單源能譜CT在分析泌尿系結(jié)石成分中的應(yīng)用價(jià)值

岑秀雅 高源統(tǒng) 羅敏 顏森森 汪奇慧 賈慶

[摘要] 目的 探討單源能譜CT在分析體內(nèi)泌尿系結(jié)石成分中的應(yīng)用價(jià)值。 方法 對(duì)2013年5月～2014年6月間在我院就診的100例結(jié)石患者進(jìn)行單源能譜128層CT掃描，采集80 kV/140 kV雙能量數(shù)據(jù)，在后處理工作站分析結(jié)石成分，并與手術(shù)后紅外光譜分析結(jié)石成分的結(jié)果比較，計(jì)算單源能譜CT分析在體尿酸鹽及非尿酸鹽結(jié)石的準(zhǔn)確性、特異性、敏感性、陽性預(yù)測(cè)值和陰性預(yù)測(cè)值。 結(jié)果 單源能譜CT分析110枚結(jié)石，含尿酸鹽結(jié)石20枚（其中純尿酸鹽結(jié)石9枚），非尿酸鹽結(jié)石90枚；以紅外光譜結(jié)果為參照，單源能譜CT顯示結(jié)石含尿酸鹽成分的靈敏度、特異度、準(zhǔn)確度分別為90.0%、98.9%、97.3%，陽性預(yù)測(cè)值為95.0%，陰性預(yù)測(cè)值為97.8%。 結(jié)論 128層CT搭載單源能譜技術(shù)平臺(tái)能準(zhǔn)確地區(qū)分體內(nèi)泌尿系結(jié)石的尿酸鹽和非尿酸鹽成分；治療前預(yù)測(cè)結(jié)石的成分為臨床醫(yī)生選擇最佳治療方案提供了一種全新的檢查手段。

[關(guān)鍵詞] 能譜成像；體層攝影術(shù)；X線計(jì)算機(jī)；尿路結(jié)石；尿酸

[中圖分類號(hào)] R691.4；R816.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B [文章編號(hào)] 1673-9701（2015）34-0104-03

Diagnostic value of single source dual energy CT for in vivo uriary stone characterization

CEN Xiuya GAO Yuantong LUO Min YAN Sensen Wang Qihui JIA Qing

Department of Radiology， the Third Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University， Ruian People's Hospital， Wenzhou 325200，China

[Abstract] Objective To demonstrate the diagnostic value of single source dual energy CT for urinary stones characterization. Methods One hundred patients with urinary stones in our hospital from May 2013 to June 2014 were scanned on a 128-slice CT with single source dual energy protocol. The 80 kV/140 kV dual energy datasets were processed for stone composition analysis. All the results were compared with that of infrared spectroscopy after surgery as reference. The accuracy，specificity，sensitivity，positive predictive value（PPV）， and negative predictive value （NPV） were calculated for in vivo diagnosing uric acid and non-uric acid stones using single source dual energy CT. Results In the 110 urinary stones analyzed of single source dual energy，20 stones consist of uric acid， 9 of which were pure uric acid calculi， and 90 were non uric acid stones. The accuracy， sensitivity and specificity of the single source energy spectrum CT for the diagnosis of uric acid stone were 90.0%，98.9%，97.3%，respectively. PPV was 95.0%， and NPV was 97.8%. Conclusion 128-slice CT with single source dual energy demonstrated high accuracy for differentiation uric acid and non uric acid stones. It provides a new and noninvasive way for clinicians to optimize treatment.

[Key words] Spectral imaging； Computed tomography； X-ray computed； Urinary calculi； Uric acid

CT檢查是診斷泌尿系統(tǒng)結(jié)石的有效檢查方法，傳統(tǒng)CT掃描可顯示結(jié)石的位置、大小和數(shù)量，但是較難辨別出結(jié)石成分。CT雙能量成像可在體獲得結(jié)石中是否含有尿酸成分的信息，輔助治療方案的制定。目前國(guó)內(nèi)外多為雙源雙能量CT關(guān)于區(qū)分泌尿系結(jié)石成分分析的報(bào)道[1-9]，單源能譜有快速千伏切換、雙層探測(cè)器等[10-16]技術(shù)。然而以上方法均需要特殊型號(hào)的CT機(jī)，其球管或探測(cè)器必須具有特殊的雙能量采集成像的功能。對(duì)于普通64排或128層CT，無法實(shí)現(xiàn)雙能量數(shù)據(jù)采集，在臨床上的應(yīng)用，無法實(shí)現(xiàn)能譜成像。西門子單源能譜技術(shù)作為可搭載在128層CT上的新型雙能量技術(shù)平臺(tái)，在兩個(gè)能量下連續(xù)采集數(shù)據(jù)，并通過同源配準(zhǔn)來校正運(yùn)動(dòng)偽影，進(jìn)行能譜數(shù)據(jù)分析。能譜平臺(tái)有潛力擴(kuò)展普通128層CT的臨床應(yīng)用范圍。國(guó)際上有研究首次采用單源能譜新技術(shù)在模體中進(jìn)行結(jié)石成分分析及迭代技術(shù)的應(yīng)用[17]，但在臨床中的診斷準(zhǔn)確性等尚未有報(bào)道。本研究通過單源CT能譜技術(shù)術(shù)前分析泌尿系結(jié)石患者體內(nèi)結(jié)石的成分，術(shù)后取得結(jié)石標(biāo)本進(jìn)行紅外光譜分析，以此為金標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，旨在評(píng)價(jià)單源能譜CT在研究體內(nèi)泌尿系結(jié)石成分的應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2013年5月～2014年6月間在我院就診的泌尿系結(jié)石患者共100例，其中男63例，女37例，年齡18～73歲，平均（46.5±15.9）歲，主要癥狀為腎絞痛、血尿。排除兒童、呼吸困難等不能配合屏氣的患者。

1.2 單源能譜CT檢查方法

采用Siemens SOMATOM Definition AS 128層單源能譜CT機(jī)。掃描參數(shù)：管電壓/管電流分別設(shè)置為140 kV/55 mAs、80 kV/165 mAs進(jìn)行掃描，準(zhǔn)直128 mm×0.6 mm，螺距0.6，X線管旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s/rot，軟組織重建算法D30f medium smooth，重建層厚0.75 mm，重建間隔0.50 mm，掃描獲得兩組數(shù)據(jù)；為了保證兩次掃描時(shí)被檢查部位位置的一致性，兩次掃描在一次屏氣內(nèi)完成。并且兩組數(shù)據(jù)通過同源配準(zhǔn)算法來校正可能的運(yùn)動(dòng)偽影。

1.3 單源能譜CT圖像分析

將80kV和140kV的原始CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入Dual-Energy Kidney-stones軟件中，水平軸為140 kV的數(shù)據(jù)，縱軸為80 kV的數(shù)據(jù)，采用系統(tǒng)默認(rèn)斜率1.15。若結(jié)石完全被標(biāo)記成紅色為純尿酸鹽結(jié)石，藍(lán)色為非尿酸鹽結(jié)石，紅藍(lán)混合為含尿酸鹽混合結(jié)石。記錄分析結(jié)果，獲取偽彩標(biāo)注的橫斷位、矢狀位、冠狀位及VR圖像。

1.4 紅外光譜分析

將手術(shù)獲得的結(jié)石進(jìn)行紅外光譜分析，依據(jù)其結(jié)果將結(jié)石分成純尿酸鹽結(jié)石、含尿酸鹽混合結(jié)石及非尿酸鹽結(jié)石三組。含尿酸鹽成分比例≥95%，則定為純尿酸鹽結(jié)石；尿酸成分所占比例<5%，則定為非尿酸鹽結(jié)石。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

初步數(shù)據(jù)錄入EXCEC（2003版）進(jìn)行邏輯校正和分析，計(jì)數(shù)資料以百分比表示；最終得出清潔數(shù)據(jù)采用四方表格法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)指標(biāo)為靈敏度、特異度、準(zhǔn)確度、陽性預(yù)測(cè)值和陰性預(yù)測(cè)值，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

術(shù)前單源能譜CT結(jié)石成分分析共標(biāo)記結(jié)石126枚，其中擬手術(shù)目標(biāo)結(jié)石110枚，腎結(jié)石62枚，輸尿管結(jié)石47枚，膀胱結(jié)石1枚。術(shù)后取得目標(biāo)結(jié)石標(biāo)本并進(jìn)行結(jié)石紅外光譜分析。

單源能譜CT分析顯示含尿酸鹽成分的結(jié)石共20枚（封三圖8、9），占18.2%；紅外光譜分析證實(shí)其中19枚為尿酸鹽結(jié)石，紅外光譜分析另外證實(shí)2枚結(jié)石含有尿酸鹽成分（表1），含尿酸鹽結(jié)石占19.1%。兩種方法檢測(cè)尿酸鹽結(jié)石的構(gòu)成比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。以紅外光譜分析結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，單源能譜CT顯示結(jié)石含尿酸鹽成分的靈敏度為90.0%（19/21），特異度為98.9%（88/89），準(zhǔn)確度為97.3%（107/110），陽性預(yù)測(cè)值為95.0%（19/20），陰性預(yù)測(cè)值為97.8%（88/90）。含尿酸鹽成分的結(jié)石中，單源能譜分析顯示純尿酸鹽結(jié)石9枚（封三圖8），紅外光譜結(jié)果顯示6枚，其余3枚結(jié)石顯示為含尿酸鹽混合性結(jié)石。單源能譜CT顯示純尿酸鹽結(jié)石的準(zhǔn)確度為66.7%（6/9）。

表1 單源能譜CT與紅外光譜結(jié)石分析結(jié)果的對(duì)照[n（%）]

3 討論

泌尿系結(jié)石是泌尿外科的一種常見疾病。隨著生活水平的提高，近年來泌尿系結(jié)石的發(fā)病率有增高趨勢(shì)，特別是尿酸鹽結(jié)石的發(fā)病率[18]。且復(fù)發(fā)率高。有研究表明尿路結(jié)石治療后10年內(nèi)的復(fù)發(fā)率可高達(dá)50%。結(jié)石的臨床治療方案的制定不僅取決于患者的臨床癥狀、結(jié)石的大小、數(shù)量和位置，結(jié)石成分也是一個(gè)重要因素。尿酸鹽結(jié)石通過堿化尿液、飲食調(diào)節(jié)等有較好的治療效果，而其他類型的結(jié)石需要碎石或取石等治療方法。當(dāng)尿液pH值小于5.5時(shí)，尿酸處在非解離狀態(tài)，隨著尿液中尿酸含量增多達(dá)到過飽和狀態(tài)就會(huì)形成尿酸鹽結(jié)石，而當(dāng)尿液pH值臨近7.0時(shí)，尿酸處在解離狀態(tài)，不僅可預(yù)防尿酸鹽結(jié)石的形成，而且已經(jīng)形成的尿酸結(jié)石也能夠溶解[18，19]。因此尿酸鹽結(jié)石可選擇堿化尿酸、多飲水的治療方法，而不需要碎石、手術(shù)取石等。在治療前預(yù)測(cè)結(jié)石的成分，特別是是否為尿酸鹽結(jié)石，選擇針對(duì)性的治療方案，從而避免不必要的碎石、手術(shù)帶來的風(fēng)險(xiǎn)、并發(fā)癥。術(shù)后根據(jù)結(jié)石成分的不同制定個(gè)性化的預(yù)防方案可以有效地預(yù)防結(jié)石的復(fù)發(fā)。

目前臨床上診斷泌尿系結(jié)石的方法很多，普通X線平片不能顯示尿酸鹽類陰性結(jié)石，B超、靜脈腎盂造影、普通CT掃描等只能確定結(jié)石的大小、位置、數(shù)量、尿路梗阻積水程度，不能區(qū)分結(jié)石成分。紅外光譜分析、X線衍射等為檢測(cè)泌尿系結(jié)石成分的可靠方法，但均為體外分析法，只能在結(jié)石排出或取出后進(jìn)行，對(duì)臨床治療意義不大。CT雙能量成像技術(shù)利用不同物質(zhì)在不同能量級(jí)下X線衰減的不同的原理，從而鑒別不同的組織、物體，可在體進(jìn)行結(jié)石成分分析，輔助治療方案的制定。近幾年許多學(xué)者研究報(bào)道顯示雙源雙能量CT檢查能準(zhǔn)確鑒別尿酸和非尿酸泌尿系結(jié)石，或采用千伏切換、三明治探測(cè)器實(shí)現(xiàn)雙能量成像。但這些方法均需要特定的掃描硬件，其球管或探測(cè)器必須具有特殊的雙能量采集成像的功能。單源能譜動(dòng)態(tài)采集技術(shù)通過連續(xù)螺旋掃描獲得高低千伏的雙能量數(shù)據(jù)，并經(jīng)過同源配準(zhǔn)以校正運(yùn)動(dòng)偽影，可搭載在普通64排或128層CT上實(shí)現(xiàn)雙能量成像，擴(kuò)展了傳統(tǒng)CT的臨床應(yīng)用范圍。經(jīng)過模體進(jìn)行結(jié)石成分分析的初步驗(yàn)證之后，本研究從在體的角度證實(shí)了其在臨床上診斷結(jié)石并進(jìn)行成分分析的價(jià)值。

本研究結(jié)果顯示，單源能譜CT能區(qū)分體內(nèi)的尿酸鹽結(jié)石、含尿酸鹽成分混合結(jié)石和非尿酸鹽結(jié)石。單源能譜CT檢測(cè)、區(qū)分尿酸鹽成分的敏感度和準(zhǔn)確率很高，與雙源雙能量CT的表現(xiàn)一致[6]，可以準(zhǔn)確區(qū)分尿酸鹽和非尿酸鹽結(jié)石，具有較高的臨床價(jià)值。泌尿系結(jié)石多以混合結(jié)石成分結(jié)石存在為主。單源能譜CT顯示純尿酸鹽結(jié)石的準(zhǔn)確度為66.7%，相對(duì)較低，表明體內(nèi)鑒別純尿酸鹽結(jié)石存在漏診的可能性。純結(jié)石的確定標(biāo)準(zhǔn)也是原因之一，文獻(xiàn)關(guān)于定義純結(jié)石的比值不一，如果降低純結(jié)石的標(biāo)準(zhǔn)，純結(jié)石的數(shù)量就會(huì)增多。劉宗才等[20]以某種成分≥70%做為純結(jié)石的標(biāo)準(zhǔn)，研究結(jié)果顯示雙能顯示純尿酸結(jié)石的準(zhǔn)確率為100%。本研究數(shù)據(jù)顯示含尿酸鹽成分的結(jié)石占19.1%，明顯高于文獻(xiàn)所述的10%[21，22]?？赡艿脑蚴俏沂械靥幯睾５貐^(qū)，啤酒加海鮮的飲食習(xí)慣導(dǎo)致高尿酸血癥的高發(fā)率，尿酸鹽結(jié)石占泌尿系結(jié)石的比重也相應(yīng)增高。術(shù)前預(yù)測(cè)這部分結(jié)石的成分組成，采取藥物治療溶解排出結(jié)石，可不需要手術(shù)等有創(chuàng)性治療。

本研究尚存在一定的局限性：如沒有對(duì)掃描的射線劑量進(jìn)行具體的統(tǒng)計(jì)學(xué)研究論證。在劑量控制方面，單源能譜CT運(yùn)用了集成迭代、管電流4D實(shí)時(shí)調(diào)制、射線屏蔽技術(shù)、自由螺距技術(shù)等低劑量技術(shù)。但在實(shí)際掃描中輻射劑量受包括管電壓、管電流、曝光時(shí)間、掃描范圍、螺距等諸多因素的影響，并與圖像質(zhì)量相關(guān)。關(guān)于輻射劑量方面的問題，筆者將在今后的研究中作進(jìn)一步的比較和論述。

綜上所述，本研究證實(shí)128層CT單源能譜技術(shù)在體內(nèi)泌尿系結(jié)石成分分析中具有很好的臨床應(yīng)用價(jià)值。單源能譜CT具備進(jìn)行結(jié)石成分分析的能力，能準(zhǔn)確鑒別體內(nèi)泌尿系結(jié)石的尿酸鹽及非尿酸鹽成分，尿酸鹽成分標(biāo)記顏色清晰更有利于臨床醫(yī)生和病患之間的溝通。治療前預(yù)測(cè)結(jié)石的成分為臨床醫(yī)生選擇最佳治療方案提供了一種全新的檢查手段，減少不必要的碎石、手術(shù)等有創(chuàng)治療，減少患者的治療費(fèi)用及手術(shù)等有創(chuàng)治療帶來的并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

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（收稿日期：2015-06-19）