宝石能谱CT原子序数法与红外光谱法分析泌尿系结石成分的效果比较

朱家利，汪 溢，李志伟，覃 群，邱富英，郭泽霞，姚泽钦，罗后宙，霍振清，刘文聪，梁 冰

(海南省第三人民医院泌尿外科，海南三亚 572000)

论著·临床研究

宝石能谱CT原子序数法与红外光谱法分析泌尿系结石成分的效果比较

朱家利，汪 溢△，李志伟，覃 群，邱富英，郭泽霞，姚泽钦，罗后宙，霍振清，刘文聪，梁 冰

(海南省第三人民医院泌尿外科，海南三亚 572000)

目的探讨宝石能谱CT原子序数法及红外光谱法分析泌尿系结石成分的效果，比较二者在尿路结石定性诊断的价值。方法对260例尿路结石患者术前行宝石能谱CT泌尿系扫描，使用原子序数法鉴定结石成分；取石术后，使用红外光谱法分析结石成分作为金标准，分析两种方法对结石成分鉴定的一致性。结果两种方法在鉴定结石类型方面一致性较好(Kappa=0.787，Plt;0.01),差异无统计学意义(χ2=6.581，P=0.254)。宝石能谱CT原子序数法测得的结石晶体成分类型较红外光谱法要少，对于同一化学成分结石不同晶体结构组成的结石精确定量尚不如红外光谱法精确(一水草酸钙与二水草酸钙)。结论两种方法对尿路结石成分分析均具有临床意义，应根据实际情况选择结石分析方法。

成分分析;红外光谱法分析;能谱CT;饮食指导;预防

泌尿系结石是泌尿外科的常见病之一,在泌尿外科住院患者中占据首位。近年来,我国泌尿系结石的发病率有增加的趋势,是世界上三大结石高发区之一[1]，治疗后复发率较高，已成为目前临床上治疗及预防尿路结石的难题之一。由于结石的发生及复发与结石成分等密切相关，因此准确的分析结石成分对于预防尿路结石的复发具有重要临床意义[2-3]。传统的结石成分分析是将手术或体外碎石排出体外的结石标本研磨、切片，通过红外光谱仪或化学试剂盒进行分析，再根据结石成分进行健康指导或制订后续治疗方案，传统的红外光谱法测量结石成分几乎成为金标准。本文通过宝石能谱CT原子序数法和红外光谱法测量结石成分，并进行对比分析，现报道如下。

1 资料与方法

1.1一般资料 收集本院2013-2016年因尿路结石住院患者手术后所获得的尿路结石标本260例，男150例，女110例，年龄19～72岁，平均(47.6±14.0)岁。采用宝石能谱CT原子序数法和红外光谱法分析结石成分。

1.2方法

1.2.1宝石能谱CT原子序数法 受检者取双手抱头仰卧位，采用宝石能谱CT(Discovery CT 750HD，GE Healthcare)。扫描参数：GSI模式，扫描管电压120 kVp，管电流150 mAs，探测器准直0.625 mm×64 mm，螺距0.984，球管转速1 s/r，DFOV 12 cm，矩阵512×512。原始数据传至GE AW4.6工作站，由1名有多年工作经验的放射科医师在GSI模式下测量所有结石的有效原子序数(Eff-Z)。选取结石最大层面手工勾画感兴趣区(ROI)，尽可能包含结石，依据Eff-Z峰值按照表1判定结石主要成分。

1.2.2红外光谱法 采用蓝莫德红外光谱仪分析系统对结石成分进行分析。应用卤化物压片法，选用溴化钾等稀释剂来降低散射。取少量研磨混匀的结石，按1∶20的比例加入溴化钾，用压片机压制薄片，放入仪器检测，电脑绘制图谱后自动解析并报告结石主要成分。

1.3统计学处理 采用SPSS13.0统计软件进行分析，计数资料以例数或率表示，采用Kappa一致性检验和配对χ2检验(Bowker检验)，以Plt;0.05为差异有统计学意义。

表1 不同结石类型对应的Eff-Z

2 结 果

两种方法在鉴定结石类型方面一致性较好(Kappa=0.787，Plt;0.01),两种方法在鉴定结石类型方面差异无统计学意义(χ2=6.581，P=0.254)，见表2。宝石能谱CT原子序数法测得的结石晶体成分类型较红外光谱法要少，对于同一化学成分结石不同晶体结构组成的结石精确定量尚不如红外光谱法精确(一水草酸钙与二水草酸钙)，见图1。

表2 宝石能谱CT原子序数法与红外光谱法对结石成分的鉴定对比

图1 能谱CT结石成分测量

3 讨 论

泌尿系结石是泌尿外科的常见病、多发病，好发于中青年，与新陈代谢紊乱、泌尿系统本身的疾病有关，同时又与水质、气候、性别、年龄、饮食、职业等因素有关[4-5],虽绝大多数尿路结石可治愈，但其发病率及复发率仍有增高趋势，因此如何有效预防尿路结石是近年来的研究热点。研究表明，结石的发病率及复发率与结石成分、饮食、生活习惯等密切相关，准确地测定结石成分可以对患者的饮食提供建议，降低结石复发概率[6]。因此，寻找一种有效可靠的结石成分分析方法对于结石病的预防及治疗指导尤为重要。

宝石能谱CT使用瞬时管电压切换技术，一次扫描得到80 kVp和140 kVp两组图像，通过计算得到结石的Eff-Z。Eff-Z定义为：假设某种元素对X射线的质量衰减与某化合物的质量衰减相同，该元素的原子序数就是该物质的Eff-Z。物质的X射线衰减曲线很大程度上取决于物质的Eff-Z，因此可以用来对结石成分进行鉴别。研究表明，不同结石之间的Eff-Z有统计学差异[7]。

泌尿系结石的治疗方式多种多样，从体外冲击波碎石到各种腔镜、腔内镜的运用，碎石能量的选择，从气压弹道碎石、超声碎石、钬激光碎石，再到各种治疗方式的联合运用如多镜联合治疗泌尿系结石等，可以说泌尿系结石的治疗已经从单一疾病的治疗发展成为了个体化定制精准医疗。这样一来，结石成分分析在个体治疗中作用越显突出。根据不同结石成分，针对性提出治疗方案，如同样1～2 cm肾结石，通过非离体结石成分分析结果显示，一种为二水草酸钙，二水草酸钙结石比较松脆，晶体无色透明，反光性强。在偏光显微镜下，晶体之间排列松散而紊乱，有时亦可排列成树枝状集合体。二水草酸钙的密度为1 633 kg/m3，纵波速度2 620 m/s，杨氏模量8.1 GPa，韦氏硬度515 MPa，断裂韧性60 kPa×m1/2。虽然二水草酸钙晶体本身较硬，但连接晶体间的成分为质地松软的无定形基磷灰石，电镜下可见二水草酸钙晶体之间容易在此断开。结晶集合体间的空隙较多、较大，因而形成许多石-液界面，这也有利于冲击波的张力成分及其空化效应发挥碎石作用。一种为磷酸钙类结石，相对于结石质地极硬，对冲击波不敏感，碎石效果不佳，故可选择经皮肾镜钬激光碎石、经皮肾镜超声弹道联合碎石或输尿管软镜钬激光碎石取石。有效地避免患者选择不适当的治疗方式，节约医疗费用，且作为精准医疗使患者得到更优化的治疗方案。

关于结石形成的学说和机制有很多，其中得到大多数专家和学者认同的有肾钙斑学说、过饱和结晶学说、结石基质学说、晶体抑制物学说、异质促进成核学说等，对于不同的结石成分治疗方案和预防措施存在差异。尿酸结石可以通过碱化尿液等措施进行溶石治疗。不同的结石饮食方面的干预亦有不同：(1)草酸钙结石予以控制高草酸物质的摄入，如菠菜、咖啡、可乐等，同时建议多喝橙汁和柠檬水，限制钠盐的摄入。(2)磷酸钙结石予以减少高动物蛋白的摄入，避免高钙食品及药物补钙。(3)尿酸结石予以口服枸椽酸氢钾钠或碳酸氢钠以碱化尿液，尿液pH值维持在6.5～6.8，增加碱性食物摄入。(4)感染性结石(磷酸镁铵、碳酸磷灰石)予以依据药感试验使用抗生素治疗，使尿液达到无菌状态；膳食低磷、低钙饮食。药物的防治种类较多,目前较肯定的是碱性枸橼酸盐、噻嗪类利尿药和别嘌呤醇，对于含钙结石选择枸橼酸制剂，其是一种尿石形成抑制物，可与钙络合成具有高溶解性的枸橼酸钙，降低尿液中易形成结石的钙盐饱和度，增加尿液pH值和枸橼酸根的排泄,减少尿液的钙离子浓度同时pH值的升高也能增加尿酸和胱氨酸结石的可溶性，具有抑制结石形成作用。在门诊及住院临床工作中，有枸橼酸氢钾钠、枸橼酸钾枸橼酸钠、枸橼酸钾钠、枸橼酸钾镁等制剂，其中枸橼酸氢钾钠具有服用方便、口感较好、患者依从性较高的优点、每天补充10 g枸橼酸氢钾钠制剂可有效地增加尿枸橼酸、尿pH值、结石排出率，降低血钙浓度[8]。除此之外，有研究显示，低钙饮食不仅引起预期的钙排泄减少，也促进肠道草酸盐的吸收，从而引起尿草酸盐的明显增加，正常的饮食比传统的低钙饮食更有利于草酸结石患者的结石预防[9-10]。

因此，使用宝石能谱CT原子序数法对结石成分进行在体分析，可以很好地帮助临床选择恰当治疗方案及治疗后的预防措施，值得临床推广。

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[3]徐勋，赵振华，石明,等.1168例泌尿系结石患者结石成分分析及其饮食预防指导[J].临床泌尿外科杂志，2014,29(8)：694-696.

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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

三亚市医疗卫生科技创新项目(2014YW21)。

朱家利(1982-)，主治医师，本科，主要从事泌尿系结石及泌尿系疾病的微创治疗研究。△

，E-mail:SYWY64@163.com。

R697.4

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1671-8348(2017)33-4662-02

2017-05-11

2017-07-26)