Original Paper
Published: 11 October 2021
Ex vivo study: is it possible to overcome the blurriness caused by holmium laser fragmentation of kidney stones?
改變思維，就可能消除鐳射碎石粉塵引起視野模糊？如何改變---改變灌注液的成分，不需增加灌注壓。
鈥鐳射碎石過程中粉塵常引起視野模糊？是的，這種粉塵主要成分不是草酸鈣,而是碳酸鈣粉塵,碳酸鈣粉塵我們只要有用一種沖洗液，就能消除，從而手術視野就能清晰了！
這就是 應用檸檬酸鹽緩衝溶液，視野就可能不模糊了，根本就不需要透過增加灌注壓來提高手術視野的清晰度，從而可以大大降低相關併發症！
對於輸尿管鏡結石手術的成功, 更好的內窺鏡視野是必需的，以實現更短的手術時間。然而，良好的內窺鏡觀察的一個重要損害因素是在鐳射碎石化過程中形成的視覺渾濁。
在這項離體研究中，研究了在草酸鈣結石鐳射破碎後，在不同pH水平液體下緩衝，對視野的影響。將草酸鈣結石放入充滿不同pH值的各種濃度檸檬酸鹽 - 磷酸鹽緩衝液的實驗室管中。將粉塵模式下的鐳射能量應用於結石，並計算每種緩衝溶液的光密度（OD）分光光度法測量，以進行比較清晰度。在第一階段，使用由四種不同摩爾濃度的檸檬酸鹽 - 磷酸鹽緩衝液（0.2，0.3，0.4和0.5摩爾）,在不同pH水平下的溶液組成。然後，研究的下一階段旨在將顯示最低OD值的溶液與等滲鹽水溶液進行比較。結果在0.5摩爾濃度（pH = 6）時最方便，在第一階段為0.4摩爾濃度（pH = 7）（OD值分別為0.054和0.065）。在下一階段，兩種緩衝溶液的OD值均顯著低於等滲鹽水溶液的OD值（p = 0）。兩個特定的緩衝器在鐳射碎片化後提供了更好的光學能見度值，支援它們用作灌注解決方案，有利於減少混濁。
在過去十年中，由於巨大的技術進步，腎結石的管理已經發生了巨大的正規化轉變，從經皮手術到逆行腎內手術（RIRS）。有必要在更短的操作時間內進行更好的內窺鏡視覺化。 視野模糊是阻礙結石鐳射碎裂期間獲得良好內窺鏡視野的最衰弱因素之一。在草酸鈣結石的鐳射碎裂過程中,碳酸鈣的成分很常見。碳酸鈣是弱酸的鹽，其溶解度取決於pH值，檸檬酸鹽和磷酸鹽緩衝液（CPB)。因此，在RIRS期間這種塵埃的快速溶解是內窺鏡視力質量的主要因素。在這項離體研究中，我們使用分光光度法測量由不同濃度的CPB在不同pH水平下組成的溶液，研究了在草酸鈣結石的鈥鐳射破碎過程中形成的碳酸鈣的溶解度。我們旨在確定碳酸鈣的最佳溶解度條件和最佳的灌注解決方案，以獲得更好的內窺鏡檢視和更少的混濁。
材料和方法
本研究已獲得機構道德委員會的批准（編號：2017/9）。從每位患者那裡獲得了書面知情同意。這項研究是根據《赫爾辛基宣言》的原則進行的。
從內窺鏡結石手術中獲得的結石被納入研究。使用傅立葉變換紅外（FTIR）分光光度法進行結石分析，該分光光度法被定義為結石分析的適當技術。僅包括混合草酸鈣結石。除草酸鈣以外的石成分被排除在外。在交付給實驗室的開始時，記錄了每顆結石的形狀，顏色，大小和重量。然後將結石碎片切成相同重量（0.125±0.022克）的碎片，並放入2/3體積的實驗室管中，其中填充了不同pH值下各種濃度的CPB。透過應用270μm多尼爾Medilas H Solvo鐳射探針（多尼爾醫療技術有限公司，Weßling，德國）在實驗室管中透過19F膀胱鏡在內視下對每塊石頭進行20 Hz 0.4焦耳（除塵模式）進行離體實驗，使用相同的方法和單個泌尿科醫生3分鐘，直到達到臨床上成為不顯著的碎片（圖1， 2，3，4）。
圖 1
在手術室中設定離體實驗（管和操作員的位置）
圖 2
Whole setup of instrumentation
Fig. 3
輸尿管中結石的膀胱鏡檢視
全尺寸影象
圖 4
透過鈥鐳射破碎寶石
使用Synergy HT裝置（Bio-Tek Instruments Inc.，VT，USA）對所有管內物進行400nm波長處光密度（OD）的分光光光度法測量，該測量在碎片完成後立即進行，並努力進行該測量以防止管內在將其轉移到FTIR評估時的攪拌。在RIRS期間使用的標準等滲溶液中，還使用分光光度計進行OD測量，並記錄了10袋溶液的平均值。在第一階段，使用由四種不同摩爾濃度的檸檬酸鹽 - 磷酸鹽緩衝液（0.2，0.3，0.4和0.5摩爾）在不同pH水平下的溶液組成。在第一次試驗後，注意到OD值最低的兩種濃度。該研究的下一階段旨在揭示這兩種緩衝液與常規用作輸尿管鏡（URS）手術中灌注液的正常等滲鹽水溶液的OD水平最低的確切差異。該試驗的結石是從同一位患者獲得，該患者接受了雙側大腎結石手術。結石碎片的型別是90%的草酸鈣和10%的碳酸鹽磷灰石。共製備30管，用於3種溶液（每種溶液10管）。
統計分析
使用 SPSS 26.0 版軟體（IBM Corp.， Armonk， NY， USA）進行統計分析。描述性資料以平均±標準差（SD），中位數（最小值- 最大值）或數字和頻率表示。Kruskal-Wallis測試用於確定組間的統計學顯著差異。Mann-Whitney U檢驗用於亞組分析。p值為
結果
在第一次試驗中，平均結石重量為0.125±0.022克，平均OD值為0.197±0.124。從不同患者身上獲得尿石癥結石，FTIR顯示兩者均由草酸鈣和碳酸鹽磷灰石組成。在不同pH水平下四種不同摩爾濃度的CPBs（0.2，0.3，0.4和0.5摩爾）的結果如表1所示。結果在0.5摩爾濃度（pH = 6）時最方便，其次是0.4摩爾（pH = 7）（最低OD值分別為0.054和0.065）（表1）。這兩種溶液的組成和檸檬酸鹽：磷酸鹽的比例如表2所示。
表1 首次試驗結果，包括不同pH值下檸檬酸鹽-磷酸鹽緩衝液的四種不同摩爾濃度
Table 1 Results of first trial including four different molar concentrations of Citrate–Phosphate Buffers at various pH levels
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Citrate phophate buffers with lowest optical density values are in bold
P phosphate, C citrate, OD optical density at 400 nm wavelength, SW stone weight, FTIR Fourier-transform infrared spectroscopy, WW whewellite, NaUm sodium urate monohydrate, WD wedellite, CA carbonate apatite
表2 成分和檸檬酸鹽：磷酸鹽比為0.4（pH = 7）和0.5M（pH = 6）緩衝液
Table 2 Compositions and citrate: phosphate ratios of 0.4 (pH = 7) and 0.5 M (pH = 6) buffers
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M Molar, C Citrate, P Phosphate
在研究的下一階段，比較三種溶液，分別為0.5 M（pH = 6），0.4 M（pH = 7）和標準等滲0.9%氯化鈉（NaCl）溶液（pH = 4-7），使用Advanced型號3320滲透壓計（Advanced Instruments Inc.，MA，USA）計算的滲透壓顯示平均值為864.8±7.57和419±10個0.5 M和0.4 M緩衝液樣品的滲透壓為16.54 mOsm / kg， 分別。第二次試驗的結果見表2。等滲溶液的平均OD值為0.248±0.07（範圍0.139–0.398），而平均OD值分別為0.11±0.02（範圍0.081–0.161））和0.09±0.02（範圍0.066–0.123）（範圍0.066–0.123）（表3）。兩個緩衝液的OD值（p>0.5）之間沒有統計學差異，而等滲溶液和兩個緩衝液的OD值之間存在顯著差異（p = 0.00）。
表3 第二次試驗結果，包括0.4 M和0.5 M緩衝液與等滲溶液的比較
Table 3 Results of second trial including comparison of 0.4 M and 0.5 M buffers with isotonic solution
From: Ex vivo study: is it possible to overcome the blurriness caused by holmium laser fragmentation of kidney stones?
P phosphate, C citrate, OD optical density at 400 nm wavelength, SW stone weight, FTIR Fourier-transform infrared spectroscopy, WW whewellite, CA carbonate apatite
討論
FURS的重大技術進步與新型內窺鏡儀器和高頻鐳射器的發展相結合，擴大了其在治療腎臟和上路結石中的作用。由於在 RIRS 期間形成非常小尺寸的結石碎片，粉塵可能會阻礙清晰手術區域的視覺化，並且渾濁可能導致手術停止，特別是對於較大的結石。有時，泌尿科醫生甚至不得不透過手動泵送來增加流量，以達到更好的視力，這帶來了腔內壓力增加的風險以及膿毒液或竇迴流的風險，並具有膿毒性併發症的嚴重潛在風險。
在本研究中，我們的假設是，透過改變灌注液成分實現更好的內窺鏡視野將有助於將更多的亞毫米級碎片溶解到溶液中。很明顯，在 RIRS 中，我們需要更好的內窺鏡視力，持續時間更短。目前的文獻提供了絕對的證據，表明由於數字成像的發展，RIRS程式的持續時間較短，被證明是由於數字成像的發展而增加和改進的解析度和顏色辨別的結果。 在結石鐳射破碎過程中形成的化學物質已經過廣泛研究，碳酸鈣的形成，已經透過草酸鈣石的破碎化得到證明，草酸鈣是所有型別中最豐富的結石。 在不同的pH水平下使用不同的CPB成分，我們設法在結石鐳射碎裂後獲得不同的OD水平，這客觀和統計學地證明，這些緩衝液在特定的摩爾和酸度水平下提供比常規使用的等滲溶液更好的碳酸鈣溶解度。
草酸鈣結石是最常見的尿路結石型別。迄今為止，除非先前有分析，否則無法在術前識別患者的確切結石型別。然而，非造影劑計算機斷層掃描（CT）已越來越多地被用作預測結石型別的診斷成像工具，儘管草酸鈣結石和尿酸結石主要透過其Hounsfield單位值進行區分，但結石大小和混合結石組成是可能導致誤解的因素。此外，如果有必要在術前識別結石型別，CT在某種程度上可能是一種有用的工具;然而，本研究中使用的緩衝液可能對除草酸鈣以外的其他罕見結石型別的結石碎裂或內窺鏡視力產生零影響。因此，我們認為這些緩衝液的常規體內利用與目前使用的等滲流體沒有什麼不同。
臨床使用CPBs進行沖洗的另一個具有挑戰性的因素，是上尿路內鏡檢查期間已知腎內壓上長升。正常的生理腎內壓約為 10 mmHg。在軟鏡檢查期間，灌注溶液流和灌注泵送可能導致腎內壓下發生腎盂竇、腎盂靜脈和/或腎盂淋巴迴流，特別是在40-45 mmHg水平時。由於手動泵送灌注液，在RIRS期間可以達到非常高的腎盂壓力，例如410 mmHg。因此，在迴流的情況下，本研究中對灌注液候選者有三個主要關注點。首先，這種液體的吸收可能導致血漿高滲。其次，高檸檬酸鹽血癥和高磷血癥可能發生在血液中。第三，還可能出現對全身性或區域性酸鹼變化的擔憂。
在臨床實踐和文獻中，高滲症在泌尿外科以外的不同醫學領域都有描述。在心臟病學實踐中，輸注少量血管內高滲溶液會增加平均動脈壓、心輸出量和血漿擴張，因為血管外液體由於後者的高滲透壓而轉運到血管內腔。它還可以降低血管阻力和組織水腫。這些影響導致心臟手術後和低血容量性休克時高滲液體的潛在有益利用]。此外，在低血容量性休克治療中，高滲7.5%NaCl溶液的作用是暫時的，在輸注後1-2小時消失。在骨科實踐的關節鏡關節手術中，高滲液體也被使用。高滲灌洗液是減少關節鏡下肩袖手術中關節周圍液體瀦留而沒有任何不良長期影響的安全有效的方法。細胞外高滲透也被證明比細胞外低滲更能保護軟骨。這些都是有希望的結果，揭示了透過靜脈輸注或內窺鏡沖洗溶液使用的高滲液體可能不會導致有害影響，即使重吸收高滲液體發生在體內環境中。此外，腎內髓質細胞比體內任何細胞更多地暴露於間質性高滲。腎臟中的這一內層細胞可能是我們溶液的腎上腺吸收的屏障，或者它可能改變重吸收液的滲透壓。
檸檬酸鹽是尿液中發現的最豐富的有機陰離子。枸櫞酸輸注腎臟的最佳例子可以在歷史上的Renacidin尿結石沖洗中找到。Renacidin以前用於溶解腎臟和膀胱結石，直到Renacidin相關的死亡事件被報道。死亡主要與該藥劑的直接毒性無關;然而，在腎盂靜脈迴流或外滲期間發生的膿毒症與感染結石的高細菌負荷有關，後來美國食品和藥物管理局（FDA）也強調了這一點。Renacidin由28.2g / L檸檬酸鹽組成，高於我們溶液的水平，並且沒有報告Renasidin的檸檬酸鹽毒性。我們的0.5 M緩衝溶液含有約18.25克/升檸檬酸鹽。然而，在軟鏡手術期間，報告的最大液體吸收量約為0.5L，而使用我們使用的緩衝液估計約為9g檸檬酸鹽。我們認為，如果上述計算的量被完全吸收並加入體迴圈，檸檬酸鹽毒性不會在5分鐘內代謝3克檸檬酸鹽的健康肝臟中發生。在這種情況下，腎臟會清除多餘的檸檬酸鹽，從而防止毒性。
代謝性鹼中毒是檸檬酸鹽中毒的另一種嚴重後果。檸檬酸鹽首先以1：3的比例代謝為二氧化碳，然後代謝成碳酸氫鹽。這種積累的碳酸氫鹽是由於大量輸注中枸櫞酸鹽的高快速輸注而產生的，是代謝性鹼中毒的原因。該量碳酸氫鹽的腎臟清除持續約3-4天。在這種情況下，檸檬酸鹽濃度通常可能增加到毒性水平。大規模輸血是指在6或24小時內向成人給予≥10個血單位（兒童為80 mL/kg或更高）。全血袋含有約450毫升血液和63毫升檸檬酸鹽磷酸葡萄糖，其中含有1.863克檸檬酸鹽。透過大量輸血向70公斤成年人體內施用檸檬酸鹽的量至少為298毫克/千克（對於70千克患者，約20克）。然而，對於患有肝功能障礙或代謝缺陷等合併症的患者，需要大量輸血，這在我們的內窺鏡檢查患者中很少見。因此，儘管需要進一步的體內研究來解決由於緩衝液中的檸檬酸鹽成分引起的代謝性鹼中毒，但我們認為風險的可能性仍然很低。
磷酸鹽的急性毒性可能引起低鈣血癥，因為升高的磷酸鹽會結合鈣形成不溶性磷酸鈣沉澱物並降低電離鈣水平，這可能見於含磷酸鹽的瀉藥或灌腸劑，導致磷酸鹽毒性。需要更長時間才能形成的中度磷酸鹽毒性可導致磷酸鈣晶體在各種組織中沉積，包括致命的心血管鈣化。然而，人類急性中毒的致死劑量尚不清楚，腎臟和胃腸道疾病等合併症會促進磷酸鹽毒性，而在沒有這些合併症的患者中則很少見。
灌注液的輕微酸度可能是另一個需要考慮的因素。然而，據報道，常規使用的商業0.9%等滲溶液的酸度低至4.6，當大量靜脈輸注時，可引起代謝性酸中毒。此外，高氯化物含量已被證明會對腎傳入動脈引起血管收縮作用，導致腎小球濾過率下降和腎膠囊中更大的間質水腫，壓迫腎小管，影響尿量和組織灌注。本研究中使用的緩衝液具有較低的酸度並且不含氯化物，消除了常規使用的等滲溶液的潛在有害影響。
侷限性
本研究僅包含純草酸鈣和混合草酸鈣結石可能是將本研究的有希望的結果推廣到其他型別的結石的限制。
結論
總之，在鐳射粉塵模式下，應用0.5 M CPB（pH = 6）和0.4 M CPB（pH = 7）的緩衝液比等滲溶液具有更好的OD。消除或減少尿草酸鈣結石鐳射碎裂過程中發生的混濁（模糊），可以透過用這些緩衝溶液代替內鏡結石治療中常規使用的等滲沖洗來實現。溶液的成分、滲透壓和 pH 值不會單獨導致任何嚴重的併發症。然而，應在體內研究中進一步研究其功效和安全性，以支援其在隨後的人體試驗中的使用。
【來源：中國網醫療頻道】
