经皮激光椎间盘减压术中常用激光的种类、特性及其选择

经皮激光椎间盘减压术中常用激光的种类、特性及其选择 经皮激光椎间盘减压术中常用激光的种类、 特性及其选择 中国脊柱脊髓杂志2007年第17卷第11期ChineseJournalofSpineandCord,2007,Vo1.17,No.1187l 经皮激光椎间盘减压术中常用激光的种类,特性及其选择 尹建,任龙喜 (北京市垂杨柳医院骨科100022北京市) 中图分类号:R454.2,R681.5文献标识码:A文章编号:1004--4(~X(2007)一11-0871—02 经皮激光椎间盘减压术(percutaneouslaserdiscde. compression,PLDD)是激光技术与医学科学相结合的产 物,它是目前治疗颈,腰椎退变性疾病一种比较成熟,疗效 较确切的微创方法,其基本原理是在X线透视或CT导引 下,经皮穿刺将导针穿人椎间盘髓核内.并导人光导纤维. 输送激光,利用激光的消融能力汽化一定量的髓核组织. 降低椎间盘组织内压力,使突出的椎间盘回缩.从而减轻 其对神经根的压迫,达到缓解症状的效果『l1.大成俊夫i21和 1watsuki等I为除减压效应外,激光照射髓核组织同时具 有消炎止痛的作用.自美国的Choy1986年报道以来,欧 洲,日本,韩国迅速开展此项工作.我国自1994年开展以 来141,现已有20余家开展此项工作,到目前为止全世界积 累了万例以上的临床经验Iq.1998年ChoyI~报告了812 年的长期随访结果,总有效率平均为82%.并发症低于 1%.在我国,任龙喜等1641应用该技术治疗颈椎病,颈性眩 晕和腰椎间盘突出症取得了良好的效果.现将经皮激光椎 间盘减压术中常用激光的种类,特性及其选择综述如下. 1经皮激光椎问盘减压术中常用激光的种类及特性 激光在医学领域中的应用主要依靠激光对生物体产 生的热效应,机械效应,光化效应,电磁场生成效应.根据 组织被照射后产生的生物效应分为强激光和弱激光. PLDD主要利用强激光对组织的切割汽化和凝固作用.目 前,应用于PLDD的激光较多为固体激光和半导体激光, 如掺钕钇铝石榴石激光(Nd:YAG激光),不同波长的半导 体激光,掺钬钇铝石榴石激光(Ho:YAG激光),掺铒钇铝 石榴石激光(Er:YAG激光). 1.1Nd:YAG激光 为波长1064nm的近红外激光.具有被颜色吸收的特 性,发射器以固体激光材料作为工作物质,输出功率大(0— 100W).可以说该激光是PLDD的传统激光,Choy等I"1在 比较了多种激光对人尸体椎间盘的汽化率后指出,Nd: YAG激光更适合用于PLDD.特别是近年来日本SL1,公司 研制的Hi—peakpulsedNd:YAG激光设备,由于光导纤 维细至可通过21G套管针,应用于颈椎PLDD更加微创, 安全,而且光导纤维在1O00J内不会折断.目前看来,Nd: YAG激光在PLDD中应用历史更长,技术上更成熟. 第一作者简介:男(1982-),硕士研究生,研究方向:脊柱外科 电话:(010)67718822-2097E-mail:yinjian198@eyou.corn 1.2半导体激光 波长在可见光与近红外光之间,常见波长为805nm, 810nm,850nm,此外,目前较新的波长98Onm的半导体激 光更是得到了广泛的应用.随着高功率半导体激光阵列技 术,可兼容的光导纤维以及参量计算精密控制技术的出 现,半导体激光已广泛应用于临床,如PLDD,光凝固手术, 光动力疗法,组织焊接等.龚卓等?对镓铝砷半导体激光 (GaAIAs,810nm),铟镓砷半导体激光(InGaAs,98Onm), Nd:YAG激光(1064nm)的热效应进行了比较.结果表明. InGaAs半导体激光热凝固效应最强.Nd:YAG激光次之. GaAIAs最差.王胜利等I01应用980nm半导体激光行PLDD 治疗椎间盘突出症患者286例,取得了良好的疗效.可见, 半导体激光在医学方面的应用前景十分可观. 1.3Ho:YAG激光 波长210onm,非常接近水的吸收峰1950nm,其吸收 系数为24cm—I.且对邻近组织热扩散作用小.能很好地被 生物组织吸收.对照射组织周围的热凝固损伤比其他可见 光及近红外激光小,光作用点吸收强I-31,临床用于治疗体 表及腔内各类疾病,但传输光纤昂贵. 1.4Er:YAG激光 波长2940nm,与水的第一吸收峰正好相符合,其能 量能被水极好地吸收,产生的能量迅速引起组织的汽化, 消融,周边组织的热凝固损伤极小.但是Er:YAG激光是 由ZrF4光纤传输,消融组织时飞溅出的组织微粒容易附 着于光纤头端,吸收光能产生大量的热,引起光纤头端温 度骤升而损坏光纤,导致输出的激光弥散,能量密度下降, 难以达到消融,切割组织的效应,因而该激光的使用受到 极大的限制II41. 2经皮激光椎间盘减压术对激光的选择 激光的种类除以上介绍的几种外还有很多,但并不 是每种激光都适用于PLDD手术,如CO激光可被水强吸 收,但其很难被光纤传输.由此可见,PLDD对激光存在一 定的选择性,一般而言,激光波长越长,组织吸收率越大, 在纯水中衰减越快,传播距离越短;相反,激光波长越短, 在纯水中吸收率越小,衰减越慢传播距离越长.PLDD对 激光的选择与激光对椎间盘组织的生物学热效应,安全性 有关,一般遵循如下原则:激光能被髓核吸收并且有很好 的汽化率,在髓核内的衰减距离应很小阁,穿透深度浅,能 够被光导纤维导人. 872中国脊柱脊髓杂志2007年第17卷第11期 ChineseJournalofSpineandSpinalCord,2007,Vo1.17,No.11 2.1激光对椎间盘组织的热效应 热效应是生物效应的主要因素,它在所有的激光照 射中都起作用.激光与生物组织的相互作用是一个由多种 因素决定的复杂过程.激光的参数如波长,功率,能量,模 式等对生物组织都有不同的影响.而生物组织的性质如密 度,弹性,热导率,比热,含水量等也会对激光作出不同的 反射I51.Choy等…I的实验结果显示不同激光对髓核的汽化 率分别为:C02激光0.23mg/J,Er:YAG激光0.20mg/J,Nd: YAG激光0.16mg/J,Ho:YAG激光0.13mg/J,说明不同波 长的激光对髓核的汽化消融能力是不同的:虽然CO,和 Er:YAG激光对椎间盘的汽化效应最好,但目前无相应的 传导光纤,使其应用受到限制.因此.Choy主张使用Nd: YAG激光进行PLDD为佳.Nikfarjam等II和龚卓等I10l的研 究结果表明波长980nm的半导体激光热效应要优于波长 1064nm的Nd:YAG激光,由此可见,980nm半导体激光的 发展前景良好. 2.2激光汽化椎间盘髓核组织时的安全性 临床任何一种新技术的开展必须要以其安全性为首 要条件,PLDD技术的安全性问题也一直是人们讨论的焦 点.Nerubay等I-认为使用CO,激光行PLDD总能量超过 300J可致椎体终板损伤.Turgut等I-Sl利用Nd:YAG激光对 豚鼠进行研究后发现.不仅髓核与纤维环受到损伤,而且 周围组织如软骨终板,椎体都受到不同程度的热损伤.但 Casper等I-Sl报告的100例腰腿痛患者行PLDD后无1例并 发症发生.Choy等强调行PLDD手术时,激光光纤要置于 髓核中央,且与椎间盘水平平行,可避免纤维环,软骨终板 炭化而破坏.经过大量的临床实践,ChoyI~总结了750多个 椎间盘PLDD治疗结果.并发症不足1%.任龙喜等16-81在通 过透视严格控制穿刺针位置以及严格遵循无菌操作技术 的基础上.利用Nd:YAG激光对颈,腰椎疾病患者进行 PLDD手术.术后均未用任何抗生素,结果所有患者均未见 任何并发症发生.黄其杉等1201应用半导体激光对人的椎间 盘标本行PLDD后发现,激光汽化椎间盘过程中其对椎间 盘周围结构温度变化影响很小.椎间盘周围结构温度变化 随半导体激光能量的增加而增大,多在2?以内,而且远远 小于造成组织变性损伤的温度(60~C)1211,因此认为应用半 导体激光行椎间盘减压术具有一定的安全性.值得一提的 是.现在应用于PLDD的激光不能选择性消融髓核组织. Sato等的实验结果表明,将靛青绿染料(ICG)注射到髓 核中后再应用半导体激光照射可以达到选择性安全消融 髓核而不破坏邻近组织的目的,这为PLDD技术的安全应 用带来很大的启示. PLDD作为一种激光微创技术为颈,腰椎退变性疾病 患者提供了一种新的安全有效的治疗手段,使部分患者避 免了开放性手术带来的创伤,从而极大地减轻了患者的痛 苦.随着科学技术的飞速发展,我们相信在不久的将来,一 定会有更新,更好的激光应用于该项技术,使其更加完善, 从而更好地造福于人类. 3参考文献 1.ChiuJC,CliffordTJ,GreenspanM,eta1.Percutaneousmicrode— compressiveendoscopiccervicaldiscectomywithlaserther- modiskoplasty[J].MtSinaiJMed,2000,67(4):278-282. 2大成俊夫.L一一治疗最先端『J1.每13于7,1999,4(1): l37-l38. 3.1watsukiK,YoshimineT,SasakiM.eta1.Theeffectoflaser irradiationfornucleuspulposus:anexperimentalstudy【J1. 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(收稿13期:2007—05—25修回13期:2007—07—30) (本文编辑彭向峰)