压力之下：输尿管软镜重力灌注的再认识

Slots, C., Boeykens, M., Pauwaert, K. et al. Under pressure: what we thought we knew about gravity irrigation in flexible ureteroscopy. Urolithiasis 54, 5 (2026). https://doi.org/10.1007/s00240-025-01891-1

本研究重新探讨输尿管软镜 (fURS) 重力灌注的物理学原理，评估液体袋高度、参考水平、工作通道占用率、袋内液体量及滴液室配置对灌注流量和压力的影响。研究构建体外模型，采用 2 个 3L 生理盐水袋连接 Y 型管路系统及 LithoVue™输尿管软镜，在 5 种不同高度 (0-200cm H₂O) 下，分别以袋顶部、流出端口和滴液室为参考水平测量灌注流量 (mL/min)。实验设置 4 种工作通道状态：空置、150μm 激光光纤、200μm 激光光纤及 1.9Fr 取石篮。额外实验评估袋内液体量 (3L 至接近空袋) 和滴液室内容物 (空气 vs 液体) 的影响。通过水柱法记录输尿管镜尖端灌注压力。结果显示，灌注流量随液体袋高度增加而成比例上升，以袋顶部为参考时流量最低。工作通道占用显著降低流量，以袋顶部为参考且高度为 0cm 时无可测量流量。袋内液体减少和滴液室空气含量对流量影响极小，即使接近空袋状态亦是如此。压力记录显示液体减少过程中出现负压，且袋顶部与输尿管镜尖端压力相关性最强。研究证实重力灌注遵循静水压原理，液体袋高度和工作通道占用是流量的主要决定因素，而袋内液体量和滴液室配置影响甚微。生理盐水袋顶部最能反映灌注压力，应作为标准参考水平。液体袋排空过程中产生的 7-8cm H₂O 负压对流量影响轻微，但可能影响肾内压力。

逆行肾内手术 (RIRS) 已成为泌尿外科治疗泌尿系结石和上尿路尿路上皮肿瘤的核心术式 [1]。过去数十年间，得益于输尿管软镜 (fURS)、激光碎石系统及辅助器械的技术革新，RIRS 取得了显著发展，手术安全性、有效性和微创性均得到提升。

RIRS 手术成功的关键因素之一是良好的内镜视野，这依赖于持续稳定的灌注，主要受流入和流出两大变量影响。流入量受灌注压力、工作通道直径及器械 (如激光光纤或取石装置) 占用程度影响；流出量则受输尿管镜外径、输尿管通路鞘使用、灌注方式以及输尿管和集合系统的解剖与生物力学特性影响 [2]。

灌注流入与流出失衡可导致肾内压力升高或视野不清，进而增加肾盂静脉反流、肾盂淋巴反流、肾穹窿破裂及术后感染等并发症风险 [3]。值得注意的是，生理状态下肾内压力通常仅为几个 cm H₂O，而肾盂静脉反流在低至 13.6-27.2cm H₂O 压力下即可发生 [4]。因此，内镜手术中维持安全的肾内压力至关重要。

在多种灌注技术中，重力灌注因操作简便、设备要求低而应用最广泛。然而，生理盐水袋高度、参考水平选择 (测量袋高度的位置)、滴液室空气含量及袋内液体量对重力灌注系统流量的影响尚未得到充分阐明。

确定最佳参考水平需评估两个相互关联的变量：灌注流量和静水压。理论上，当肾内压力达到灌注袋高度产生的静水压时，镜尖灌注流量将停止。这引出一个问题：哪种参考水平最能反映该静水压。

直观上，液体袋逐渐排空可能通过降低静水压或产生负压而减少流量。但据作者所知，此类影响的临床意义尚未经过系统验证。

本体外研究旨在系统描述液体袋高度、参考水平 (相对于患者的袋高度测量位置)、工作通道占用率及袋内液体量对输尿管软镜重力驱动灌注流量的影响，揭示基本静水压原理如何影响手术内镜参数，从而重新审视输尿管软镜重力灌注的基本原理。

构建体外实验装置，采用重力灌注系统和输尿管软镜评估灌注流量。2 个 3L 生理盐水袋连接含滴液室的 Y 型灌注管路，并连接至 LithoVue™输尿管软镜 (波士顿科学公司，美国马萨诸塞州马尔伯勒)，输尿管软镜水平放置于手术台上。该输尿管软镜外径 9.5Fr，工作通道 3.6Fr。通过收集并固定 1 分钟内输尿管镜输出液体量来量化灌注流量 (mL/min)(图 1)。

在 5 个目标高度 (0、40、100、150 和 200cm) 评估灌注流量，每个高度采用 3 种不同参考水平定义相对于输尿管镜的灌注袋高度：(1) 生理盐水袋顶部 (指满袋时的液体水平)，(2) 生理盐水袋底部，(3) 滴液室水位。模拟 4 种工作通道占用状态：工作通道空置、150μm TFL 激光光纤 (康乐保公司，丹麦霍斯霍姆)、200μm TFL 激光光纤 (康乐保公司，丹麦霍斯霍姆) 及 1.9Fr Zero Tip 镍钛合金取石篮 (波士顿科学公司，美国马萨诸塞州马尔伯勒)。

为评估生理盐水袋填充状态的影响，分别在袋内液体量为 3L、2L 和 1L 时测量流量，并记录从 1L 逐渐排空至空袋过程中的流量变化。此外，分别在滴液室半充满空气和完全充满液体的状态下进行灌注测试，评估滴液室内容物的影响。

通过锥形连接器 (康乐保公司，丹麦霍斯霍姆) 将透明垂直管连接至输尿管镜流出端口，直接测量镜尖压力 (图 2 和图 3)。分别在通过袋顶部插入针头向生理盐水袋内引入空气和不引入空气的情况下，测量相对于生理盐水袋的水位高度。

由于系统具有确定性特征，本研究未进行统计学分析，所有结果均采用描述性方式呈现。

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图 1 流量测量实验装置示意图。在 3 种不同参考水平 (生理盐水袋顶部、底部和滴液室) 测量流量

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图 2 连接输尿管镜尖端与塑料管的康乐保锥形连接器

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图 3 输尿管镜尖端压力测量实验装置示意图

在不同液体袋高度、参考水平和工作通道占用状态下评估灌注流量。正如预期，流量随液体袋高度增加而持续上升，随工作通道占用率增加而逐渐下降。同样，最低参考水平 (滴液室) 对应的流量高于最高参考水平 (袋顶部)(图 4)。

在 40cm 高度 (以袋顶部为参考)，工作通道空置时流量为 13mL/min，放置 1.9Fr 取石篮时降至 2.5mL/min。当以流出端口和滴液室为参考水平时，相同袋高度下工作通道空置时流量分别增至 21mL/min 和 34mL/min，放置 1.9Fr 取石篮时分别降至 4.5mL/min 和 7.5mL/min。

随着袋高度增加，流量成比例上升。以滴液室为参考、高度 100cm 时，工作通道空置流量达 49mL/min，放置取石篮时降至 12mL/min。150cm 高度时，流量峰值为 65mL/min (空置) 和 16mL/min (取石篮)。最高设置 200cm 高度时，最大流量达 77mL/min (空置)，放置取石篮时降至 20mL/min。所有参考水平均观察到相同模式。

0cm 袋高度测试显示，以袋顶部为参考时，无论通道占用状态如何，均无测量到的灌注流量。甚至观察到以袋顶部为参考且高度为 0cm 时出现反流，表明存在负压。以袋底部为参考时，0cm 高度仍可观察到流量 (例如空置通道时为 5.2mL/min)。以滴液室为参考时，该流量进一步增加 (空置通道时高达 24.2mL/min)。

不同生理盐水袋填充水平 (满袋、2L 和 1L) 下的流量测量显示差异极小。例如，40cm 高度且工作通道空置时，流量从满袋时的 36.0mL/min 轻微降至剩余 1L 时的 34.0mL/min。这种轻微下降 (1-2mL/min) 在所有高度和占用状态下均一致 (表 1)。即使在袋内液体逐渐排空过程中，流量保持稳定直至完全排空 (图 5)。

滴液室充满空气和充满液体时的流量存在轻微差异。例如，100cm 高度 (工作通道空置、满袋) 时，滴液室含空气时流量为 51.0mL/min，完全充满生理盐水时为 52.0mL/min。该发现在所有袋高度、填充水平和工作通道状态组合下均一致。

最后，通过连接输尿管镜尖端的水柱直接压力测量显示，封闭系统中存在持续压力差。当生理盐水袋密封时，使用 Traxerflow™系统 (罗卡姆公司，摩纳哥) 测得镜尖压力低 7cm H₂O，使用传统滴液室灌注装置时低 8cm H₂O。在生理盐水袋顶部插入针头允许空气进入后，这种差异消失，证实密封系统中袋排空过程中存在负压 (图 6)。次要观察发现，滴液室中空气柱的垂直长度与压力降直接相关。例如，滴液室中存在 3cm 空气时，输出管中的水位比袋中水位低 11cm，与预期的 8cm 真空效应加上 3cm 气隙相符。滴液室完全充满时，除袋内负压外无额外压力差。最后观察到，袋内液体从 3L、2L 和 1L 排空时，水位分别下降 5cm、7cm 和 12cm (图 7)。如前所述，这些压力变化对灌注流量影响极小。

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图 4 5 种不同高度 (0、40、100、150 和 200cm) 和 4 种工作通道占用状态 (空置、150μm 光纤、200μm 光纤和 1.9Fr 取石篮) 下，3 种灌注系统参考水平 (生理盐水袋顶部、底部和滴液室) 的灌注流量 (mL/min) 测量结果表 1 2 种灌注高度 (40cm 和 100cm)、4 种工作通道占用状态 (空置、150μm 激光光纤、200μm 激光光纤和 1.9Fr 取石篮) 及 3 种袋填充水平 (1L、2L 和 3L 满袋) 下，滴液室半充满空气和完全充满液体时的流量 (mL/min)

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图 5 生理盐水袋排空 (最后 1L 液体) 对灌注流量影响的曲线图。整个排空过程中流量保持稳定，即使在最后几毫升直至完全排空时，仅观察到轻微下降

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图 6 压力测量示意图，显示向生理盐水袋内引入空气的效果 (A) 当针头插入袋顶部允许气流进入时，系统表现为连通器：输尿管镜输出端水位与袋内水位平衡；(B) 相反，无气流 (密封袋) 时，由于形成真空，观察到 7-8cm H₂O 的压力降

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图 7 袋排空对袋内水位影响的示意图

本体外研究探讨输尿管软镜 (fURS) 重力灌注系统中灌注流量的决定因素，重点关注液体袋高度、参考水平、工作通道占用率、生理盐水袋填充状态及滴液室内容物。研究结果证实流量主要由静水压驱动，滴液室空气和袋内液体减少影响甚微，而其他看似次要的系统特征 (如袋高度、通道占用) 则对灌注行为有显著影响。

正如预期，灌注流量随生理盐水袋高度增加而成比例上升，与 Rehman 等人和 Tokas 等人的前期研究一致 [5,6]。本模型中，当袋高度从 40cm 增至 200cm (工作通道空置，以袋顶部为参考) 时，流量从 13mL/min 升至 61mL/min。然而，流量具有输尿管镜特异性，并非普遍适用。Dragos 等人在 40cm H₂O 压力下比较 8 种输尿管镜，报道流量范围为 17-32mL/min，其中 LithoVue™为 24mL/min [7]。尽管其参考水平未明确，但与本研究数据比较表明，其参考水平接近袋底部。这些差异凸显了灌注研究中标准化输尿管镜特性和参考水平的必要性。

流量随工作通道阻塞程度增加而降低。1.9Fr 取石篮导致的流量减少最为显著，这与 Inoue 等人的研究一致，他们发现更大的内部阻力会减少流量，尤其是在重力灌注系统中 [8]。需要注意的是，本研究未设置流出阻力，而这是影响体内肾内压力的重要因素。Marom 等人指出，肾内压力和灌注流量通过流出阻力内在关联，后者受输尿管镜尺寸、输尿管通路鞘使用和患者解剖结构等变量调节 [9]。

本研究显示，即使使用相同绝对高度，参考水平选择 (即袋顶部、袋底部或滴液室) 对实际压力梯度和流量有显著影响。现有文献中这一点很少标准化，可能导致报道的灌注性能存在差异。Grinholtz 等人观察到流量因系统结构和参考点不同而存在显著差异，强调实验装置方法学一致性的必要性 [10]。本模型证实，当袋顶部与镜尖对齐时，自发流出停止，标志着压力平衡。在体内，这一原理可作为替代指标：无流出表明肾内压力至少等于灌注袋压力，持续流则表明压力较低。重要的是，在封闭系统中，以袋顶部为参考与测量压力的偏差仅为 7-8cm H₂O，优于其他参考水平。这些发现支持在实验和临床环境中采用袋顶部作为标准参考。

研究考察的另一个变量是生理盐水袋填充水平。我们假设接近排空可能因静水压降低或密封系统中形成真空而减少流量，但观察到的影响极小。在所有工作通道状态下，满袋与接近空袋的流量差异较小 (≤2-3mL/min；最大 4-6.5mL/min)，表明重力驱动系统在完全排空前维持稳定流量。这与 Inoue 等人的研究一致，他们显示除非流量受阻或液体源耗尽，重力灌注对轻微压力波动基本不敏感 [8]。然而，袋内液体从 3L 排空至 0L 时产生 24cm H₂O 的压力降。这种降低可能显著影响肾内压力，尤其是在袋高度较低时 (如 40cm)。在存在流出阻力的体内环境中，这种压力损失可能相当于袋高度仅为 20cm 的效果，进一步的压力下降可能在袋完全排空前就使流量完全停止。

此外，我们在封闭系统中检测到负压伪影，表现为镜尖水柱水平降低 (Traxerflow™系统低 7cm H₂O，传统滴液室灌注装置低 8cm H₂O)，插入针头允许空气进入后该现象消失。这种真空效应虽然对流量影响不显著，但仍可能影响体内肾内压力。例如，当我们期望达到 40cm H₂O 肾内压力并将袋挂在 40cm 高度时，8cm H₂O 的负压效应意味着与实际测量压力存在 20% 的差异。这种情况下，应考虑将灌注袋挂得更高，约 50cm H₂O，以达到上述 40cm H₂O 的肾内压力。

滴液室内容物对流量有轻微影响，完全充满液体时流量略高。滴液室中残留 3cm 空气时观察到的轻微流量减少可用帕斯卡定律 (ΔP=ρgh) 解释。将 3cm 水 (ρ≈1000kg/m³) 替换为空气 (ρ≈1kg/m³)，相当于移除约 3cm H₂O 的静水压柱，因为相比之下空气几乎不产生压力。再加上约 8cm H₂O 的负压分量，有效驱动压力从理论的 40cm H₂O 降至约 29cm H₂O，完全解释了滴液室部分充满空气时灌注流量较低的现象。

本研究的主要优势在于系统设计，独立测试了灌注流量的所有相关决定因素，并使用稳定、无泄漏的体外模型最大限度减少变异性。详细报告方法，包括参考点，提高了透明度，便于未来研究间的比较。

本研究也存在局限性。所有测量均使用单一一次性输尿管镜和灌注装置，因此结果可能因设备不同而异。此外，体外装置未模拟肾脏生理学特征，如组织阻力、输尿管顺应性或反流，限制了直接转化为体内情况的能力。需要临床或动物研究验证这些发现。

本研究通过体外实验详细分析输尿管软镜重力灌注系统的基本静水压原理及影响灌注流量的因素。液体袋高度和工作通道占用率仍是流量的主要决定因素。滴液室填充状态和袋内液体量对流量影响极小，但与压力成比例相关。研究证实生理盐水袋顶部最能反映真实灌注压力，应作为参考高度。值得注意的是，生理盐水袋排空过程中检测到 7-8cm H₂O 的负压，对流量影响轻微，但可能影响肾内压力。这些发现强调标准化灌注装置参数的重要性，并提出简单、可重复的措施优化流量，降低压力相关并发症风险，尤其在缺乏实时压力监测的环境中。