双源CT双能量成像识别尿路结石成分的临床应用研究

广西贵港市人民医院放射科(广西 贵港 537100)

陈泉桦 黎军强

尿石症发病率逐年上升，为患者带来极大的痛苦；其治疗的手段有保守药物治疗及手术。尿酸类结石可药物溶解，首选药物保守治疗；羟磷灰石及草酸钙类结石不溶于药物，首选手术治疗。因此，治疗前能明确体内结石成分，对治疗非常重要[1-3]。双源CT(dual source CT)近年发展成为辅助诊断的新方法，尤其在腹部病变诊断中具有巨大优势[4]。利用双源CT双能量成分技术识别尿石成分的研究越来越多，涉及大样本量的体内结石研究不多。本研究旨在以红外光谱分析结果为参照，了解泌尿系结石在不同性别、年龄及发生部位的分布情况，指导临床预防尿结的发生；并探讨双源CT双能量成像技术识别体内泌尿系结石成分的可靠性。

1 资料与方法

1.1 病例资料收集2013年3月～2017年10月在我院行红外光谱结石分析的尿石症患者2035例，男1242例，女793例，年龄4岁～90岁，平均年龄(51.07±1.46)岁。筛选其中资料完整的406例患者进行双源CT与红外光谱对照研究，结石长径2～30mm。双源CT与红外光谱对照研究病例纳入标准：①将手术取得或自行排出体外的尿石采用红外光谱分析确定结石成分；②术前或结石自行排出体外前一年内曾行双源CT双能量扫描；③术中详细记录取石部位并与CT解剖定位描述一致；自行排出体外的结石经影像复查确认目标结石与之前双源CT双能量扫描发现的结石定位描述一致。

1.2 双源CT双能量扫描技术参数采用Siemens Somatom Definition Flash双源CT进行双能量扫描。患者取仰卧位，扫描范围：肾上极至耻骨联合下缘。扫描序列参数：A球管的管电压为140KV，管电流为162mAs；B球管的管电压为100KV，管电流为210mAs,球管旋转时间0.5s，探测器准直设为32层×0.6mm，螺距(Pitch)为0.7，重建层厚为1mm，层间距为0.5mm，卷积函数用B30f medium smooth，融合因子选择0.5重建融合图像，检查结束后将采集所得数据传入后处理工作站。

1.3 图像后处理分析由两位经验丰富的放射科医师分析结石影像；将双源CT采集数据传入MMWP后处理工作站经Dual Energy软件包进行分析处理：①在融合图像上测定目标结石平均CT值。②应用Kidney stone后处理程序进行分析得到结石的彩色编码图像：调节坐标中蓝色实线的斜率(Ratio值)，分别处于1.13、1.28、1.40三个档次，三个档次依次出现结石被标记红色时，认为结石成分含有尿酸类、胱氨酸、羟磷灰石成分，最后仍为蓝色即认为有草酸钙成分。软件默认Range值(为7)下未能识别结石成分时，通过调整Range值使软件能识别结石成分。剔除双源CT双能量扫描未能明确定位的结石，剔除Range值位于4～7之间而未能被软件所识别的结石。

1.4 结石分组以红外光谱分析仪(LIIR-20型，蓝莫德)结果作为金标准进行结石分类[5]：①尿酸类：无水尿酸；二水尿酸；尿酸铵；一水尿酸钠；②胱氨酸：L-胱氨酸；③羟磷灰石类：羟基磷灰石；碳酸磷灰石；磷酸三钙；磷酸八钙；无定形磷酸钙；二水磷酸氢钙；④草酸钙类：1水草酸钙、2水草酸钙、3水草酸钙。单纯性结石：只含上述4类成分中的1种成分结石；混合型结石：含上述4类成分中两种或以上成分的结石；尿酸类结石：单纯性尿酸结石；非尿酸类结石：非单纯性尿酸结石。

1.5 统计分析使用SPSS22.0软件进行统计，以红外光谱检查结果为标准对结石进行分组，计量资料采用(±s)表示；计数资料采用数字和百分比表示。以列联表分析结石成分与年龄、部位及性别的差异，组间两两比较采用χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。绘制非参数法感受性曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)，分析CT值鉴别尿酸类结石与非尿酸类结石的诊断效能。使用单因素方差分析比较各组结石长径、CT值的差异，组间两两比较采用LSD检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 2035枚结石分布情况本研究用红外光谱分析了2035枚结石，其中混合型结石最多(889枚)，而羟磷灰石及胱氨酸单纯性结石较少，分别为19枚、1枚，不同成分结石检出情况见表1。含尿酸类结石以男性患者(77.6%)及中老年人群(90%)占绝大部分；在不同性别、年龄组及发生部位结石分布差异具有统计学意义(P＜0.05)，见表2。

表1 2035例泌尿系结石成分检出情况[例（%）]

表2 2035例泌尿系结石在不同性别、年龄组及发生部位分布情况[例（%）]

表3 406枚结石长径及CT值的比较(±s)

表3 406枚结石长径及CT值的比较(±s)

尿酸类 胱氨酸 羟磷灰石类 草酸钙类 混合型结石 F P例数（枚） 81 1 8 106 210 CT值（HU） 554.1±241.2 439 800.8±209 882.1±318.9 829.5±311 21.192 0.00长径（mm） 15.6±9.2 13.2 18.5±17.1 16.8±13.4 16.3±7.5 0.348 0.791

2.2 406枚结石平均CT值及结石长径的诊断效能对406枚泌尿系结石双能量CT分析(胱氨酸结石病例数少，排除出统计学分析)，CT值大小，尿酸类＜羟磷灰石类＜混合型结石＜草酸钙类；尿酸类平均CT值最低，草酸钙类平均CT值最高。各组结石平均CT值有统计学意义(P＜0.05)。尿酸类结石与草酸钙及混合结石间CT值差异有统计学意义(P＜0.05)，尿酸与羟磷灰石间CT值差无统计学意义，羟磷灰石、草酸钙及混合结石组间CT值对比均无统计学意义(P＞0.05)(表3)。绘制ROC曲线并分析CT值鉴别尿酸类与非尿酸类结石的效能，曲线下面积(AUC)为0.779(图1)；以平均CT值=593HU作为诊断最佳阈值，诊断的灵敏性、特异性分别为71.6%、74%。

2.3 双能量结石分析软件诊断结果以红外光谱分析结果为标准，双能量彩色编码图识别结石成分达到以下标准视为识别准确：①纯结石：彩色编码图显示与红外光谱检测结果完全一致；②混合型结石：彩色编码图显示至少2种成分与红外光谱检测结果一致。双能量结石分析软件共标记406枚结石，准确标记单纯性结石有75枚尿酸类结石(图2)、1枚胱氨酸结石(图3)、6枚羟磷灰石及97枚草酸钙类结石；准确标记混合型结石178枚。双能量CT彩色编码图识别纯结石成分的准确性均高于95%，识别混合型结石的准确性略低，为89.9%。结石彩色编码图与红外光谱对照结果见表4。

3 讨 论

本研究发现男性、中老年人群尿酸类结石比例较高，而女性中老年人群草酸钙类结石的发生率较高，建议男性尽量少吃海鲜、动物内脏、啤酒等含高嘌呤的食物；男性中老年人群易注意治疗及预防前列腺增生、尿道狭窄等导致泌尿系梗阻的疾病。中老年女性注意预防及治疗内分泌失调、肥胖及糖尿病[1,6]。本研究发现胱氨酸结石病例极少，仅有1例，可能与其发生率低有关。胱氨酸结石是一种常染色体单基因或部分隐性遗传疾病，以3岁以下儿童高发[5]。

本研究发现泌尿系结石平均CT值重叠比较明显，结石大小、成分组成以及ROI的设置容易对结果产生影响，因此应用CT值鉴别泌尿系结石成分的准确性、特异性及灵敏性并不高，以平均CT值=593HU作为诊断尿酸与非尿酸结石的最佳阈值，诊断的灵敏性仅为71.6%。再且CT值不能鉴别混合型结石的成分组成。

表4 406枚结石彩色编码图与红外光谱对照

Zhang GM等学者[7]应用双能量结石成分分析软件对81枚结石进行分析，鉴别尿酸类、胱氨酸、羟磷灰石及草酸钙类结石成分的准确性分别是97.5%，93.8%，80.2%，93.8%，而本研究结果与之相近，双能量结石分析识别纯结石的准确率达到95%以上。本研究能准确识别2种或以上成分组成的混合型结石的准确性为89.9%，而完全准确识别混合型结石的各种成分组织准确率不到50%，但笔者认为，双能量结石分析能识别为混合结石并准确判断其中2种成分，其价值已经体现，对于混合结石的成分构成完全准确判断意义不大。

本研究中出现假阳性、假阴性单纯性结石病例中有4例是小结石，4例小结石由于长径(＜3mm)过小，结石分析软件默认的Range值(为7)下未能识别，通过调整Range值(为4)时才被识别，对于通过调整Range值方能识别的7枚结石中，仅有3枚能准确识别，因此笔者认为通过调整Range值来识别小结石成分需谨慎；也有学者认为小结石成分的分析对治疗的选择意义不大，小结石容易自行排出体外[8]。本研究有7例假阳性单纯性结石最后被红外光谱标记为混合型结石，13例假阳性混合型结石最后被红外光谱标记为单纯性结石，分析原因可能是由于2种方法对单纯性结石的标准未能统一，如果降低标准，纯结石数量就会增多，反之提高标准则混合型结石的数量就会增多；由于双能量结石分析软件仅能识别4种成分的结石，而实际结石的成分还很多，而未能被双能量结石分析软件识别的结石成分对结果的干扰，造成了单纯性结石与混合型结石的假阳性偏高。

图1 CT值鉴别尿酸类与非纯尿酸类结石，ROC曲线下面积AUC为0.779。图2 膀胱（右侧输尿管开口处）尿酸类结石，在斜率为1.13时双能量彩色编码图标记为红色。图3 右肾胱氨酸结石，斜率为1.28时双能量彩色编码图标记为红色。

本研究尚存在一些不足之处，胱氨酸结石及羟磷灰石病例少，有待继续收集相应样本进行研究。仅对结石的长径纳入研究，而未能考虑结石的体积因素。仅测量混合图像上的平均CT值，而未能分析不同KV下的CT值差异。

综述所述，本研究通过了解泌尿系结石在不同性别、年龄、发生部分的分布情况，对预防结石发生具有重要指导作用；双源CT双能量彩色编码图识别单纯性结石可靠，识别混合型结石也可行，有望为临床治疗前明确结石成分，从而选择合理的治疗措施提供重要的参考信息。