上海泌尿系结石诊治的回顾与展望

吴 忠 高小峰 王路加

我国是全球三大泌尿系结石高发区之一，近年来泌尿系结石的发病率逐年上升。根据最新的流行病学研究资料显示，目前我国成年人泌尿系结石发病率高达6.5%。泌尿系结石为泌尿外科常见疾病之一，在泌尿外科住院治疗的患者中泌尿系结石患者数量居首位。该病10年内复发率高达50%，大量消耗了国家、患者家庭的人力、物力和财力，给国家财政和社会医疗保险带来沉重的经济负担。随着代谢学、遗传学、影像学、工程学，以及内镜、激光等新设备和新技术的发展，泌尿系结石的诊断和治疗水平不断提高。上海泌尿外科学界紧盯国际发展前沿，在积极开展世界先进技术，以及泌尿系结石诊治新设备和新技术的创新性研发和应用等领域率全国之先，取得了丰硕成果，展现出较强的综合实力和较高的水平。本文就近年来泌尿系结石在诊断和治疗方面的进展进行简要回顾，并展望其未来的发展方向。

1 泌尿系结石诊断技术

1.1 代谢学诊断 近年来，欧洲泌尿外科学会(EAU)、美国泌尿外科学会(AUA)和中华医学会泌尿外科学分会(CUA)等各大泌尿系结石诊疗指南均确定了结石的代谢学诊断为泌尿系结石诊疗的重点。2019年， AUA结石指南建议临床医师应对高危人群和泌尿系结石患者进行代谢评估，并至少进行1次结石成分分析。代谢评估包括1次或2次在正常饮食情况下收集24 h尿液，分析总尿量、尿液pH值，以及钙、草酸盐、尿酸、枸橼酸盐、钠、钾和肌酐等。在开始治疗后的半年内再次收集1次24 h尿液，评估患者对饮食控制和药物治疗的疗效。对于治疗效果不佳者，建议重复进行结石成分分析。

结石成分分析是对结石患者进行代谢评估、病因诊断和治疗的基础，常用方法包括X线衍射分析法和红外线光谱分析法。近年来，国内孙西钊等[1]成功研制出第一台具有世界先进水平并拥有自主知识产权的结石红外光谱自动分析系统，目前第二代产品已成功完成更新。经临床研究证实，该系统分析结石成分准确、自动、快捷、方便，并已在全国和上海的各大医院临床推广应用。结石成分分析结果作为泌尿系结石手术的 “病理”报告，不仅有助于对结石患者进行病因学诊断，更有利于为患者制订术后“个性化”防治方案。

1.2 遗传学诊断 随着基因工程学的不断发展，全基因组关联研究(GWAS)已成为研究肾结石易感基因定位的重要工具。近年来，大样本的GWAS新发现了十余个肾结石易感基因位点，使得深入探究含钙肾结石形成的遗传学机制成为可能。目前，在数个发达国家中进行的初步研究发现了一些新的肾结石易感基因。Howles等[2]在英国和日本人群中进行了肾结石的大样本GWAS，共发现20个与肾结石相关的基因位点，包括7个新发现的基因位点。据推测，其中的5个新基因[二酰甘油激酶δ(DGKD)、二酰甘油激酶η(DGKH)、WD重复序列蛋白(WDR)72、糖基肌醇磷酸神经酰胺1(GIPC1)和白细胞受体(BCR)基因]可能通过参与了调控钙敏感受体(CaSR)信号通路，从而导致肾结石形成。肾结石形成的遗传学研究引起了国内学者的关注。复旦大学附属华山医院(简称华山医院)吴忠团队正开展中国汉族人群肾结石的多肽性和GWAS，并已取得初步结果。

与特发性肾结石不同，部分病例因携带突变基因导致肾结石形成。Daga等[3]的研究中应用全外显子测序技术对早发、高复发的肾结石患者进行致病基因筛选，检测了来自51个家庭的65个病例，共发现9个肾结石致病基因的19个突变位点，其中7个为新发现的突变位点，效应突变的检出率高达29.4%。该研究结果提示：对于此类患者应尽早开展遗传学检测，对明确遗传学诊断者可给予相应的干预措施，以控制病情，改善预后。

1.3 影像学诊断 CT是泌尿系结石重要的影像学检查手段，可检测到X线不显影的尿酸结石和黄嘌呤结石，明确结石在泌尿系的部位和临近组织器官的结构。通过测定结石的CT值，有助于判断结石的密度，预测治疗效果。随着影像学技术的不断发展，双能CT(DECT)因能较准确地提示物质的化学成分，已在临床上被应用于术前泌尿系结石成分分析。DECT主要分为单源DECT和双源DECT。双源DECT扫描利用结石在100 kV和140 kV两种能量范围的X线扫描时得到衰减值不同的特点而成像。鉴于DECT扫描可对密度相似的物质进行有效区分，用于诊断结石时能够精准地判断结石的成分。DECT可以有效鉴别尿酸结石与非尿酸结石。尿酸结石可通过口服药物溶石治疗，避免了外科手术干预。此外，DECT成像技术获得的多个参数还有助于区分不同类型的含钙结石，尤其可用于治疗前鉴别体外冲击波碎石术(SWL)抵抗的一水草酸钙结石，对诊疗方案的制定具有重要的参考价值。

2 泌尿系结石治疗技术

随着泌尿系腔内镜、激光、碎石辅助装置等设备和腔内镜技术的发展，目前微创技术已取代传统的开放性手术，是泌尿系结石手术治疗的主要手段。以SWL、输尿管镜(URS)技术和经皮肾镜碎石术(PNL)为代表的微创技术已成为泌尿系结石微创治疗的“三驾马车”，开放性手术或腹腔镜手术仅用于不适合微创技术或者微创技术失败或同时需要行尿路整形手术的患者。

2.1 SWL 20世纪80年代初，Chaussy发明体外震波碎石机，并开始应用于临床。1987年，上海医科大学附属中山医院章仁安等报道应用自行研制成功的体外震波碎石机治疗肾结石患者62例，结石震碎率98.4%，短期随访效果满意48例(76.19%)，所有患者震波碎石后反应轻微，生活如常。此后，SWL被广泛应用于临床，成为<2 cm肾结石首选的治疗方法。

近年来，随着内镜设备和技术的发展，SWL在临床的应用明显减少， 而URS的应用不断增加。其主要原因：与URS相比，SWL的碎石效率偏低，且受结石大小、硬度和肾脏解剖结构等因素的影响，很多患者需要反复治疗。也有人提出，在目前的微创技术时代，SWL是否还有存在的价值？然而，随着术前诊断技术的提高、SWL设备的不断改进、碎石技术的发展，严格把握SWL适应证后，碎石效率得到提高、并发症的发生进一步减少。临床实践证明，作为目前泌尿系结石唯一的无创治疗方法，SWL仍是泌尿系结石的主要治疗方法之一。

研究结果表明，耦合剂的选择与优化对提高SWL碎石效率非常重要，通过选择低黏度的耦合剂、缓慢增加碎石能量、选择低频率冲击波(60或90 Hz)等措施有助于提高SWL的碎石效率，减少肾组织损伤和肾周血肿的发生。近年来，第四代双波源体外冲击波碎石机问世，显示出更强的碎石效能，而且双波源碎石时，结石不易移位，焦点对准度更高。经临床研究证实，双波源体外冲击波碎石机治疗上尿路结石安全、有效，碎石效率高，并发症少。近年来，华山医院等单位陆续引进了该设备，在临床上获得满意的治疗效果。

近期，Chen等[4]报道一种新型的爆裂波和超声震动移位技术治疗肾结石，该技术通过经皮超声震动结石，使之移位；再利用爆裂波将结石粉碎，排出体外，全部操作方便、易行，可在门诊或办公室环境中进行。有报道，称应用该技术处理急诊输尿管肾盂连接部(UPJ)结石或者输尿管膀胱连接部(UVJ)结石导致的梗阻，通过超声震动移位技术使UPJ或UVJ的结石移位，及时解除梗阻。此外，该技术还可用于SWL或体内碎石术后残留结石的排石治疗。

2.2 URS技术 URS包括硬性和软性URS。由于该技术通过人体自然腔道，无需作任何切口，是真正意义上的微创手术。近年来，随着新型小口径半硬性URS、纤维输尿管软镜、电子输尿管软镜、一次性输尿管软镜和机器人辅助输尿管软镜的开发和应用，应用URS治疗的输尿管结石和肾脏结石患者比例越来越高，占整个尿路结石病例的49%～59%。新型URS的成功研发与应用，大大提高了上尿路结石的疗效，减少了手术并发症的发生。

由海军军医大学第一附属医院(又称上海长海医院)团队研发的、具有自主知识产权的末端可弯输尿管肾镜是一种新型的组合式URS，创造性地将末端可弯曲的硬镜与可伸缩性的外鞘相结合，可实现双向弯曲和同轴转向功能，是世界首款硬软一体URS。临床研究结果表明，该设备可以安全、高效地同时处理输尿管结石和肾结石。2015年，上海长海医院团队首次报道了应用末端可弯输尿管肾镜治疗上尿路结石的前瞻性多中心研究[5]结果：输尿管上段结石术后排净率达98.7%，肾结石术后排净率达91.3%，术后并发症发生率低且症状轻微。

近年来，LithoVue、普生和斑马等一次性输尿管软镜相继研发成功，由于弥补了常规输尿管软镜需要进行常规保养、反复消毒和维修成本高等缺点，一次性输尿管软镜在临床的应用具有一定优势。Ventimiglia等[6]通过文献meta分析发现，一次性输尿管软镜在视野清晰度、碎石疗效、并发症发生等方面可以与常规输尿管软镜相媲美；但费用效果分析显示，一次性输尿管软镜不适合常规使用。

由于肾脏集合系统结构复杂，术者需通过协同操控输尿管软镜多个维度的运动使软镜末端达到目标肾盏并完成碎石，操作难度较大，学习曲线较长。长时间的软镜碎石操作极易使术者疲劳，还需助手协助完成取石，影响手术操作的精准度和安全性。2014年，土耳其研究人员设计了“Avicenna”机器人辅助输尿管软镜系统并进行了临床研究，结果显示，机器人辅助输尿管软镜虽不能替代人工输尿管软镜操作处理复杂肾结石，但其具有减少术后出血、感染等并发症发生的优势。目前，上海长海医院高小峰团队正在研发的“经输尿管肾内介入诊疗机器人系统”，已在动物实验模型中初步评价了其有效性和安全性，样机有望研发成功并进入临床试验阶段。

2.3 激光碎石技术 钬激光在临床应用以来，已被认为是泌尿系结石碎石治疗的金标准。大量临床研究认为，根据激光能量参数(能量、频率、脉宽)的设置，钬激光碎石有以下几种方式。①粉末化碎石：高频率、低能量、长脉宽，碎石后结石颗粒能自行排出体外。②碎块化碎石：低频率、高能量、短脉宽，碎石后需要用取石器械将较大的碎块取出体外。③爆米花碎石：高能量、高频率、长脉宽，应用于较多且较大的结石碎块。为了更好地提高钬激光碎石疗效，应根据结石的大小、硬度、位置和尿路的解剖结构等因素灵活选用上述3种碎石技术中的1种，或者联合应用几种碎石技术。

近期，一种新型的超脉冲激光——铥激光问世，初步应用即显示其有卓越的碎石和软组织切割功能，尤其在泌尿系结石领域的应用受到较大关注。铥激光波长为1.85～2.15 μm，超出水吸收峰值，平均功率最高可达200 W，频率为1～3 000 Hz，脉宽为0.1～20.0 ms，低能量(0.05 J)和高频率(2 000 Hz)更适合粉末化碎石，且能最大限度减少结石移位。与钬激光相比，铥激光的碎石具有效率更高、碎石颗粒更细、碎石时结石位移更小等优势。由于超脉冲铥激光的光纤更为纤细(最小直径为50 μm)，液体灌注更通畅，有利于肾下盏结石的碎石治疗，可有效提高软性URS的碎石效率并扩大应用范围。

2.4 PNL 自1976年Fernström和Johansson首次报道临床应用PNL以来，PNL被公认为是>2 cm肾结石和复杂性肾结石首选的治疗方法。随着经皮肾镜设备和技术的不断创新和发展，PNL发生了很多变化，表现在以下几点。①体位：由以往的俯卧位到现在的仰卧位、斜仰卧位。②内镜联合：由以往的单一肾镜到现在的多镜(肾镜、输尿管软镜等)联合，上下联合。③通道大小：由以往的大通道(30 F，1 F=0.333 mm)到现在的标准通道(22～24 F)、微通道(16～18 F)、超微通道(7 F)、Micro-Perc可视穿刺系统(4.8 F)，以及针状经皮肾镜(Needle-Perc, 4.2 F)。④造瘘管：由以往的术后几乎普遍带肾造瘘管到现在的无管化(tubless)。这些变化体现出PNL技术正朝着提高疗效、减少创伤、降低并发症发生率的方向发展。临床研究结果表明，微通道PNL相较于标准PNL，可减少肾实质扩张引起的损伤，术中出血少、并发症发生率更低。因此，在临床得到了广泛应用。

超细经皮肾镜(ultra-mini percutaneous nephrolithotomy，UMP)系统由3 F超细肾镜、7.5 F内鞘和13 F的外鞘构成。2016年，上海交通大学医学院附属仁济医院(简称仁济医院)黄翼然团队报道采用UMP治疗32例肾和输尿管上段结石，认为UMP是治疗肾和输尿管上段结石的一种安全、有效的方法，其结石清除率高，更微创，术后可完全无管化，恢复快，尤其适用于<2 cm输尿管软镜下处理困难的肾下盏结石的治疗。国内曾国华研发的具有自主知识产权的超微通道经皮肾镜(super-mini percutaneous nephrolithotomy，SMP)，是一种外径为7 F、工作通道为3.3 F的超细经皮肾镜，配备负压吸引通道，碎石完成后，通过负压吸引将结石碎块经10～12 F可吸引的外鞘通道吸入收集瓶。2017年，Zeng等[7]报道了新一代的SMP系统：将外鞘外径增大至12～14 F，将原来位于镜体内的灌注通道改到外鞘内，使外鞘可同时进行灌注和负压吸引，在加快术中灌注速度的同时，提高碎片取出率。研究证实，SMP具有清石效率高、术野清晰、手术时间短和易于操作等诸多优点。

可视穿刺技术有助于对无积水肾结石的精准穿刺和可视确认，大大提高了PNL成功率。2017年，仁济医院宣寒青团队于国内首次介绍了“可视化”经皮肾镜穿刺通道建立的新方法。同年，华山医院吴忠团队率先在临床应用Micro-Perc可视穿刺系统治疗复杂性肾结石，获得了良好的效果。可视穿刺技术可精准确认穿刺针针尖和目标肾盏结石的位置，为精准放置导丝及在其后顺利扩张创造有利条件。国内李建兴研发的具有自主知识产权的Needle-Perc系统也可通过“可视化”建立极微通道实现PNL手术。该系统由4.2 F穿刺外鞘和针柄组成。2019年，肖博等[8]报道应用Needle-Perc进行PNL治疗上尿路结石，术后结石清除率达90.9%，手术并发症少且轻微，术后可实现完全无管化；证实Needle-Perc治疗直径<1.5 cm的上尿路结石安全、高效。

2.5 人工智能技术 人工智能技术已被广泛应用于泌尿外科领域，如用于泌尿系结石的诊断和对治疗结果的预测[9]。Kazemi等[10]报道应用各种形式的数据挖掘算法(集成学习算法)，对936例肾结石患者的结石成分进行了集成学习算法，结果显示该方法预测结石成分的准确性达97.1%。Aminshafari 等构建了人工神经网络(ANN)，对254例肾结石患者行PNL的治疗结果进行预测，并与实际结果相比较显示，预测治疗结果的准确性和灵敏度达81%和98.2%；此外，该系统对患者术后结石排净率的预测准确性达86%。Seckiner等应用ANN系统对139例肾结石患者行SWL的治疗结果进行预测，结果发现，预测结石排净率的准确性达88.7%。由此可见，人工智能技术不仅可以提高对泌尿系结石的正确诊断率，还可以帮助泌尿外科医师制订更适合患者的治疗方法，以进一步提高疗效，减少并发症的发生。

2.6 物理排石技术 经微创技术(包括SWL、URS和PNL)术后残留的结石不仅直接影响疗效，也是结石复发、感染甚至需要再次手术的主要原因。近年来，物理震动排石机的研发和应用，有效解决了结石患者微创手术后的残留结石问题。该设备利用高能物理震动的作用使结石与周围组织分离并悬浮于腔道内，可通过其自带的超声影像系统观察结石位置，实时调整振子的位置，并通过调整床体倾斜角度，促使结石排出体外。应用该技术可显著提高结石排净率且安全可靠，不会增加术后并发症的发生[10]。华山医院等多家单位近年来也相继引进并开展了该项技术，获得了令人满意的效果。

3 展 望

泌尿系结石是我国常见的泌尿外科疾病之一，未来应加强结石的代谢学、遗传学等病因学诊断，以期从源头上寻找到泌尿系结石的发病原因，使结石得到根本性治疗和预防，切实降低结石的发病率和复发率。以SWL、URS、PNL为代表的无创和微创技术未来仍将是泌尿系结石手术治疗的主要手段和发展方向。随着科学技术的不断发展，未来将通过新型爆裂波和高频率碎石机的研发、光学导航系统的应用、耦合剂质量的选择与优化，以及减少呼吸运动对肾脏位置的影响等措施进一步提高SWL的碎石效率，减少二次治疗的数量，最大限度地减少SWL对肾脏组织的损伤和并发症的发生。

随着泌尿外科内镜设备和辅助器械的不断更新，通过研发功能和能量更加强大的碎石装置(如新型激光等)，以及应用术中结石成分的实时识别、自动调整激光能量参数、计算机实时控制碎石取石过程等新技术，未来URS碎石效能将得到持续提升，有望扩大现有的适应证，可部分替代PNL。PNL将继续向疗效高、创伤小、微通道、无管化的方向发展，经皮肾通道的建立将变得更加精准；应用“多镜联合”技术处理复杂性肾结石，减少通道的数量，并显著提高碎石效率、安全性，以及减少手术并发症的发生。

此外，未来仍应进一步加强人工智能技术的研发与临床应用，应用该技术帮助泌尿外科医师完善对结石患者的诊断，以及对治疗方法的结果提前进行精准预测，帮助临床医师根据患者的特点制订出更适合的个体化治疗方案，以获得更加安全和高效的治疗。

总之，上海泌尿外科学界要在现有平台和已取得成果的基础上，在泌尿系结石诊治新设备、新技术临床应用和创新研发，以及基础研究等领域继续开拓创新，引领新征程。