蔡 磊,葉冬暉,陳劍鋒,魯 旭,孫家瑜

(四川大學(xué)華西醫(yī)院：1.放射科；2.泌尿外科，四川成都 610041)

尿路結(jié)石是一種常見的臨床疾病,其發(fā)病率及復(fù)發(fā)率均高[1]。根據(jù)結(jié)石成分的不同可分為草酸鈣結(jié)石、胱氨酸結(jié)石、尿酸結(jié)石、羥基磷灰石等類型，其中草酸鈣結(jié)石占比最高。草酸鈣結(jié)石主要包含一水草酸鈣結(jié)石(oxalate monohydrate，COM)、二水草酸鈣結(jié)石(calcium oxalate dihydrate，COD)和碳酸磷灰石(carbonate apatite，CaP)。泌尿系結(jié)石的成分分析對(duì)臨床治療方式的選擇具有指導(dǎo)意義，尿酸結(jié)石可選擇藥物溶石治療，而草酸鈣結(jié)石中一水草酸鈣結(jié)石由于其結(jié)構(gòu)致密、質(zhì)硬，體外沖擊波碎石(extracorporeal shock wave lithotripsy，ESWL)效果較差[2-4]。

多層螺旋CT運(yùn)用于泌尿系結(jié)石的診斷，可精確提供結(jié)石大小、位置及毗鄰等影像信息，而雙能CT除具備普通多層螺旋CT的優(yōu)勢(shì)外，還能運(yùn)用雙能衰減比值、單能量圖像、能譜曲線、多種基物質(zhì)圖像及相應(yīng)基物質(zhì)的定量濃度值和有效原子序數(shù)等實(shí)現(xiàn)多參數(shù)成像，使得CT在原有空間分辨率、時(shí)間分辨率的基礎(chǔ)上又增加了能量分辨率及理化性質(zhì)的分辨率[5]。本文以紅外光譜為金標(biāo)準(zhǔn)，旨在探討雙源CT雙能量參數(shù)在體內(nèi)泌尿系結(jié)石成分分析中的應(yīng)用價(jià)值，以期為臨床治療方式的選擇提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性分析我院2016年11月至2020年6月行雙能量CT平掃的104例患者的臨床資料：男性72人，年齡21～79歲，平均(51.44±13.26)歲；女性32人，年齡19～79歲，平均(46.04±16.05)歲。共納入結(jié)石147枚，經(jīng)紅外光譜分析，尿酸結(jié)石(UA)17枚，一水草酸鈣結(jié)石(COM)55枚，一水草酸鈣+二水草酸鈣結(jié)石(COM+COD)56枚，一水草酸鈣+二水草酸鈣+碳酸磷灰石(COM+COD+CaP)19枚。

1.2 檢查方法使用西門子CT Definition Flash進(jìn)行腹部雙能量CT平掃，患者取頭先進(jìn)仰臥位，掃描時(shí)屏氣，掃描范圍從腎上極至膀胱底，掃描條件為A球管管電壓100 kV、參考管電流 210 mAs；B球管管電壓 140 kV、參考管電流 162 mA；準(zhǔn)直器寬度32 mm×0.6 mm，轉(zhuǎn)速0.5 s，螺距0.9，掃描層厚5 mm，重建層厚與間隔0.75 mm。開啟實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)技術(shù)(CareDose4D)并進(jìn)行非照射部位輻射防護(hù)。

1.3 圖像處理及分析將患者數(shù)據(jù)調(diào)入西門子Syngo via后處理工作站，選擇雙能量模塊進(jìn)行圖像分析處理，分別在兩個(gè)能量下選取結(jié)石最大層面進(jìn)行CT值測(cè)量，ROI的選擇大于結(jié)石面積的二分之一，且離邊緣至少1mm以避免部分容積效應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響；計(jì)算結(jié)石雙能比、雙能差及雙能量指數(shù)，計(jì)算公式如下：雙能比=HU100 kV/HU140 kV、雙能差=HU100 kV-HU140 kV、雙能量指數(shù)=(HU100 kV-HU140 kV)/(HU100 kV+HU140 kV)。

2 結(jié) 果

2.1 尿酸結(jié)石與含鈣結(jié)石比較A(尿酸結(jié)石)組與B(含鈣結(jié)石)組雙能比、雙能差、雙能指數(shù)比較差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.01，表1)。

表1 尿酸結(jié)石組與含鈣結(jié)石組雙能參數(shù)比較

2.2 不同含鈣結(jié)石組比較B(含鈣結(jié)石)組中，B1、B2、B3組每?jī)山M之間雙能比、雙能指數(shù)比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)，而雙能差均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05，表2)。將B2組與B3組融合為混合結(jié)石組(B2組+B3組)，B1(一水草酸鈣結(jié)石)組與混合結(jié)石組的雙能比、雙能指數(shù)均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05，表3)，而雙能差無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表2 B(含鈣結(jié)石)組中不同類型含鈣結(jié)石組雙能參數(shù)比較

表3 B1(一水草酸鈣結(jié)石)組與混合結(jié)石組雙能參數(shù)比較

2.3ROC曲線效能評(píng)價(jià)

2.3.1尿酸結(jié)石的診斷 在診斷尿酸結(jié)石與含鈣結(jié)石時(shí)，雙能比、雙能指數(shù)、雙能差受試者工作曲線AUC值分別為0.923(95%CI：0.831～1.000)、0.925(95%CI：0.832～1.000)、0.958(95%CI：0.910～1.000)。雙能比截取值為1.21時(shí)敏感度為88.2%，特異度為98.5%；雙能指數(shù)截取值為0.137時(shí)敏感度為88.2%，特異度為97.7%；雙能差截取值為190時(shí)敏感度為88.2%、特異度為98.5%。ROC曲線如圖1A。

2.3.2一水草酸鈣結(jié)石診斷 雙能比、雙能指數(shù)在診斷一水草酸鈣時(shí)，雙能比、雙能指數(shù)受試者工作曲線AUC分別為0.899(95%CI：0.849～0.949)、0.794(95%CI：0.719～0.870)，其中雙能比優(yōu)勢(shì)較大，截取值為1.406時(shí)，敏感度為69.1%，特異度為93.3%，ROC曲線如圖1B。

A：雙能比、雙能指數(shù)、雙能差診斷尿酸結(jié)石；B：雙能比、雙能指數(shù)診斷COM。

3 討 論

泌尿系結(jié)石的患病率及復(fù)發(fā)率普遍較高，治療1年復(fù)發(fā)率高達(dá)10%，10年復(fù)發(fā)率可達(dá)50%[6-8]，體內(nèi)泌尿系結(jié)石成分的無創(chuàng)分析對(duì)患者術(shù)前選擇術(shù)式、明確病因及降低復(fù)發(fā)率等均可提供有力參考。雙能量CT基于不同物質(zhì)在不同能量水平的衰減差異，一次掃描可獲得除CT值以外的多個(gè)參數(shù)以提高不同物質(zhì)理化成分的區(qū)分能力，通過100 kV(80 kV)或140 kV(120 kV)兩個(gè)能量下的CT值差異，計(jì)算雙能比值、雙能差值、雙能指數(shù)等參數(shù)實(shí)現(xiàn)CT多參數(shù)分析，使得物質(zhì)的區(qū)分不再只依賴于圖像密度上的差異[9]。近年來不少研究采用雙能量CT對(duì)泌尿系結(jié)石成分的區(qū)分進(jìn)行了一系列探索，但多為離體研究，而體內(nèi)研究較少，且體內(nèi)研究中大多樣本量少或結(jié)石類型單一[10-14]。本研究通過擴(kuò)大樣本量，增加泌尿系結(jié)石的類別，運(yùn)用雙能量多參數(shù)對(duì)尿酸結(jié)石與含鈣結(jié)石進(jìn)行鑒別分析，并進(jìn)一步分析含鈣結(jié)石組之間雙能參數(shù)的差異，旨在探討雙能參數(shù)在人體內(nèi)尿酸結(jié)石與含鈣結(jié)石、一水草酸鈣結(jié)石與其他類型含鈣結(jié)石的鑒別能力與臨床應(yīng)用價(jià)值。

3.1 尿酸結(jié)石與含鈣結(jié)石的鑒別尿酸結(jié)石與含鈣結(jié)石的鑒別，有助于臨床治療方式的選擇，尿酸鹽結(jié)石可采用口服藥物堿化尿液進(jìn)行治療[15-16]。本研究結(jié)果表明，基于雙源雙能CT能準(zhǔn)確區(qū)分尿酸結(jié)石與含鈣結(jié)石，兩組結(jié)石雙能比、雙能差、雙能量指數(shù)均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，且受試者工作曲線曲線下面積均較高，AUC分別0.923、0.925、0.958，其中雙能差優(yōu)勢(shì)更大，截取值為190時(shí)，敏感度為88.2%，特異度98.5%。楊琪放等[17]采用雙能比值、雙能差、雙能指數(shù)等參數(shù)對(duì)泌尿系結(jié)石的體外研究表明，上述參數(shù)均能很好地區(qū)分尿酸結(jié)石與其他類型的結(jié)石；ACHARYA等[12]的體內(nèi)研究結(jié)果也表明，雙能比和雙能差值具有很高的尿酸與非尿酸結(jié)石的鑒別能力，本研究與上述報(bào)道結(jié)果基本一致。

3.2 含鈣結(jié)石亞型的區(qū)分含鈣結(jié)石在泌尿系結(jié)石中占比最高，鈣結(jié)石中二水草酸鈣結(jié)石結(jié)構(gòu)疏松，ESWL療效理想;而單一成分的一水草酸鈣結(jié)石因其結(jié)構(gòu)致密而質(zhì)硬，采用ESWL治療效果較差,所以術(shù)前區(qū)分一水草酸鈣結(jié)石和混合成分草酸鈣結(jié)石對(duì)臨床術(shù)式的選擇具有很大意義。本研究對(duì)130枚含鈣結(jié)石進(jìn)行鑒別分析，結(jié)果表明，雙能比、雙能指數(shù)在區(qū)分含鈣結(jié)石亞型中3組比較均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而雙能差在區(qū)分含鈣結(jié)石亞型中均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與王茸等[18]采用雙能CT對(duì)55枚上尿路鈣結(jié)石成分分析結(jié)果基本一致。本研究中COM+COD組與COM+COD+CaP組相比較時(shí)差異不明顯，這可能與CaP在混合組分中的含量有關(guān)，CaP占比少則兩組混合結(jié)石差異不明顯，且COM、COD、CaP 3種單一成分的鈣結(jié)石的平均有效原子序數(shù)接近，X射線衰減差異不明顯[19]。能否將單一成分的COM從混合含鈣結(jié)石中區(qū)分出來一直是臨床治療中所關(guān)注的問題，基于此，本研究進(jìn)一步將含鈣結(jié)石歸為一組，與純COM進(jìn)行鑒別，結(jié)果顯示，雙能比、雙能指數(shù)受試者工作曲線AUC分別為0.899(95%CI：0.849～0.949)、0.794(95%CI：0.719～0.870)，雙能比受試者工作曲線曲線下面積優(yōu)于雙能指數(shù)，截取值為1.406時(shí)，敏感度為69.1%，特異度為93.3%。

本研究存在局限性:①本研究尿酸結(jié)石樣本較少，且含鈣結(jié)石中未收集到單一成分COD或CaP結(jié)石，泌尿系結(jié)石的種類受本地結(jié)石流行病學(xué)的影響；②研究分組中混合結(jié)石包含2類或3類鈣結(jié)石，而每一種結(jié)石的含量所占比例將對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此，還需要擴(kuò)大樣本收集的數(shù)量及地域范圍進(jìn)行驗(yàn)證，而對(duì)不同結(jié)石所占比例的定量分析將是以后的研究方向。

綜上所述，雙能量CT可準(zhǔn)確區(qū)分泌尿系結(jié)石中尿酸結(jié)石與含鈣結(jié)石；且有助于區(qū)分含鈣結(jié)石亞型，尤其是區(qū)分體外沖擊波碎石療效不好的一水草酸鈣結(jié)石與其他混合成分含鈣結(jié)石，在臨床治療中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。