一种新型经尿道输尿管镜的体外仿真研究

范地福 曾旻 黄鑫 黄永明 何小龙 刘泰荣 钟久庆 宋乐明 赣州市人民医院泌尿外科 （江西 赣州 341000）

内容提要： 目的：探究新型可吸引经尿道输尿管一体硬镜关于模拟肾盂压与灌注流量的体外实验效果。方法：仿真模拟经尿道输尿管硬镜碎石术情景，使用新型输尿管硬镜，记录不同场景下仿真肾盂集合系统的压强、灌注流量。结果：悬挂灌注液的相对高度＜54cm、灌注和吸引双通道内有液体流动时，模拟肾盂压远低于30mmHg安全阈值上限；中心负压吸引是调节灌注流量的主要决定因素，术中灌注流量：33.9mL/min以上；不置入光纤时，灌注液的流量随连接的中心负压值增大而明显升高，呈正相关关系；置入光纤后，灌注液的流量随连接的中心负压绝对值增大而明显升高，呈正相关关系；随置入光纤外径增大而明显降低，呈负相关关系。结论：新型可吸引经尿道输尿管一体硬镜能确保安全的模拟肾盂压并达到理想的术中灌注流量，具有较好的临床应用前景。

泌尿系结石是泌尿外科的常见病和多发病，微创经尿道输尿管碎石术已在临床普遍应用[1]。由于传统的经尿道输尿管硬镜注水与排水系统未形成镜前端的连续水循环，碎石粉尘影响观察视野，围手术期会发生较多的并发症，如：输尿管损伤、碎石效率较低、结石易上移到肾脏、肾盂高压等[2]。笔者研究传统经尿道输尿管硬镜手术的不足之处，设计出一种新型负压吸引经尿道输尿管一体硬镜（实用新型专利：ZL201920339071.2），含独立的注水口与负压吸引通道。本研究通过仿真实验，实时监测模拟肾盂集合系统压强、灌注流量等参数，证实新型负压吸引经尿道输尿管一体硬镜的优越性。现报告如下。

1.材料与方法

1.1 实验器材

“科医人”钬激光机和200µm、550µm光纤、中心负压吸引瓶、6.8/7.5Fr新型经尿道输尿管镜（图1为剖面图，图2为外观图）、26Fr T型乳胶管、数显温度计、液压传感器、医用有创血压监护仪，生理盐水和连接管路、量杯及量尺。

图1. 新型输尿管镜剖面示意图（注：1.新型输尿管镜外径；2.吸引通道；3.灌注通道；4.摄像头；5.冷光源）

图2. 新型经尿道输尿管镜外观图

1.2 方法

仿真模拟经尿道输尿管硬镜碎石术情景，使用新型输尿管硬镜外接可调高度的悬挂灌注液和可调负压的中心负压吸引瓶，将输尿管硬镜前端插入内置液压传感器的26Fr T-type乳胶管，记录下显示在医用有创血压监护仪的数据作为液压传感器的实时监测数据，分别测试不同场景下仿真肾盂集合系统的压强、灌注流量。①关闭吸引通道，调整灌注高度：观察并记录模拟肾盂集合1系统的压强；②调整中心吸引负压：观察模拟肾盂集合系统的灌注压和灌注流量等相关测试数据；③调换激光碎石光纤：分别测试无光纤、200µm、550µm激光光纤三种状态，观察模拟肾盂集合系统的灌注压和灌注流量等相关测试数据；

2.结果

2.1 调节灌注盐水的高度测试

静态测试结果显示：模拟肾盂压30mmHg时，灌注液的相对高度是54cm；模拟肾盂压40mmHg时，灌注液的相对高度是68cm；模拟肾盂压50mmHg时，灌注液的相对高度是82cm。模拟肾盂压随灌注液的相对高度升高而升高，呈较强的正相关关系。

2.2 灌注流量测试

持续维持仿真模拟肾盂压为30mmHg时，调节不同的负压吸引值，已从前置实验得知维持模拟肾盂压30mmHg时，关闭吸引通道时，灌注液相对高度为54cm，连接不同的中心负压值吸引后，测试结果显示：连接的中心负压值为0Pa时，自动溢出灌注液的相对高度为92cm；连接的中心负压值0.005MPa时，灌注液的相对高度是125cm；连接的中心负压值0.01MPa时，灌注液的相对高度是152cm；连接的中心负压值0.015MPa时，灌注液的相对高度是175cm；连接的中心负压值0.02MPa时，灌注液的相对高度是194cm。维持模拟肾盂压30mmHg时，灌注液的相对高度随连接的中心负压绝对值增大而明显升高，呈正相关关系。

2.3 仿真模拟肾盂压和灌注流量

灌注液的相对高度固定为54cm，插入不同规格的钬激光光纤时，调节不同的中心负压吸引值，固定灌注液的相对高度是54cm，连接中心负压吸引后，以500mL/瓶的整袋生理盐水灌注液，在不同的负压值条件下进行测量，测试结果显示：不置入光纤时，当连接的中心负压值0.005MPa时，灌注液的流量是33.9mL/min；连接的中心负压值0.01MPa时灌注液的流量是45.7mL/min；连接的中心负压值0.015MPa时，灌注液的流量是52.3mL/min；连接的中心负压值0.02MPa时，灌注液的流量是59.7mL/min。灌注液的流量随连接的中心负压值增大而明显升高，也呈正相关关系；在分别置入200µm和550µm的光纤后，当连接的中心负压值0.005MPa时，灌注液的流量是28.6mL/min与24.1mL/min；当连接的中心负压值0.01MPa时，灌注液的流量是38.4mL/min与33.6mL/min；连接的中心负压值0.015MPa时，灌注液的流量是47.1mL/min与42.5mL/min；连接的中心负压值0.02MPa时，灌注液的流量是53.8mL/min与49.2mL/min。灌注液的流量随连接的中心负压绝对值增大而明显升高，呈正相关关系；随置入光纤外径增大而明显降低，呈负相关关系。

以上体外仿真实验结果表明：前期设计研发的新型索德6.8/7.5Fr双通道输尿管硬镜（许可证编号：浙食药监械生产许20140052号、产品编号：SNJ-I-004430），在不影响现有的输尿管镜外型参数下，保证原有的冷光源和摄像系统的合理布局，在未增加原有经尿道输尿管硬镜的生产成本下，拓宽了新型输尿管硬镜的使用功效，增加了新型经尿道输尿管硬镜产品的上市竞争力。通过仿真实验，在不影响手术操作的前提下能够加大手术过程中的排水量，不仅能够保持手术过程中视野的清晰，提高激光手术碎石的效率，可持续流动的灌注液来实现连续完全粉末化碎石，改善一期手术结石清除率，而且能够减小肾盂及输尿管腔内压，防止术后高热、菌血症等并发症的发生，保证手术安全。

3.讨论

输尿管结石是最常见的上尿路结石。经尿道输尿管镜碎石术是最常用的治疗方式之一[3]。随着经皮肾镜、经尿道输尿管镜的小型化升级、钬激光碎石设备的迭代，现有技术可以支持3Fr工作通道的微创腔镜手术治疗[4]。传统的经尿道输尿管硬镜碎石术因钬激光碎石粉尘影响观察视野，易导致输尿管损伤、碎石效率降低、结石易上移到肾脏、肾盂高压逆行感染等并发症。因此，如何进一步提高其手术安全性和碎石清石效率，成为亟待解决的问题[5]。笔者设计的新型负压吸引经尿道输尿管一体硬镜含2个互为独立灌注和吸引通道：负压吸引出水通道和钬激光碎石光纤是共用的同一个通道，灌注进水冲洗手术视野的通道贯穿整个输尿管一体硬镜。通过体外仿真实验，动态监测模拟肾盂压与灌注流量两个参数，较好地实现了安全肾盂压和理想灌注流量之间的平衡，可以提高该新型经尿道输尿管硬镜术式的安全性与效率。

手术中控制肾盂压是预防经自然腔道的输尿管镜手术发生严重并发症的关键，最早可追溯到Hinman和Lee-Brown的研究，目前多数学者推荐术中肾盂压的安全阈值为30mmHg[6]。因此，本实验数据设定悬挂灌注液的相对高度为54cm。实验监测参数充分说明：①悬挂灌注液的相对高度＜54cm、灌注和吸引双通道内有液体流动时，模拟肾盂压就远低于30mmHg，调节悬挂灌注液相对高度的灌注模式是简便、可控、安全的方法；②中心负压吸引是调节灌注流量的主要决定因素：在纤细的内窥镜内，灌注液单凭重力难以克服流体阻力进展持续的手术，考虑到临床中输尿管硬镜内液体流动遵循（泊肃叶定律）压力在传递过程中会有衰减，但在连接的中心负压值0.005MPa时，灌注液的流量就已经可以达到33.9mL/min，一般认为能够实现术中清晰视野的理想灌注流量。

由于新型负压吸引经尿道输尿管一体硬镜术中能形成输尿管镜前端的连续水循环，结石近远端间的压力梯度小，对结石的冲击力小，结石不容易发生位移，较易实现原位碎石，避免逃逸至肾脏导致术后残石[7]。新型负压吸引经尿道输尿管一体硬镜持续灌注流量高，钬激光热能散失快，能避免潜在的高温灼伤输尿管腔内黏膜导致输尿管狭窄的远期并发症。术中不需输尿管镜导入鞘，未改变输尿管硬镜的进镜方式，降低了手术操作风险，使手术更为便利，对促进患者术后康复有积极的意义。

近年来，铥光纤激光碎石术（TFL）是最新的一项激光治疗技术。它具有“超微结石位移、超低单脉冲能量、超宽单脉冲时间、超高脉冲频率、超细光纤”等多项优势：①更细的光纤能够在工作通道内留存一定的空间，进而能够增加灌流量；②较低的设置参数有助于在整个手术过程中维持好手术视野，并且能够最大程度地减少结石回退；③高频粉末化碎石后，结石粉末的尺寸可小至0.2mm。这些特性进一步扩大了铥激光碎石术的适用范围，在泌尿系结石治疗方面具有巨大的潜力。铥激光碎石术具有超高频和超低能粉末化碎石的显著特点，结石粉末的尺寸可小至0.2mm[8]。展望未来，运用新型负压吸引经尿道输尿管一体硬镜行铥光纤激光碎石术，可持续流动的灌注液能够实现可持续的完全粉末化碎石，进一步改善一期手术结石清除率。此外，这种负压吸引方式亦可能用于新近研发的WOLF双通道电子经尿道输尿管软镜碎石术，以期达到全尿路结石微创治疗的整体覆盖。这些关键性的特征使其有可能会成为经尿道微创治疗上尿路结石技术的“金标准”。

在进行此次仿真实验与分析实验结果时应注意：①密切观察负压吸引管的流动废液，防止负压吸引管外压、打折等因素致堵塞，确保负压吸引通道的通畅性；②确保整个灌注和吸引系统的密闭性，防止钬激光光纤进镜处漏气或渗液以造成监测参数的失稳态；③灌注流量与输尿管镜内的通道大小密切相关，若应用不同规格的此型输尿管硬镜，预期仿真结果相同趋势，但在具体数值中应该会有较大的差异。

综上所述，新型负压吸引经尿道输尿管一体硬镜相较于传统的输尿管镜具有明显的优势，在不影响现有的输尿管镜外型参数下，能在确保安全肾盂压的同时，增加手术过程中的灌注流量，有望明显改善术中的碎石视野，减少或者避免输尿管损伤的远期并发症，提高泌尿外科上尿路结石的微创手术水平，具有较好的临床应用前景。