【概述】钬激光碎石术中普遍存在的挤出效应限制了碎石效率提升、延长了手术时间，有时为了减小并发症还需要增加取石篮等耗材，增加了手术成本。据统计，钬激光作用下，约3%-15%的输尿管远端结石和28-60%的近端结石会发生挤出，因此如何最大程度减弱激光碎石过程中挤出效应一直是业界同仁关心的重要问题之一。2021年3月，德国弗莱堡大学医学中心Ralf Petzold等人，借助高灵敏的压电传感器，对2100nm附近钬固体激光与2013nm附近铥固体激光在碎石过程中的挤出力进行了对比测试，有别于传统工作中通过对碎石位移量或者位移速率进行测定而评价挤出效应的方法。
研究方法
两套激光设备均来自于德国Dornier公司，对比实验主要是在5Hz和10Hz两个重频下进行，最大测试的激光平均功率为30W，传导光纤选择400μm芯径的多模光纤。激光作用试验在37℃恒温的玻璃水池中进行，并使用热电偶监控实际温度。激光作用下的挤出力测试是基于一个特殊设计的压电陶瓷传感器，该压电陶瓷传感器与传导光纤有紧密接触和保持3mm间距两种安装方式，最后将光纤与传感器全部浸没于水箱中（该试验中无结石）。
研究结果
最终试验测试获得的数据如下表所示，共有22组对比实验，获得了220个挤出力测试数据和88个能量记录数据。
其中紧密接触试验组发现：铥固体激光在100mJ/25Hz/269μs配置下获得最小的挤出力约0.92N，在3J/10Hz/888μs配置下获得最大的挤出力约17.9N；钬固体激光在1J/5Hz/270μs配置下获得最小的挤出力约8.1N，在3J/10Hz/440μs配置下获得最大的挤出力约32.3N。而3mm间隔试验组发现各组挤出力都明显增加了，主要是因为激光被水吸收产生的空泡效应加强。作者认为：在目前可类比的激光参数设置下，铥固体激光碎石时的挤出效应能够显著减弱，但考虑到铥固体激光脉宽无法调整至与钬固体一样的参数，因此更加直接的对比测试还需要未来的其他试验进行补充，同时，由于没有使用结石进行测试，更准确的治疗效果预测还需要后续增加结石模型或者真实结石进行研究。
密尔点评
- 该试验中提出利用高精度、高响应速率的压电传感器进行挤出力的精确标定方法是值得借鉴的；
- 以上试验中，相同脉冲能量、不同脉冲宽度的激光，实际上峰值功率可以成为一个关键对比参数，再结合考虑不同波长激光在水分子中的吸收差异，能够很好的拟合挤出力的变化趋势；
- 当前钬激光碎石的挤出力减小应该主要通过适当增加脉冲宽度（固定脉宽的设备上则无法实现）、适当增加重频或者改变光纤尖端的光功率分布（例如球形光纤尖）；
- 考虑到钬激光碎石的挤出力与碎石效率是一对矛盾关系，优化到极致时，只能通过增加结石的激光吸收效率来进一步提升碎石效率，这就是为何2013nm的铥固体激光或者1940nm波段高频短脉冲铥光纤激光有机会在碎石领域获得更好应用的核心原因之一。
