横跨泌尿、医美两大赛道，中科院物理所资深科学家发力铥激光，实现百分百国产化

2013年，英国和意大利的科考人员在苏丹共和国中部的一座史前墓地里发现了一颗12000年前的膀胱结石，这也是迄今为止在考古记录中出土的最古老的结石。^[1]

无论是12000年前绳文时代，还是12000万年后的信息时代，时至今日，人类都仍然无法摆脱尿路结石的侵扰。不过好在一代又一代聪明又坚韧的人类从未放弃与疾病的搏斗，泌尿结石对今天的我们来说，已不再是不治之症。

目前，医院对于输尿管结石的治疗，除了药物保守治疗外（结石直径小于0.6cm），通常选用体外冲击波碎石和输尿管镜下钬激光碎石。

体外冲击波碎石术是利用冲击波能量，通过人体软组织，传递、聚焦到结石，震碎结石，让结石从尿路排出。具有治疗价格低、非侵入性等优点。然而这种治疗方法对于致密结石，碎石效果不佳，且短期内反复、高能量的震波，可能会永久损伤患者肾功能。对于直径超过2厘米的结石，冲击后大量碎石同时进入输尿管，可能形成“石街”，造成严重的梗阻，需通过再次手术解决。

输尿管镜钬激光碎石术，是现代泌尿系结石内镜治疗的“金标准”。钬激光波长2100nm，具备碎石、切割（软组织）两大作用。其治疗泌尿结石的过程，是在病人麻醉后，手术医生置入导丝，再经过人体自然的泌尿系统腔道——尿道、膀胱、输尿管置入一条软镜鞘，直达肾盂，利用细镜通过软镜鞘进入肾脏，找到结石后，利用钬激光将结石击碎，再用套石篮取出结石。

然而“金标准”钬激光也存在3大业内公认的手术风险。

一是钬激光碎石时局部温度较高，易导致输尿管出现热损伤。随着尿管拔除，患者排尿时尿液会通过破损的部位渗到尿道周围形成海绵体纤维化，并逐渐形成瘢痕，导致尿道狭窄，日后形成输尿管狭窄。

二是钬激光一期清石率低。输尿管镜钬激光碎石取石多采取的仰卧截石位，尿道外口至肾盂肾盏形成了外高内低的空间落差，结石本身的重力作用使碎后颗粒沉积在低位的肾后组盏，需要辅助套石篮或高压水液“爬坡”艰难套出、冲出，碎石残留是难以避免，一期清石率低。

三是手术效率低，易引发并发症。钬激光碎石需要持续灌注生理盐水，其目的一是将激光产生的热量带走，避免热损伤；二是解决解结石碎屑的排出；三是通过循环水保持术野清晰。任何导致灌注不当或引流不畅的因素都会引起肾内压升高，导致并发症发生，甚至危及患者生命。故而多数医生在术中不敢持续足量灌注，术区液体循环速度慢，碎石炸裂视野不清，无法连续激发钬激光进行高效持续碎石。并且，在担心高压不敢灌注的同时，医生也会担心热损伤，故而多数医生会设置低能低效碎石模式，导致手术效率低。目前钬激光碎石手术时间一般在30—60分钟左右。

2022年，国外研究团队在欧洲泌尿外科杂志EUROPEAN UROLOGY上发布《Thulium Fibre Laser versus Holmium:YAG for Ureteroscopic Lithotripsy: Outcomes from a Prospective Randomised Clinical Trial》，对比了光纤铥激光与钬激光用于输尿管镜碎石术的临床结果，研究表明，使用光纤铥激光治疗肾结石的患者达到无石状态的人数明显增多，术中并发症的发生率也明显减少。光纤铥激光的治疗效果明显优于钬激光。^[2]

其实，早在2019年，我国本土企业——百健嘉屹（宁波）光电科技有限公司（后称“百健嘉屹”）便开着力于拥有完全自主知识产权的铥激光的研发。

经过多年的摸索与攻坚，百健嘉屹首创谐振腔方式脉冲铥激光输出，峰值功率最高达30000W以上（国外目前最高1000w左右）。并且百健嘉屹还是国内唯一拥有全固态铥激光器自主知识产权的铥激光治疗机生产企业。目前公司在泌尿与和医美领域均有布局。

百健嘉屹创始人张宝刚，中科院物理所资深科学家，863计划固态铥激光项目核心成员。拥有30多年激光器研发经验和超10年的产业转化经验。

1985年，他从河北工业大学精密仪器专业毕业后，公派德国5年，1989年5月开始从事工业激光研究。

自1989年归国后，张宝刚一直从事医用激光器的应用研发，其主导开发的中国第一台医用半导体激光、医用绿激光、医用铥激光先后于2003年、2005年、2012年取得相关资质并获批上市运用。

百健嘉屹创始人 张宝刚

百健嘉屹核心团队均拥有十五年以上的生产研发管理经验和市场运作经验，“作战”经验丰富。此外，公司还聘请了清华大学、中国人民解放军总医院、首都医科大学附属北京安贞医院等高校医院的学者专家作为专家顾问，进行研发和临床合作。

铥激光，俗称2微米激光，是通过铥金属产生，具有血红蛋白、水、结石高吸收率的物理特性。

人体结石主要是草酸钙解释和磷酸钙结石，而铥元素对草酸钙和磷酸钙的吸收率比钬元素高4-9倍。吸收率越高，所需要的能量就越小，切割速度就越快，产生的热量就更小，能有效避免了钬激光会产生的热损伤问题。此外，人体的原组织80%都是水，较之电切与绿激光，铥对水的吸收率更高，在原组织切割方面也颇具优势。

针对钬激光在泌尿结石领域的不足，百健嘉屹将铥激光与绿激光结合，推出了调Q脉冲铥激光和绿激光协同输出治疗仪。

调Q脉冲铥激光和绿激光协同输出治疗仪

由于铥激光为不可见光，百健嘉屹便巧思通过可见光绿激光来进行引导显示。

该设备解决了目前市场上同种类产品功能单一、不同治疗方式需要不同设备处理的情况，将治疗泌尿系疾病常用的切割、汽化、碎石三种技术集成在一台设备上。适用于草酸钙结石、胱氨酸结石、尿碱结石等各类硬度的泌尿系结石，可实现粉末化碎石，即让碎石颗粒从人体腔道自然排出，不需再对大块结石碎片进行繁琐且费时的主动取石，大幅提升了治疗效果与手术效率。

与钬激光相比，百健嘉屹自研的调Q脉冲铥激光和绿激光协同输出治疗仪，能量高（50W）且可控，谐振腔方式脉冲铥激光输出方式，可以让更小的功率输出更大的能量，实现软性结石与硬石的瞬间汽化。所产生的热能更低，降低了出血量，避免了热损伤。并且，粉末化碎石减少了内窥镜下的碎片风暴，能改善碎石术期间的内窥镜视野，提升手术质量，缩短手术时间。

据悉，该设备的成型机已完成动物实验，并于2022年底在河南检测所完成了样机预检测，预计明年进入临床。此外，公司自研的光纤耗材，也预计于2023年上半年获批。

医美是激光技术的又另一重要应用领域。

由于色斑成因复杂、种类复杂，目前市面上对于表皮下的病因引起的黄褐斑和更深层的皱纹治疗尚无理想的治疗方案。激光技术的出现无疑为色斑治疗提供了新选择。

百健嘉屹基于点阵连续铥激光开发了新一代点阵脉冲铥激光，具有功率更小，对人体表皮损伤更小、作用更深、治疗效果更好等优点。其能量精度高达0.1W，安全可控。

其工作原理是通过刺激胶原蛋白的生成和诱导胶原蛋白收缩，达到收缩毛孔、改善细纹、及紧致肌肤的效果。在穿透过程中，血管中的血红蛋白对它的吸收更加强烈，因此具有凝固血液，治疗红血丝、痤疮（炎症）的作用。对浅表黑色素有出色的爆破作用，所以对于治疗痘疤痘印及肤色暗沉问题，效果显著。

“一机两用”是百健嘉屹点阵脉冲铥激光的特色，其既可以通过点阵式铥激光治疗黄褐斑，也可以通过表皮照射实现皮肤美白、紧致毛孔、减少雀斑。并且，该设备还可实现非剥脱、微剥脱与剥脱三种治疗效果，满足不同治疗需求。

与CO_２点阵激光相比，铥激光对水的吸收系数较小，不会汽化表皮而出现白点，治疗过后的皮肤只出现微红微肿的反应。且铥激光可以穿透到真皮中胚层，刺激胶原纤维再生，同时不过度损伤表皮，损伤小，不结痂，客户接受度较高。

与欧美的飞梭激光（波长1530nm）相比，百健嘉屹的点阵脉冲铥激光（波长2025nm）穿透深度更深，表皮损伤更小，对水的吸收率是国外激光的20倍以上，故而可以用更小的功率产生更大的能量，达到治疗目的。

据悉，该产品将于明年开始动物实验。

由于掌握了底层的激光器技术，可自主组装激光机等核心部件，上述提到的两款设备，百健嘉屹均实现了整机百分百国产化，拥有一定成本优势。

同时，百健嘉屹还可根据市场需求调整精度控制、供电模式等，提供个性化定制化服务。

由于铥激光本身技术延展性好，除上述提到的泌尿和医美领域，百健嘉屹也正在积极探索铥激光在脑瘤、慢阻肺、血液的无创检测、肾器官交感神经引发的血压高治疗等方面的应用。

此外，铥激光在工业领域也有着广泛的应用，可用于切割、海水淡化、可控核聚变，大气探测等前沿领域。

作为国产铥激光行业的早期入局者，百健嘉屹也在积极推广自己产品和品牌。近期，公司正在筹备新一轮融资，以加速产品申报与厂房建设。

随着席卷全国的进口设备采购限制风暴拉开帷幕，我们也期待着百健嘉屹能崛起为峰，将国产医疗激光“铥”出世界。

参考资料：

1、Late Pleistocene/Early Holocene Evidence of Prostatic Stones at Al Khiday Cemetery, Central Sudan

2、European Urology, Volume 82, Issue 1, July 2022, Pages 73-79