一種新型經(jīng)尿道輸尿管鏡的體外仿真研究

范地福 曾旻 黃鑫 黃永明 何小龍 劉泰榮 鐘久慶 宋樂明 贛州市人民醫(yī)院泌尿外科 （江西 贛州 341000）

內(nèi)容提要： 目的：探究新型可吸引經(jīng)尿道輸尿管一體硬鏡關于模擬腎盂壓與灌注流量的體外實驗效果。方法：仿真模擬經(jīng)尿道輸尿管硬鏡碎石術情景，使用新型輸尿管硬鏡，記錄不同場景下仿真腎盂集合系統(tǒng)的壓強、灌注流量。結果：懸掛灌注液的相對高度＜54cm、灌注和吸引雙通道內(nèi)有液體流動時，模擬腎盂壓遠低于30mmHg安全閾值上限；中心負壓吸引是調(diào)節(jié)灌注流量的主要決定因素，術中灌注流量：33.9mL/min以上；不置入光纖時，灌注液的流量隨連接的中心負壓值增大而明顯升高，呈正相關關系；置入光纖后，灌注液的流量隨連接的中心負壓絕對值增大而明顯升高，呈正相關關系；隨置入光纖外徑增大而明顯降低，呈負相關關系。結論：新型可吸引經(jīng)尿道輸尿管一體硬鏡能確保安全的模擬腎盂壓并達到理想的術中灌注流量，具有較好的臨床應用前景。

泌尿系結石是泌尿外科的常見病和多發(fā)病，微創(chuàng)經(jīng)尿道輸尿管碎石術已在臨床普遍應用[1]。由于傳統(tǒng)的經(jīng)尿道輸尿管硬鏡注水與排水系統(tǒng)未形成鏡前端的連續(xù)水循環(huán)，碎石粉塵影響觀察視野，圍手術期會發(fā)生較多的并發(fā)癥，如：輸尿管損傷、碎石效率較低、結石易上移到腎臟、腎盂高壓等[2]。筆者研究傳統(tǒng)經(jīng)尿道輸尿管硬鏡手術的不足之處，設計出一種新型負壓吸引經(jīng)尿道輸尿管一體硬鏡（實用新型專利：ZL201920339071.2），含獨立的注水口與負壓吸引通道。本研究通過仿真實驗，實時監(jiān)測模擬腎盂集合系統(tǒng)壓強、灌注流量等參數(shù)，證實新型負壓吸引經(jīng)尿道輸尿管一體硬鏡的優(yōu)越性?，F(xiàn)報告如下。

1.材料與方法

1.1 實驗器材

“科醫(yī)人”鈥激光機和200μm、550μm光纖、中心負壓吸引瓶、6.8/7.5Fr新型經(jīng)尿道輸尿管鏡（圖1為剖面圖，圖2為外觀圖）、26Fr T型乳膠管、數(shù)顯溫度計、液壓傳感器、醫(yī)用有創(chuàng)血壓監(jiān)護儀，生理鹽水和連接管路、量杯及量尺。

圖1. 新型輸尿管鏡剖面示意圖（注：1.新型輸尿管鏡外徑；2.吸引通道；3.灌注通道；4.攝像頭；5.冷光源）

圖2. 新型經(jīng)尿道輸尿管鏡外觀圖

1.2 方法

仿真模擬經(jīng)尿道輸尿管硬鏡碎石術情景，使用新型輸尿管硬鏡外接可調(diào)高度的懸掛灌注液和可調(diào)負壓的中心負壓吸引瓶，將輸尿管硬鏡前端插入內(nèi)置液壓傳感器的26Fr T-type乳膠管，記錄下顯示在醫(yī)用有創(chuàng)血壓監(jiān)護儀的數(shù)據(jù)作為液壓傳感器的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，分別測試不同場景下仿真腎盂集合系統(tǒng)的壓強、灌注流量。①關閉吸引通道，調(diào)整灌注高度：觀察并記錄模擬腎盂集合1系統(tǒng)的壓強；②調(diào)整中心吸引負壓：觀察模擬腎盂集合系統(tǒng)的灌注壓和灌注流量等相關測試數(shù)據(jù)；③調(diào)換激光碎石光纖：分別測試無光纖、200μm、550μm激光光纖三種狀態(tài)，觀察模擬腎盂集合系統(tǒng)的灌注壓和灌注流量等相關測試數(shù)據(jù)；

2.結果

2.1 調(diào)節(jié)灌注鹽水的高度測試

靜態(tài)測試結果顯示：模擬腎盂壓30mmHg時，灌注液的相對高度是54cm；模擬腎盂壓40mmHg時，灌注液的相對高度是68cm；模擬腎盂壓50mmHg時，灌注液的相對高度是82cm。模擬腎盂壓隨灌注液的相對高度升高而升高，呈較強的正相關關系。

2.2 灌注流量測試

持續(xù)維持仿真模擬腎盂壓為30mmHg時，調(diào)節(jié)不同的負壓吸引值，已從前置實驗得知維持模擬腎盂壓30mmHg時，關閉吸引通道時，灌注液相對高度為54cm，連接不同的中心負壓值吸引后，測試結果顯示：連接的中心負壓值為0Pa時，自動溢出灌注液的相對高度為92cm；連接的中心負壓值0.005MPa時，灌注液的相對高度是125cm；連接的中心負壓值0.01MPa時，灌注液的相對高度是152cm；連接的中心負壓值0.015MPa時，灌注液的相對高度是175cm；連接的中心負壓值0.02MPa時，灌注液的相對高度是194cm。維持模擬腎盂壓30mmHg時，灌注液的相對高度隨連接的中心負壓絕對值增大而明顯升高，呈正相關關系。

2.3 仿真模擬腎盂壓和灌注流量

灌注液的相對高度固定為54cm，插入不同規(guī)格的鈥激光光纖時，調(diào)節(jié)不同的中心負壓吸引值，固定灌注液的相對高度是54cm，連接中心負壓吸引后，以500mL/瓶的整袋生理鹽水灌注液，在不同的負壓值條件下進行測量，測試結果顯示：不置入光纖時，當連接的中心負壓值0.005MPa時，灌注液的流量是33.9mL/min；連接的中心負壓值0.01MPa時灌注液的流量是45.7mL/min；連接的中心負壓值0.015MPa時，灌注液的流量是52.3mL/min；連接的中心負壓值0.02MPa時，灌注液的流量是59.7mL/min。灌注液的流量隨連接的中心負壓值增大而明顯升高，也呈正相關關系；在分別置入200μm和550μm的光纖后，當連接的中心負壓值0.005MPa時，灌注液的流量是28.6mL/min與24.1mL/min；當連接的中心負壓值0.01MPa時，灌注液的流量是38.4mL/min與33.6mL/min；連接的中心負壓值0.015MPa時，灌注液的流量是47.1mL/min與42.5mL/min；連接的中心負壓值0.02MPa時，灌注液的流量是53.8mL/min與49.2mL/min。灌注液的流量隨連接的中心負壓絕對值增大而明顯升高，呈正相關關系；隨置入光纖外徑增大而明顯降低，呈負相關關系。

以上體外仿真實驗結果表明：前期設計研發(fā)的新型索德6.8/7.5Fr雙通道輸尿管硬鏡（許可證編號：浙食藥監(jiān)械生產(chǎn)許20140052號、產(chǎn)品編號：SNJ-I-004430），在不影響現(xiàn)有的輸尿管鏡外型參數(shù)下，保證原有的冷光源和攝像系統(tǒng)的合理布局，在未增加原有經(jīng)尿道輸尿管硬鏡的生產(chǎn)成本下，拓寬了新型輸尿管硬鏡的使用功效，增加了新型經(jīng)尿道輸尿管硬鏡產(chǎn)品的上市競爭力。通過仿真實驗，在不影響手術操作的前提下能夠加大手術過程中的排水量，不僅能夠保持手術過程中視野的清晰，提高激光手術碎石的效率，可持續(xù)流動的灌注液來實現(xiàn)連續(xù)完全粉末化碎石，改善一期手術結石清除率，而且能夠減小腎盂及輸尿管腔內(nèi)壓，防止術后高熱、菌血癥等并發(fā)癥的發(fā)生，保證手術安全。

3.討論

輸尿管結石是最常見的上尿路結石。經(jīng)尿道輸尿管鏡碎石術是最常用的治療方式之一[3]。隨著經(jīng)皮腎鏡、經(jīng)尿道輸尿管鏡的小型化升級、鈥激光碎石設備的迭代，現(xiàn)有技術可以支持3Fr工作通道的微創(chuàng)腔鏡手術治療[4]。傳統(tǒng)的經(jīng)尿道輸尿管硬鏡碎石術因鈥激光碎石粉塵影響觀察視野，易導致輸尿管損傷、碎石效率降低、結石易上移到腎臟、腎盂高壓逆行感染等并發(fā)癥。因此，如何進一步提高其手術安全性和碎石清石效率，成為亟待解決的問題[5]。筆者設計的新型負壓吸引經(jīng)尿道輸尿管一體硬鏡含2個互為獨立灌注和吸引通道：負壓吸引出水通道和鈥激光碎石光纖是共用的同一個通道，灌注進水沖洗手術視野的通道貫穿整個輸尿管一體硬鏡。通過體外仿真實驗，動態(tài)監(jiān)測模擬腎盂壓與灌注流量兩個參數(shù)，較好地實現(xiàn)了安全腎盂壓和理想灌注流量之間的平衡，可以提高該新型經(jīng)尿道輸尿管硬鏡術式的安全性與效率。

手術中控制腎盂壓是預防經(jīng)自然腔道的輸尿管鏡手術發(fā)生嚴重并發(fā)癥的關鍵，最早可追溯到Hinman和Lee-Brown的研究，目前多數(shù)學者推薦術中腎盂壓的安全閾值為30mmHg[6]。因此，本實驗數(shù)據(jù)設定懸掛灌注液的相對高度為54cm。實驗監(jiān)測參數(shù)充分說明：①懸掛灌注液的相對高度＜54cm、灌注和吸引雙通道內(nèi)有液體流動時，模擬腎盂壓就遠低于30mmHg，調(diào)節(jié)懸掛灌注液相對高度的灌注模式是簡便、可控、安全的方法；②中心負壓吸引是調(diào)節(jié)灌注流量的主要決定因素：在纖細的內(nèi)窺鏡內(nèi)，灌注液單憑重力難以克服流體阻力進展持續(xù)的手術，考慮到臨床中輸尿管硬鏡內(nèi)液體流動遵循（泊肅葉定律）壓力在傳遞過程中會有衰減，但在連接的中心負壓值0.005MPa時，灌注液的流量就已經(jīng)可以達到33.9mL/min，一般認為能夠?qū)崿F(xiàn)術中清晰視野的理想灌注流量。

由于新型負壓吸引經(jīng)尿道輸尿管一體硬鏡術中能形成輸尿管鏡前端的連續(xù)水循環(huán)，結石近遠端間的壓力梯度小，對結石的沖擊力小，結石不容易發(fā)生位移，較易實現(xiàn)原位碎石，避免逃逸至腎臟導致術后殘石[7]。新型負壓吸引經(jīng)尿道輸尿管一體硬鏡持續(xù)灌注流量高，鈥激光熱能散失快，能避免潛在的高溫灼傷輸尿管腔內(nèi)黏膜導致輸尿管狹窄的遠期并發(fā)癥。術中不需輸尿管鏡導入鞘，未改變輸尿管硬鏡的進鏡方式，降低了手術操作風險，使手術更為便利，對促進患者術后康復有積極的意義。

近年來，銩光纖激光碎石術（TFL）是最新的一項激光治療技術。它具有“超微結石位移、超低單脈沖能量、超寬單脈沖時間、超高脈沖頻率、超細光纖”等多項優(yōu)勢：①更細的光纖能夠在工作通道內(nèi)留存一定的空間，進而能夠增加灌流量；②較低的設置參數(shù)有助于在整個手術過程中維持好手術視野，并且能夠最大程度地減少結石回退；③高頻粉末化碎石后，結石粉末的尺寸可小至0.2mm。這些特性進一步擴大了銩激光碎石術的適用范圍，在泌尿系結石治療方面具有巨大的潛力。銩激光碎石術具有超高頻和超低能粉末化碎石的顯著特點，結石粉末的尺寸可小至0.2mm[8]。展望未來，運用新型負壓吸引經(jīng)尿道輸尿管一體硬鏡行銩光纖激光碎石術，可持續(xù)流動的灌注液能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)的完全粉末化碎石，進一步改善一期手術結石清除率。此外，這種負壓吸引方式亦可能用于新近研發(fā)的WOLF雙通道電子經(jīng)尿道輸尿管軟鏡碎石術，以期達到全尿路結石微創(chuàng)治療的整體覆蓋。這些關鍵性的特征使其有可能會成為經(jīng)尿道微創(chuàng)治療上尿路結石技術的“金標準”。

在進行此次仿真實驗與分析實驗結果時應注意：①密切觀察負壓吸引管的流動廢液，防止負壓吸引管外壓、打折等因素致堵塞，確保負壓吸引通道的通暢性；②確保整個灌注和吸引系統(tǒng)的密閉性，防止鈥激光光纖進鏡處漏氣或滲液以造成監(jiān)測參數(shù)的失穩(wěn)態(tài)；③灌注流量與輸尿管鏡內(nèi)的通道大小密切相關，若應用不同規(guī)格的此型輸尿管硬鏡，預期仿真結果相同趨勢，但在具體數(shù)值中應該會有較大的差異。

綜上所述，新型負壓吸引經(jīng)尿道輸尿管一體硬鏡相較于傳統(tǒng)的輸尿管鏡具有明顯的優(yōu)勢，在不影響現(xiàn)有的輸尿管鏡外型參數(shù)下，能在確保安全腎盂壓的同時，增加手術過程中的灌注流量，有望明顯改善術中的碎石視野，減少或者避免輸尿管損傷的遠期并發(fā)癥，提高泌尿外科上尿路結石的微創(chuàng)手術水平，具有較好的臨床應用前景。