红外光谱自动分析系统在尿路结石成分分析中的应用价值分析

赵金治，杨建昌（通信作者），麦 啸，段小妹，赵春雷

（大理州人民医院泌尿外科一病区 云南 大理 671000）

泌尿系结石属于泌尿科多发病和常见病，临床症状主要表现为感染、尿急、尿频、血尿及疼痛等，若不及时治疗可导致病情进展，造成尿路梗阻并诱发尿路感染，使得尿路受损，病情严重者可造成肾脏受损，长期受结石刺激还会加大癌变风险。当前，临床针对结石治疗主要以外科手术为治疗手段，但是结石复发率仍居高不下。在临床工作中对代谢因素进行研究和分析，对于控制结石形成并降低复发率有重要价值。尿中成石物质浓度过高造成尿液过饱和为泌尿系结石形成过程中的重要驱动力，因此，明确成石物质，分析结石成分至关重要。当前，结石成分分析方法较多，包括生物化学法、分子生物学法、物理分析法、化学分析法等。其中，物理分析法为临床常用方法，该方法包括原子光谱分析法、X 线衍射分析法、红外光分析法。通过物理分析法能够对结石进行定性分析，可为临床制定泌尿结石复发控制方案提供指导和参考。本文旨在探讨分析结石红外光谱自动分析系统在尿路结石成分分析中的应用，现报道如下。

1.资料与方法

1.1 一般资料

选取2019 年7 月—2021 年5 月云南省大理州人民医院收治的826 例尿路结石患者。

纳入标准：①经超声波检查、尿路平片检查、B 超检查、CT 扫描等检查并结合患者临床表现等确诊，临床症状主要包括腹部或腰部疼痛、排尿困难、肉眼血尿等；②患者知晓本次研究方案。排除标准：①凝血功能障碍者；②有精神障碍或者既往有酗酒史、药物滥用史者；③合并恶性器质性病变者；④合并传染性疾病者。其中，男性患者473 例，女性患者353 例；年龄20 ～70 岁，平均年龄（45.2±3.7）岁；肾结石患者372 例，输尿管结石患者421 例，膀胱结石患者33 例。本研究符合《赫尔辛基宣言》要求。

1.2 方法

分别应用化学分析法及红外光谱自动分析系统对所有患者进行结石成分分析。

（1）化学分析法。研磨样本成粉末状，置入白板和试管内。尿酸：孔内滴入尿酸试剂，溶液呈蓝色为阳性；铵盐：滴入铵试剂，溶液呈红棕色、黄色为阳性。胱氨酸，滴入胱氨酸试剂，蓝色为阳性。磷酸盐：滴入磷酸试剂，溶液呈黄色为阳性。（2）红外线光谱自动分析法。应用红外光谱自动分析系统（天津蓝莫德科学仪器有限公司）进行结石成分分析。测试前，将结石清洁干净，放置到烘箱内烘干（温度约为70 ～100 ℃）。烘干处理后，选取结石样本粉末（1 mg），和预先干燥纯溴化钾（200 mg）混合，浓度约为0.5%～2%，之后置入玛瑙乳钵内，研碎至2 μm。使用压片机，将混合物进行加压处理，制作半透明片，同时置入红外光谱槽扫描，计算机绘图，同时分析结石成分。

1.3 观察指标

（1）观察本组患者泌尿系结石成分，包括一水草酸钙、二水草酸钙、碳酸磷灰石、无水尿酸、碳酸磷灰石、六水磷酸铵镁、单纯结石。（2）以CT 平扫结果为金标准，对比化学分析法与红外光谱分析法分析结果和检测价值，以结石第一成分最终含量作为结石成分统计结果。

1.4 统计学方法

2.结果

红外光谱分析法测得9 种结石晶体成分，化学分析法测得6 种结石晶体成分，两种检测方法均以草酸钙检出率为最高，差异均有统计学意义（＜0.05）。以CT平扫结果为标准，计算化学分析法草酸钙检测特异度为27.86%、敏感度为93.96%，红外光谱法草酸钙检测特异度为34.67%、敏感度为93.19%，两种检测方法草酸钙结石检测敏感度比较，差异无统计学意义（＞0.05），红外光谱分析法草酸钙结石检测特异度高于化学分析法，差异有统计学意义（＜0.05），见表1 ～2。

表1 826 例尿路结石患者红外光谱法成分分析结果[n（%）]

表2 826 例尿路结石患者化学成分分析法分析结果[n（%）]

3.讨论

分析结石成分能够为临床明确结石病因提供指导，有助于临床掌握结石形成潜在代谢紊乱机理，能够为临床治疗提供指导，在实施腔内治疗时可对激光使用量进行预先估计。由于草酸钙结石在正常生理尿液中形成，极易受到外部制约条件影响形成草酸钙结石，因此，草酸钙结石在尿路结石成分分析中检出率最高。结石生成是多机制、多因素影响的，其中混合性结石总体占比高。

化学分析法主要通过化学试剂与结石样品发生反应的方式检测结石中离子以便临床对结石成分进行初步推断，具有成本低、检测迅速及操作简单等特点，在基层医院中即可应用。但是，化学分析法可能会导致药物性结石及2，8-二羟基腺嘌呤等结石成分漏检。此外，该检测方式无法获知结石结晶相，存在较高的误诊率。随着影像技术快速发展，红外光谱自动分析系统进入临床，为结石的分析及处理提供了新的方向。红外光谱分析法原理在于结石中不同物质分子对红外光吸收强度存在一定的差异，红外光谱中能够依据波长以及吸收率的关系并对照标准图谱对特定成分进行鉴定，还可通过对各组分吸收峰强度进行对比的方式定量分析结合混合成分。当前，红外光谱法可以定性、定量分析结石标本。红外光谱自动分析系统对尿酸类结石的识别率高达100%。红外光谱法结石成分鉴定应用优势如下：（1）检测速度较快，只需10 min 即可检测；（2）结果准确度高；（3）可以检测无机物、有机物，对于尿液中的重要成分，保持高度敏感性，如磷酸盐；（4）可以检测晶体、非晶体。

本文结果显示，红外光谱分析法测得9 种结石晶体成分，化学分析法测得6 种结石晶体成分，两种检测方法均以草酸钙检出率为最高，差异均有统计学意义（＜0.05）。化学分析法草酸钙检测特异度为27.86%、敏感度为93.96%，红外光谱法草酸钙检测特异度为34.67%、敏感度为93.19%，两种检测方法草酸钙结石检测敏感度比较，差异无统计学意义（＞0.05），红外光谱分析法草酸钙结石检测特异度显著高于化学分析法，差异有统计学意义（＜0.05）。说明与化学分析法相比，红外光谱法结石成分分析准确性明显更高，且红外光谱法结石成分分析对标本体积要求低，只需满足1 mg 即可。此外，红外光谱法能够反映出结石结构特征、组分含量，便于操作，可以快速分析结石内的晶体、非晶体物质，无机成分、有机成分，样品使用量少；属于非破坏性分析方法，能够对样品组成进行测定；可以检测尿石草酸钙形式，同时将鸟粪石区分出来，有效区分尿酸、尿酸铵。

通过红外光谱法进行结石成分分析，能够快速对结石病因进行诊断，有效指导临床治疗：（1）掌握结石形成潜在代谢紊乱机理。（2）帮助临床医生进行健康宣教，使患者积极预防结石复发。（3）在腔内治疗时，预先估计激光使用量。（4）通过结石成分分析，能够对结石脆性进行预测。（5）对于特定结石，帮助医生选择最佳治疗方案，降低并发症发生率，提升治疗效果。（6）针对高尿酸结石，给予多碱性饮食，减少尿酸生成；针对高磷酸盐结石患者，通过药物疗法控制尿路感染，给予患者酸性食物；针对高钙结石患者，以酸性食物为主，减少钙质食物摄入量；针对感染石患者，给予患者抗生素治疗，控制细菌感染，多摄入酸性饮料；针对尿酸类结石患者，可以应用碱化疗法，针对大体积结石，可以应用体内、体外碎石取石疗法。

在治疗前期，准确识别尿酸结石，选择口服溶石治疗法，可以避免手术治疗。若X 线片诊断为阴性结石，红外光谱自动分析系统诊断存在尿酸结石特点，则能够诊断为尿酸结石。此外，结石晶体成分，可以显示出结石硬度，对体外冲击波碎石预测的意义显著。羟基磷酸钙、二水草酸钙质地疏松，可以采用预测体外冲击波碎石法治疗，减少手术创伤影响。胱氨酸、碳酸氢钙石、一水草酸钙，结构密度大，且硬度强，预测体外冲击波碎石法治疗效果不佳，患者需要使用经皮肾镜、输尿管镜取石术，减少患者重复治疗痛苦。相关研究表明，采用X 线无法准确判断结石深度，并且操作人员可能会遭受放射伤害，并且占用空间比较大。彩色超声技术能够重复多次使用，准确掌握深度，准确定位结石。由于红外光谱自动分析系统鉴别尿路结石成分的准确率高，且辐射剂量比较少，可将其作为结石定位、定性诊断的首选检查方法，并且推广到高危人群早期筛查中。随着新技术与新设备的研发，红外光谱自动分析系统、结石比对卡，可以为取石术提供快速分析结石成分的技术支持。在CT 图像后处理技术中，也开始应用全模型迭代重建技术，技术应用效果显著。相比于传统滤波反投影算法，全模型迭代重建技术能够提升图像分辨率，扩大微小病灶显示范围，并且向体外显微CT 方向靠近，减少辐射剂量，对泌尿系结石初步诊断、成分分析的意义重大。

综上所述，红外光谱自动分析系统在尿路结石成分分析中的应用价值明显高于化学分析法，有简便、快捷及准确率高等特点，值得临床应用。