红外光谱结石分析法与化学结石分析法的对比研究*

程璐 习明 付小娟 赵芳 杨桂莲

尿石症是临床常见病、多发病，已成为世界范围的经济和健康负担。泌尿系结石在形成初期，部分为泥沙样结石，由于体积小，大多症状隐秘，所以容易被忽视。如果尿石症早期没有被重视，即失去最佳治疗时机，轻者导致腰腹疼痛、血尿，重者引发尿路梗阻，是继发肾损害的主要原因，进一步引起堵塞位置以上积液，一旦积液时间过长，即堵塞以上位置承受过大压力，容易导致肾萎缩、肾小管变性、坏死，甚至肾功能衰竭和尿毒症等，肾结石的频繁发作也增加了肾肿瘤的发生率 。此外，尿结石往往与一些代谢性并发症并存，如高尿酸尿症、高胱氨酸尿症、高钙尿症、高草酸尿症、高甘油三脂血症、高胆固醇血症及肥胖症等。近年来，虽然治疗手段不断更新，但是泌尿系结石的发病率日趋增高 。目前认为，尿石症是系统性疾病，与慢性肾脏病、尿石症诱导的骨骼疾病密切相关，有增加冠心病、高血压、2型糖尿病和代谢综合征的风险。如果没有得到恰当的治疗，尿石症在10年内的复发率超过50%[1]。在我国，尤其在广东省及港澳地区，尿石症是泌尿外科住院的首位病种[2-5]，成为危害人们身体健康的最严重疾病之一。而泌尿系结石成分析对于预防泌尿系结石具有重要临床意义[6]。本研究收集广州市花都区人民医院2011年1月-2013 年12月850例泌尿系结石标本，并分别对其进行了化学结石分析、红外光谱结石分析，现将结果报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 标本来源于广州市花都区人民医院泌尿外科2011年1月-2013 年12月因尿路结石住院患者手术后所获得的尿路结石标本850例，男470 例，女380 例，年龄5~82岁，平均（39.5±10.8）岁。

1.2 方法

1.2.1 红外光谱法 应用蓝莫德（天津）科学仪器有限公司结石红外光谱自动分析系统进行泌尿系结石成分分析。首先对尿路结石进行清洁后，随之放入70~100 ℃烘箱内烘干。第二步取约1 mg尿路结石样品粉末与事先充分干燥的200 mg纯溴化钾进行充分的混合，再放入专用的玛瑙研钵中研碎。第三步将混合物烘焙10~30 min，再取出后压片机加压，制成半透明片，迅速置入红外光谱槽中扫描。最后电脑绘制谱图后自动解析和报告结石成分。

1.2.2 化学分析法 应用广州医科大学第一附属医院微创中心研制结石定性成分分析标准试剂盒。尿路结石标本首先进行清洁，再在室温下进行干燥出来，并且记录重量、形状、大小、颜色等并摄像。第二部在专用的研钵中将结石研成粉末状。第三步用试剂盒对尿路结石进行测定，结果根据离子反应后生成物颜色的深浅，沉淀的生成，气体的产生。用定性分析阳性反应组合来判断结石的化学成分。

1.3 统计学处理 应用SPSS 17.0软件对数据进行统计分析，计数资料比较采用Fisher 检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

红外光谱法相对于化学法可以测得更多结石晶体成分，但两种方法中草酸钙结石检出率最高。其中红外光谱法检出草酸钙610 例（71.7%），其中一水草酸钙（COM ）488例（57.4%），尿酸90例（10.5%），二水草酸钙101例（11.8%），磷酸镁铵30例（3.5%），羟基磷灰石69 例（8.1%），一水磷酸二氢钙3 例（0.5%），黄嘌呤2 例（0.2%），胱氨酸2 例（0.2%），二氧化硅1例（0.1%）。 化学法检出草酸钙766例（90%），磷酸镁铵30例（3.5%），尿酸 9例（1.0%），磷酸钙8 例（0.9%），胱氨酸2例（0.2%）。两者检出相同成分结石的比例是80%。其中608 例两者结果都为草酸钙结石。相对红外光谱分析法，化学法对草酸钙的检测灵敏度为99%（602/608），差异无统计学意义（P>0.05），特异度为25%（50/200），差异有统计学意义（P<0.01）。

3 讨论

泌尿系统结石是在泌尿系统形成的固体物质，其数目、大小、组成、形状各异；是泌尿系统常见疾病，多发于30~50岁的年轻人。西方国家的发病率为500例/10 000 000人，中国发病率为101例/ 10 000 000人，近年来的统计资料显示其发病率还在继续升高。虽然手术、体外冲击波碎石等方法可以治疗尿路结石，但泌尿结石的复发率一直高居不下，而且泌尿系结石可以直接损害肾功能。因此，泌尿系结石相关成分的分析研究、结石成分与相关危险因素联系、结石成分与临床治疗的关系、结石成分对预防措施的制定等对泌尿系结石的预防和治疗都起到相当重要的作用。在中国尿路结石的分布有着较大的地区差异性。其总体发病率南方高于北方。20世纪70年代，有学者对尿路结石的发病率进行了相关统计，表明尿路结石的地区分布非常不均匀，尿路结石患者占泌尿外科住院患者在黑龙江的比例最低，仅仅为2.5%，贵州的比率最高，占比为59%，有20倍相位差。而这16个省的泌尿外科患者的尿路结石南方占的比例超过11%，其中有6个省的占比达到了30%之多、甚至部分超过30%，这其中就包括广东省。此外，南部省份，在泌尿外科的住院患者中尿路结石患者几乎占到第一位。此外，就算在相同的尿路结石高发区，其尿路结石的发病频率显示出极度的地区不平衡性。 比如广东省的广州、深圳、东莞、佛山地区的发病人数远远高于广东省其余地区。再者在土壤、气候、降雨、水质量等地理环境因素恒久不变的地区，但其尿路结石的发病率及发病情况、尿路结石成分却能发生非常大的变化，所以要注意尿路结石成分与居民的饮食习惯、营养状况、生产生活劳动习惯、遗传因素之间的关系， 所以对尿路结石成分的准确分析至关重要。英国，德国，首先，北欧国家和美国等发达国家，随着工业化进程加快、财富的累积，其泌尿系结石的发病率也越来越高，即大家称之为的西方“石波”现象。随着经济的持续发展，尿路结石持续高发的流行病学特征，成为许多国家伴随经济发展的一种较为普遍的现象。中国是一个多民族、地域广阔的国家，在不同的民族、不同地域显示出各异的泌尿系结石的发病率。这可能与差异化的民族饮食、种族遗传因素、生活习惯有关。因此应该重视与之相关的该地区居民的生活、饮食习惯与泌尿系结石发病的关系。同时明确结石成分，对结石进行成分分析，是对泌尿系结石治疗和预防的关键。通过对尿路结石成分的分析、并依据结石成分与饮食结构的关系来调整患者的饮食，从而达到预防结石复发的目的[7-9]。同时依据不同的泌尿系结石成分制定不同的溶石治疗方案，并对不同结石成分的尿路结石患者制定个体化预防、治疗方案。随着结石手术、体外震波碎石的发展，尿路结石标本更容易获得，目前结石成分的鉴定已经成分预防、治疗尿路结石重要依据的泌尿系统结石成分的测定。目前结石成分分析的方法约有8种，但其中化学分析法和红外线光谱分析法最常用。

当前实际检验工作中对泌尿系结石成分鉴定方法主要有化学、物理分析法。化学分析方法是较早的泌尿系结石成分分析的方法，但化学成分检测有其较多的缺点：首先其所需要标本量多，同时需对粉碎结石标本并破坏结石的组织结构，定性方面其只能对已经知晓的成分进行鉴定，这种局限性就导致其不能发现新的尿路结石成分；另外而结石的定量检测中，其对一些微量元素的检测灵敏度不够，不能对磷灰石和钙磷石等相似的晶体结构进行辨别，同时亦无法对水合作用程度做出辨别[10]。再者由于不同批次、不同厂家生产的化学结石分析试剂盒的优劣程度不一、以及试剂盒本身的灵敏度和特异度的差异，从而容易导致假阴性、假阳性，导致化学结石分析法特异度较低，目前在欧美等诸多西方发达国家，化学结石分析鉴定法已经被淘汰使用[11]。由于泌尿系结石成分相对复杂，本研究结果亦显示化学分析法仅仅对6种泌尿系结石成分能做出鉴定，这就限制了其在临床检验工作中进一步推广应用。尽管如此，对于一些欠发达地区及医院，由于其成本低廉、操作简单、容易上手、并能对常见结石类型相对较准备测定等优点，化学分析法仍然有其存在的意义。

红外光谱，俗称物质“指纹”，其依据的检测原理是：通过物质在红外光区域吸收峰的特异征象来确定物质的结构及成分。这一系统能精准分析结石成因，从而为结石病患者的药物和饮食生活习惯，提出针对性的调整方案，从根本上解决尿路结石复发问题[12-13]。红外光谱分析法具有方便、准确、快捷的优点；即可以鉴定非晶体成分，也可以对晶体成分进行辨别；既能对有机化合物做出鉴定，也可以对无机化合物准确鉴定。随着科技的发展，红外光谱分析技术的成本已逐步递减、技术逐步完善，红外光谱分析技术在19世纪80年代就已经成分国外等发达国家的主要结石成分分析手段，并且伴随尿路结石治疗方法及技术的成熟及大面积开展，已逐渐显现出其重要的临床作用，慢慢的其已经成为泌尿系结石的综合治疗环节中重要的组成部分。红外光谱的鉴定是依据红外线谱图中不同物质产生不同的峰强、峰位、峰形，来对尿路结石的成分做出准确的鉴定。由于泌尿系结石成分30余种之多，并且结石单一成分少见、多以多种成分混合存在，所以红外线图谱解析就显得非常烦琐、容易出错、极难掌握，这些都影响了它在实际临床工作中的推广和应用。结石红外光谱自动分析系统很好解决了这一技术性难题，红外光谱分析仪图谱的解析过程完全自动化；这技术创新性、完美地解决了目前泌尿系结石简易操作、准确分析的难题，可从根本上对旧式的化学结石分析法进行取代，毫无疑问，它将对泌尿系结石的诊断、治疗、预防等方案的制定和改善产生深远的影响。红外光谱分析方法具有检测速度快、操作简单、分辨率和灵敏度高的优点；并且检测的结石不受破坏，所需结石样本量非常少、即便是细小结石碎渣都可进行分析，它可用于分析结石的晶体成分和非晶体成分，因此具有高检测效率及高准确度[14-16]。本研究的结果也表明 ，相对化学结石分析法，红外光谱法是泌尿系结石成分鉴定非常理想的方法。

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