結石評分系統的應用進展

何秋時 綜述 郝宗耀 審校

泌尿系結石幾乎在全年齡段發病率居高不下,且在急診中占比很高。一方面,結石患者入院時常伴隨腎絞痛、梗阻、尿路感染等合并癥;另一方面,泌尿系結石如不及時干預,易進展為慢性腎臟病、尿毒癥等[1-2],這對泌尿科醫師的診療水平無疑是一種挑戰,要求醫師在更短的時間內制定正確的臨床決策。結石評分系統應運而生,其通過患者入院資料及影像學檢查結果,對患者的一般情況和結石難度進行快速評估,達到指導臨床醫師做出診療決定的目的,大大提升結石患者接受個體化診療的效率[3]。近年來,結石評分系統層出不窮,但臨床醫師普遍缺少對其統籌的認知,鮮有在臨床上的使用。因此,將各類評分系統進行統一描述,尋找其共性及特性是非常有意義的,有利于結石評分系統在臨床上的普及,使患者從中受益。

1 結石評分系統中常見指標

在結石評分系統中有一些普遍被提到的常見變量,這些變量可能會影響到手術的復雜性和結果,主要包括以下幾項:

1.1 結石負荷結石負荷在既往研究[4]中是預測結石評分系統結果中最重要的因素。結石尺寸可以作為大多數泌尿科醫師估計手術復雜性及手術結果的指標。

1.2 結石位置結石位置對于結石清除率的影響是顯著的。各結石評分系統中,對于不同位置的結石,都對其進行了不同分級或賦值。下盞結石常常給手術增加難度,這一點是公認的[5]。

1.3 解剖畸形解剖畸形對于手術結果的影響主要體現在經皮腎鏡取石術(percutaneous nephrostolithotomy,PCNL)中,盡管尚無一致意見,但目前依然被反復討論[6]。重復腎、馬蹄腎、腎盞憩室等解剖畸形對手術難度的影響應被設計為大樣本的隊列研究。

1.4 手術史及手術經驗目前只有腔道泌尿外科協會臨床研究辦公室(Clinical Research Office of the Endourological Society,CROES)列線圖[7]將手術史及手術經驗納入了評分考慮。患者存在手術史可能提示結石此前治療失敗,結石復雜程度高,影響手術成功率[8];術者經驗也是結石手術成功與否的重要影響因素[9]。

1.5 鹿角形結石眾多結石評分系統都對鹿角形結石相當重視,因其往往需要更復雜的手術操作,甚至需要多通道手術及多期手術來處理。然而,對于鹿角形結石的評判是主觀的,并沒有明確的定義,觀察者之間存在個體差異。

1.6 通道長度通道長度主要指皮石距離,即在PCNL術中皮膚到結石的距離。較長的皮石距離主要見于肥胖患者,會增加建立手術通道的難度,改變實時透視定位的有效性,延長手術時間[10]。不僅如此,皮石距離的增加也給穿刺擴張,固定手術通道帶來了挑戰,甚至會降低腎鏡的可操作性。目前只有S.T.O.N.E結石評分系統[11]將此指標納入。

1.7 結石密度結石密度通常由亨氏單位來表示,即泌尿系CT中報告的CT值。更高的CT值代表結石更加致密。高密度結石更難被鈥激光或氣壓彈道等工具擊碎,增加手術難度,降低清石效率,使得結石殘留和術后并發癥的發生顯著增加。該指標在PCNL和輸尿管軟鏡碎石術(flexible ureterorenoscopy,F-URS)結石評分系統中均有涉及。

2 結石評分系統適用的手術方式

結石評分系統在其發明之初,主要的對象是PCNL,針對其他手術方式,尤其是F-URS評分系統興起得更晚[12],這與近年來手術方式的發展趨勢也是相符的。可以將上述結石評分系統進行歸類,主要適用于PCNL的系統包括:S.T.O.N.E評分系統[11]、Guy′s評分系統[13]、CROES評分系統[7]、S-ReSC評分[14];主要適用于F-URS的評分系統包括:RUSS評分系統[15]、R.I.R.S評分系統[16],有無結石評分系統在不同術式里均適用,需要更多后續研究來證實。

3 PCNL相關的結石評分系統

3.1 S.T.O.N.E結石評分系統S.T.O.N.E結石評分系統于2013年建立[11],其主要通過5項來自于術前成像的可重復性變量來評定結石復雜程度及患者情況,分別是結石尺寸、皮石距離、梗阻水平、受累腎盞數目和亨氏單位,均是具有臨床相關性和可重復性的指標。

當結石評分系統在臨床具體應用時,依然會有某些方面的不足,主要表現在以下方面:相較于結石尺寸、皮石距離等客觀變量,梗阻水平則是一項主觀評分項目,并無區分腎積水水平的客觀劃分標準。對于腎臟梗阻水平的判定會因為評分者的主觀因素造成偏倚[17]。另一方面,S.T.O.N.E結石評分系統將無腎積水賦予低分值,這一點值得商榷,無腎積水對于手術通道建立難度的提升已形成共識[18],PCNL常規需要建立人工腎積水通道。因此,無腎積水是否應該重新賦值以更高的得分,需要更多的臨床數據支撐。最后,由于結石的異質性,亨氏單位是通過創建一個圓形甜區(region of interest,ROI)來測量的,該ROI需要盡可能的包含多數結石,最小化相鄰的軟組織,提取結石的平均密度。大多數結石,尤其是片狀結石,結石中心到外緣的密度差異較大,在測量上常帶來較大的誤差[19],目前也尚無證據證明CT值的臨界點為最佳。

3.2 Guy’s結石評分系統Guy’s結石評分系統[13]在臨床實踐中使用相對廣泛。該系統依托于既往已發表的數據,結合了多位高級泌尿外科醫師意見,以結石位置和腎臟解剖特點為評分標準,將腎結石分為四個等級。Ⅰ級:中下極或腎盂孤立結石,腎臟解剖正常;Ⅱ級:上極孤立結石,腎臟解剖正常;多發結石,腎臟解剖正常;腎盂孤立結石,腎臟解剖異常;III級:多發結石,腎臟解剖異常;腎盞憩室結石;部分鹿角結石;IV級:脊柱畸形;脊髓損傷;完全鹿角形結石。與上文提及的S.T.O.N.E結石評分系統不同,Guy’s結石評分系統是基于腹部立位KUB平片為資料來源的,后文將提到的CROES列線圖也與之類似。有相當多的文獻報道了Guy’s結石評分系統與結石清除率的相關性,但目前尚無確切證據說明其與術后并發癥發生率之間的聯系[20-21]。

同時,Guy’s結石評分系統也有不完善之處。該評分系統沒有納入結石尺寸、密度、成分等指標,評分相近的結石可能手術難度相差很多。再者,該系統對于脊柱畸形的患者評級過于嚴苛,無論其結石大小,統一定性于Ⅳ級。是否需要增加該評分系統的等級梯度需要后續研究探索。

3.3 CROES列線圖CROES列線圖[7]的發明時間較前兩種結石評分系統較晚,其在2013年被提出。它納入了全球96個機構的2 806例腎結石患者的圍術期數據,是一種以統計學為基礎的多元Logistic模型。該系統在開發時是作為Guy’s評分的改良版,故其核心目的在于預測結石清除率。參與該評分系統的指標主要包括結石負擔、腎盞位置、結石計數、醫院技術水平,且CROES列線圖是第一個在連續尺度上對風險分級的評分系統。

CROES列線圖的不足之處也值得討論。首先該系統以結石尺寸作為反映結石負荷的唯一標準,但眾所周知,結石的成分密度同樣是影響結石手術難度的重要指標。再者,該系統作為一個通用于各類手術方式的結石評分系統,缺乏對于影響PCNL難度的特意指標,如皮石距離、腎積水情況等,對PCNL處理結石的預測能力有限。另外,對于CROES列線圖能否預測術后并發癥的發生,目前意見不一。最后,CROES列線圖較其他結石評分系統更復雜,構建和使用難度均更高。

3.4 S-ReSC結石評分系統S-ReSC結石評分系統[14]有其特色,其設計者的初衷及要求即簡潔。該系統最早是為PCNL設計,旨在通過一項單一指標來預測結石清除率。結石分布的復雜性被認為是影響PCNL成功率的最重要因素。整個腎臟被認為是一個9點系統,9個特定的腎盂腎盞位置各視為1個點(即腎上盞、腎上盞前部的腎小盞、腎上盞后部的腎小盞、腎盂、腎中盞前部的腎小盞、腎中盞后部的腎小盞、腎下盞、盞前部的腎小盞、腎下盞后部的腎小盞)。當結石累及各腎盞時,即記上相應的分值。1～2分為低分,3～4分為中等,>5分為高分。

在S-ReSC評分的基礎上,Jung et al[22]針對F-URS術對此評分進行了改良。對于F-URS術中操作難度更大的,也更難自發排出的下盞結石,改良S-ReSC評分進行了新的賦值,即將腎下盞、盞前部的腎小盞、腎下盞后部的腎小盞各記2分。S-ReSC評分系統的優點主要體現在其操作簡單,可重復性強,僅僅通過術前CT即可快速完成評分[23]。但是,由于其過度追求簡潔,預設結石分布的復雜性為預測手術成功率的唯一變量,使其可靠程度降低。舉例來看,臨床中常有因體外超聲波碎石效果不佳來尋求手術處理結石的患者,該評分系統會對此類患者賦予極高分值。行體外超聲波碎石后,結石往往分散于多個腎盞,但因此認為該結石非常復雜顯然是不合理的。是否可以通過適當增加變量來改善該系統可靠性值得后續深入研究。

4 F-URS相關的結石評分系統

4.1 RUSS結石評分系統RUSS作為一項評估F-URS術后清除率的結石評分系統,于2012年被建立。該系統基于一項納入了207例患者的回顧性研究[15]。賦值指標包括:結石的尺寸大于 20 mm,結石位于腎的下極且腎盂漏斗角度(interpeduncular angle,IPA)小于45°,結石多發于不同腎盞,腎臟解剖畸形。RUSS結石評分系統是一種較為成熟的評分系統,在全球應用廣泛,較其他結石評分系統更被認可。IPA作為一項新的賦值標準,在RUSS結石評分系統中被首次提出,這對后續很多評分量表都有啟發作用。值得一提的是,RUSS結石評分系統對于結石清除的界定標準與其他系統有所差別,術后1個月結石殘余小于1 mm可被系統認為結石清除。

RUSS結石評分系統的不足主要體現在以下方面:首先,其對于結石清除的標準有別于其他評分系統,故與其他系統合用時會產生不便。再者,它將結石尺寸作為衡量結石負荷的唯一標準,忽略了其他指標,如密度、成分等。增加上述指標能否對該量表進行改良,值得后續討論。最后,該系統對于結石尺寸賦值的臨界點為20 mm,實際在臨床實踐中,體積較大的結石并不被推薦以F-URS碎石,有證據顯示≥20 mm的結石平均需接受2、3次的F-URS來清除[22]。如何增加該量表的適用范圍還值得后續研究。

4.2 R.I.R.S結石評分系統R.I.R.S結石評分系統在直觀上與S.T.O.N.E結石評分系統類似,都是通過對患者各方面指標進行評分,累計總分以反映結石的復雜程度[16]。賦值項包括:(R)腎臟結石密度,(I)下盞結石,(R)受累盞頸長度,(S)結石負荷。該系統主要適用于RIRS手術,對PCNL的預測效能尚無研究明確。該系統受到RUSS結石評分系統的影響,將IPA放入了評分細則中,并以30°為限,賦予不同的分值,有一定創新性。該系統的不足之處有以下幾點:首先,與S.T.O.N.E評分類似,基于CT平掃的量表相較于腹部立位平片的量表在使用上相對復雜。再者,該量表對于PCNL是否有預測能力尚無明確結論。最后,該量表未考慮腎臟集合系統畸形的情況,毫無疑問的是,腎臟集合系統畸形會給F-URS手術提升難度。

F-URS評分系統有其自身的特點,例如其會增加下盞結石的賦值。相比于面向PCNL的評分系統,此類評分系統在考量項目上更簡潔。雖然更少的評分項目某種程度上降低了量表的效能,但考慮到F-URS本身較為安全,又有證據顯示此類量表可以出色地預測結石清除率[24],故并無必要增加過多的項目來追求此類量表在術后并發癥上的預測能力。在量表設計時,使用簡便和效能優秀兩方面都應該被考慮。

5 結石評分系統的意義及未來方向

盡管近年來不斷有新的結石評分系統問世,但依然沒有一種結石評分系統在臨床上廣泛應用,多數醫療機構僅將其作為科研工具,并未作為臨床工具常規應用于患者。但結石評分系統的優勢和意義是毋庸置疑的,至少在以下幾個方面中得到了體現:① 準確識別患者,客觀評價患者術前情況,合理預測患者臨床進程。② 提供比較不同術式的新思路,便于優化各類術式和新舊術式的對比。③ 客觀預測手術難度,利于完善分級診療及轉診制度。④ 增進學術交流,促進科研成果產出。如上述,推廣結石評分系統的使用是有意義的。目前通用的結石評分系統基本上已經在效能和簡便性上達到了可觀的水準,如何在各醫療機構中普及使用將是后續主要問題。

近年來,又有學者以機器學習方法作為一種新的臨床預測模型,用于預測PCNL后結石清除狀態,并取得了不錯的成績。Aminsharifi et al[25]在2020年首次提出了此方法,并將其成果與Guy’s評分和CROES列線圖進行對比,受試者工作曲線下方區域面積(area under curve,AUC)顯著較高。后又有Zhao et al[26]用4種機器學習方法分別作為預測PCNL術后結石清除率的模型,證實每一種機器學習方法都展現出了優于S.T.O.N.E評分的能力。后續需要更多大樣本的研究來驗證機器學習方法的預測能力,同時探索其可否應用于F-URS,這也許會成為未來的研究熱點所在。

6 總結

綜上所述,結石評分系統的出現為泌尿外科醫師高效率做出臨床決策提供了新工具。結石評分系統基于患者入院檢查,可以在短時間內對患者的一般情況和結石難度進行評估。無論是PCNL或F-URS,均有適合的結石評分系統來指導診療進程。但同時各結石評分系統也存在一定的不足之處,需要結合多中心、大樣本的臨床研究對其進行驗證及改良。目前結石評分系統多作為一項科研工具而非臨床工具,如何普及結石評分系統在臨床上的使用,如何規范結石評分系統的使用方式,將成為未來的研究熱點。