腎結石在發達國家很常見，這些國家里約有10%的人口患有腎結石。激光碎石術主要通過先進的輸尿管鏡，已成為微創手術消融輸尿管結石和腎結石的一項主要技術。在過去二十年里，以閃光泵浦的固態鈥：YAG激光器一直是激光碎石的主導技術。但這種成熟技術有一些基本限制。人們也在探索用于激光碎石的替代技術，比如銩光纖激光器、銩：YAG激光器和鉺：YAG激光器。
什么是激光碎石術?
激光碎石術是一種微創內窺鏡技術（輸尿管鏡），用激光將尿液中的結石粉碎并取出。一旦確定了結石在膀胱、輸尿管或腎臟中的位置，醫生會將一根光纖插入輸尿管鏡的工作通道，然后激活激光將結石碎成更小的碎片。
碎石主要通過光熱消融來實現。激光輻射的直接吸收會產生熱量，導致石材的熔化和消融。光吸收水分產生二次燒蝕——孔隙中的水迅速蒸發或膨脹，產生較高的局部壓力，引起燒蝕。
通常，外科醫生會用夾鉗將較大的碎片從尿道中取出，較小的碎片稍后可以隨尿排出。根據使用的激光類型及其參數，外科醫生可以采用不同的方法進行手術。
脈沖能量：可用的脈沖能量取決于所使用的激光系統，范圍在0.2J - 6.0J之間，盡管腎結石消融的典型設置范圍是0.2J - 2.0J。頻率或脈沖頻率：由于鈥激光器的技術限制，典型的頻率值在5Hz- 80Hz之間。脈沖持續時間：鈥激光器的典型脈沖持續時間在150μs-500μs之間。鈥：YAG激光器是目前碎石臨床標準激光器的主要原因是其發射波長為2120 nm。這一波長的光會被結石孔隙和孔洞內的水強烈吸收，令水產生熱膨脹并蒸發，從而增強燒蝕效果。此外，鈥：YAG激光器已經成功燒蝕了多種巖石成分。
近年來增加了很多用激光碎石治療尿路結石的方式，但主要技術模式是以下三種：碎片、除塵、“爆米花”。在碎片模式中，使用低脈沖率的高脈沖能量將石頭燒蝕成多個碎片。用夾鉗取出直徑較大的碎片（>2mm）。在除塵模式中，將腎結石破碎成直徑小于1mm的小塊，不需要主動夾鉗取出。在“爆米花”模式中，將光導纖維固定在一個地方，用高脈沖能量制造湍流，反復燒結石，直到它被燒成小塊。表1總結了這三種激光碎石模式各自的典型脈沖能量和脈沖頻率值。
激光碎石術的未來發展趨勢是什么？
過去幾十年里，固體鈥：YAG激光器已經成為最常用的碎石激光器。它的主要優點是可粉碎各種不同類型的結石，成功率較高，在低功率激光器中成本相對較低。但該技術也有其局限性和缺點。它的最關鍵參數有如下幾個方面。
波長，鈥：YAG激光器的發射波長與水吸收峰不完全匹配，差2μm左右。銩光纖激光器的發射波長更接近水吸收峰，但Monocom公司提供了通過設計調整發射波長以完美匹配水吸收峰的可能性，這已被證明導致更有效的石材消融。
脈沖重復頻率，它的最大脈沖速率或脈沖頻率一般在20Hz-80Hz之間，對處理方法造成了一定的限制，特別是除塵模式。最新的鈥：YAG激光系統可實現100Hz-120Hz的重復頻率，顯示了持續增加脈沖重復頻率的趨勢。Monocom公司生產的一款直接二極管系統，電子脈沖頻率可超過1000Hz。此外，其無焊錫激光條安裝技術（夾緊）對半導體和電極之間的CTE不匹配不敏感，可以提高硬脈沖應用的壽命。
平均功率，最大平均功率也呈現了類似的增長趨勢，最新的高功率激光系統可實現120-140W的輸出功率。Monocrom FLEX激光器的平均功率達到了105W。下一代系列激光器還有可能繼續增加這個參數。
插接效率，鈥：YAG激光器的壁插效率很低，約為1~2%。銩光纖激光器的壁插效率最高，最大可達10%左右。Monocom公司生產的直接二極管激光器可實現最大壁插效率約5%，是鈥：YAG激光器的4倍左右。
還有一點很重要，就是直接二極管激光解決方案可以有效用于連續波和脈沖作業。這個優勢與發射波長與低溫和高溫水吸收峰完美匹配的能力的結合，令直接二極管激光解決方案成為理想選擇。這個解決方案也可用于需要做軟組織消融和/或凝血治療，如良性前列腺增生（BPH）的病例上。
本文總結了2μm鈥：YAG激光光源以及Monocom公司生產的直接二極管激光光源的優缺點。按激光類型總結的優缺點。鈥：YAG激光器的優點有已經證明可以粉碎所有類型的結石，低功率激光器中相對低成本；缺點是不匹配水吸收峰、只限于低脈沖率、非常低的壁插效率、維護費用高、高級激光系統有很高的使用限制，光纖≥200μm。
直接二極管激光器的優點有波長與水吸收峰完全匹配、以連續波和脈沖兩種模式運行、脈搏頻率和持續時間非常靈活、波長可以通過設計來調節、壁插效率比鈥：YAG激光器高4倍（~5%）、非常低的維護成本；缺點是尚未進行臨床試驗光纖≥200μm限用。
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