肾结石在发达国家很常见，这些国家里约有10%的人口患有肾结石。激光碎石术主要通过先进的输尿管镜，已成为微创手术消融输尿管结石和肾结石的一项主要技术。在过去二十年里，以闪光泵浦的固态钬：YAG激光器一直是激光碎石的主导技术。但这种成熟技术有一些基本限制。人们也在探索用于激光碎石的替代技术，比如铥光纤激光器、铥：YAG激光器和铒：YAG激光器。

什么是激光碎石术?

激光碎石术是一种微创内窥镜技术（输尿管镜），用激光将尿液中的结石粉碎并取出。一旦确定了结石在膀胱、输尿管或肾脏中的位置，医生会将一根光纤插入输尿管镜的工作通道，然后激活激光将结石碎成更小的碎片。

碎石主要通过光热消融来实现。激光辐射的直接吸收会产生热量，导致石材的熔化和消融。光吸收水分产生二次烧蚀——孔隙中的水迅速蒸发或膨胀，产生较高的局部压力，引起烧蚀。
通常，外科医生会用夹钳将较大的碎片从尿道中取出，较小的碎片稍后可以随尿排出。根据使用的激光类型及其参数，外科医生可以采用不同的方法进行手术。

脉冲能量：可用的脉冲能量取决于所使用的激光系统，范围在0.2J - 6.0J之间，尽管肾结石消融的典型设置范围是0.2J - 2.0J。频率或脉冲频率：由于钬激光器的技术限制，典型的频率值在5Hz- 80Hz之间。脉冲持续时间：钬激光器的典型脉冲持续时间在150µs-500µs之间。钬：YAG激光器是目前碎石临床标准激光器的主要原因是其发射波长为2120 nm。这一波长的光会被结石孔隙和孔洞内的水强烈吸收，令水产生热膨胀并蒸发，从而增强烧蚀效果。此外，钬：YAG激光器已经成功烧蚀了多种岩石成分。

近年来增加了很多用激光碎石治疗尿路结石的方式，但主要技术模式是以下三种：碎片、除尘、“爆米花”。在碎片模式中，使用低脉冲率的高脉冲能量将石头烧蚀成多个碎片。用夹钳取出直径较大的碎片（>2mm）。在除尘模式中，将肾结石破碎成直径小于1mm的小块，不需要主动夹钳取出。在“爆米花”模式中，将光导纤维固定在一个地方，用高脉冲能量制造湍流，反复烧结石，直到它被烧成小块。表1总结了这三种激光碎石模式各自的典型脉冲能量和脉冲频率值。

激光碎石术的未来发展趋势是什么？

过去几十年里，固体钬：YAG激光器已经成为最常用的碎石激光器。它的主要优点是可粉碎各种不同类型的结石，成功率较高，在低功率激光器中成本相对较低。但该技术也有其局限性和缺点。它的最关键参数有如下几个方面。

波长，钬：YAG激光器的发射波长与水吸收峰不完全匹配，差2µm左右。铥光纤激光器的发射波长更接近水吸收峰，但Monocom公司提供了通过设计调整发射波长以完美匹配水吸收峰的可能性，这已被证明导致更有效的石材消融。

脉冲重复频率，它的最大脉冲速率或脉冲频率一般在20Hz-80Hz之间，对处理方法造成了一定的限制，特别是除尘模式。最新的钬：YAG激光系统可实现100Hz-120Hz的重复频率，显示了持续增加脉冲重复频率的趋势。Monocom公司生产的一款直接二极管系统，电子脉冲频率可超过1000Hz。此外，其无焊锡激光条安装技术（夹紧）对半导体和电极之间的CTE不匹配不敏感，可以提高硬脉冲应用的寿命。

平均功率，最大平均功率也呈现了类似的增长趋势，最新的高功率激光系统可实现120-140W的输出功率。Monocrom FLEX激光器的平均功率达到了105W。下一代系列激光器还有可能继续增加这个参数。

插接效率，钬：YAG激光器的壁插效率很低，约为1~2%。铥光纤激光器的壁插效率最高，最大可达10%左右。Monocom公司生产的直接二极管激光器可实现最大壁插效率约5%，是钬：YAG激光器的4倍左右。
还有一点很重要，就是直接二极管激光解决方案可以有效用于连续波和脉冲作业。这个优势与发射波长与低温和高温水吸收峰完美匹配的能力的结合，令直接二极管激光解决方案成为理想选择。这个解决方案也可用于需要做软组织消融和/或凝血治疗，如良性前列腺增生（BPH）的病例上。

本文总结了2µm钬：YAG激光光源以及Monocom公司生产的直接二极管激光光源的优缺点。按激光类型总结的优缺点。钬：YAG激光器的优点有已经证明可以粉碎所有类型的结石，低功率激光器中相对低成本；缺点是不匹配水吸收峰、只限于低脉冲率、非常低的壁插效率、维护费用高、高级激光系统有很高的使用限制，光纤≥200µm。

直接二极管激光器的优点有波长与水吸收峰完全匹配、以连续波和脉冲两种模式运行、脉搏频率和持续时间非常灵活、波长可以通过设计来调节、壁插效率比钬：YAG激光器高4倍（~5%）、非常低的维护成本；缺点是尚未进行临床试验光纤≥200µm限用。