疗功率大，对腺体组织消融速度快，并能快速的汽化、切割、凝固腺体组织，止血效果好，组织热损伤程度小。

图5 比格犬前列腺腹侧面冠状位切片

讨 论

本实验应用广州市普东光电科技有限公司研制的DL-C型半导体激光治疗机。体外组选用活体取出的猪肾进行气化消融，体内组联合内窥镜系统对狗的前列腺进行逆行激光前列腺汽化术。通过体外组和体内组实验检验该设备对组织进行气化消融的安全性和有效性。

本实验选择狗和猪作为实验对象，是因为猪和狗在解剖和生理上都比较接近于人类的高级哺乳动物。实验过程中DL-C型半导体激光治疗机工作正常。设备组织消融功率在1～200W内，实验模式为连续模式和脉冲模式。

通过体外组实验记录显示，中低功率（80W以下）消融速度变化不明显，在高功率（80～200W）下消融速度较快，且功率越大组织的消融速度就越快，组织凝固速度也加快。在功率100W下对比不同模式的消融速度，发现连续模式比脉冲模式的组织消融速度更快；在脉冲模式下，激光输出的间隔时间越短，消融速度越快，反之则慢。

体内组实验过程，设备选用50～150W功率，连续模式下，进行狗的逆行激光前列腺气化术，实验过程1min，狗的各项生命体征正常，无出现大出血，术后病理分析，发现凝固层深度在1.4mm～1.7mm之间。体内组过程中，为了减少对腺体组织的损伤，可从小功率向高功率递增。

对于采用猪肾进行体外实验的原因是，前列腺取材难且成本较高，止血性能不易评估，故采用离体猪肾替代，体外评估其组织消融和凝固止血效能[3-5]。

整个实验过程中，通过体外组实验数据选择合适的功率及模式后，进行体内组实验。体内组实验动物的生命体征正常，消融速度较快，凝固止血效果明显。DL-C型半导体激光具有较好的组织消融和凝固止血效果，组织热损伤程度小，能快速的汽化、切割、凝固前列腺组织。

前列腺增生; 肾; 激光, 半导体

1 鹿尔驯. 新型激光在前列腺外科中的应用. 中华外科杂志2007; 45(14): 964-966

2 杜传军, 龚宇. 激光治疗良性前列腺增生症的现状与进展. 临床外科杂志 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

*通讯作者, E-mail: liuchx88@hotmail.com; Tel: 13302296795