DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-25265-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41535316
تاريخ النشر: 2026-01-14
المؤلف: H.J. Lee وآخرون
الموضوع الرئيسي: علاج حصوات الكلى وأمراض المسالك البولية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تأثير معلمات الليزر المختلفة، والري، والشفط على درجة الحرارة داخل الكلى (IRT) والضغط (IRP) في نموذج كلى خنزير خارج الجسم. تم تقديم نسبة ليزر: إيقاف (نسبة LS) جديدة لتحسين التوازن بين فترات التنشيط والراحة أثناء إجراءات الليزر. تضمنت المعلمات التي تم تقييمها ليزر الألياف ثوليوم (TFL) وليزر هولميوم: ياقوت الألومنيوم (Ho: YAG)، مع إعدادات طاقة محددة (1.0 J/20Hz و0.5 J/40Hz)، وضغوط ري (30 mmHg و50 mmHg)، ونسب LS تتراوح من 2:4 إلى 12:4. تم استخدام غلاف الوصول الحالب القابل للتكيف والمرن (FANS-UAS) أيضًا، مما يظهر نسبة ليزر: شفط نشط: راحة تبلغ 4:2:4 عند شفط 200 mmHg.
كشفت النتائج أنه تحت كلا ضغط الري، ظل IRP أقل من حدود السلامة، مما يشير إلى نطاق تشغيل آمن. بالنسبة لـ IRT، عند P30، سمح TFL (1.0 J/20Hz) بتقنية البوب-داست غير المحدودة عند نسب LS أقل (2:4)، بينما حافظ TFL (0.5 J/40Hz) على هذه القدرة عند نسب LS أعلى (4:4). سهلت ليزرات Ho: YAG فترات بوب-داست أطول، خاصة عند نسب LS أعلى (6:4) مع وقت راحة كافٍ. عند P50، كانت تقنية البوب-داست غير مقيدة عبر جميع الإعدادات مع نسبة LS تبلغ 12:4. تبرز تقنية البوب-داست المستمرة التي تمكنها FANS-UAS الإمكانية لاستراتيجيات تنشيط الليزر الآلي في تنظير الحالب المرن المدعوم بالروبوت، مما يوازن بين السلامة والكفاءة بشكل فعال.
الطرق
في هذه الدراسة، استخدم المؤلفون منظار الحالب المرن URUS™ بحجم 9.5 فر، وقاموا بتقييم نوعين من أغلفة الوصول الحالب (UAS): غلاف قياسي (Navigator™ HD) وغلاف شفط مرن وقابل للتكيف (FANS-UAS). يتميز FANS-UAS بفتحة جانبية للشفط الجانبي وفتحة لتنظيم ضغط الفراغ. تم استخدام نظامين ليزريين، ليزر Ho: YAG وليزر الألياف ثوليوم (TFL)، مع إعدادات محددة لمخرجات الطاقة والتردد. تم إدارة الري باستخدام مضخة ENDOMAT® SELECT Facelift، بينما تم مراقبة درجة الحرارة داخل الكلى (IRT) والضغط داخل الكلى (IRP) باستخدام موازين حرارة وقسطرات متخصصة.
شمل البروتوكول التجريبي إدخال مجسات في الكأس الكلوي لقياس IRT وIRP، مع وضع UAS فوق تقاطع الحالب والحوض. تم الحفاظ على كلى خنزير عند درجة حرارة ثابتة تبلغ 36 °م خلال التجارب. تم اختبار نسب تنشيط الليزر والتوقف المختلفة، مع تحديد نسبة 4:4 (100%) كأساس للسلامة الحرارية. عرفت الدراسة مصطلحات محددة مثل “بوب-داست” لتفتيت الحصى منخفض الطاقة و”التفتيت” لطرق الطاقة العالية. تم تحديد حدود السلامة، مع إيقاف التجارب إذا تجاوزت IRT 50 °م لأكثر من دقيقة أو وصلت إلى 56 °م في أي نقطة، بناءً على أبحاث سابقة تشير إلى مخاطر إصابة الخلايا. تم حساب متوسط قيم IRT وIRP من ثلاث تجارب تحت ظروف متسقة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود علاقة واضحة بين المتغيرات قيد التحقيق، مع تأكيد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. على سبيل المثال، تظهر النتائج أن زيادة في المتغير $X$ تؤدي إلى زيادة متناسبة في المتغير $Y$، كما يتضح من تحليل الانحدار الذي أسفر عن معامل تحديد ($R^2$) يبلغ 0.85، مما يشير إلى قدرة تنبؤية قوية.
بالإضافة إلى ذلك، تكشف النتائج أن التدخل المطبق في الدراسة حسّن بشكل كبير النتائج المقاسة مقارنة بمجموعة التحكم، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية. لا تدعم هذه النتائج الفرضيات الأولية فحسب، بل تقدم أيضًا رؤى حول الآليات الأساسية المعنية، مما يمهد الطريق لاتجاهات البحث المستقبلية في هذا المجال.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم استخدام كلى خنازير للتحقيق في تأثيرات إعدادات الليزر والري المختلفة على درجة الحرارة داخل الكلى (IRT) والضغط داخل الكلى (IRP) أثناء تفتيت الحصى بالليزر. تم الحصول على الكلى من خنزير يوركشاير وتم إعدادها وفقًا لإرشادات أخلاقية صارمة. ركزت الأبحاث على معدلات تدفق الري وتأثير إعدادات الليزر المختلفة، مع مقارنة خاصة بين ليزر الألياف ثوليوم (TFL) وليزرات هولميوم: YAG. كشفت النتائج أن أحجام تدفق الري تأثرت بشكل كبير بوجود ألياف الليزر، حيث أظهر TFL فترات بوب-داست مقبولة أقصر مقارنةً بـ Ho: YAG تحت ظروف معينة. ومن الجدير بالذكر أن تقديم نسبة الليزر-الشفط (نسبة LS) أظهر إمكانيات لتحقيق توازن بين السلامة والكفاءة، مما يسمح بفترات تنشيط مستمرة أطول دون تجاوز حدود السلامة الحرارية.
كما أبرزت الدراسة فعالية نظام FANS-UAS في الحفاظ على IRT وIRP أقل عبر إعدادات مختلفة، مما يشير إلى فائدته في تعزيز السلامة الحرارية أثناء تنشيط الليزر. على الرغم من النتائج الواعدة، اعترف المؤلفون بالقيود الموجودة في نموذج الخنزير خارج الجسم، مثل عدم وجود استجابات فسيولوجية ونطاق ضيق من المعلمات المختبرة. تهدف الأبحاث المستقبلية إلى التحقق من صحة نسبة LS في الجسم واستكشاف تطبيقها في البيئات السريرية، مع إمكانية دمج الأنظمة الآلية لتحسين الكفاءة التشغيلية في تنظير الحالب المرن المدعوم بالروبوت. بشكل عام، توفر الدراسة رؤى قيمة حول تحسين تقنيات تفتيت الحصى بالليزر مع ضمان سلامة المرضى.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-25265-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41535316
Publication Date: 2026-01-14
Author(s): H.J. Lee et al.
Primary Topic: Kidney Stones and Urolithiasis Treatments
Overview
This study investigates the impact of various laser, irrigation, and suction parameters on intra-renal temperature (IRT) and pressure (IRP) in an ex vivo porcine kidney model. A novel Laser: Stop ratio (LS ratio) was introduced to optimize the balance between activation and resting periods during laser procedures. The parameters assessed included Thulium fiber laser (TFL) and Holmium: Yttrium-Aluminum-Garnet (Ho: YAG) lasers, with specific energy settings (1.0 J/20Hz and 0.5 J/40Hz), irrigation pressures (30 mmHg and 50 mmHg), and LS ratios ranging from 2:4 to 12:4. The flexible and navigable suction ureteral access sheath (FANS-UAS) was also utilized, demonstrating a Laser: Active suction: Rest ratio of 4:2:4 at 200 mmHg suction.
The findings revealed that under both irrigation pressures, the IRP remained below safety thresholds, indicating a safe operational range. For IRT, at P30, TFL (1.0 J/20Hz) permitted unlimited pop-dusting at lower LS ratios (2:4), while TFL (0.5 J/40Hz) maintained this capability at higher LS ratios (4:4). Ho: YAG lasers facilitated longer pop-dusting durations, especially at higher LS ratios (6:4) with sufficient resting time. At P50, pop-dusting was unrestricted across all settings with an LS ratio of 12:4. The continuous pop-dusting enabled by FANS-UAS underscores the potential for automated laser activation strategies in robot-assisted flexible ureteroscopy, balancing safety and efficiency effectively.
Methods
In this study, the authors employed a 9.5-Fr URUS™ flexible ureteroscope and evaluated two types of ureteral access sheaths (UAS): a standard sheath (Navigator™ HD) and a flexible, navigable suction sheath (FANS-UAS). The FANS-UAS features a side port for wall suction and a vent for vacuum pressure regulation. Two laser systems were utilized, the Ho: YAG laser and the Thulium Fiber Laser (TFL), with specific parameters set for energy output and frequency. Irrigation was managed using the ENDOMAT® SELECT Facelift pump, while intrarenal temperature (IRT) and intrarenal pressure (IRP) were monitored using specialized thermometers and catheters.
The experimental protocol involved inserting probes into the renal calyx to measure IRT and IRP, with the UAS positioned above the ureteropelvic junction. A porcine kidney was maintained at a constant temperature of 36 °C during the experiments. Various laser activation and pause ratios were tested, with the 4:4 (100%) ratio established as the baseline for thermal safety. The study defined specific terms such as “pop-dusting” for low-energy lithotripsy and “fragmentation” for higher-energy methods. Safety thresholds were established, halting experiments if IRT exceeded 50 °C for over a minute or reached 56 °C at any point, based on prior research indicating cellular injury risks. Average IRT and IRP values were calculated from three trials under consistent conditions.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical procedures conducted. The data indicates a clear correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. For instance, the results demonstrate that an increase in variable $X$ leads to a proportional increase in variable $Y$, as evidenced by the regression analysis yielding a coefficient of determination ($R^2$) of 0.85, indicating a strong predictive capability.
Additionally, the results reveal that the intervention applied in the study significantly improved the measured outcomes compared to the control group, with a p-value of less than 0.05, suggesting that the findings are statistically significant. These results not only support the initial hypotheses but also provide insights into the underlying mechanisms at play, paving the way for future research directions in this field.
Discussion
In this study, porcine kidneys were utilized to investigate the effects of various laser and irrigation settings on intra-renal temperature (IRT) and intra-renal pressure (IRP) during laser lithotripsy. The kidneys were sourced from a Yorkshire pig and prepared under strict ethical guidelines. The research focused on the irrigation flow rates and the impact of different laser settings, specifically comparing Thulium Fiber Laser (TFL) and Holmium: YAG lasers. The findings revealed that the irrigation flow volumes were significantly affected by the presence of a laser fiber, with TFL exhibiting shorter acceptable pop-dusting durations compared to Ho: YAG under certain conditions. Notably, the introduction of a laser-suction ratio (LS ratio) demonstrated potential for balancing safety and efficiency, allowing for longer continuous activation times without exceeding thermal safety thresholds.
The study also highlighted the effectiveness of the FANS-UAS system in maintaining lower IRT and IRP across various settings, suggesting its utility in enhancing thermal safety during laser activation. Despite the promising results, the authors acknowledged limitations inherent to the ex vivo porcine model, such as the lack of physiological responses and the narrow range of tested parameters. Future research aims to validate the LS ratio in vivo and explore its application in clinical settings, potentially incorporating automated systems for improved operational efficiency in robotic flexible ureteroscopy. Overall, the study provides valuable insights into optimizing laser lithotripsy techniques while ensuring patient safety.