寶石能譜CT原子序數(shù)法與紅外光譜法分析泌尿系結(jié)石成分的效果比較

朱家利，汪 溢，李志偉，覃 群，邱富英，郭澤霞，姚澤欽，羅后宙，霍振清，劉文聰，梁 冰

(海南省第三人民醫(yī)院泌尿外科，海南三亞 572000)

論著·臨床研究

寶石能譜CT原子序數(shù)法與紅外光譜法分析泌尿系結(jié)石成分的效果比較

朱家利，汪 溢△，李志偉，覃 群，邱富英，郭澤霞，姚澤欽，羅后宙，霍振清，劉文聰，梁 冰

(海南省第三人民醫(yī)院泌尿外科，海南三亞 572000)

目的探討寶石能譜CT原子序數(shù)法及紅外光譜法分析泌尿系結(jié)石成分的效果，比較二者在尿路結(jié)石定性診斷的價(jià)值。方法對(duì)260例尿路結(jié)石患者術(shù)前行寶石能譜CT泌尿系掃描，使用原子序數(shù)法鑒定結(jié)石成分；取石術(shù)后，使用紅外光譜法分析結(jié)石成分作為金標(biāo)準(zhǔn)，分析兩種方法對(duì)結(jié)石成分鑒定的一致性。結(jié)果兩種方法在鑒定結(jié)石類型方面一致性較好(Kappa=0.787，Plt;0.01),差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=6.581，P=0.254)。寶石能譜CT原子序數(shù)法測(cè)得的結(jié)石晶體成分類型較紅外光譜法要少，對(duì)于同一化學(xué)成分結(jié)石不同晶體結(jié)構(gòu)組成的結(jié)石精確定量尚不如紅外光譜法精確(一水草酸鈣與二水草酸鈣)。結(jié)論兩種方法對(duì)尿路結(jié)石成分分析均具有臨床意義，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇結(jié)石分析方法。

成分分析;紅外光譜法分析;能譜CT;飲食指導(dǎo);預(yù)防

泌尿系結(jié)石是泌尿外科的常見(jiàn)病之一,在泌尿外科住院患者中占據(jù)首位。近年來(lái),我國(guó)泌尿系結(jié)石的發(fā)病率有增加的趨勢(shì),是世界上三大結(jié)石高發(fā)區(qū)之一[1]，治療后復(fù)發(fā)率較高，已成為目前臨床上治療及預(yù)防尿路結(jié)石的難題之一。由于結(jié)石的發(fā)生及復(fù)發(fā)與結(jié)石成分等密切相關(guān)，因此準(zhǔn)確的分析結(jié)石成分對(duì)于預(yù)防尿路結(jié)石的復(fù)發(fā)具有重要臨床意義[2-3]。傳統(tǒng)的結(jié)石成分分析是將手術(shù)或體外碎石排出體外的結(jié)石標(biāo)本研磨、切片，通過(guò)紅外光譜儀或化學(xué)試劑盒進(jìn)行分析，再根據(jù)結(jié)石成分進(jìn)行健康指導(dǎo)或制訂后續(xù)治療方案，傳統(tǒng)的紅外光譜法測(cè)量結(jié)石成分幾乎成為金標(biāo)準(zhǔn)。本文通過(guò)寶石能譜CT原子序數(shù)法和紅外光譜法測(cè)量結(jié)石成分，并進(jìn)行對(duì)比分析，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集本院2013-2016年因尿路結(jié)石住院患者手術(shù)后所獲得的尿路結(jié)石標(biāo)本260例，男150例，女110例，年齡19～72歲，平均(47.6±14.0)歲。采用寶石能譜CT原子序數(shù)法和紅外光譜法分析結(jié)石成分。

1.2方法

1.2.1寶石能譜CT原子序數(shù)法 受檢者取雙手抱頭仰臥位，采用寶石能譜CT(Discovery CT 750HD，GE Healthcare)。掃描參數(shù)：GSI模式，掃描管電壓120 kVp，管電流150 mAs，探測(cè)器準(zhǔn)直0.625 mm×64 mm，螺距0.984，球管轉(zhuǎn)速1 s/r，DFOV 12 cm，矩陣512×512。原始數(shù)據(jù)傳至GE AW4.6工作站，由1名有多年工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師在GSI模式下測(cè)量所有結(jié)石的有效原子序數(shù)(Eff-Z)。選取結(jié)石最大層面手工勾畫(huà)感興趣區(qū)(ROI)，盡可能包含結(jié)石，依據(jù)Eff-Z峰值按照表1判定結(jié)石主要成分。

1.2.2紅外光譜法 采用藍(lán)莫德紅外光譜儀分析系統(tǒng)對(duì)結(jié)石成分進(jìn)行分析。應(yīng)用鹵化物壓片法，選用溴化鉀等稀釋劑來(lái)降低散射。取少量研磨混勻的結(jié)石，按1∶20的比例加入溴化鉀，用壓片機(jī)壓制薄片，放入儀器檢測(cè)，電腦繪制圖譜后自動(dòng)解析并報(bào)告結(jié)石主要成分。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)數(shù)資料以例數(shù)或率表示，采用Kappa一致性檢驗(yàn)和配對(duì)χ2檢驗(yàn)(Bowker檢驗(yàn))，以Plt;0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 不同結(jié)石類型對(duì)應(yīng)的Eff-Z

2 結(jié) 果

兩種方法在鑒定結(jié)石類型方面一致性較好(Kappa=0.787，Plt;0.01),兩種方法在鑒定結(jié)石類型方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=6.581，P=0.254)，見(jiàn)表2。寶石能譜CT原子序數(shù)法測(cè)得的結(jié)石晶體成分類型較紅外光譜法要少，對(duì)于同一化學(xué)成分結(jié)石不同晶體結(jié)構(gòu)組成的結(jié)石精確定量尚不如紅外光譜法精確(一水草酸鈣與二水草酸鈣)，見(jiàn)圖1。

表2 寶石能譜CT原子序數(shù)法與紅外光譜法對(duì)結(jié)石成分的鑒定對(duì)比

圖1 能譜CT結(jié)石成分測(cè)量

3 討 論

泌尿系結(jié)石是泌尿外科的常見(jiàn)病、多發(fā)病，好發(fā)于中青年，與新陳代謝紊亂、泌尿系統(tǒng)本身的疾病有關(guān)，同時(shí)又與水質(zhì)、氣候、性別、年齡、飲食、職業(yè)等因素有關(guān)[4-5],雖絕大多數(shù)尿路結(jié)石可治愈，但其發(fā)病率及復(fù)發(fā)率仍有增高趨勢(shì)，因此如何有效預(yù)防尿路結(jié)石是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。研究表明，結(jié)石的發(fā)病率及復(fù)發(fā)率與結(jié)石成分、飲食、生活習(xí)慣等密切相關(guān)，準(zhǔn)確地測(cè)定結(jié)石成分可以對(duì)患者的飲食提供建議，降低結(jié)石復(fù)發(fā)概率[6]。因此，尋找一種有效可靠的結(jié)石成分分析方法對(duì)于結(jié)石病的預(yù)防及治療指導(dǎo)尤為重要。

寶石能譜CT使用瞬時(shí)管電壓切換技術(shù)，一次掃描得到80 kVp和140 kVp兩組圖像，通過(guò)計(jì)算得到結(jié)石的Eff-Z。Eff-Z定義為：假設(shè)某種元素對(duì)X射線的質(zhì)量衰減與某化合物的質(zhì)量衰減相同，該元素的原子序數(shù)就是該物質(zhì)的Eff-Z。物質(zhì)的X射線衰減曲線很大程度上取決于物質(zhì)的Eff-Z，因此可以用來(lái)對(duì)結(jié)石成分進(jìn)行鑒別。研究表明，不同結(jié)石之間的Eff-Z有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[7]。

泌尿系結(jié)石的治療方式多種多樣，從體外沖擊波碎石到各種腔鏡、腔內(nèi)鏡的運(yùn)用，碎石能量的選擇，從氣壓彈道碎石、超聲碎石、鈥激光碎石，再到各種治療方式的聯(lián)合運(yùn)用如多鏡聯(lián)合治療泌尿系結(jié)石等，可以說(shuō)泌尿系結(jié)石的治療已經(jīng)從單一疾病的治療發(fā)展成為了個(gè)體化定制精準(zhǔn)醫(yī)療。這樣一來(lái)，結(jié)石成分分析在個(gè)體治療中作用越顯突出。根據(jù)不同結(jié)石成分，針對(duì)性提出治療方案，如同樣1～2 cm腎結(jié)石，通過(guò)非離體結(jié)石成分分析結(jié)果顯示，一種為二水草酸鈣，二水草酸鈣結(jié)石比較松脆，晶體無(wú)色透明，反光性強(qiáng)。在偏光顯微鏡下，晶體之間排列松散而紊亂，有時(shí)亦可排列成樹(shù)枝狀集合體。二水草酸鈣的密度為1 633 kg/m3，縱波速度2 620 m/s，楊氏模量8.1 GPa，韋氏硬度515 MPa，斷裂韌性60 kPa×m1/2。雖然二水草酸鈣晶體本身較硬，但連接晶體間的成分為質(zhì)地松軟的無(wú)定形基磷灰石，電鏡下可見(jiàn)二水草酸鈣晶體之間容易在此斷開(kāi)。結(jié)晶集合體間的空隙較多、較大，因而形成許多石-液界面，這也有利于沖擊波的張力成分及其空化效應(yīng)發(fā)揮碎石作用。一種為磷酸鈣類結(jié)石，相對(duì)于結(jié)石質(zhì)地極硬，對(duì)沖擊波不敏感，碎石效果不佳，故可選擇經(jīng)皮腎鏡鈥激光碎石、經(jīng)皮腎鏡超聲彈道聯(lián)合碎石或輸尿管軟鏡鈥激光碎石取石。有效地避免患者選擇不適當(dāng)?shù)闹委煼绞剑?jié)約醫(yī)療費(fèi)用，且作為精準(zhǔn)醫(yī)療使患者得到更優(yōu)化的治療方案。

關(guān)于結(jié)石形成的學(xué)說(shuō)和機(jī)制有很多，其中得到大多數(shù)專家和學(xué)者認(rèn)同的有腎鈣斑學(xué)說(shuō)、過(guò)飽和結(jié)晶學(xué)說(shuō)、結(jié)石基質(zhì)學(xué)說(shuō)、晶體抑制物學(xué)說(shuō)、異質(zhì)促進(jìn)成核學(xué)說(shuō)等，對(duì)于不同的結(jié)石成分治療方案和預(yù)防措施存在差異。尿酸結(jié)石可以通過(guò)堿化尿液等措施進(jìn)行溶石治療。不同的結(jié)石飲食方面的干預(yù)亦有不同：(1)草酸鈣結(jié)石予以控制高草酸物質(zhì)的攝入，如菠菜、咖啡、可樂(lè)等，同時(shí)建議多喝橙汁和檸檬水，限制鈉鹽的攝入。(2)磷酸鈣結(jié)石予以減少高動(dòng)物蛋白的攝入，避免高鈣食品及藥物補(bǔ)鈣。(3)尿酸結(jié)石予以口服枸椽酸氫鉀鈉或碳酸氫鈉以堿化尿液，尿液pH值維持在6.5～6.8，增加堿性食物攝入。(4)感染性結(jié)石(磷酸鎂銨、碳酸磷灰石)予以依據(jù)藥感試驗(yàn)使用抗生素治療，使尿液達(dá)到無(wú)菌狀態(tài)；膳食低磷、低鈣飲食。藥物的防治種類較多,目前較肯定的是堿性枸櫞酸鹽、噻嗪類利尿藥和別嘌呤醇，對(duì)于含鈣結(jié)石選擇枸櫞酸制劑，其是一種尿石形成抑制物，可與鈣絡(luò)合成具有高溶解性的枸櫞酸鈣，降低尿液中易形成結(jié)石的鈣鹽飽和度，增加尿液pH值和枸櫞酸根的排泄,減少尿液的鈣離子濃度同時(shí)pH值的升高也能增加尿酸和胱氨酸結(jié)石的可溶性，具有抑制結(jié)石形成作用。在門(mén)診及住院臨床工作中，有枸櫞酸氫鉀鈉、枸櫞酸鉀枸櫞酸鈉、枸櫞酸鉀鈉、枸櫞酸鉀鎂等制劑，其中枸櫞酸氫鉀鈉具有服用方便、口感較好、患者依從性較高的優(yōu)點(diǎn)、每天補(bǔ)充10 g枸櫞酸氫鉀鈉制劑可有效地增加尿枸櫞酸、尿pH值、結(jié)石排出率，降低血鈣濃度[8]。除此之外，有研究顯示，低鈣飲食不僅引起預(yù)期的鈣排泄減少，也促進(jìn)腸道草酸鹽的吸收，從而引起尿草酸鹽的明顯增加，正常的飲食比傳統(tǒng)的低鈣飲食更有利于草酸結(jié)石患者的結(jié)石預(yù)防[9-10]。

因此，使用寶石能譜CT原子序數(shù)法對(duì)結(jié)石成分進(jìn)行在體分析，可以很好地幫助臨床選擇恰當(dāng)治療方案及治療后的預(yù)防措施，值得臨床推廣。

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EffectscomparisonofgemstoneenergyspectrumCTatomicnumbermethodandinfraredspectroscopyforanalyzingcompositionofurinarycalculus*

ZhuJiali,WangYi△,LiZhiwei,QinQun,QiuFuying,GuoZexia,YaoZeqin,LuoHouzhou,HuoZhenqing,LiuWencong,LiangBing

(DepartmentofUrinarySurgery,HainanProvincialThirdPeople′sHospital,Sanya,Hainan572000,China)

ObjectiveTo investigate the effects of gemstone energy spectrum CT atomic number method and infrared spectroscopy for analyzing the composition of urinary calculi and to compare their values in qualitative diagnosis of urinary calculi.MethodsTwo hundreds and sixty cases of urinary tract stones were performed the gemstone spectrum CT urinary scanning and the stone composition was identified by atomic number method.After removing stone,the stone composition analyzed by infrared spectroscopy served as the gold standard.Then the consistency identified by the two methods was analyzed.ResultsThe Kappa consistency test results showed that the two kinds of method for identifying stone type had good consistency(Kappa=0.787,Plt;0.01).The paired chi square test results showed that the difference of the two methods for identifying the stone type had no statistical significance(χ2=6.581，P=0.254).The stone crystal composition types measured by gemstone energy spectrum CT atomic number method were less than those measured by infrared spectroscopy.The precise quantification of the stones with different crystal structures was not as accurate as that of infrared spectroscopy (calcium oxalate monohydrate and calcium oxalate dihydrate).ConclusionThe two methods for analyzing theurinary stone composition all have clinical significance,the stone analysis method should be selected according to the actual situation.

composition analysis;infrared spectroscopy;gemstone spectrum CT；diet guidance;prevention

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.33.019

三亞市醫(yī)療衛(wèi)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2014YW21)。

朱家利(1982-)，主治醫(yī)師，本科，主要從事泌尿系結(jié)石及泌尿系疾病的微創(chuàng)治療研究。△

，E-mail:SYWY64@163.com。

R697.4

A

1671-8348(2017)33-4662-02

2017-05-11

2017-07-26)