雷射於泌尿科手術的應用

Apr 17, 2022

文/閻帛佑

自1915年愛因斯坦（Albert Einstein）提出受激輻射和自發輻射的關係後，1960年代陸續發展出雷射原理，各國的實驗室也相繼製作出不同波長的雷射。雷射的發明可說是造福了人類社會。醫學上的雷射手術，便是雷射應用於生活中的實例。但在了解雷射的應用之前，我們得先稍微介紹一下雷射的原理還有它的一些特性。

雷射生成原理與醫療應用原理

雷射的原理和原子的能階有很大關係。原子由原子核和電子所組成，這些電子只會以特定的半徑圍繞著原子核轉。若有外來能量使電子能量提升，內圈的電子就會吸收能量然後跳到外圈，也由於半徑跟電子內能呈正相關，這個行為也可以說成從低能階躍遷到高能階。而當這些電子從高能階躍遷回到低能階時，會發散光子，且這些光子的頻率都是固定的。利用這個原理，我們可以對一個能階系統外加能量，使電子自低能階向高能階躍遷，而這些電子受到自發輻射的光子誘導，會從高能階掉回低能階，並放出對應頻率的光子（激發輻射），而這些光子又會去產生更多的激發輻射，最後這些同樣頻率的光就被放大了。

雷射產生器主要有三個要素：激發來源、增益介質、和共振腔（圖一）。激發來源負責提供能量，讓低能階的電子能躍升到高能階，常見的方法有電荷放電、化學作用等。增益介質為被激發光子的電子所在的物質，其物理特性會影響雷射的頻率等特性。而共振腔則由一面全反射和一面半反射的鏡子構成，光線會在反射鏡之間來回反射，最後在能量到達一個閥值時從半反射鏡發射出去。利用這三個裝置，我們就能做出雷射。

那麼雷射怎麼應用於醫療用途呢？其實最主要就是利用雷射的高功率來破壞、切割特定的組織。我們知道水是人體組織最主要的成分，因此我們可以找特定頻率的雷射，使水對這個頻率的吸收率很高，這樣我們打雷射在水份較高的軟組織時，這些軟組織會大量吸收電磁波的能量並升溫，最後氣化或分解掉，同時對其它周邊組織又沒有太多影響。另外，雷射手術有另一個好處是可以即時止血。由於雷射的熱能會使血液中的凝血因子變性而凝固，也會造成血管收縮封口，因此，雷射可以有效的封住小傷口，不讓它繼續擴大與流血。

二氧化碳雷射是目前醫學界常用的雷射機台。它的波段落在紅外光（10），主要用於皮膚科的醫學美容或其他軟組織的破壞與切割。然而，近十年來推出的鈥雷射（Ho:YAG）似乎更受醫界青睞，將鈥元素摻雜在釔鋁石榴石中，利用上述雷射原理可以發射出2100的電磁脈衝波。鈥雷射與二氧化碳雷射一樣，可以精準的切除軟組織的同時，將鄰近組織的傷害降到最低，但不一樣的是，鈥雷射可以更好地搭配光纖傳輸使用，以及鈥雷射在充滿液體的環境也能正常操作，二氧化碳雷射卻不行。前者在內視鏡雷射手術上有極大的應用，後者讓雷射手術有更大的操作空間，這使得鈥雷射機台成了各大醫院泌尿科的必備器材。以下我將介紹鈥雷射的應用實例，並比較傳統手術與新型雷射手術的優缺點，藉此說明雷射帶給醫療界的貢獻是如此巨大。

腎結石雷射療法

腎結石是歷史悠久的疾病，考古學家們在七千年前的木乃伊體內就發現了腎結石的證據。在現代也是相當常見的疾病，近年來台灣每年約有30萬人有泌尿道結石問題。腎結石的主要成因為尿液中的礦物質結晶沉積在腎臟裡，若這些結晶不大，藉由自然排泄即可從輸尿管排出，但若結晶堆積過大，便會堵住輸尿管，造成劇烈疼痛。家族病史有腎結石、攝取水份不足、飲食含有高鈉高草酸鹽、肥胖者皆為腎結石高風險族群。

醫學上腎結石有多種療法，以下我列舉三個最常見的方法，分別是經皮腎造廔取石術、體外震波碎石術、和軟式腎臟鏡雷射碎石術。

經皮腎造廔取石術

以內視鏡由腰背進入腎臟，將石頭擊碎取出，效率雖高，但腎臟容易出血，手術風險較高。現在只有特殊情況（如鹿角石）會使用此種方法。

體外震波碎石術

利用電極放電產生的電震波，經由水和身體組織的傳導，使震波能傳到指定位置並且擊碎結石。此方法雖然不會侵入身體，但是在X光片上結石不明顯的患者身上使用時，震波命中率較低，較大或較硬的結石也難以擊碎，因此較難保障所有的碎石皆被震碎。

軟式腎臟鏡雷射碎石術

這是現在最新的腎結石療法，也是效率最高、最安全、準確度最高的方法。這項技術需要軟式腎臟內視鏡、高功率鈥雷射及吸石套管（圖三）。首先利用軟式內視鏡從尿道進入腎臟，接著以雷射將結石擊碎，再將碎石以吸石套管取出。此方法不用開刀，大大的增加安全性，且內視鏡進入輸尿管與腎臟體內，能夠將所有腎結石一網打盡，大顆與硬度較高的結石雷射也都能擊碎。然而，此種手術較考驗醫師的技術，若是內視鏡操作不好，可能無法有效找到腎結石並擊破它們。

傳統的皮腎造廔取石術必須將身體開一個較大的洞，安全性上教授疑慮。體外震波碎石術則利用電磁波的能量，想要用完全非侵入式的療法，但成效卻不盡理想，使用上也有諸多限制。而利用鈥雷射搭配軟式內視鏡碎石技術，則可以兼顧碎石以及安全性。由於只是一根軟式內視鏡進入體內，對身體的影響甚小，若周圍組織有傷口也能利用雷射瞬間癒合，是目前最有效的腎結石療法，唯一的缺點是目前鈥雷射目前不屬於健保給付，每次使用需約5000元。

攝護腺肥大雷射手術

攝護腺肥大，又稱前列腺肥大，主要是攝護腺出現異常增生，並壓迫到尿道、膀胱等，形成泌尿道症狀如排尿中斷、血尿、頻尿或尿失禁等。五十歲以上的男性中，約有五成的人有攝護腺肥大的症狀，且隨著年齡的提升，罹患率也持續增加，另外，肥胖、高血壓、糖尿病、家族病史等等皆會影響致病的機率，目前沒有一個確切的說法，但研究指出攝護腺肥大與攝護腺癌無明顯相關性，因此無須過度擔心。

單極電刀刮除術

這是最傳統的攝護腺肥大手術療法，因此每個泌尿科醫師都相當熟悉如何操作。在手術前，會在病患身上貼一塊導電片，手術進行時，電燒的電流經由電燒機發出，傳導至器械，再經由導電片回傳到至電燒機，完成一個迴路循環。由於此療法是利用電燒切割，因此清洗液須使用蒸餾水（不含電解質），因此病患可能會有水中毒的風險。

雙極電刀刮除術

這是單極電刀刮除術的改良版，為的就是克服水中毒的併發症。這次的迴路由電燒機出發，經過器械後，直接繞回電燒機，不用經過人體，因此我們可以用生理食鹽水作為清洗液，不會造成水中毒。

攝護腺雷射手術

攝護腺雷射手術（圖四）又可細分為氣化、切除或剝離三種方式。氣化是利用攝護腺吸收雷射的高溫達到氣化，藉此去除攝護腺，疏通尿道。切除則是將雷射視為一把鋒利的刀，將攝護腺組織切割下來。剝離的技術要求最高，需要準確地將增生的攝護腺組織與攝護腺區域中間的平面界線切開，能夠完整地將攝護腺切割下來，復發率較低。

傳統的單極電刀刮除術，有健保給付，也是泌尿科醫師最熟悉的療法，而雙極電刀和雷射療法目前無健保給付，且尤其雷射手術為最新技術，所以醫師可能較不熟悉療程。對於輕度或中度攝護腺肥大患者，可以選用單極電刀刮除術即可，此三種療法對於輕症者來說無明顯差異。但當面對年紀較大、或是有服用抗凝血藥物的病患時，為了降低手術風險，可以改採雷射手術，因為雷射手術效率較高，較為安全，攝護腺的切除也較前兩者完整，因此復發症也比較少。