超聲引導在經皮腎鏡取石中的應用進展

孫若男，韓林霖，韓天，陳曦，楊秀華

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院腹部超聲科，哈爾濱 150001)

泌尿系結石是臨床中常見的且發病率較高的疾病，經皮腎鏡取石術(percutaneous nephrolithotomy，PCNL)于1976年首次被提出，在當代尿石癥手術治療中已確立了重要地位[1]。歐洲泌尿外科協會和美國泌尿外科協會指南均推薦PCNL作為治療鹿角形結石、直徑>2 cm的腎結石以及直徑>1 cm且體外沖擊波碎石術無法解除的腎下盞結石的方法，與其他手術方法相比，PCNL因具有微創、結石清除率高的特點得到了廣泛應用[2-3]。在這些步驟中，獲得安全、恰當的腎臟通路是最困難和關鍵的步驟之一，而建立通道的引導成像方式起重要作用，并可能影響最終手術的結果和并發癥發生風險[4]。目前單獨或聯合使用透視與超聲是引導穿刺建立PCNL通道最常用的方法[5]。近年也有通過SonixGPS導航引導PCNL的技術，對于無腎盂積水的患者通過超聲造影劑和超聲多普勒模式結合進行PCNL通道建立，以上新技術的應用降低了PCNL術中出血的風險和并發癥的發生率。現就超聲引導在PCNL中的應用進展予以綜述。

1 PCNL的發展

1976年，有學者首次通過X線透視引導對3例患者進行了PCNL治療[1]；1984年，Wickham和Kellet[6]提出，實時X線引導是經皮腎穿刺通道建立的最常用的技術手段，但該方法僅能顯示腎臟的解剖結構，無法實時監測鄰近臟器的位置，增加了腸管、肝臟、胸膜腔等臟器損傷的風險。此外，實時X線引導下的PCNL使患者和手術人員暴露于輻射中，雖然每次操作輻射劑量較低，但長此以往操作者暴露于輻射中的風險顯著增加。據文獻報道，患者在PCNL過程中輻射的風險與其接受藥物劑量成正比，在整個手術過程中患者接受輻射的平均值約為8.66 mSv[7]。Mancini等[8]研究發現，體質指數增加、復雜性結石以及建立多通路會增加患者在PCNL過程中輻射的風險，其中肥胖者尤為顯著。20世紀70年代，隨著超聲應用的逐漸普及，超聲在PCNL中的應用也首次被提出，其在上尿路結石中應用的有效性、安全性和可行性優勢也顯現出來[9]。Desai等[10]首次應用超聲引導下PCNL治療兒科患者。2015年，世界超聲醫學與生物聯合會指出，超聲的實時顯像優勢顯著，能夠清晰地顯示臟器的解剖結構，且操作簡便、無輻射損傷，降低了并發癥的發生風險，幾乎可以適用于任何介入性的手術[11]。這些優勢也適用于PCNL通道的建立，尤其對于孕婦和肥胖者，避免了輻射暴露。

2 傳統X線透視引導下的PCNL

精準的經皮穿刺進入腎臟集合系統對安全有效地進行PCNL至關重要。腔內泌尿學會臨床研究室(Clinical Research Office of the Endourological Society，CROES)有關PCNL的數據顯示，約有86.3%的患者通過X線透視引導下PCNL建立通道[12]，目前X線透視引導下PCNL仍然是最常用的技術手段。雖然超聲引導下PCNL被認為是一種有效的替代方法，但在實時成像技術時，由于穿刺針、導絲、筋膜擴張器的可視化以及腎臟集合系統的內部結石在X線透視下可清晰顯影，傳統X線透視引導成為外科醫師首選的成像方式[13]。然而，傳統X線透視下提供有關周圍器官及軟組織的信息有限，無法實時監測周圍器官的位置和血管的走行，增加了術中出血量和臟器損傷的風險。另外，傳統X線透視引導下的PCNL使患者和操作者暴露于大量的電離輻射中，可能導致基因突變和癌癥。研究表明，盡管常規使用防護圍裙和甲狀腺防護罩，仍可檢測到一定程度的輻射暴露，且影響的嚴重程度隨輻射劑量的增加而增加；國際輻射防護委員會建議，在眼睛的晶狀體中被照射者等效劑量的年度限制為150 mSv，在皮膚中為500 mSv，在肢體中為500 mSv[14]。但目前隨著PCNL手術數量的增加，醫護人員長期操作可能導致累積輻射劑量逐漸增加，遠遠超過這個標準的低限值。

在穿刺過程中需要轉動X線透視機器，這顯著增加了術中操作時間。Hudnall等[15]分析比較了71例行PCNL手術的患者X線透視與超聲引導下PCNL的醫療成本消耗，結果發現，X線透視引導下的PCNL較超聲引導下PCNL的平均手術時間顯著延長[(144.9±55.1) min比(99.8±27.0) min，P<0.05]，如果加上基本設備成本，X線透視引導下的PCNL較超聲引導下PCNL的平均總成本高約30%[(7 508.60±1 163.83)美元比(5 258.90±957.12)美元，P<0.05]。X線透視引導下PCNL的另一個缺點是常采取俯臥位，不適用于肥胖患者以及有心肺疾病或骨骼畸形疾病的患者，在長期手術中，特別是在病態肥胖的患者中，腹壁在俯臥位受壓，導致腔靜脈血流量顯著減少、椎管和硬膜外靜脈充血，并隨后損害脊髓灌注；即使在采取側臥位進行X線透視引導也有較大的局限性，特別是在復雜結石和腎臟解剖結構異常的患者中，出血率更高，成功率降低[16]。因此，為了減少患者及醫護人員術中的副損傷和患者的醫療費用，超聲引導下PCNL逐漸成為主流。

有研究表明，如果一位無經驗的泌尿外科醫師在經驗豐富的泌外科醫師的指導下行X線透視引導PCNL，手術時間可從原來的15例患者平均手術時間142 min降低至40～60例患者需要92 min，隨著技術的熟練可達到155例患者約需90 min，而115例后手術所需時間將達到平臺期，這與經驗豐富的外科醫師經過60次手術所需要的時間相當(平均98 min/次)；X線透視時間和輻射劑量會隨手術經驗的增加而減少，且平均需要60次操作才能達到良好的操作水平，在115次操作后才能到達精準水平；無經驗的泌尿外科醫師大約需要60次手術才能具備X線透視引導PCNL的能力，且在大于這一數量時手術時間或輻射劑量并未顯著降低[17]。有數據表明，至少需要50次操作才能掌握X線透視引導PCNL這項技能[18]。

3 超聲引導下的PCNL

PCNL最關鍵的步驟是建立進入腎盂腎盞的通道，包括經皮腎臟穿刺和通道的擴張。傳統的PCNL是在X線透視引導下進行，但由于患者和醫護人員的電離輻射暴露，超聲無輻射的優勢成為一種可替代X線透視引導的成像方式，尤其適用于兒童和孕婦。隨著超聲設備和穿刺技術的進步，超聲引導下PCNL的優勢已超出X線透視引導下的PCNL。在進入腎盂腎盞的過程中，超聲可以清晰顯示腎臟結構和周圍臟器的比鄰關系[19]，有助于臨床醫師選擇最佳的穿刺路徑。Karami等[20]對1例經超聲檢查為腎后結腸且術后經CT證實的患者，通過在離結腸較遠處創造一個安全的肋間窗實現了通道的建立。

與傳統X線透視相比，超聲更容易顯示出下組腎盞，這更有利于下組腎盞結石的清除。Wang等[21]對納入的14項研究3 019例患者的薈萃數據分析發現，超聲和X線透視引導的兩種通道建立的差異無統計學意義(P>0.05)。根據Clavien-Dindo評分，并發癥一般為Ⅰ級和Ⅱ級的輕微并發癥穿刺成功率相似，但超聲引導組的出血及術后輸血需求較低，可能是X線透視引導下PCNL獲得通路所需的穿刺次數、手術時間增加而導致的；CROES對近6 000例PCNL患者的全球性研究結果顯示，超聲引導下PCNL組的失敗率顯著低于X線透視引導下PCNL組(0.7%比2.9%)[22]，由此認為，超聲引導下的PCNL具有更高的穿刺成功率。同時，PCNL最重要的指標是結石清除率，在超聲引導下PCNL組中結石清除率更高[23]，這是因為超聲顯示腎臟解剖結構、識別結石的能力更強。在PCNL手術結束時，可通過超聲檢查是否存在殘余結石，無論是在X線下不宜顯影的尿酸結石還是容易顯影的草酸鈣結石在超聲下均可識別。

Song等[24]研究了超聲引導下PCNL的學習曲線，即由無經驗的泌外科醫師進行120例超聲引導下PCNL，且該泌外科醫師在1個月內學習和參與了20多例超聲引導下PCNL手術，然后與1 000多例PCNL專家進行比較，結果發現，在60例手術后，新手的手術時間、超聲檢查時間和通道擴張時間均與泌尿外科專家相當，且并發癥發生率隨經驗的增加而降低，但差異無統計學意義(P>0.05)，因為只存在Clavien-Dindo評分Ⅰ級和Ⅱ級的輕微并發癥；而結石清除率則隨著經驗的增加而增加，達到了手術例數的75%。Yu等[25]的報道與此相一致，認為60例超聲引導下PCNL操作會達到熟練程度，120例超聲引導下PCNL操作可達到優秀水準，達到180例后的操作水平則近乎完美。雖然與X線透視引導下的PCNL相比，超聲引導的成像模式學習曲線較長，但卻是有益于臨床醫師的一項技能。

4 超聲多普勒模式引導的PCNL

PCNL最理想的穿刺路徑是由皮膚到達腎結石的距離最短，并盡可能接近每個腎盞和腎盂輸尿管交界處。研究認為，進入理想腎盞的最佳途徑是通過布羅德爾線，用X線透視或B型超聲很難分辨這個無血管平面，腎臟血管只能通過二維B型成像得到模糊的顯示，且顯示的僅是其他大的腎血管分支的管腔，由于分支復雜，檢測和辨認其走行需要大量的時間，弓狀動脈幾乎辨認不出來，其管腔更無法清晰顯示[26]。多普勒超聲對血管的敏感性越高就越能充分顯示腎動、靜脈，包括弓狀動脈以及腎皮質表面的相關血管。冠狀位掃描可以記錄腎臟血管彩色血流圖，對于有經驗的操作者，應用多普勒超聲進行腎血管識別是準確可靠的，有助于腎臟血管可視化，可以成功避免血管損傷，并減少術中的出血和輸血[27]。Tzeng等[28]在前瞻性隨機對照試驗中評估了超聲引導下PCNL中多普勒模式的應用，比較了傳統的B型超聲和多普勒模式下的超聲引導，結果顯示，使用多普勒模式引導的患者出血及輸血率均顯著降低。Li等[29]對8 025例尿石癥患者進行PCNL治療，在超聲多普勒模式下引導并進行通道的擴張，結石的平均直徑為32 mm，平均操作時間為42 min，結石清除率為85.5%，平均住院時間4.1 d，最終的結果顯示，近5%的患者合并發熱>38.5 ℃，而需要輸血的患者僅占1.1%，胸膜損傷15例(0.19%)，只有 4例患者需要轉為開放式手術，其中2例患者需要腎臟切除。這些結論再次證明了超聲多普勒模式引導PCNL的安全性和可行性。

超聲引導的不足之處是無法對無腎盂積水的病例進行穿刺，為了克服這一不足，可以放置輸尿管導管并向其中注射0.9%氯化鈉注射液或對比劑，以更好地觀察腎盞結構。此外，輸尿管導管可以防止結石碎片通過PCNL手術掉落到輸尿管內[30]。Agarwal等[31]給224例患者每人注射了10 mg呋塞米，以使患者在整個操作過程中腎臟集合系統均勻、持續擴張。但這個簡單的操作仍然存在缺點，患者需要從截石位改變到經皮腎造瘺手術所需的最佳位置，通常此時的患者處于全身麻醉狀態，增加了操作時間，并可能產生頸椎損傷、眼或周圍神經病變以及呼吸和心臟系統病變，尤其是患者取俯臥位時[16]。CROES全球研究報道指出，在PCNL的大隊列研究中80%的病例選取俯臥位[22]。為了克服這一劣勢，Usawachintachit等[32]對5例腎盂無積水的尿石癥患者(符合PCNL適應證)，通過逆行輸尿管導管注射少量超聲造影劑，并進行經皮腎穿刺，結果穿刺成功率為100%，且無超聲造影相關不良反應。超聲造影的優勢是可以清晰地顯示腎臟的血管走行，通過注入超聲造影劑結合多普勒模式，可以避免穿刺過程中傷及腎臟大血管而危及生命，并且超聲造影劑具有無毒、不良反應少、操作方法簡單、過敏發生率低的特點，尤其適用于孕婦和兒童患者。

5 SonixGPS導航引導的PCNL

對于復雜性腎結石(如腎盂或腎盞部分充滿鹿角形結石)的治療，超聲引導下的PCNL在技術上更具挑戰性。此類手術技術難度較大，并發癥發生率和手術風險均較高。操作人員需要將穿刺針始終與超聲圖像保持在同一平面，以跟蹤針的位置。操作者需要豐富的經驗，稍有偏差就可能導致手術失敗或嚴重并發癥。為了提高穿刺的準確性和安全性，減少雙側損傷，需要進行技術改造。SonixGPS是一種新型的超聲實時導航技術，它使用多個位置傳感器，其中一個是嵌入傳感器，另一個是嵌入GPS針，可為神經阻滯和血管通路等復雜操作提供實時超聲引導[33-34]。SonixGPS最大的優點是即使針頭不在與深部組織超聲圖像的平面內，操作者也可以持續跟蹤針頭的位置。在SonixGPS的幫助下，操作者可以清晰地跟蹤針的位置，這有助于提高PCNL穿刺的準確性，避免對鄰近器官和血管的損傷。研究表明，SonixGPS能快速、準確地穿刺豬腎盞[35]。近年來，一些臨床研究證實了SonixGPS在腎結石治療中的應用[36]。與常規超聲相比，使用SonixGPS成功穿刺的時間更短(10.38 min比18.29 min)，且SonixGPS組的失血量和術后并發癥顯著減少；SonixGPS組和常規超聲組的手術時間和住院時間比較差異無統計學意義(P>0.05)；SonixGPS系統可以作為PCNL治療中精確穿刺的新一代實時制導方式。在這個設備體系中幾乎沒有一次性的設備。特殊針頭非一次性的，使用前可以消毒。與傳統技術相比，SonixGPS不會導致治療費用的顯著增加。

6 無管化的PCNL

在完成碎石術后，PCNL的最后一步是封閉腎造瘺通道。傳統上一般放置大口徑的腎造口術管(如24 Fr導管)，再置入Malecot導管或腎盂輸尿管支架止血造瘺通道，并維持充足的尿液排出。一般情況下，腎造瘺管需要留置數天，但這會導致患者住院時間延長，且由于患者的不適而增加了止痛藥的使用，尿液在造瘺管周圍滲出。為了克服這些缺點，人們進行了許多試驗，如Maheshwari等[37]比較了接受PCNL且術后使用28 Fr腎造瘺管和9 Fr豬尾導管的患者，結果發現，兩組患者的血尿發生率相當，但9 Fr豬尾導管組顯示出較低的鎮痛要求、較少的尿液滲漏和較短的住院時間。薈萃分析顯示，與標準化的PCNL相比，無管化的PCNL與較低的鎮痛要求、較短的住院時間以及較少的失血量相關[38-39]。盡管目前尚未明確定義無管化PCNL的適應證，但最初無管化PCNL僅在高度選擇的病例中進行，如不復雜的結石、較小的結石(直徑<3 cm)、腎功能正常、單通道手術、手術時間短、可完全清除的結石、無集合系統的穿孔以及術后不會活躍性出血等[40]。根據目前的經驗和分析，研究者認為，無管化的PCNL應避免應用于多通道的建立、術中嚴重的出血以及需要進行早期第二次手術的患者[41]。

盡管在選擇適合的病例中可以安全地進行無管化PCNL手術，但仍然存在造瘺通道出血的可能。Limb和Bellman[42]報道顯示，在112例無管化腎臟手術病例中，術后輸血率為5.4%(6/112)，并有1.8%(2/112)的腎臟假性動脈瘤，最后均通過選擇性血管栓塞治療。為了克服這些問題，可使用電灼出血點、應用血纖蛋白膠和(或)將止血基質放入通道中[43]。這些研究均顯示了控制通道安全性和有效性的良好效果，但在無管化PCNL中常規使用通道密封技術以防止通道出血或尿液外滲仍存在爭議。此外，由于生物密封劑使用位置不當或不適當的電灼燒會導致腎實質損害，進一步加重出血的可能性。因此，當考慮對無管化PCNL使用管道密封技術時，必須嚴格把控。最初，無管化PCNL是通過放置輸尿管內雙J支架來防止尿外滲的，但由于膀胱刺激癥狀和尿液反流，輸尿管內支架也會引起患者不適，且術后一段時間還需要通過膀胱鏡將支架取出。為了克服這些缺點，Gupta等[44]提出了無管無支架的完全性無管PCNL。由腎臟進行排尿的最佳方法是輸尿管的正常蠕動，但患者輸尿管常因水腫、炎癥以及殘余結石或狹窄而導致阻塞。研究表明，與標準的PCNL相比，完全無管化的PCNL在選定的患者中安全、有效且耐受性良好，同時與較短的住院時間、較少的術后疼痛以及較低的鎮痛需求相關[45]。但是完全無管化PCNL與無管PCNL在失血、成功率、手術時間、住院時間、鎮痛需求、并發癥發生率等方面的前瞻性隨機研究數據有限，還需要進一步進行前瞻性隨機試驗來比較完全無管和無管PCNL的安全性和有效性。

7 小 結

超聲引導是一種可以與傳統X線引導相媲美的方法，不僅操作簡便，還可以實時監測腎臟形態、穿刺路徑的變化，且并發癥發生率低、安全性高，極大地減少了患者和醫護人員在PCNL通道建立過程中的輻射暴露，減少了患者和醫務人員因治療帶來的副損傷。在利用超聲多普勒模式時，超聲引導下PCNL可以減少術中出血率和術后輸血的需求，更重要的是結石清除率遠高于傳統的X線透視引導下 PCNL。此外，向腎臟集合系統中注入超聲造影劑、新型的SonixGPS導航技術，也可增加腎臟解剖結構的可視化，對于降低超聲引導下PCNL的操作難度也有一定的意義。同時，PCNL碎石后的無管化應嚴格把控患者的適應證，才能達到PCNL的真正微創。同時，也需要更多的前瞻性臨床試驗驗證新技術的優勢，以提高PCNL的安全性和有效性。