Res Rep Urol. 2021; 13: 519–527.

Published online 2021 Jul 22. doi: 10.2147/RRU.S233979

PMCID: PMC8314925

PMID: 34327179

A Systematic Review of Thulium Fiber Laser: Applications and Advantages of Laser Technology in the Field of Urology

Patrick Rice1 and Bhaskar K Somani1,2

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Abstract

激光技术广泛应用于泌尿外科手术，从碎石术、前列腺手术到整块切除肿瘤。虽然钬激光在过去二十年中得到了广泛应用，但近年来，人们对铥光纤激光器 (TFL) 的兴趣激增，它提供了更好的吸水率和更低的结石破碎的阈值。系统评价以评估 TFL 应用于碎石和前列腺手术的临床研究证据。它确定了 357 篇文章并选择了 8 篇（1506 名患者），其中 4 项临床研究分别研究了 TFL 前列腺摘除术 (ThuFLEP) 和 TFL 碎石术。对于输尿管软镜碎石术 (FURSL)，结石破碎设置范围为 0.1-4 J 和 7-300 Hz，平均手术时间范围为 23.4-39.8 分钟，激光时间范围为 1.2-10 分钟。对于经皮肾镜取石术 (PCNL) 中的结石粉尘化，发现 0.2 J 和 125-200 Hz 的设置是最佳的。对于 ThuFLEP，所有研究均显示 IPSS（国际前列腺症状评分）、尿流率 (Qmax)、生活质量指标和排尿后残留量有显着改善，平均手术时间为 67-104.5 分钟。我们的审查表明，关于 TFL 的使用和临床结果的证据有限。迄今为止，ThuFLEP 可能表明与现有证据中广泛使用的 HoLEP 等效。TFL 碎石术显示出有希望的结果，但需要进一步的前瞻性随机试验来正确评估其可用性、临床有效性和成功采用该技术的设置标准化。

关键词：输尿管镜，经皮肾镜取石术，肾结石，BPH，TFL，铥光纤激光

Introduction

    近几十年来，微创手术 (MIS) 得到了广泛应用，此类手术越来越多。 激光技术广泛用于治疗泌尿系统疾病，包括尿路结石、良性前列腺肥大 (BPE) 和泌尿道恶性肿瘤. 激光碎石术于 1980 年代首次被泌尿科医师采用，1990 年代中期钬：钇铝石榴石 (Ho:YAG) 成为首选激光。近年来，对铥光纤激光器 (TFL) 的兴趣激增，它在含水组织中的吸收系数高 4 倍、工作光纤更小（50-150 μm 芯直径）、更低的能量脉冲 (0.025 J) 和更高的脉冲速率能力（向上到 2 KHz）。TFL 的理论优势已在结石手术之外、软组织手术（如 BPE 和膀胱肿瘤整块切除术）中得到应用。TFL 已在体外研究中证明了有效性和安全性，现在正被用于临床研究.

     与 Ho:YAG 相比，TFL 的优势之一是其吸水系数更高，这意味着水吸收的 TFL 能量是 Ho:YAG 激光能量的四倍左右。使用吸水作为细胞吸收的模型，这意味着更多来自 TFL 的能量被细胞吸收，因此它们被更好地消融。另一个含义是，这会导致较低的蒸汽通道启动阈值， 导致下面详述的“摩西”效应。另一个优点是与 Ho:YAG 相比，许多不同的泌尿系结石成分的消融阈值较低。例如，硬石成分（例如一水草酸钙）和软石成分（例如尿酸）的结石消融阈值要低得多，因此比使用 Ho:YAG 更容易消融。 这允许使用较低的设置与相同的结石消融结果，或相同设置下更高的结石消融量。

    在较低能量设置下产生相等的结石消融的能力导致 TFL 的两个实用优势。首先，较低的能量设置导致 TFL 不太容易发生结石后退。结石反冲描述了除了被高能激光爆发作用外，结石被推开的效应。如使用传统 Ho:YAG 激光的体外研究所述，后退随脉冲能量增加而增加。这对内窥镜医师来说是一个麻烦的影响，导致需要“追逐”结石或让结石进入肾脏近端.除此之外，更少的小碎片被推进内窥镜的视野，减少了经常通过内窥镜看到的碎片风暴，改善了碎石术期间的内窥镜视野。

    “摩西效应”于 1986 年首次被描述，描述了传递短的、低能量的脉冲以产生一个气泡，通过该气泡传递能量爆发。 在穿过分离的水中时，激光不被吸收，因此增加了能量强度传递给微积分。TFL 的均匀脉冲能量也报告了这种“摩西”效应，并且由于较低的功率、均匀性和没有峰值，局部压力比 Ho:YAG 低一个数量级。

Materials and Methods

Results

通过搜索各种数据库确定了最初的 357 篇文章。去除重复后，筛选出 294 篇文章，其中进一步评估了 246 篇摘要。获得了 60 篇全文文章，最后选择了 8 项研究（1506 名患者）进行审查。这些研究发表于 2018-2021 年之间。PRISMA 图如图 1 所示。

发表了四项关于碎石术的研究（两项关于经皮肾镜取石术 [PCNL]，两项关于软性输尿管镜碎石术 [FURSL]），四项研究了使用铥激光前列腺摘除术 (ThuFLEP)。

结石手术

    结石手术研究的结果见表 1。激光设置范围为 0.1–4 J 和 7–300 Hz。一项专门研究 PCNL 中结石粉尘最佳设置的研究发现，0.2 J 和 125–200 Hz 是最佳的。结石体积范围为 179–2338 mm3，结石密度范围为 880–1301 亨斯菲尔德单位 (HU)，平均手术时间(MOT) 的范围为 23.4-39.8 分钟。激光开启时间 (LOT) 范围为 1.2 到 10 分钟。其他结果和并发症见表 1。

表格1 TFL治疗尿石症的临床研究综述。

Abbreviations: TFL, Thulium Fiber Laser; PCNL, percutaneous nephrolithotomy; FURSL, Flexible Ureteroscopy with Lithotripsy; C-D, Clavien-Dindo; LUTS; NR, not reported; MOT, mean operative time; LOT, Laser on time; HU, Hounsfield Units.

前列腺激光摘除术

前列腺激光摘除术研究的结果列于表 2。一项研究使用 FiberLase U1，三项研究使用 Urolase TFL。平均前列腺特异性抗原 (PSA) 范围为 4.5-5.2。平均前列腺体积范围为 59.5–127.8 cm3。平均手术时间为 67-104.5 分钟。所有研究均显示 IPSS（国际前列腺症状评分）、尿流率 (Qmax)、生活质量指标和排尿后残留量有显着改善。在一项随机研究中，Enikeev 等人。发现 ThuFLEP 比 HoLEP 和单极前列腺摘除术 (MEP) 具有明显更容易的学习曲线。22 在一项回顾性研究中，Enikeev 等人。发现 ThuFLEP 可显着改善勃起功能。 

表2 TFL用于前列腺手术的临床研究总结

缩写：ThuFLEP，前列腺的铥纤维摘除术；HoLEP，钬激光前列腺摘除术；OP，开放式前列腺切除术；MEP，前列腺单极电去核术；C-D，Clavien-Dindo；LUTS，下尿路症状；NR，未报告；MOT，平均手术时间；PSA，前列腺特异性抗原；术前、术前；术后，术后；IPSS，国际前列腺症状评分；QoL，生活质量；PVR，后虚空残差。

Discussion

结石手术

     埃尼基耶夫等研究了 TFL 在经皮肾镜取石术 (PCNL) 期间作为碎石器的临床疗效和安全性。作者观察到结石密度与 LOT 或手术时间之间没有相关性，表明密度不影响 TFL 的消融效率。参考最小后退和增强 TFL 可见性的理论优势：1.4% 的病例报告了干扰手术进展的后退，11.7% 的病例报告了不明显的后退；14.6% 的病例报告了次优的能见度，频率和能见度之间没有显着相关性。针对 TFL 的安全性，作者建议用于碎石的高功率激光 (25-40 W) 应该对泌尿组织没有不利影响，作者在 3 个月的随访中没有发现狭窄或狭窄的病例。

沙阿等人在一项前瞻性研究中，研究了 TFL 在带吸引的微型经皮肾镜取石术 (PCNL) 中的使用。作者使用筛子对结石大小进行分类，以校准 TFL 设置以执行主要除尘，因此允许使用并发除尘来减少手术时间。他们在一个月内实现了 100% 的无石率，平均手术时间为 39.9 分钟。它们的最佳设置因结石密度（以 Hounsfield 单位为单位）而变化，频率范围为 125-200 Hz，一致的能量为 0.2 J。

     关于软性输尿管肾镜碎石术 (FURSL)，Enikeev 等人前瞻性地研究了使用 SuperPulsed TFL 治疗 10-30 毫米肾结石，重点是比较两种粉尘方案：0.5 J x 30 Hz = 15 W 和 0.15 J x 200 Hz = 30 W.25 他们发现消融效率和速度在 200 Hz 模式下更高，没有增加激光打开时间和术中并发症发生率的缺点。组间的能见度具有可比性，30 Hz 组中仅有 2.5% 的病例和 200 Hz 组中 5% 的病例有能见度受损。

   在进一步的研究中，Enikeev 等人分析了 SuperPulsed TFL 碎石术的有效性和安全性，使用各种脉冲频率和功率。 该研究发现后退与脉冲能量呈正相关，可见度降低仅与高后退相关。没有确定能见度低的可靠预测指标。作者得出结论，碎石的最佳设置为：0.5 J x 30 Hz，除尘的最佳设置为：0.15 J x 100 Hz。他们在 3 个月时的总体无结石率为 90%。

前列腺激光摘除术

    TFL 的另一个应用是前列腺摘除术，如在铥光纤激光前列腺摘除术 (ThuFLEP) 中所证明的。与碎石术一样，Ho:YAG 一直是内窥镜激光前列腺摘除术 (HoLEP) 的主要方法，复发率低于 5%。然而，HoLEP 被认为具有陡峭的学习曲线在技术上具有挑战性。在一项随机研究中，ThuFLEP与 HoLEP 和 MEP 进行了比较。作者发现 ThuFLEP 与简单的学习曲线相关，只需 8-16 个程序即可熟练使用。这说明了与通常需要 50-60 次程序的 HoLEP 相比的关键优势。然而，作者发现 ThuFLEP 和 HoLEP 之间的手术成功率没有显着差异。前列腺摘除术的流行设置是 0.5–1J x 30–80Hz。

     Enikeev 等人回顾性比较了 ThuFLEP 与开放式简单前列腺切除术 (OP) 治疗大体积前列腺，重点比较下尿路症状、生活质量、最大尿流率和后排尿残余尿量。29 这两种手术的手术时间和切除速度。与 OP 相比，ThuFLEP 的住院时间和导管插入时间更短。此外，根据国际前列腺症状评分 (IPSS)、生活质量和最大尿流量，ThuFLEP 显示出 LUTS 的显着改善。一项进一步的研究比较了 ThuFLEP 与经尿道前列腺切除术 (TURP) 治疗 BPH，两种方式在术后 6 个月解决 LUTS 方面同样有效。23 有趣的是，接受 ThuFLEP 的患者术后平均勃起功能有显着改善。作者认为，这是由于 TFL 的穿透深度较浅，允许更安全的切口，手术包膜穿透的风险较低，因此对前列腺后外侧表面的神经血管束的损伤较小。

其他应用

上尿路尿路上皮癌 (UTUC)

由于上尿路尿路癌 (UTUC) 的生物学侵袭性，膀胱袖带切除术 (RNU) 的根治性肾输尿管切除术被认为是“金标准”治疗。使用风险分层方法准确识别低风险 UTUC 患者。

    在 20 年间对 129 名患者进行的 UTUC 内镜与腹腔镜治疗比较的回顾性系列中，内镜组显示出较高的肾脏保留率（82.5%），但代价是 5 年的局部复发率较高。年（49.3% 对 100%）。33 然而，当按等级分解时，腹腔镜组的五年无进展生存率为 100%、89.4% 和 88.9%，而 96.0%、58.6% 和55.6% 的内镜组强调了限制低级别肿瘤内镜方法的重要性。在对 UTUC 的基于 Ho:YAG 激光的内窥镜光消融的回顾性研究中，Villa 等人发现低级别和高级别肿瘤患者的无进展生存率分别为 75% 和 52%，肿瘤大小 >1 cm 且多灶性不会增加疾病进展的风险。使用铥激光而不是 TFL，用于低级别UTUC，穆西等人。发现估计的中位无复发生存期为 44 个月，其中 9.5% 进展为肾输尿管切除术。35 在进一步的研究中，Wen 等人将内镜治疗与肾输尿管切除术进行比较，发现铥激光治疗与较低的肾功能损失和较短的住院时间有关，但肿瘤复发率较高。尽管其他软组织肿瘤的结果很有希望，但内镜下使用UTUC 仍未报告 TFL，尽管将来可能会使用它。

膀胱肿瘤

      经尿道方法可用于治疗非肌肉浸润性膀胱癌 (NMIBC)。传统的经尿道膀胱肿瘤切除术 (cTURBT) 采用零碎的切口方法，这会给附近组织带来热损伤以及肿瘤碎裂和播种的风险。最近的一项荟萃分析量化了局部和血流复发的风险，强调残留肿瘤的患病率为 48-63%。 自 1990 年代后期以来，膀胱肿瘤整块切除术 (ERBT) 的吸收增加，由于激光技术的发展。ERBT 旨在以 1 cm 的边缘切除整个肿瘤，从而更好地符合肿瘤学原则。最近的一项随机对照试验将 cTURBT（使用单极电烙术）与钬激光 ERBT (HolERBT) 进行了比较，证明了基于激光的方法的有希望的结果。HolERBT 赋予较低的残留肿瘤率（7% 对 27.7%），改进逼尿肌取样（98% 对 62%），以及更短的导管插入时间和住院时间。与钬激光相比，TFL 提供了几个理论优势，例如前面提到的降低渗透深度和减少碳化（由于更好的吸水率）。目前，TFL ERBT 的唯一结果是在会议报告中，这表明 TFL 是可行的7，术后并发症没有超过 Clavien-Dindo I 级，12 个月时的复发率为 11.6%。在撰写本文时，Enikeev 及其同事发表了一篇论文，研究了 TFL 用于 EBRT 的安全性和短期肿瘤学结果。

TFL 的作用和未来研究领域

     TFL 具有高效率的碎石术有多种原因，包括更高的含水组织消融、更有效的脉冲输送和更少的结石后退。更高的含水组织消融有助于蒸发截留在结石微晶之间的水、石缝内和结石表面的裂缝内。当这些物质蒸发时，快速增加的压力产生的机械力会导致进一步的结石消融。Ho:YAG 激光可能无法证明有这种效果。第二个影响因素是在可以使用 TFL 进行脉冲设置。与 Ho:YAG 产生的功率尖峰相比，TFL 发现了随时间一致且恒定的峰值功率水平。 最后，较低的结石后退率是提高碎石效率以及形成“细粉尘”的一个促成因素”的使用。

    虽然早期 TFL 在泌尿外科应用中的结果令人鼓舞，但需要更多的研究来比较其临床和安全相关结果。结石的 TFL 和 BPH 使用相同的系统，但它们具有不同的脉冲形状和峰值功率。该领域的进一步工作可能会改进和提高该技术的适用性。由于激光机和光纤会增加总成本，因此也需要考虑到这一点。除了比较其他治疗的成本外，还需要考虑与患者相关的生活质量。同样，比较研究需要考虑 TFL 与其他微创手术技术 (MIST) 的结果，例如前列腺动脉栓塞 (PAE) 和 HOLEP 治疗 BPH。未来，还需要使用 TFL 进行更多随机试验和高质量研究，以获得更多关于其使用和适用性的证据。 

结论

   关于 TFL 的使用和临床结果的证据有限。尽管如此，现有资料显示了碎石术和前列腺治疗的有希望的结果，研究的重点是确定最合适的设置并提供初始安全性数据。需要进一步的前瞻性随机研究来评估当前碎石激光技术和 TFL 的其他应用（例如在 UTUC 和膀胱肿瘤整块切除术中）的优越性或非劣效性。

吕建林 教授

编著的《实用泌尿超声技术》