王小剛，肖　雪，靳　巖，楊志強(qiáng)，王　浩，劉夢雪，劉媛媛，金逸盈，夏志忠，李先承

(1．大連醫(yī)科大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)七年制，遼寧 大連 116044；2.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 檢驗(yàn)科，遼寧 大連 116011；3.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 心臟CT檢查科，遼寧 大連 116011；4.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 泌尿外科，遼寧 大連 116011；5.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 泌尿外科，遼寧 大連116027)

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雙源CT識別泌尿系結(jié)石成分的能力研究

王小剛1，肖雪1，靳巖2，楊志強(qiáng)3，王浩3，劉夢雪1，劉媛媛1，金逸盈1，夏志忠1，李先承4,5

(1．大連醫(yī)科大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)七年制，遼寧 大連 116044；2.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 檢驗(yàn)科，遼寧 大連 116011；3.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 心臟CT檢查科，遼寧 大連 116011；4.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 泌尿外科，遼寧 大連 116011；5.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 泌尿外科，遼寧 大連116027)

[摘要]目的探討雙源CT區(qū)分混合結(jié)石的能力。方法收集134例泌尿系結(jié)石患者術(shù)后獲得的結(jié)石標(biāo)本，將結(jié)石標(biāo)本放入豬腎中建立結(jié)石體外模型，并將豬腎放入水槽中模擬體內(nèi)環(huán)境。應(yīng)用雙源CT在80 kVp和140 kVp下掃描豬腎模型，測得CT值、分析值，計(jì)算DEI值。結(jié)果雙源CT識別尿酸結(jié)石的靈敏度及特異度均為100%。草酸鈣、磷酸鹽組與磷酸鹽、尿酸鹽組在80 kVp、140 kVp的 CT值，雙能量值上比較差異有顯著性意義(P<0.05)。草酸鈣、磷酸鹽組與草酸鈣、尿酸鹽組DEI值差異有顯著性意義(P<0.05)。結(jié)論雙源CT在識別尿酸鹽結(jié)石上是可靠的，且具有一定的區(qū)分混合結(jié)石的能力。

[關(guān)鍵詞]泌尿系結(jié)石；結(jié)石成分；雙源CT

[引用本文]王小剛，肖雪，靳巖，等.雙源CT識別泌尿系結(jié)石成分的能力研究[J].大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2016,38(2)：126-128，133.

泌尿系統(tǒng)結(jié)石是泌尿系疾病中的常見病，發(fā)病率高且易復(fù)發(fā)。泌尿系統(tǒng)結(jié)石可導(dǎo)致多種并發(fā)癥，如腎絞痛、泌尿系梗阻等[1]。知道泌尿系統(tǒng)結(jié)石的成分對治療方案及治愈后預(yù)防結(jié)石復(fù)發(fā)等有重要意義。對于草酸鈣結(jié)石或者磷酸鈣結(jié)石，大多需行體外沖擊波碎石或者經(jīng)皮腎鏡治療。尿酸結(jié)石則可以通過堿化尿液和低嘌呤飲食來進(jìn)行干預(yù)，鳥糞石在治療之前需要應(yīng)用抗生素[2-4]。影像技術(shù)的發(fā)展為分析結(jié)石成分提供了方向。Shahnani PS等[5]應(yīng)用單源非增強(qiáng)CT在120 kV對不同腎結(jié)石進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)CT值的預(yù)測可以很好的區(qū)分含鈣結(jié)石與非含鈣結(jié)石，磷酸鹽結(jié)石和其他結(jié)石未見差異。 Marchini等[6]報(bào)道不同成分的結(jié)石，其CT值可能存在重疊，雙能量CT可以彌補(bǔ)單能量不能明確區(qū)別結(jié)石密度差異的不足。Graser A等[7]提出應(yīng)用DEI(dual energy index)值可以區(qū)分尿酸結(jié)石，胱氨酸結(jié)石，羥基磷灰石，草酸鈣結(jié)石。在雙源CT分析中，尿酸結(jié)石的分析值為負(fù)值，其余結(jié)石均為正值。目前雖然有很多應(yīng)用雙源CT預(yù)測結(jié)石成分的研究，但包含混合結(jié)石的研究不多[8]，且在臨床中大部分結(jié)石都是混合結(jié)石。本研究通過在體外建立模型，比較不同結(jié)石成分在雙源CT掃描下所得CT值等數(shù)據(jù)，探討雙源CT分析混合結(jié)石的能力。

1材料和方法

1.1結(jié)石資料

本研究收集大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院2007年12月30日至2015年6月9日共212例住院患者資料。其中，腎結(jié)石患者157例，膀胱結(jié)石患者55例，男性患者124例，女性患者88例?；颊叩慕Y(jié)石成分已由檢驗(yàn)科應(yīng)用化學(xué)分析法確定。排除部分因體外沖擊波碎石，藥物排石而無法獲得結(jié)石經(jīng)手術(shù)治療后結(jié)石過小的患者，年齡性別不限，最后選出134例患者的結(jié)石。

入選的134枚結(jié)石中，有草酸鈣結(jié)石34枚(24.6%)，磷酸鹽結(jié)石26枚(18.8%)，尿酸鹽結(jié)石33枚(23.91%)，草酸鈣與磷酸鹽混合結(jié)石24枚(17.4%)，草酸鈣與尿酸鹽混合結(jié)石12枚(8.7%)，磷酸鹽與尿酸鹽混合結(jié)石5枚(3.6%)。

1.2儀器

本研究所用的CT系統(tǒng)是西門子雙源多探測器CT系統(tǒng)，型號為Siemens Somatom Definition Flash。

1.3結(jié)石體外模型的建立

隨機(jī)選擇134枚大小適合的結(jié)石，將結(jié)石洗凈，在自然狀態(tài)下晾干后編號，再將處理后的結(jié)石標(biāo)本分別放入豬腎腎盞內(nèi)。每個(gè)豬腎放置結(jié)石1～2枚。將包埋好結(jié)石的豬腎放入水槽中，水槽注水10 cm高，盡可能排出豬腎內(nèi)的空氣，構(gòu)建體外模型。如圖1。

圖1　腎結(jié)石體外模型構(gòu)建Fig 1 In vitro model of renal stone

1.4結(jié)石模型掃描

將建立好的體外模型，放在CT掃描臺上，使掃描中線與樣本中線重合，進(jìn)行80/140 kV雙能量掃描，80 kVp、140 kVp管電流分別為461 mAs、178 mAs。掃描完成后，數(shù)據(jù)被傳入工作站進(jìn)行雙能量結(jié)石分析。每枚結(jié)石由兩位有經(jīng)驗(yàn)的影像醫(yī)師選取感興趣區(qū)，測出80 kVp、140 kVp的CT值及分析值，計(jì)算DEI值。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對不同能量下的CT值、DEI值、分析值用單因素方差分析，多重比較用LSD法。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α取0.05。

2結(jié)果

所有結(jié)石均被雙源CT檢測出來，尿酸結(jié)石的分析值為負(fù)值，標(biāo)記為紅色，非尿酸結(jié)石CT值為正值，標(biāo)記為藍(lán)色。雙源CT檢查尿酸結(jié)石的靈敏度與特異度均為100%。雙源CT掃描結(jié)果見圖2。

圖2　雙源CT掃描圖像Fig 2 The image of DSCT尿酸結(jié)石被標(biāo)記為紅色，非尿酸結(jié)石標(biāo)記為藍(lán)色

不同成分結(jié)石兩兩比較發(fā)現(xiàn)：純尿酸結(jié)石與磷酸鹽、尿酸鹽混合結(jié)石相比，DEI值及分析值間差異具有顯著性意義(P<0.05)；草酸鈣、磷酸鹽組與磷酸鹽、尿酸鹽組在80 kVp、140 kVp、雙能量值上比較差異均有顯著性意義(P<0.05)，但兩組間DEI值及分析值差異無顯著性意義(P>0.05)；草酸鈣、磷酸鹽組與草酸鈣、尿酸鹽組DEI值差異有顯著性意義(P<0.05)。見表1。

表1　不同結(jié)石成分在雙能量下掃描的CT值及DEI值，雙能量值，分析值

1)與磷酸鹽、尿酸鹽混合結(jié)石組比較，P<0.05；2)與草酸鈣、尿酸鹽混合結(jié)石組比較，P<0.05

3討論

中國泌尿系結(jié)石的發(fā)病率呈逐年升高趨勢，結(jié)石的形成與環(huán)境、種族、飲食等因素密切相關(guān)，不同地區(qū)的結(jié)石成分存在差異。中國目前泌尿系結(jié)石男性患者普遍多于女性患者，草酸鈣結(jié)石為最常見結(jié)石[9]。預(yù)知結(jié)石成分可以影響治療方案的選擇，且在一些病例中可以避免侵入性治療[10]。

隨著CT 的發(fā)展，預(yù)測結(jié)石成分成為可能。Motley G等[11]利用傳統(tǒng)CT可以將純尿酸結(jié)石和含鈣結(jié)石區(qū)分開，但是不能區(qū)分含鈣結(jié)石的亞型。有研究發(fā)現(xiàn)在含鈣結(jié)石的亞型之間，結(jié)石的HU值存在一定的重疊。新一代的雙源雙能量CT較之前的傳統(tǒng)CT增加了高能量X線管(140 kV)，提高了X線的光譜分離度，使雙源CT不僅可以區(qū)分尿酸結(jié)石、非尿酸結(jié)石，而且可以區(qū)分純胱氨酸結(jié)石、草酸鈣結(jié)石、磷酸鹽結(jié)石[12]。有學(xué)者應(yīng)用雙源CT成功區(qū)分尿酸、胱氨酸、鳥糞石、草酸鈣、羥基磷灰石和碳酸磷灰石[13]。

近年來，應(yīng)用雙能CT對結(jié)石成分進(jìn)行預(yù)測的研究逐漸增加，但大部分研究的關(guān)注點(diǎn)在純結(jié)石，這些研究規(guī)定某一結(jié)石成分所占比例高于臨界值即為純結(jié)石，而在臨床中常見的混合結(jié)石卻少有文獻(xiàn)提及。本研究應(yīng)用雙源CT成功的將混合組的草酸鈣、磷酸鹽組與磷酸鹽、尿酸鹽組，草酸鈣、磷酸鹽組與草酸鈣、尿酸鹽組區(qū)分開。結(jié)石的CT值與經(jīng)皮腎鏡(PNCL)或者體外沖擊波碎石(ESWL)的治療效果有著一定的聯(lián)系。有研究指出，CT值低于780 HU 的結(jié)石在ESWL治療時(shí)更容易被擊碎[14]。Largo R等[15]報(bào)道結(jié)石的CT值或者DEI值對于ESWL所需的沖擊波次數(shù)是一個(gè)獨(dú)立的相關(guān)因素。同時(shí)，對于PCNL而言，Gucuk A 等[16]研究表明CT值低于677.5 HU 的結(jié)石比高于這個(gè)值的結(jié)石，在進(jìn)行操作時(shí)更容易失敗。據(jù)此并結(jié)合本研究中各混合結(jié)石對應(yīng)的CT值可以推測，患有尿酸鹽與磷酸鹽混合結(jié)石的病人，進(jìn)行ESWL比PCNL更容易成功，患有草酸鹽與磷酸鹽混合結(jié)石的患者更適合PCNL治療。然而本研究是一個(gè)基于體外模型的回顧性研究，體外模型不能完全模擬結(jié)石在體內(nèi)所處的環(huán)境，包括腎周的器官及組織結(jié)構(gòu)，并且沒有根據(jù)所得數(shù)據(jù)驗(yàn)證是否可以預(yù)測患者體內(nèi)結(jié)石的結(jié)石成分，這為進(jìn)一步研究提供了方向。研究中確定結(jié)石成分的方法為大連地區(qū)目前應(yīng)用的化學(xué)分析法，這種方法相對于紅外光譜法而言，不能將結(jié)石的亞型區(qū)分開，且不能確定混合結(jié)石中各組分所占比例。

本研究證實(shí)了雙源CT區(qū)別尿酸鹽結(jié)石與其他結(jié)石的能力，并且將混合結(jié)石組中草酸鈣、磷酸鹽組與磷酸鹽、尿酸鹽組，草酸鈣、磷酸鹽組與草酸鈣、尿酸鹽組區(qū)分開，這說明雙源CT也具備一定區(qū)分混合結(jié)石的能力。

綜上所述，雙源CT不僅可以區(qū)分尿酸結(jié)石，同時(shí)具備一定區(qū)分混合結(jié)石的能力，對泌尿系結(jié)石患者臨床治療方法的選擇提供指導(dǎo)意義。

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Analysis of urinary calculi composition in phantom using Dual-Source Dual-Energy Computed Tomography

WANG Xiao-gang1, XIAO Xue1,JIN Yan2, YANG Zhi-qiang3, WANG Hao3, LIU Meng-xue1, LIU Yuan-yuan1, JIN Yi-ying1, XIA Zhi-zhong1, LI Xian-cheng4,5

(1.TheSeven-yearSystem,DalianMedicalUniversity,Dalian116044,China;2.LaboratoryMedicine,theFirstAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian116011,China; 3.DepartmentofCardiacImaging,theFirstAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian116011,China;4.DepartmentofUrology,theFirstAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian116011,China;5.DepartmentofUrology,theSecondAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian116027,China)

[Abstract]Objective To characterize and explore the mixed urinary stones in vitro by using Dual-Source Dual-Energy Computed Tomography (DSCT). Methods One hundred and thirty-four stones from patients with urinary tract stone were placed in fresh porcine kidney. Image analysis of these stones gave us overlap value and the mean attenuation values in Hounsfield units (HU) and dual-energy index (DEI) at 80 kVp and 140 kVp. Results Both sensitivity and specificity of DSCT for detecting uric acid were 100%. There were significant differences of HU in 80 kVp, 140 kVp and the DEI between calcium oxalate mixed with phosphate calculus and phosphate calculus mixed with uric acid (P<0.05). Calcium oxalate mixed with phosphate calculus could be differentiated from calcium oxalate mixed with uric acid using DEI (P<0.05). Conclusion DSCT is a reliable approach for uric acid analysis. And DSCT had some ability to analyze mixed composition of stone.

[Key words]urinary calculus; stone composition; Dual-Source Dual-Energy Computed Tomography

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81572505)

作者簡介：王小剛 (1990-)，男，遼寧本溪人，七年制學(xué)生。E-mail：375939631@qq.com 通信作者：李先承，教授。E-mail：lxc2620@163.com 吳 昊(1988-)，男，黑龍江齊齊哈爾人，碩士研究生。E-mail：wuhao32529@163.com

doi:論著10.11724/jdmu.2016.02.06 論著10.11724/jdmu.2016.02.08

[中圖分類號]R692.4

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

文章編號：1671-7295(2016)02-0126-03

(收稿日期：2015-10-29；修回日期：2016-03-24)

通信作者：伍建林，教授。E-mail:cjr.wujianlin@vip.163.com