寶石能譜CT對(duì)泌尿系結(jié)石成分分析的相關(guān)研究進(jìn)展

胡微薇，趙建洪, 景瑣世 綜述，王志平 審校

(蘭州大學(xué)第二醫(yī)院泌尿外科研究所，甘肅省泌尿系統(tǒng)疾病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省泌尿系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)中心，甘肅蘭州 730030)

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·綜 述·

寶石能譜CT對(duì)泌尿系結(jié)石成分分析的相關(guān)研究進(jìn)展

胡微薇，趙建洪, 景瑣世 綜述，王志平 審校

(蘭州大學(xué)第二醫(yī)院泌尿外科研究所，甘肅省泌尿系統(tǒng)疾病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省泌尿系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)中心，甘肅蘭州 730030)

泌尿系結(jié)石是泌尿外科的常見疾病，且其發(fā)病率有逐漸升高的趨勢(shì)。因此早期發(fā)現(xiàn)、診斷、治療結(jié)石十分重要。而CT作為一種高效的結(jié)石診斷工具具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。目前已有文獻(xiàn)報(bào)道可通過能譜CT來明確結(jié)石的化學(xué)成分及性質(zhì)，從而為泌尿系結(jié)石的診斷及治療提供更加有力的技術(shù)支持，而且還可以通過此項(xiàng)技術(shù)來判斷結(jié)石的預(yù)后、復(fù)發(fā)率等情況，這為泌尿系結(jié)石的臨床診治提供了新思路。本文主要綜述目前有關(guān)寶石能譜CT對(duì)泌尿系結(jié)石成分分析的研究進(jìn)展及其對(duì)泌尿系結(jié)石治療方案的影響，評(píng)價(jià)其在臨床應(yīng)用中的價(jià)值。

寶石能譜CT；泌尿系結(jié)石；結(jié)石成分分析

泌尿系結(jié)石作為泌尿外科最常見的疾病之一，在世界范圍內(nèi)患病率均相對(duì)較高；且在過去10年內(nèi)，其發(fā)病率亦有逐漸升高的趨勢(shì)[1]。在泌尿系結(jié)石治療前，往往需要通過影像學(xué)檢查對(duì)結(jié)石的大小、位置等情況進(jìn)行評(píng)估，而CT作為一種高效的結(jié)石診斷工具，具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[2]。近年來，已有文獻(xiàn)報(bào)道可通過寶石能譜CT來明確結(jié)石的化學(xué)成分及性質(zhì)，從而為泌尿系結(jié)石的診斷及治療提供更加有力的技術(shù)支持[3]，而且還可以通過此項(xiàng)技術(shù)來判斷結(jié)石的預(yù)后、復(fù)發(fā)率等情況，這為泌尿系結(jié)石的臨床診治提供了新思路[4]。因此，本文將就目前有關(guān)寶石能譜CT對(duì)泌尿系結(jié)石成分分析的研究進(jìn)展及其對(duì)泌尿系結(jié)石治療方案的影響進(jìn)行綜述。

1 寶石能譜CT及其分析泌尿系結(jié)石成分的原理

寶石能譜CT是一種采用寶石作為探測(cè)器，利用人體同一組織對(duì)不同光子能量及不同組織對(duì)同一光子能量吸收能力的差異進(jìn)行成像，根據(jù)不同能量水平的單能X線可得到相應(yīng)的X線衰減系數(shù)，從而重建CT圖像的技術(shù)[5]?？赏ㄟ^將病變組織的X線吸收系數(shù)轉(zhuǎn)化為基物質(zhì)的吸收系數(shù)，并使其衰減效應(yīng)相同，從而得到CT值。與常規(guī)CT相比，寶石能譜CT能瞬時(shí)(<0.5 ms)實(shí)現(xiàn)高低雙能(80 kVp 和140 kVp)切換，產(chǎn)生雙能數(shù)據(jù)，能進(jìn)行數(shù)據(jù)空間的吸收投影數(shù)據(jù)到物質(zhì)密度投影數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)空間能譜解析[6]。寶石能譜CT在冠狀位和失狀位上薄層圖像為常規(guī)掃描序列，與多平面重組圖像相結(jié)合，不僅有利于明確結(jié)石位置，而且對(duì)小結(jié)石的診斷有著非常重要的意義[5]。寶石能譜CT采用統(tǒng)計(jì)噪聲并利用迭代的方法加以抑制，即自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)技術(shù)，能夠在減少掃描劑量的同時(shí)得到相同質(zhì)量的圖像，其后處理工作站及GSI瀏覽器則能夠提供多種能譜分析工具，從而更好地實(shí)現(xiàn)多參數(shù)成像[7]。

2 寶石能譜CT在結(jié)石診斷中的作用

尿石癥與患者的飲食狀況、尿酸性值、尿量、尿路感染等疾病存在密切關(guān)系。而不同尿路結(jié)石的臨床治療方式也存在明顯差異。因此，盡早明確結(jié)石成分十分重要[8]。傳統(tǒng)的結(jié)石成分分析以體外檢測(cè)為主，對(duì)術(shù)前確定臨床治療方案的應(yīng)用價(jià)值并不高。隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，寶石能譜CT逐漸應(yīng)用于尿路結(jié)石的臨床檢測(cè)，通過體內(nèi)檢測(cè)，幫助臨床醫(yī)師在術(shù)前分析結(jié)石成分，從而提高臨床治療的有效性和安全性[9]。

2.1 結(jié)石成分分析 對(duì)泌尿系結(jié)石的評(píng)估包括結(jié)石大小、位置、數(shù)量及化學(xué)組成。結(jié)石的化學(xué)成分是制定合理治療措施不可缺少的關(guān)鍵步驟，預(yù)測(cè)結(jié)石成分的傳統(tǒng)方法是根據(jù)患者的病史、尿pH值、尿結(jié)晶、尿素酶陽性菌指標(biāo)及X線表現(xiàn)來預(yù)測(cè)。寶石能譜CT使術(shù)前明確結(jié)石成分成為可能[8-10]。其原子序數(shù)圖像可區(qū)別尿酸與非尿酸結(jié)石，敏感性和特異性均可達(dá)100%，還可用于混合性結(jié)石成分的分析[11]。掃描過程中，雙能量CT(dsDECT)的原理是假設(shè)每個(gè)體素為水、鈣、尿酸的混合物，然后根據(jù)衰減量不同，將鈣和尿酸用不同顏色加以區(qū)別[11]。而與dsDECT不同的是，單能量CT的圖像掃描則借助了一對(duì)基物質(zhì)，通常選用碘和水，在水相上看到的即為尿酸結(jié)石，在水碘圖像都能看到的則為非尿酸結(jié)石。不同的結(jié)石成分對(duì)應(yīng)不同的最佳治療手段，例如：尿酸結(jié)石通常選取口服藥物排石療法，與鳥糞石不同，胱氨酸結(jié)石和草酸鈣結(jié)石采用體外沖擊波碎石療法效果并不理想[12- 13]。而且，提前了解結(jié)石的成分對(duì)預(yù)防其復(fù)發(fā)也有積極的意義。

2.2 結(jié)石大小的評(píng)估 診斷尿石癥的另一個(gè)重要因素是評(píng)估結(jié)石的大小，因?yàn)榻Y(jié)石的大小在一定程度上指導(dǎo)著下一步的臨床治療[11]。與常規(guī)CT相比，寶石能譜CT可更為準(zhǔn)確地測(cè)量結(jié)石大小,為臨床醫(yī)師根據(jù)不同大小的結(jié)石選擇相應(yīng)治療手段提供更加可靠的依據(jù)，可通過軟組織窗(窗寬-400窗位-30)和骨窗(窗寬-1120，窗位-300)測(cè)量得到結(jié)石的最大徑線[14]，從而得到更加準(zhǔn)確的結(jié)石大小。根據(jù)結(jié)石的成分和大小，選擇不同治療措施[13]：如尿酸、胱氨酸結(jié)石，對(duì)<2 cm結(jié)石進(jìn)行藥物溶石、對(duì)>2 cm結(jié)石則行堿化尿液+經(jīng)皮腎鏡取石術(shù)(percutaneous nephrolithotomy,PCNL)治療；羥基磷灰石，對(duì)<2 cm結(jié)石行體外沖擊波碎石(extracorporeal shockwave lithotripsy,ESWL)+抗感染治療，對(duì)>2 cm者則行PCNL治療；草酸性質(zhì)者，避免ESWL，對(duì)<2 cm結(jié)石選用輸尿管軟鏡鈥激光，對(duì)>2 cm者選用腹腔鏡取石治療[15]。

2.3 結(jié)石體積評(píng)估 與傳統(tǒng)CT相比，寶石能譜CT更能較為準(zhǔn)確地評(píng)估外形不規(guī)則的結(jié)石。評(píng)估結(jié)石體積的過程中，寶石能譜CT通過使用不同計(jì)算方法，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過靈活切割，計(jì)算處理所得圖像，從而較為準(zhǔn)確地進(jìn)行術(shù)前結(jié)石體積的評(píng)估，為臨床醫(yī)師制定進(jìn)一步治療方案提供科學(xué)依據(jù)[16]。

2.4 結(jié)石脆性的評(píng)估 術(shù)前通過CT掃描評(píng)估結(jié)石的脆性是另一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，尤其是對(duì)于計(jì)劃行ESWL的患者來說[17]。使用薄層的多螺旋CT成像以及骨掃描算法重建，我們可以分析得到結(jié)石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，來判斷結(jié)石屬于單一性還是混合性，是否易行碎石治療[13]?；旌闲越Y(jié)石因其衰減較慢，脆性較高，行ESWL效果較好。與此相反，單一性結(jié)石則因結(jié)石內(nèi)部成分一致而不易碎石，其治療往往需要多個(gè)療程[5]。

2.5 感興趣區(qū)的測(cè)量 用寶石能譜CT掃描分析結(jié)石成分最常用的方法是劃定感興趣區(qū)，通過測(cè)量感興趣區(qū)的吸收衰減值從而判斷結(jié)石成分。BELLIN等[18]的體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在感興趣區(qū)測(cè)量CT值的方法分析結(jié)石成分，準(zhǔn)確率為64%～81%。與此同時(shí)，有實(shí)驗(yàn)證明用該法進(jìn)行結(jié)石成分分析時(shí)，對(duì)尿酸結(jié)石、胱氨酸結(jié)石和草酸鈣結(jié)石的準(zhǔn)確率可達(dá)85%。然而，雖然在體外通過測(cè)量衰減值預(yù)測(cè)結(jié)石成分具有較高的準(zhǔn)確性，但是對(duì)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)而言，通過直接測(cè)量CT值預(yù)測(cè)結(jié)石成分則存在著一定挑戰(zhàn)。結(jié)石的衰減值受感興趣區(qū)的大小、層厚、劃定的準(zhǔn)確性及部分容積效應(yīng)的影響，混合性結(jié)石的測(cè)量更會(huì)因?yàn)楦信d趣區(qū)重疊而產(chǎn)生較大誤差[11]。

3 寶石能譜CT對(duì)泌尿系結(jié)石治療方案的影響

寶石能譜CT可以幫助發(fā)現(xiàn)泌尿系結(jié)石，更為準(zhǔn)確地明確其數(shù)量、位置、大小、及是否存在腎盂積水,而且可以通過測(cè)量CT衰減值進(jìn)一步對(duì)結(jié)石的成分進(jìn)行分析[10, 12]。故其對(duì)結(jié)石患者的進(jìn)一步治療有著重大意義[19]。

3.1 對(duì)手術(shù)患者的意義 寶石能譜CT對(duì)進(jìn)行手術(shù)治療的患者(例如PCNL)來說,有著重要的意義,因其可幫助評(píng)估結(jié)石的位置及相鄰臟器的關(guān)系。同樣地,對(duì)于行ESWL的患者來說,測(cè)量結(jié)石中心到皮膚表面的距離(skin-to stone distance，SSD)則是一個(gè)非常關(guān)鍵的步驟,該值可通過軸位的MDCT圖像獲得[11, 20]，測(cè)得SSD值>10 cm的患者因其ESWL的成功率非常低，故更適合選取PCNL或者其他介入手術(shù)的治療方法[10]。

3.2 對(duì)治療后隨訪的意義 寶石能譜CT成像對(duì)于經(jīng)過治療的泌尿系結(jié)石的患者主要有以下幾點(diǎn)作用：①判斷取石的治療效果；②判斷治療后殘留的結(jié)石狀況；③ 排除術(shù)后泌尿系狹窄的可能；④及時(shí)發(fā)現(xiàn)泌尿系相關(guān)并發(fā)癥。其中，寶石能譜CT對(duì)于殘留結(jié)石的定位與常規(guī)相比有著更為突出的價(jià)值，其較高的準(zhǔn)確性有助于殘留結(jié)石進(jìn)一步排出，而結(jié)石殘留的情況與術(shù)后復(fù)發(fā)率有很大關(guān)聯(lián)，殘留結(jié)石的復(fù)發(fā)率約為50%～80%[21]。目前，CT對(duì)于透光性結(jié)石的監(jiān)測(cè)具有重要意義，而對(duì)于腹部平片上不透光的結(jié)石來說，還存在很大爭議[10]。

3.3 幫助鑒別結(jié)石與輸尿管支架 在結(jié)石治療后期的干預(yù)措施中，常采用經(jīng)皮腎造瘺或留置輸尿管支架以保證尿液引流順暢。對(duì)于需要術(shù)后引流的患者來說，準(zhǔn)確鑒別殘留結(jié)石與留置支架管是非常重要的，而在常規(guī)CT軟組織窗中，兩者不易區(qū)別，使用寶石能譜CT則可以較好地區(qū)別結(jié)石與支架，從而對(duì)臨床治療進(jìn)行指導(dǎo)[9]。

3.4 泌尿系結(jié)石中的CT診斷及電離輻射 常規(guī)CT的電離輻射對(duì)患者的健康會(huì)造成一定影響，所以在診斷過程中需要密切關(guān)注。為了減少患者接受輻射的劑量，寶石能譜CT檢查中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要在不降低圖像質(zhì)量的條件下，減少輻射劑量。使用5 mm薄層掃描聯(lián)合冠狀位2.5～3 mm重建可以降低輻射劑量。掃描時(shí)將患者置于合適的位置也可降低約20%的輻射[2, 22-23]。同時(shí)結(jié)合患者的體重，針對(duì)性地調(diào)節(jié)球管電流值也可以幫助減低輻射。這對(duì)于復(fù)發(fā)的年輕患者更為重要，因?yàn)樗麄冃枰磸?fù)多次進(jìn)行CT檢查，會(huì)接受比常人更多的放射劑量[24]。有實(shí)驗(yàn)證明反復(fù)接受CT檢查的患者所受放射劑量從8.5到154 msv。對(duì)一些特殊患者，例如孕婦和兒童，控制射線劑量尤為重要。降低電壓為公認(rèn)的既提高圖像對(duì)比度又減少高分辨率下的放射劑量的方法，高分辨率圖像可幫助區(qū)分腎臟結(jié)石及周圍組織[19, 25]。使用這種方法后(70%～95%)草酸鈣結(jié)石的發(fā)現(xiàn)率、敏感性及特異性均無明顯改變(70%～95%)。而最近有研究表明，使用低劑量協(xié)議將會(huì)有更高的敏感性和特異度(分別為97%和95%)。引入迭代重建的方法則可在確保圖像質(zhì)量的前提下大幅度降低輻射劑量[12, 26]。

4 小 結(jié)

相較于常規(guī)CT，寶石能譜CT可通過運(yùn)用能譜掃描技術(shù)，靈活選擇不同圖像進(jìn)行組合分析，可大大提高結(jié)石診斷的敏感性和準(zhǔn)確性。同時(shí)，還可在術(shù)前行較為準(zhǔn)確的結(jié)石成分分析，為泌尿系結(jié)石的診斷與治療策略提供了新的思路。而且值得指出的是寶石能譜CT還具有輻射低劑量、成像清晰度高等優(yōu)勢(shì)[27]。但是，寶石能譜CT處理圖像、行結(jié)石成分分析的過程較為復(fù)雜，目前臨床應(yīng)用相對(duì)較少，現(xiàn)有的研究多為一些小樣本或體外實(shí)驗(yàn)，故而需要大量臨床研究來進(jìn)一步探討寶石能譜CT在泌尿系結(jié)石診斷與治療、尤其是結(jié)石成分分析方面的價(jià)值，而相關(guān)技術(shù)的改進(jìn)也顯得尤為重要。

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(編輯 何宏靈)

2016-03-15

2016-07-25

王志平，教授，主任醫(yī)師. E-mail：erywzp@lzu.cn

胡微薇(1989-)，女(漢族)，碩士研究生在讀.研究方向：泌尿系腫瘤.E-mail：522830822@qq.com

R604；R691.4

A

10.3969/j.issn.1009-8291.2016.11.021