1.32 μm與1.06 μm波長激光對動物模型肝臟切割止血效果研究

劉世祺 高文源 崔凱 沈陽洋 李勝

1.32 μm與1.06 μm波長激光對動物模型肝臟切割止血效果研究

劉世祺1高文源2崔凱1沈陽洋1李勝1

目的 評價1．32 μm與1．06 μm Nd:YAG激光對肝臟汽化切割與凝固止血能力。方法 應用自主開發的雙波長激光手術平臺比較高能量1．32 μm與1．06 μm Nd:YAG混合輸出激光對豬模型肝臟汽化切割與凝固止血能力，鏡下觀察與測量結果。結果 在相同參數、劑量條件下，1．32 μm激光照射產生的汽化寬度與深度值均大于1．06 μm激光照射結果；兩種激光照射創面均無活動性出血，1．32 μm激光凝固層厚度比1．06 μm激光凝固層厚度薄，但仍可達近3 mm。對1 mm及2 mm豬血管的切割，在肉眼均下無出血；鏡下可見血管內長血栓，實驗組在直徑2 mm血管血栓長度為2～4 mm，對照組血栓長度2．3～4．9mm，均完全堵塞血管。結論 1．32 μm波長激光的汽化切割能力強于1．06 μm激光，對于2 mm以下的血管切割也能達到凝固止血的效果。

激光；肝臟；切割；止血

激光作用于生物組織達到凝固、汽化、切割、止血等治療效應主要取決于激光的波長、工作模式、功率等參數。目前單一波長激光作用于生物組織理論或實驗研究占多數[1-3]，雖有些研究已經應用于臨床，但多只能完成凝固、汽化、切割、止血中某一項功能[4-6]。單一波長的激光醫療器械已經不能滿足現代微創外科手術的需求。

介入治療應用最多的是1.06 μm Nd：YAG 激光器[7-8]。1.32 μm激光應用較少，研究[9]表明：1.32 μm激光被生物組織吸收是1.06 μm激光的10倍，因此組織穿透深，切割效率高，熱灼傷小，具有更好的凝固、止血效果。本實驗以1.06 μm激光為參照對象，比較高能量1.32 μm與1.06 μm激光照射豬肝臟組織效應特點，分析、評價1.32 μm Nd：YAG激光對肝臟汽化切割與凝固止血能力。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗用小型豬10頭（實驗組、對照組各5頭），雄性，平均體質量（37.82±3.21）kg。設備為自主設計的雙波長（1.32 μm與1.06 μm）激光手術平臺（如圖1） 。組織學觀察用光學數字掃描顯微鏡（ZEISS Axioskop40）。計算機測量用“MIAS醫學圖像分析管理系統—真彩色病理圖像分析系統4.0”軟件。

1.2 方法

1.2.1 肝臟組織汽化切割與凝固止血實驗分組與參數設定1.32 μm激光為實驗組，1.06 μm激光為對照組。兩組激光輸出參數為：功率50 W、時間點為1 s、5 s、10 s，光纖直徑800 μm（見表1）。每組5頭豬，實驗重復5遍，每頭豬實驗過程相同。

1.2.2 肝臟血管切割凝固止血實驗分組與參數設定 實驗分組：1.32 μm激光為實驗組，1.06 μm激光為對照組。兩組激光輸出參數為：功率50W、光纖直徑800 μm。每組5頭豬，實驗重復5遍，每頭豬實驗過程相同。

表1 實驗分組與參數選擇

1.2.3 實驗過程 采用3%戊巴比妥鈉誘導麻醉，按小于45 kg，1 ml/kg；大于45 kg，0.5 ml/kg用量肌肉注射。暴露肝臟膈面，使光纖軸線垂直且與靶點組織面距離2 mm。實驗與對照組分別按分組劑量對肝臟膈面進行垂直照射和水平掃描照射，后者采用1 cm/s的水平光纖移動速度分別往復移動1、5、10次，觀察創面在兩種照射方式下的的汽化速度、汽化深度以及創面出血等情況。要求各損傷灶間距大于1 cm。輻照前后均即時檢測激光輸出功率。30分鐘后，各激光照射點均以損傷灶為中心，快速切取1 cm×1 cm×1 cm全層活體標本，半分鐘內浸入10%甲醛溶液固定，24小時內制作8 μm厚連續石蠟切片，蘇木精和曙紅染色。在光學數字掃描顯微鏡（ZEISS Axioskop40）下觀測切片，并選取各實驗組中激光汽化最深的切片作為觀測對象，掃描為數字影像儲存于計算機中。應用“MIAS醫學圖像分析管理系統—真彩色病理圖像分析系統4.0”軟件，分別測量汽化帶寬度x1（X1X1`）、凝固帶寬度x2（X2X2`- X1X1`）、汽化帶深度y1（OV）、凝固帶深度y2（VC）；肝臟組織的汽化寬度、凝固寬度、汽化深度、凝固深度測量數據兩組均是測量1 s、5 s、10 s三個時間點。

1.3 統計學方法

運用SPSS 17.0統計軟件進行數據分析，采用ANOVA方法進行重復測量數據的方差分析。P＜0.05，差異有統計學意義。

圖1 自主設計的雙波長（1．32 μm與1．06 μm）激光手術平臺

表2 兩種波長垂直照射肝臟組織1 s、5 s、10 s三個時間點數據比較（單位：μm）

圖 2 1．32 μm 激光組織切割鏡下觀察，50 W，10 s，10×1．25 倍

圖3 1．06 μm激光組織切割鏡下觀察，50W，10 s，10×1．25倍

2 結果

2.1 肉眼觀察

實驗與對照組激光垂直照射肝臟表面時，首先可觀察到周圍淺表組織向靶點移動、收縮，顏色由紅變白；隨即出現煙霧，組織汽化，逐漸形成凹坑。凹陷區直徑大于光斑，其內附著有炭化組織。凹坑周邊肝臟組織干燥、變硬，成灰黃色。實驗組照射區均因組織汽化在靶點產生了凹坑，凹陷深度隨時間增加逐漸加深。對照組與實驗組同等劑量相比，表現為凹陷淺，凝固區寬，炭化組織厚。實驗組與對照組均無活動性出血。

2.2 顯微鏡下觀察

肝臟損傷灶呈類圓錐形，基本可分為汽化、炭化區，凝固壞死層，出血淤血、水腫層，各層間分界明顯，偶有交錯。相同參數下，分別測量1 s、5 s、10 s三個時間點數據進行分析表明實驗組鏡下汽化區寬度與汽化區深度均大于對照組。兩組在汽化區與凝固壞死帶間均有一炭化層，鏡下表現為深染、無固定形狀的網、片狀物質，實驗組炭化層薄但質地密度較大。在炭化層深面有清晰的凝固壞死層，細胞壞死，但組織輪廓尚存，在低倍鏡下可清晰看出肝臟的小葉結構，實驗組的凝固壞死層薄于對照組。在凝固層周邊還有一出血、淤血帶，鏡下表現為細胞間有大量的紅細胞，并可見血栓形成；最外層是水腫層，過渡到正常未受損組織（見圖2、3）。

2.3 測量結果

垂直照射肝臟組織的汽化寬度、凝固寬度、汽化深度、凝固深度測量數據見表2。相同參數下上述4項數據實驗組與對照組比較，P＜0.05，差異有統計學意義。

3 討論

肝臟血管重疊分布，末梢為大量粗大且缺乏彈性的血竇。同時肝臟作為實質器官，質地較脆，一旦發生損傷，創面滲血明顯，止血困難，極易發生大出血。因此，肝臟手術對止血技術要求極高。激光掃描照射切斷血管時，不是通過凝固層厚度產生止血效果，而主要依賴血管內血液受熱凝固產生血栓封閉血管達到止血效果。

本研究通過測量1 s、5 s、10 s三個時間點數據進行分析，發現在相同參數、劑量條件下，應用1.32 μm激光照射對肝臟組織產生的汽化寬度與深度測量值均大于應用1.06 μm激光的照射結果，說明1.32 μm激光的汽化能力強于1.06 μm激光。實驗中，兩種激光照射創面均無活動性出血，鏡下1.32 μm比1.06 μm激光的肝臟組織凝固層厚度薄，但仍可達到近3 mm，可以滿足止血的要求。由于對照組激光的水吸收系數相對較小，體積效應明顯，形成的血栓長于實驗組。兩組形成的血栓均可堵塞血管，達到止血的效果。

觀察激光切除內臟腫瘤組織時面臨的汽化切割和凝固止血關鍵問題，闡明多波長混合激光作用于血運豐富實質臟器的機制，為雙波長激光醫療器械的開發、應用提供理論與實驗依據，為臨床應用奠定基礎。[1] Alshami MA． Long-pulsed 532-nm Nd：YAG laser treatment for small acquired melanocytic nevi in a single session：an 8-year study on 350 Yemeni patients[J]． J Cosmet Laser Ther，2014，16（1）：14-20．

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Hemostatic Effect of 1.32 μm and 1.06 μm Laser Forliver Cutting With Animal Model

LIU Shiqi1 GAO Wenyuan2 CUI Kai1 SHEN Yangyang1 LI Sheng1 1 School of Medicine and Life Sciences, University of Ji’nan-Shandong Academy of Medical Sciences, Ji’nan Shandong 250002, China; 2 School of Pharmacy,

Binzhou Medical University (Yantai Campus), Yantai Shandong 264003,China

ObjectiveTo analyze and evaluate 1.32 μm and 1.06 μm Nd:YAG laser ability for vaporization and coagulation in liver.MethodsSelf-developed dual wavelength high energy laser surgery platform was developed to compare 1.32 μm and 1.06 μm Nd: YAG laser on pig liver tissue cutting haemostasis. the results were observed and measured under microscope.ResultsThe results were observed and measured under the same parameters, dose conditions. 1.32 μm laser were higher vaporization width and depth than 1.06 μm laser. The two laser irradiation was no active bleeding wounds. Coagulation in 1.32 μm condition was thinner than 1.06 μm laser with nearly 3 mm. For 1 mm and 2 mm swine vascular cutting, no bleeding under the naked eye. Under microscope were visible intravascular thrombus. Experimental group had vascular thrombosis length of 2 to 4 mm of 2 mm diameter and control group had thrombus length of 2.3 to 4.9 mm. The thrombosis completely blocked blood vessels.Conclusion1.32 μm laser had more vaporization ability than 1.06 μm laser. It achieves hemostasis requirements for vessels less than 2 mm.

Laser; liver; cutting; hemostasis

R608

A

1674-9316（2017）21-0129-04

10．3969/j．issn．1674-9316．2017．21．068

1濟南大學 山東省醫學科學院醫學與生命科學學院 山東省醫學科學院，山東 濟南 250002；2 濱州醫學院（煙臺校區）藥學院，山東 煙臺 264003

李勝