彭吉明 (重慶合川區(qū)人民醫(yī)院放射科，重慶 合川 401520)

泌尿系結石是一種多發(fā)病，在世界范圍內較常見，其臨床治療與位置、大小、數(shù)量和結石成分存在密切關系。泌尿系統(tǒng)結石包括草酸鹽、尿酸鹽、磷酸鹽、胱氨酸結石等多種類型，但很多時候可能是一些混合型結石。在上述類型的結石中，尿酸結石是體內嘌呤代謝嚴重紊亂的產物，尿酸結石要采取藥物堿化尿液來溶解結石，而其他結石通常需要采用體外沖擊波碎石術或有創(chuàng)性的介入取石程序來進行治療［1］。對于非尿酸結石需要體外沖擊波碎石術或有創(chuàng)性的介入取石程序，在費用方面非常貴，另一方面會導致腎出血、纖維化和高血壓等并發(fā)癥。因此，治療前確定結石成分非常重要。筆者介紹了近年DSCT雙能技術的研究進展，提出了下一步可能的研究方向?，F(xiàn)報告如下。

1 結石成分分析主要方法

1.1 非CT分析方法：非CT分析方法是一種傳統(tǒng)分析結石成分的方法，主要方法都包括化學定性或定量分析、X線衍射分析、光譜分析、熱重分析、偏光顯微鏡、掃描電鏡分析、陰極發(fā)光技術及離子色譜法等，但這些方法操作起來非常復雜，消耗的時間非常長，費用昂貴而且僅局限于體外。其中光譜分析是CT分析方法是體外結石成分分析的對比標準。

1.2 單源CT結石成分分析法：單源CT結石成分分析法以結石的CT值為測量指標。Matlaga等利用螺旋CT通過測量結石平均CT值范圍［2］，臨床有證據(jù)表明可用來分析尿酸、磷酸鎂銨和草酸鈣結石，但在區(qū)分磷酸氫鈣和草酸鈣結石、胱氨酸結石和鳥糞石方面有局限。Grosjean等發(fā)現(xiàn)利用單源CT雙能量成像技術在屏氣好的狀態(tài)下可用來分析尿酸、草酸鈣石、磷酸鎂銨、胱氨酸、磷酸氫鈣及一水草酸鈣等結石成分［3］，但呼吸會對結果產生重大影響，所以單源CT對非尿酸結石的成分分析可行性在臨床實踐中存在爭議［4］?？紤]可能與人體內結石多含有結晶水，單源CT掃描對患者需進行兩次掃描，兩次圖像的配準問題等存在密切關系。

1.3 DSCT法：2005年全球首臺雙源CT(DSCT)的推出使得CT成像技術有了進一步的發(fā)展。雙源CT在旋轉的機架內安裝了2個相隔90°的球管(即雙源，每個最工作電壓分別為80 kV和140 kV)及2套對應的探測器系統(tǒng)，一個探測器覆蓋整個掃描視野(直徑50 cm)，而另一個探測器僅限于中心更小的視野(直徑26 cm)，2個X線球管可以獨立的電壓和電流運行［5］，如圖1所示。DSCT雙能掃描速度快、分辨率高、輻射劑量小、成像質量高［6］。該設備獨有的雙套球管、探測器系統(tǒng)配以高速機架旋轉系統(tǒng)，使其時間分辨率達到了8 ms，重建最薄層厚0.3 mm，特有的能量減影應用更進一步拓展了其臨床應用。

圖1 DSCT雙能成像的原理示意圖

CT圖像中組織間的差異取決于對射線的衰減，不同能量的X線以及組織相對應的CT值變化可得出能體現(xiàn)組織化學成分的組織特性圖像。如圖2所示，同樣組織在80 kV和140 kV條件下，成像特性有較大差異，不同成分的結石對不同能量的X射線能量敏感性不同。如尿酸結石所含的化學元素有氫、碳、氮及氧，這些化學元素的原子序數(shù)相對低，在高電壓和低電壓兩種條件下其對X線的衰減明顯不同，而非尿酸結石內含有原子序數(shù)高的化學元素磷、鈣、鎂等，在兩種條件的電壓下密度差值通常較大。上述資料結果表明，DSCT雙能量成像技術掃描結石，獲取反映其能量圖像，對分析結石的化學成分有重要價值［7］。

圖2 組織對射線的衰減與射線能量相關

2 DSCT雙能診斷泌尿系統(tǒng)體內結石成分研究進展

2.1 體外結石成分診斷：研究表明，DSCT雙能技術對絕大部分泌尿系統(tǒng)體外結石成分分析的準確性高，具有臨床價值。Paul等利用DSCT雙能技術分析尿酸結石的敏感性及特異性分別為89%和98%［8］，認為能區(qū)分含草酸鈣及磷酸鈣成分的結石。DSCT雙能技術可以區(qū)分出尿酸、胱氨酸、鳥糞石、尿酸結石、胱氨酸結石、混合尿酸結石與其他類型結石。楊琪放等利用第一代雙源CT對308例患者離體尿路結石進行研究［9］，結果證明DSCT雙能技術鑒別尿酸的準確度為100%，鑒別非尿酸結石的準確度為100%。馬智軍等發(fā)現(xiàn)［10］，5種結石成分在兩種能量狀態(tài)下CT值差值兩兩比較差異有統(tǒng)計學意義。DSCT雙能技術在診斷體外結石成分研究相對較多，雖然存在少量分歧，但結論趨向于一致，臨床應用價值較高［11］。

2.2 體內結石成分診斷研究進展：利用DSCT雙能技術對活體內的泌尿系結石成分分析的研究還相對較少，但國內外已經取得一些進展，對了解結石成因、預防結石形成及指導治療方案的選擇具有一定價值。

2.2.1 國外研究進展：2010年Paul等通過DSCT掃描體內結石53例［12］，結果表明DSCT掃描可精確分析體內的尿酸結石和非尿酸結石。Hidas等采用DSCT掃描27例體內結石［13］，通過測量低KV與高KV下的結石衰減值比值，認為比值在1.1以下為尿酸，比值在1.1～1.24之間為胱氨酸，比值在1.24以上為含鈣結石，通過上述資料可以表明DSCT對結石成分分析的準確性為82%，與國外的同類研究基本一致［14］。

2.2.2 國內研究進展：國內相關研究相對起步稍晚，但其研究方法有所豐富，研究成果與國際研究結果有互補性。張挽時等對64例泌尿系結石患者(男41例，女23例，年齡20～82歲［15］，平均年齡(53±16)歲進行 DSCT雙能成像檢查，測量計算80 kV和140 kV圖像結石的HU差值、HU比值和雙能量指數(shù)(DEI)，與患者治療后的結石標本進行紅外光譜為標準，運用方差分析比較不同結石之間上述指標的差異。雙能量軟件正確診斷4例尿酸結石、1例混合尿酸結石、2例胱氨酸結石和11例草酸鈣結石;另外，2例磷酸鈣結石、29例混合含鈣結石、1例尿酸銨和草酸鈣混合結石、1例混合尿酸結石和4例磷酸鎂銨結石均識別為草酸鹽成分。這充分說明DSCT雙能量成像可以較好地區(qū)分體內的尿酸結石、混合尿酸結石、胱氨酸結石和含鈣結石，但區(qū)分磷酸鎂銨結石以及不同成分的含鈣結石尚存在困難。范璐等對226例尿路結石患者行DSCT雙能量掃描［16］，計算雙源CT在體分析草酸鈣結石、磷酸鹽結石、胱氨酸結石及尿酸結石的靈敏度與特異度，結果發(fā)現(xiàn)DSCT能夠準確的區(qū)分尿酸結石和非尿酸結石(靈敏度和特異度均為100%)，較準確地區(qū)分草酸鈣結石、磷酸鹽結石、胱氨酸結石，其靈敏度分別為89.03%、67.28%、73.56%，其特異度分別為85.62%、90.71%、93.43%。認為該技術應用于結石成分分析可準確區(qū)分尿酸結石和非尿酸結石，靈敏度和特異度非常高，均為100%。同時DEI值的差別可作為草酸鈣結石與磷酸鹽結石區(qū)分的指標。凃備武等對104例泌尿系結石者共113結石行DSCT雙能量掃描并于工作站(syngo)上完成結石成分分析［17］，發(fā)現(xiàn)雙源CT雙能量分析顯示尿酸、草酸鈣和磷灰石成分分別得到準確性97.3%、92.9%、38.1%，靈敏度88.2%、100%、9.6%，特異度99.0%、66.7%、90.0%，陽性預測值93.8%、91.7%、63.6%以及陰性預測值97.9%、100%、35.3%，胱氨酸鹽均為假陽性。這個分析認為雙源CT雙能量技術分析體內泌尿系結石成分是可行的，對尿酸和草酸鈣的定性有很高的準確性。同時，發(fā)現(xiàn)雙能顯示結石是否含尿酸的靈敏度和特異度很高，誤診和漏診的幾率很小。江杰采用了不同的研究技術路線［18］，其研究不是將體內CT掃描與體外光譜測量結果進行比對，而是進行體內外掃描版比對。研究者對上尿路結石患者53例，術后取得結石69例。體內結石采用DSCT雙能量掃描模式，體外結石置于新鮮豬腎后放入盛滿NaCl溶液的紙盒中進行DSCT雙能量掃描，對體內、外結石掃描條件保持一致。在軟組織窗分別測量結石在80 kV、120 kV、140 kV下的平均CT值，利用雙能量結石分析軟件分析結石成分。采用紅外光譜法對結石標本進行結石成分分析，發(fā)現(xiàn)不同成分結石在體內、體外的平均CT值差異比較，尿酸結石、羥基磷灰石、草酸鈣結石、胱氨酸在體內，體外平均CT值比較差異無統(tǒng)計學意義。DSCT對結石的顯示及成分分析在體內、外體結果相吻合。DSCT雙能量結石分析軟件不一方面可用于區(qū)分偽彩直觀區(qū)別尿酸與非尿酸結石，與此同時另一方面還可區(qū)分非酸結石中的草酸鈣、羥基磷灰石、胱氨酸結石。研發(fā)發(fā)現(xiàn)DSCT對體內草酸鈣、羥基磷灰石分析準確性達95.18%、97.59%，對尿酸、胱氨酸結石分析準確性達100%。

2.3 體內診斷外比較：雖然雙能量體內分析的準確率不如體外那么高，但對尿酸的不論在體內還是體外的準確率都非常高，完全具有臨床實用價值，對草酸的分析也有較高參考價值，但對其他成分或混合成分的分析，其價值有待進一步研究。

3 討論

目前大多數(shù)研究都是以純結石成分為前提，雖然精確性有明顯提高，但結果在臨床的實用價值會減小。因為泌尿系結石多以混合形式出現(xiàn)，有報道對混合結石雙能發(fā)現(xiàn)，僅約10%與光譜結果一致，顯示出來的混合結石大部分表現(xiàn)為不同成分相對集中于一定區(qū)域，至于何種成分混合仍很難說清。因此，這是混合結石的體內DSCT雙能診斷可能是今后研究方向。在模擬研究方面，目前研究都將結石放在新鮮切開的豬腎內或含尿液的雞腸內進行掃描，盡量模擬人體體內環(huán)境，但相關研究都還比較少。但模擬環(huán)境與人體真實環(huán)境的可比性、可參照性有待進一步深入研究，因為不同組織對不同能量X射線的衰減具有特異性。本組資料中提到的研究文獻，幾乎都是使用第一代DSCT雙能。而隨著技術的進步，最近的體外研究還顯示，第二代雙源C的雙能量成像明顯改善了對尿酸和非尿酸結石的鑒別能力［19］。由此，可以推斷第二代DSCT雙能技術應用于體內泌尿系統(tǒng)結石分析對于提高診斷準確性需要進一步探索。

4 小結與展望

泌尿系統(tǒng)結石是指發(fā)生于泌尿系統(tǒng)的結石，別稱尿石癥，泌尿系統(tǒng)結石包括腎、輸尿管、膀胱和尿道的結石。治療前確定結石成分對泌尿系統(tǒng)結石的治療意義重大，臨床上雙源CT雙能量技術在治療前可較準確地提供結石的成分信息，在尋找結石病因、選擇合理的治療方式及預防復發(fā)方面均起著不可低估的作用。體外分析的準確性很高，但體內能否達到，除去分尿酸與非尿酸結石的意見比較統(tǒng)一，認為能進行臨床應用，其他還有待進一步證實。利用CT判斷尿路結石成分存在諸多問題，但發(fā)展?jié)摿艽螅谖磥順O有成為一種可靠的準確判斷體內結石成分的方法。

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