能谱CT分析泌尿系结石成分与碎石难易程度的关系

邢滇霞　黄培　赵冬青　满建仁　付建军　马怿民　尚拥军　杜凡

摘要：目的 探討碎石术前能谱CT在体所测结石成分与碎石难易程度的关系。方法 体外震波碎石治疗的泌尿系结石患者在术前进行能谱CT扫描，测量有效原子序数在体分析其结石成分，最后根据碎石次数比较各组结石碎石难易程度。结果 不同成分的结石其碎石难易程度差异有统计学意义（P<0.05）。一水草酸钙结石与磷酸镁铵结石、一水草酸钙结石与磷酸钙结石、一水草酸钙结石与胱氨酸结石、一水草酸钙结石与尿酸结石、二水草酸钙结石与磷酸镁铵结石、二水草酸钙结石与胱氨酸结石、二水草酸钙结石与尿酸结石、磷酸镁铵结石与磷酸钙结石、磷酸镁铵结石与胱氨酸结石、磷酸钙结石与胱氨酸结石、磷酸钙结石与尿酸结石、胱氨酸结石与尿酸结石各组间均有统计学意义（P<0.05），其余两种结石之间比较无统计学意义（P>0.05）。结论 能谱CT经有效原子序数体内所测得不同成分的结石之间碎石难易程度不同。胱氨酸结石碎石难度最大，其次一水草酸钙结石较难碎，磷酸镁铵结石碎石难度最低。

关键词：泌尿系结石；能谱CT；有效原子序数；结石成分；体外震波碎石术

Analysis of the Relationship between the Composition of Urinary Calculi and the Degree of Difficulty of Lithotripsy by CT

XING Dian-xia1，HUANG Pei1，ZHAO Dong-qing2，WAN Jian-ren2，FU Jian-jun2，MA Yi-min2，SHANG Yong-jun2，DU Fan2

（1.Shihezi University School of Medicine，Shihezi 832000，Xinjiang，China；

2.Department of Radiology，474 Hospital of People's Liberation Army，Urumqi 830000，Xinjiang，China）

Abstract：Objective To investigate the spectrum measured by CT before lithotripsy stone composition and gravel in the body of the degree of difficulty.Methods The patients with urinary calculi extracorporeal shock wave lithotripsy energy spectrum CT scan before operation， measuring the effective atomic number analysis of stone composition in body，according to the number of gravel were stone rubble difficulty.Results The different components of the gravel stones difficult to have statistical significance difference degree（P<0.05）.A water calcium oxalate stone and magnesium ammonium phosphate stones，calcium oxalate stones and calcium phosphate stones，calcium oxalate stones and cystine stones，calcium oxalate stones and uric acid stones，two water calcium oxalate stone and magnesium ammonium phosphate stones，two water calcium oxalate stone and cystine stones，two water calcium oxalate and uric acid stones，magnesium ammonium phosphate stones and calcium phosphate stones，magnesium ammonium phosphate stones and cystine stones，calcium phosphate stones and cystine stones，calcium phosphate stones and uric acid stones，meaning cystine stones and uric acid stones between groups were statistically（P<0.05），the other two a stone was not statistically significant （P>0.05）.Conclusion The energy spectrum of CT is different in the degree of lithotripsy between the stones of different compositions measured by the effective atomic number.Cystine stone crushed stone the most difficult，followed by calcium oxalate stones more difficult to break，magnesium ammonium phosphate stones gravel lowest difficulty.

Key words：Urinary calculi； energy spectrum CT；Effective atomic number；Composition of calculi；Extracorporeal shock wave lithotripsy

体外震波碎石（extracorporeal shock wave lithotripsy，ESWL），自上世纪80年代在我国已经得到广泛的应用。ESWL碎石的难易程度被认为可能与泌尿系结石的组成成分有关[1]。目前泌尿系结石成分的分析几乎均为体外方法，而由能谱CT有效原子序数（effective atomic number，Eff-Z）测量得出泌尿系结石化学成分的方法为其体内分析提供了有效的途径[2，3]，本研究拟采用这一方法预测泌尿系结石碎石的难易程度。

1 资料与方法

1.1一般资料 经解放军第474医院伦理委员会批准，收集2016年2月～7月在解放军474医院能谱CT扫描后接受体外震波碎石治疗的泌尿系结石患者共109例作為研究对象。其中男73例，女36例，年龄18～72岁，平均年龄43.1岁。发病部位：左肾结石8例，其中肾盏2例，大小2.3～2.8 mm；肾盂6例，大小2.9～15.9 mm。右肾结石6例，其中肾盏2例，大小1.7～4.0 mm；肾盂4例，大小5.8～13.6 mm。左输尿管结石51例，上段14例，大小1.3～13.6 mm；中段9例，大小3.3～11.0 mm；下段28例，大小1.6～13.1 mm。右输尿管结石44例，上段14例，大小3.0～11.0 mm；中段5例，大小3.1～7.7 mm；下段25例，大小1.4～10.4 mm。所有纳入病例碎石前均行能谱CT扫描，并记录结石的Eff-Z以及碎石的次数。

1.1.1纳入标准 经能谱CT检查后进行体外震波碎石（ESWL）治疗的泌尿系结石患者，能谱CT检查与ESWL间隔时间在1个月以内。

1.1.2排除标准 ①严重脑血管病、凝血功能障碍；②妊娠期及月经期妇女；③传染性疾病活动期；④心肺功能严重障碍，糖尿病发作期不能控制缓解的；⑤肾脏功能严重受损；⑥尿路解剖异常或感染等不适宜行体外冲击波治疗的患者[4]。

1.2 CT扫描 采用GE能谱CT Discovery CT750HD，选择能谱扫描（gemstone spectral imaging，GSI）方式。管电压为140 kVp、80 kVp，0.5 ms瞬时切换，管电流约为640 mA，球管转速0.6 s/rot，螺距0.984∶1，探测器准直64 mm×0.625 mm，DFOV 350 mm，图像层厚1.25 mm。能谱数据传入后处理工作站AdvantageWorkstation 4.6。

1.3分析处理 所有的数据分析在GE AW4.6（AdvantageWorkstation 4.6）工作站上进行，使用能谱分析平台（GSI Viewer）进行有效原子序数（Effective Atomic Number，Eff-Z）分析处理。采用腹部软组织窗（窗宽260 Hu，窗位40 Hu）。选择结石最大径的层面，感兴趣区（ROI）的大小选择其面积的1/2～2/3[5，6]。根据有关文献，不同的Eff-Z对应的不同成分结石，分别为：Eff-Z为11.07时，为胱氨酸结石；Eff-Z为13.52时，为一水草酸钙结石；Eff-Z为13.10时，为二水草酸钙结石；Eff-Z为15.95时，为磷酸钙结石；Eff-Z为9.99时，为磷酸镁铵结石；Eff-Z为7.20时，为尿酸结石[7]。判断结石有效原子序数测量值，选取与文献报道的不同成分结石有效原子序数标准值最相近的值作为该结石的主要成分。

1.4体外震波碎石 碎石过程由专业的碎石医师操作。采用深圳HK.ESWL-V型体外冲击波碎石机进行治疗。碎石工作电压选择14 kV，每次冲击次数控制在1500下以内。碎石后遵医嘱大量饮水，适度运动，并收集尿液，观察结石碎屑及有无血尿。经碎石治疗的患者1 w后复查，以腹部X线检查或超声复查有无结石影判定结石是否清除，如仍有结石未排出则再次行碎石治疗。

1.5统计学分析 采用SPSS17.0进行数据分析，所测得数据计量资料用（x±s）表示，六组结石及每两组结石之间的比较均采用非参数检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1不同成分结石的情况 经能谱成像有效原子序数测量显示，本研究中胱氨酸结石（cystine，CYS）13例，一水草酸钙结石（calcium oxalate monohydrate，COM）26例，二水草酸钙结石（calcium oxalate dihydrate，COD）18例，磷酸钙结石（calcium phosphate，CaP）22例，磷酸镁铵结石（struvite，STR）18例，尿酸结石（uric acid，UA）12例。含草酸钙成分的结石最多，其次是磷酸钙结石，尿酸结石最少，见表1。

2.2不同成分结石两两间碎石难易程度的比较 碎石难易程度两两间比较：COM结石>STR结石，COM结石>UA结石，COM结石>CaP结石，COM结石STR结石，COD结石UA结石，STR结石UA结石，CaP结石UA结石，碎石难易程度差异性明显（P<0.05），见表2。CYS结石碎石难度最高，COM结石位于其次，STR结石碎石难度最低，CaP结石、COD结石及UA结石的碎石难易度位于COM结石和STR结石之间。COM结石与COD结石，COD结石与CaP结石，STR结石与UA结石之间碎石难易程度无统计学差异（P>0.05）。

2.3碎石后并发症 碎石后有输尿管结石患者77例（70.64%）及肾结石患者14例（12.84%）出现淡红色肉眼血尿、疼痛，1～3 d均消失。血尿是冲击波的能量在粉碎结石的同时，对输尿管组织也造成了轻微的损伤，而且结石在排出的过程中也会损伤输尿管粘膜，引起肉眼或镜下血尿及疼痛。

3 讨论

泌尿系结石是一种常见病，近年来泌尿系结石的患病率呈逐渐升高的趋势[8-11]。本组中泌尿系结石患者年龄以20～50岁人群较易患病（70.64%），而且男性患者（66.97%）多于女性患者（33.03%）。输尿管下段结石（48.62%）发生率明显高于输尿管上段（25.69%）及中段（12.84%）。本组人群中易患病年龄、男性患病率高于女性以及输尿管下段结石好发率高，这些情况与以往的研究大致相同[12]。

ESWL是一种无创伤、不需麻醉、有效的治疗泌尿系结石的方法，ESWL自20世纪80年初应用于临床以来，目前被认为是泌尿系结石治疗的主要方法之一[13]。影响ESWL碎石效果的因素有结石的大小、位置、是否嵌頓等，其中主要的影响因素为结石的化学成分和结石的脆性[1]。如果能在ESWL前预先了解结石成分，那么对于提高碎石成功率、降低并发症及选择更适合的治疗方法具有重要意义[14]。

结石成分分析方法很多，如化学定性分析、化学定量分析、发射光谱分析、X线衍射分析、扫描电镜及红外光谱分析等。其中较可靠的方法有X线衍射、红外光谱分析等。但是，这些分析方法都是体外分析，需要结石取出或排出后才能进行，而治疗前体内分析结石成分更符合临床治疗的需求[15]。近年来随着能谱CT应用于临床，其利用X线球管在140 kVp、80 kVp之间瞬时转换，对物质进行能谱分析，为不同物质组成的识别提供了新的方法，临床可用来鉴别结石不同的组成成分[2-3]。但国内外尚未见有关能谱CT在体预测不同成分的结石与体外震波碎石难易程度相关的报道。

本组研究结果显示，不同结石成分之间碎石难易程度有明显差异（P<0.05），也就是结石成分不同，碎石的难易程度不一样。因此得出结论：碎石的难易程度与能谱CT有效原子序数分析得出的结石成分有关。不同成分结石两两间碎石难易程度为：COM结石>STR结石，COM结石>UA结石，COM结石>CaP结石，COM结石STR结石，COD结石UA结石，STR结石 UA结石，CaP结石UA结石。

综上所述，CYS结石碎石难度最高，COM结石位于其次，STR结石碎石难度最低，CaP结石、COD结石及UA结石的碎石难易度位于COM结石和STR结石之间。与相关文献[16-19]报道的碎石难易程度大致相似。其原因被认为是胱氨酸结石为韧性结石，密度低、变形力强，抗断裂能力较强，因而碎石难度高，易碎性差；一水草酸钙结石，其内部连接紧密，质地较坚硬，冲击粉碎效果差；磷酸镁铵结石由于其结构疏松，结石体内有许多空隙，故耐碎度最低，最容易碎裂。

ESWL碎石后虽然有部分输尿管结石与肾结石患者出现淡红色肉眼血尿、疼痛，但都未经特殊处理于1～3 d后消失。因此，ESWL对于泌尿系结石的治疗是相当安全的[20]。

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