钬激光心脏瓣膜去钙化斑块功率的探讨

【摘要】 　　目的 探讨钬激光心脏瓣膜去钙化斑块所需功率的大小。 方法 收集风湿性心脏瓣膜病患者二尖瓣共30块，按钬激光输出功率及瓣膜病变程度分成3组：Ⅰ组为1～10 w组；Ⅱ组为11～16 w组，再分为2小组：ⅡA组：输出功率为11～12 w（心脏瓣膜以增厚、僵硬为主，钙化不是很明显）；ⅡB组：输出功率为13～16 w（瓣膜以钙化、增厚为主）；Ⅲ组为>16 w组。每组10块瓣膜。钬激光呈直角扫描照射瓣膜表层来消除钙化斑块及增厚纤维组织。切除激光去钙化斑块前、后的心脏瓣膜各1块行HE染色和扫描电镜观察，去钙化斑块后的心脏瓣膜行胶原纤维Masson特殊染色。 结果 （1）纤维组织增生伴黏液样变性、灶性钙化的瓣膜经钬激光照射后可见灶性钙化基本被消除，瓣膜表面凹凸不平。（2）心脏瓣膜去钙化斑块后热损伤范围Ⅱ组与Ⅰ组、Ⅲ组比较均有统计学意义(P<0.05)。（3）心脏瓣膜表面的钙化斑块经激光照射后，Ⅱ组较Ⅰ组、Ⅲ组钙化点清除更彻底，表面更为光整，下层胶原纤维暴露更少。 结论 11～16W钬激光输出功率为行心脏瓣膜去钙化斑块是可行、有效的。

【关键词】 激光疗法; 钬； 激光， 固体； 心脏瓣膜; 心脏瓣膜疾病
　　
　　ABSTRACT: Objective To investigate the optimal output power of Ho: YAG laser for removing Calcified plaque. Methods Thirty mitral valves from patients with rheumatic heart disease were pided into three groups according to the output power of Ho: YAG laser: Group Ⅰ (1～10 watts)， Group Ⅱ (11～16 watts， 11～12 watts for valves not obviously calcified， 13～16 watts for valves calcified)， Group Ⅲ (>16 watts)， 10 valves per group. The calcified plaques and thickened fibrous tissues were removed with Ho: YAG laser. The histomorphology of valves was analyzed using hematoxylineosin (HE) staining and scanning electron microscopy before Ho: YAG laser irradiation， and using HE staining， Masson staining and scanning electron microscope after Ho: YAG laser irradiation. Results 1. After the laser irradiation， HE staining showed that the focal pathological calcification was basically eliminated and the cardiac valve surface was uneven. 2. The thermal injury coverage was significantly different among Group Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ (P<0.05). 3. The cardiac valve calcification patches of GroupⅡ were better cleared. The valves surface was flatter and had some laser cut pits， and the collagen fibers were less exposed than those of GroupⅠ and GroupⅢ. Conclusion The cardiac irradiation is safe and effective when the output power of Ho: YAG laser is 11～16 watts.
　　
　　KEY WORDS: laser therapy； holmium； lasers， solidState； heart valves; heart valve diseases

　　目前心脏瓣膜病外科治疗方法主要以瓣膜置换及瓣膜成形两种方法为主。由于机械瓣膜置换后术后需终生抗凝及生物瓣的衰败问题，远期疗效还不十分理想；瓣膜成形术保留自身瓣膜，保持了心脏的整体协同性，有利于术后心功能恢复，且由于不用长期抗凝，术后生活质量明显提高。但由于心瓣膜能成形的病例选择有限，故未能在临床上广泛应用。钬激光是目前众多激光中最新的一种，以其对软组织精确的消融、汽化、切割、凝固、止血作用，及良好的碎石功能等多种用途，在临床各科得到广泛应用。应用钬激光瓣膜成形可能为治疗心脏瓣膜病提供一种新的思路与方法。本文探讨钬激光心脏瓣膜去钙化斑块所需功率大小。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料

　　钬激光（Ho：YAG Laser）（PowerSuiteIIμ型，激光波长2.1 μm，连续可调，脉冲能量范围0～3.5 J，脉冲频率5～40 Hz，光纤芯径365 μm，日本科医人医疗激光公司）；扫描电镜（JSM6380 LV，日本JEOL公司，福建省农科院电镜室提供）；防护眼镜，高压灭菌的不锈钢罐，Masson三色染色试剂盒（福州迈新生物公司）。风湿性心脏瓣膜病患者行心脏瓣膜置换取下的二尖瓣共30例，男性13例，女性17例，年龄（56±12.9）岁（42～70岁）。

　　1.2 方法

　　将手术中切除的病变心脏瓣膜放入高压消毒的不锈钢罐内，浸泡在无菌0.9%生理盐水中，4 ℃冰箱中保存12 h备用。

　　1.2.1 实验分组

　　由于预实验发现输出功率10 w时行去钙化斑块效果差，故输出频率一般选6～10 Hz。将钬激光输出功率预先分成3组：Ⅰ组为1～10 w组；Ⅱ组为11～16 w组，再分为2小组：ⅡA组：输出功率为11～12 w（心脏瓣膜以增厚、僵硬为主，钙化不是很明显）；ⅡB组：输出功率为13～16 w（瓣膜以钙化、增厚为主）；Ⅲ组为>16 w组。每组10块瓣膜。

　　1.2.2 方法

　　配戴防护眼镜，将瓣膜取出，置于无菌铺巾上展开，大头针固定。打开钬激光器，将输出功率调至相应实验组功率范围，输出频率选8 Hz，通过光纤传导，手持光纤输出端，沿瓣膜表面从上到下，从左到右对瓣膜表面的钙化组织进行清除，注意光纤输出端与瓣膜表面成直角。割离钙化斑块时，激光不要固定于某一处时间过久，而使用来回扫描式照射的方法，以免瓣膜穿孔。当瓣膜表面泛黄和瓣膜柔韧度趋于正常时，停止照射。将瓣膜表面钙化斑块清除完毕后，无菌0.9％生理盐水冲洗3遍，每次5 min，放入无菌不锈钢罐内备用。完成1块瓣膜去钙化斑块的时间约(20±5) min。
　　
　　将激光去钙化斑块前的心脏瓣膜各切除1块，行HE染色及扫描电镜观察，而后按以上钬激光瓣膜去钙化斑块的方法进行实验。将激光去钙化斑块后的心脏瓣膜亦行苏木素伊红(HE)染色，同时按文献［1］行胶原纤维Masson染色及按文献［2］制备电镜标本，扫描电镜观察。1.3 统计学处理 通过Photoshop CS3测得数据，SPSS 13.0软件系统计算。两率比较采用χ2检验，计量资料比较采用t检验，P<0.05为差别有统计学意义。

　　2 结果

　　2.1 心脏瓣膜去钙化斑块前后HE染色

　　瓣膜去钙化斑块前行HE染色，可见心脏瓣膜纤维组织增生，伴粘液样变性，灶性钙化。瓣膜去钙化斑块后HE染色见灶性钙化基本被消除，瓣膜表面凹凸不平（图1）。

　　2.2 心脏瓣膜去钙化斑块后热损伤范围

　　Ⅰ组可见心脏瓣膜表面凹凸不平，粗糙，下层胶原纤维暴露较少，热损伤平均范围为（8.84±1.52）μm；Ⅱ组中两小组均可见心脏瓣膜表面凹凸不平，但较光滑，下层胶原纤维暴露较少，热损伤平均范围为(13.46±1.61) μm；Ⅲ组可见心脏瓣膜表面明显凹凸不平，下层胶原纤维暴露显著，热损伤平均范围为(28.55±3.86) μm（图2，表1）表1 瓣膜去钙化斑块后钬激光对周围组织的热损伤范围（略）Tab 1 The thermal damage range of Holmium laser to surrounding tissue after laser radiation（略）

　　2.3 钬激光心脏瓣膜去钙化斑块前后电镜扫描比较

　　Ⅰ组心脏瓣膜去钙化斑块前可见心脏瓣膜表面多处钙化斑块；去钙化斑块后心脏瓣膜表面见多数钙化斑块清除，原处尚残留钙化斑块，表面凹凸不平、粗糙，暴露下层胶原纤维；Ⅱ组中，A组心脏瓣膜照射前可见心脏瓣膜增厚、基本无钙化斑块，B组心脏瓣膜照射前可见瓣膜表面明显凹凸不平，多处钙化斑块；A、B组心脏瓣膜照射后均可见心脏瓣膜表面钙化点基本被清除，表面较为光整，偶有激光切坑，暴露下层胶原纤维；Ⅲ组心脏瓣膜去钙化斑块前可见瓣膜表面多处钙化斑块；去钙化斑块后瓣膜表面钙化点基本被清除，表面凹凸不平且较粗糙，多处激光切坑，暴露胶原纤维（图3，4）。

　　3 讨论
　　
　　心脏瓣膜病是由于炎症、黏液样变性、退行性改变，风湿性疾病等原因引起的单个或多个瓣膜结构的功能或结构异常，导致瓣口狭窄及（或）关闭不全，二尖瓣最常受累，其次为主动脉瓣［3］。
　　
　　钬激光波长2.1 μm，脉冲式激光，是目前众多激光中最新的一种［4］。激光用于心脏瓣膜去钙化斑块主要是利用其光热效应和光爆裂效应。激光照射固体钙化组织，局部温度迅速升高，将固体组织成分转化为气态，以清除钙化组织，激光瓣膜去钙化斑块的优点是具有选择性光热分解效应［5］。激光能量能转换成声能（机械能），产生高冲击力的冲击波来爆裂、粉碎钙化组织。这种机械性力量与所用激光能量大小成正比［6］。
　　
　　当肉眼观察瓣膜表面出现泛黄及瓣膜柔韧度趋于正常时，就不宜继续进行激光辐射，此时瓣膜的钙化组织及增厚纤维组织已基本被清除，胶原纤维层暴露明显，若再继续照射，会加重对瓣膜的损害。激光瓣膜去钙化斑块祛除的是瓣膜的表层纤维层和内皮细胞层，钙化灶常位于这一层。选择的钬激光输出功率为11～16 w时，Ⅱ组瓣膜去钙化斑块后均可见瓣膜表面钙化点基本被清除，表面较为光整，偶有激光切坑，胶原纤维暴露，机械和热损伤范围尚可；心脏瓣膜去钙化斑块选择钬激光输出功率<10 w时，发现清除瓣膜钙化组织困难，且瓣膜去钙化斑块的时间长，高于瓣膜去钙化斑块平均时间；瓣膜去钙化斑块选择钬激光输出功率为>16 w时，瓣膜表面钙化斑块容易清除，但瓣膜明显被烧焦，瓣膜表面出现泛黑且瓣膜易发生穿孔，所以激光瓣膜去钙化斑块时选择适当的激光输出功率十分重要。
　　
　　目前本实验的标本量不够大，需对钬激光输出功率进行更精确分组以及进一步的扩大研究的样本量。若钬激光心脏瓣膜去钙化斑块能应用于临床，将具有机械瓣、生物瓣所无法比拟的优势，为瓣膜疾病的治疗提供一种创新型的治疗手段。

参考文献

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