集合系统对经皮肾镜碎石术的影响与应用

李柏均，林方优，程帆

(武汉大学人民医院泌尿外Ⅲ科，武汉 430060)

泌尿系结石是最常见的泌尿系统疾病之一，在工业化国家高达12%的男性和7%的女性在其一生中会患有泌尿系结石[1]。欧洲泌尿外科协会指出，经皮肾镜取石术(percutaneous nephrolithotomy，PCNL)是目前治疗上尿路结石或大型结石(直径>2 cm)、复杂结石的最佳方法[2-3]，其具有满意的无石率。PCNL也存在一些严重的潜在并发症，如出血、邻近器官损伤以及败血症等[4]。肾脏集合系统内分布着不同等级的血管，其形态结构与分布是影响PCNL术中及术后出血的主要因素[5]。理想穿刺通道的建立能有效减少对集合系统内血管的损伤，减少术中及术后并发症的发生。术者只有熟练掌握集合系统的解剖结构及其对PCNL的影响，才能更加精准地进行经皮肾镜碎石术，降低术后出血风险。现就集合系统对PCNL的影响及其在PCNL中的应用进行阐述，以推动集合系统解剖与经皮肾镜技术的深入融合。

1 影响PCNL的集合系统因素

1.1集合系统的分类 根据Sampaio等[6]提出的经典肾脏集合系统分型理论，集合系统可分为4种类型。A1型：肾中部的肾盏从属于肾下极的肾大盏；A2型：肾中部的肾盏分别从属于肾上极和肾下极的肾大盏，且有交叉；B1型：肾中部为一个独立的肾大盏引流尿液至肾盂；B2型：肾中部由3个肾小盏直接引流至肾盂。这种早期分类是基于尸体肾脏铸模，因而存在技术上和时间上的局限性，考虑到死亡后器官发生的形态学变化，集合系统的结构可能会失真、失准，故而这种分类对PCNL的指导意义有限。但Yazici等[7]认为，这种分型不会影响PCNL的结果，但与其他三种类型相比，B1型需要更多的通路才能实现结石的清除，这可能是因为B1型独特的解剖结构导致从其他肾盏难以到达结石所在的目标肾盏，并且PCNL操作期间不易让结石掉落至肾盂。随着科技的发展，目前对于集合系统的分型更加依赖CT等影像学检查手段，运用CT三维重建技术还原分析集合系统结构更加精准。Miller等[8]通过CT三维重建技术分析100例肾脏集合系统的解剖结构发现，98%的肾脏具有上、中、下极盏组的经典构型，其中95%的上级肾盏呈内外分布，95%的中、下级肾盏是前后分布，此外重建的肾脏CT图像旋转一定角度才能更好地识别肾盏的位置和结石所在区域，从后下盏建立通道更加安全、有效。

1.2集合系统的解剖结构 解剖学因素是影响PCNL成功率和术后并发症的关键因素。Binbay等[9]的研究认为，肾脏集合系统的表面积是影响PCNL成功率的主要因素，当患者集合系统表面积<20.5 cm2时，PCNL具有更高的成功率，而肾盏颈宽度、肾盂肾下盏漏斗夹角(infundibulopelvic angle，IPA)并不影响PCNL结果。而Verma等[10]认为肾盏颈宽度、IPA、集合系统表面积会影响PCNL的穿刺次数，盏颈过窄、IPA越小、集合系统表面积越大则越难达到满意的结石清除率。有研究认为，上下盏颈夹角亦是影响PCNL结石清除率的关键因素之一，当上下盏颈夹角>117.5°时，碎石更易散射，PCNL结石清除率下降[11]。Jessen等[12]研究发现，当肾盏长度过长及IPA<30°时，PCNL结石的清除率降低，而肾盏颈宽度不会影响结石的清除率。Guglielmetti等[13]则认为穿刺的肾盏和结石所在的目标盏在CT横断面上所显示的夹角是影响PCNL的因素，若该夹角<75°则进入目标盏较为困难。对于负荷较大的下组肾盏结石，选择输尿管镜碎石可能面临术后排石困难，结石残留率高的问题，可选择PCNL。加深术者对集合系统解剖结构的认识有助于提高PCNL的成功率。

1.3集合系统中的特殊结构

1.3.1肾盏憩室 肾盏憩室是一种十分特殊的集合系统结构，是肾实质内由移行上皮细覆盖的囊腔，经狭窄通道与集合系统相通，憩室无分泌与收缩功能，但尿液可反流入憩室。研究显示，上组肾盏憩室的发生率为70%，中组肾盏为12%，下组肾盏为18%，合并结石的发生率达10%～39%[14]。PCNL治疗肾盏憩室结石的成功率高，与体外超声波碎石相比具有更好的效果，PCNL的通路能够更好地接近更大、更复杂的结石[15]。Garrido Abad等[16]认为PCNL是治疗肾后部肾盏憩室结石的首选，但对于处理肾前部的肾盏憩室结石有一定困难。Waingankar等[17]认为，经肾后部的中下肾盏行PCNL治疗憩室结石的同时还提供了直接消融憩室的能力。PCNL对上极憩室结石也有效，但存在感染风险。另一项研究表明，PCNL治疗肾盏憩室结石的结石清除率最高(90%)，并发症发生率最低[18]。在绝大部分情况下PCNL是治疗憩室结石的首选，术后憩室也可被集合系统吸收或直接消融。

1.3.2融合肾锥体(fused renal pyramid，FRP) 行肾脏内镜手术时，常见相邻的两个甚至两个以上的肾锥体发生融合，形成FRP，并共同突入同一肾小盏内，即融合肾小盏，这是一种特殊的集合系统解剖结构，在人体肾脏中有一定的发生率[19]。PCNL穿刺需最大限度地减少对通道沿途血管的损伤，如何精准有效地建立安全的穿刺通道是减少出血的关键。林方优等[20]研究发现，FRP内有很多细小血管，超声引导下肾盏穹窿顶点穿刺，如盏颈轴线与FRP正中线重合，叶间动脉损伤的风险会显著增加，更易发生出血等并发症。为避免血管损伤，行PCNL时应尽量避开FRP穿刺，若无法避开，则经FRP一侧肾锥体的中心线穿刺较融合肾锥体轴线穿刺更为安全。

1.3.3双集合系统 双集合系统是指一个肾脏内具有两套集合系统，临床上较少见，其解剖结构与普通结构差异较大。因双集合系统特殊的解剖结构，使位于上极盏的结石不能通过下极通路处理，反之亦然。目前认为PCNL仍是处理双集合系统的首选治疗方式，具有一定的安全性和有效性。对于双集合系统结石，需要更加完善的术前准备，术者对双集合系统的解剖结构要更加了解，以警惕术后并发症的出现。

2 基于集合系统解剖结构提高PCNL成功率的方法

集合系统对PCNL的成功率有着至关重要的作用。无论是术前影像学检查，术中通道的建立，还是手术体位的选择都是建立在集合系统解剖之上的，只有术者熟悉患者集合系统的解剖结构，才能更加准确地进行定位穿刺，提高手术成功率、减少术后并发症。

2.1影像学评估 肾脏与经皮肾穿刺路径周围脏器的关系可能是非典型的，因此需要横断面成像以确定安全的通道。术前影像学检查对于PCNL的安全性是至关重要的。以往集合系统的解剖结构是在PCNL手术期间进行静脉尿路造影或逆行肾盂造影获得的[21]，但随着科技的进步，泌尿系CT已逐渐成为诊断泌尿系结石的首选检查方法，其不仅能显示结石的范围、方向和位置，还能提供关于集合系统更详细的解剖信息，对于选择穿刺的肾盏十分重要[22]。多平面CT三维重建不仅能还原集合系统的立体结构，还能获得集合系统表面积、IPA、盏颈宽度等相关参数，重现穿刺路径周围血管分布等，满足术者需求，精准预估手术风险和难度。集合系统CT三维重建与泌尿外科微创手术是近年来的研究重点。

2.2手术通道的建立 PCNL的关键是建立穿刺通道。为避免损伤血管，通常选择无血管平面即Brodel平面进行穿刺[23]。近年来由于超声引导经皮肾穿刺能更准确地呈现肾盏等集合系统的解剖结构，并减少了患者和术者的辐射暴露，且由于操作更加安全便捷而越来越受欢迎[24]。超声引导下以目标盏“穹窿-盏颈轴线”定位穿刺法建立经皮肾通道是基于集合系统解剖结构，其能更加精准地进入目标肾盏[25]。随着移动科技的广泛应用，现在亦有研究者通过iPad引导建立PCNL通路。使用iPad辅助导航获取肾脏通路，其摄像头能显示肾脏集合系统所有相关解剖结构的细节，并将术前CT图像上传至iPad，通过iPad相机上的图像叠加，辅助术者建立通道[26]。目标肾盏的选择也至关重要，集合系统的解剖因素会导致不同肾盏穿刺时出现不同的并发症。腔道泌尿外科协会临床研究办公室的数据显示，有69.2%(3 112/4 494)的PCNL是通过下极盏建立通道，只有9%(403/4 494)是通过上极盏建立通道，通过下极盏建立通道的患者普遍具有更长的住院时间和更高的并发症发生率[27]。很多学者支持这一观点，如Boon等[28]发现，对下极盏进行穿刺时会增加结肠受损的风险。根据集合系统的解剖特征，通过肾上极盏可构建一条符合肾轴线的通道，直接进入下极盏和近端输尿管，其对于处理鹿角结石、肾盂输尿管连接处结石较下极盏具有明显优势[29]。对于复杂结石，通常很难通过单一肾盏将结石完全清除。Singh等[30]研究认为，上极盏的穿刺成功率高于下极盏，但两者的安全性相同。而Song等[31]则认为，在中间盏进行穿刺的手术时间和无结石率等更佳，中间肾盏穿刺是PCNL治疗单个肾盏结石的最佳通路。一项单中心随机研究显示，对于鹿角结石和单肾盂结石，微创经皮肾镜碎石术和常规PCNL的无石率比较差异无统计学意义，而对于多肾盏结石，微创经皮肾镜碎石术的无石率高于PCNL[32]。微创经皮肾镜碎石术进入肾盏时具有更好的机动性，更易操作。无论建立何种通道都要求术者全面认识和了解集合系统的解剖结构，只有完全掌握集合系统的解剖结构，才能在操作时更加得心应手。

2.3手术体位 PCNL主要有俯卧位和仰卧位两种手术体位，俯卧位曾被认为是PCNL的标准体位。解剖因素是影响手术体位最重要的因素。一般而言，仰卧位能降低心血管和麻醉的相关风险，俯卧位则能为术者提供更大的操作空间。一项荟萃分析发现，仰卧位和俯卧位在结石清除率、输血率、住院时间方面比较无明显差异，但仰卧位的手术时间更短，术后发热风险更低[33]。但不管何种体位，都应是基于对集合系统解剖的准确认识，方便术者操作，并最大限度地减少并发症，提高手术成功率。

2.4模拟手术训练 PCNL手术的难点和关键点是穿刺通道的建立，这要求术者必须熟练掌握集合系统的解剖知识，因而术者一般需进行规范化的术前学习和模拟手术训练。

2.4.1离体动物器官 可利用离体动物肾脏进行常规PCNL术前训练，猪肾脏集合系统的解剖结构与人最为接近，猪肾中Ⅳ～Ⅵ级动脉与人肾完全相同，Ⅲ级动脉略有差异[34]，故常用猪肾脏行X线或B超引导下定位穿刺模拟PCNL。此外，猪离体肾脏的穿刺感觉与人体接近，且较易获取，是最常见的手术训练对象，其缺点是器官不易保存、成本较高[35]。

2.4.23D打印 3D打印技术一种计算机三维数字成像技术与多层次连续打印技术相结合的技术，通过加工分层、叠加成型的方式逐层增加材料以生成高精度的3D实体模型。传统通过2D阅片学习集合系统解剖结构的难度较大，而3D打印出的模型能让术者更直观的了解集合系统和肾脏血管的立体解剖结构，降低了学习成本。Atalay等[36]发现，通过3D打印建立人体模型确定前、后肾盏数量的准确度分别提高了52%和76%，确认结石位置的能力提高了28%，确定最佳穿刺肾盏位置的能力提高了64%。3D打印模型具有针对性，不同患者集合系统的解剖结构不同，PCNL手术路径亦不尽相同，而3D打印模型能让术者更精准地了解不同患者肾脏集合系统的解剖结构和结石分布，从而准确模拟穿刺通道，缩短手术时间，降低术后并发症的发生率，为个体化治疗提供了依据[37]。

2.4.3虚拟现实技术模拟手术 虚拟现实技术能在手术训练结束后为训练者提供穿刺时间、血管损伤程度、结石清除率等各种数据，便于训练者对自己进行客观评价，以提高手术技术[38]。基于对肾脏集合系统结构及其周围血管组织和手术场景的深度仿真模拟，训练者能够更加真实地体验手术经历。此外，虚拟现实技术模拟手术克服了传统模拟训练方式解剖关系不明确、数量不足的限制，能够让训练者进行反复且高效的训练。

3 小 结

人体肾脏集合系统的解剖结构极为复杂，其对于PCNL至关重要，熟悉掌握个体肾脏集合系统的解剖结构是顺利完成PCNL的前提。在集合系统解剖结构提高PCNL成功率的应用层面，如术前影像学评估、经皮肾通道的建立、术者的术前手术学习等目前已经较为成熟并得到广泛应用，但3D打印、虚拟现实技术模拟手术、iPad引导穿刺等前沿技术目前尚未得到普及和推广，是未来研究的重点。对于特殊集合系统的解剖结构如融合肾锥体、肾盏憩室等与PCNL的联系目前研究较少，但是随着研究的深入必将推动PCNL向更加个体化、精细化、安全化的方向发展。