雙源CT雙能量成像識別尿路結(jié)石成分的臨床應用研究

廣西貴港市人民醫(yī)院放射科(廣西 貴港 537100)

陳泉樺 黎軍強

尿石癥發(fā)病率逐年上升，為患者帶來極大的痛苦；其治療的手段有保守藥物治療及手術(shù)。尿酸類結(jié)石可藥物溶解，首選藥物保守治療；羥磷灰石及草酸鈣類結(jié)石不溶于藥物，首選手術(shù)治療。因此，治療前能明確體內(nèi)結(jié)石成分，對治療非常重要[1-3]。雙源CT(dual source CT)近年發(fā)展成為輔助診斷的新方法，尤其在腹部病變診斷中具有巨大優(yōu)勢[4]。利用雙源CT雙能量成分技術(shù)識別尿石成分的研究越來越多，涉及大樣本量的體內(nèi)結(jié)石研究不多。本研究旨在以紅外光譜分析結(jié)果為參照，了解泌尿系結(jié)石在不同性別、年齡及發(fā)生部位的分布情況，指導臨床預防尿結(jié)的發(fā)生；并探討雙源CT雙能量成像技術(shù)識別體內(nèi)泌尿系結(jié)石成分的可靠性。

1 資料與方法

1.1 病例資料收集2013年3月～2017年10月在我院行紅外光譜結(jié)石分析的尿石癥患者2035例，男1242例，女793例，年齡4歲～90歲，平均年齡(51.07±1.46)歲。篩選其中資料完整的406例患者進行雙源CT與紅外光譜對照研究，結(jié)石長徑2～30mm。雙源CT與紅外光譜對照研究病例納入標準：①將手術(shù)取得或自行排出體外的尿石采用紅外光譜分析確定結(jié)石成分；②術(shù)前或結(jié)石自行排出體外前一年內(nèi)曾行雙源CT雙能量掃描；③術(shù)中詳細記錄取石部位并與CT解剖定位描述一致；自行排出體外的結(jié)石經(jīng)影像復查確認目標結(jié)石與之前雙源CT雙能量掃描發(fā)現(xiàn)的結(jié)石定位描述一致。

1.2 雙源CT雙能量掃描技術(shù)參數(shù)采用Siemens Somatom Definition Flash雙源CT進行雙能量掃描?；颊呷⊙雠P位，掃描范圍：腎上極至恥骨聯(lián)合下緣。掃描序列參數(shù)：A球管的管電壓為140KV，管電流為162mAs；B球管的管電壓為100KV，管電流為210mAs,球管旋轉(zhuǎn)時間0.5s，探測器準直設為32層×0.6mm，螺距(Pitch)為0.7，重建層厚為1mm，層間距為0.5mm，卷積函數(shù)用B30f medium smooth，融合因子選擇0.5重建融合圖像，檢查結(jié)束后將采集所得數(shù)據(jù)傳入后處理工作站。

1.3 圖像后處理分析由兩位經(jīng)驗豐富的放射科醫(yī)師分析結(jié)石影像；將雙源CT采集數(shù)據(jù)傳入MMWP后處理工作站經(jīng)Dual Energy軟件包進行分析處理：①在融合圖像上測定目標結(jié)石平均CT值。②應用Kidney stone后處理程序進行分析得到結(jié)石的彩色編碼圖像：調(diào)節(jié)坐標中藍色實線的斜率(Ratio值)，分別處于1.13、1.28、1.40三個檔次，三個檔次依次出現(xiàn)結(jié)石被標記紅色時，認為結(jié)石成分含有尿酸類、胱氨酸、羥磷灰石成分，最后仍為藍色即認為有草酸鈣成分。軟件默認Range值(為7)下未能識別結(jié)石成分時，通過調(diào)整Range值使軟件能識別結(jié)石成分。剔除雙源CT雙能量掃描未能明確定位的結(jié)石，剔除Range值位于4～7之間而未能被軟件所識別的結(jié)石。

1.4 結(jié)石分組以紅外光譜分析儀(LIIR-20型，藍莫德)結(jié)果作為金標準進行結(jié)石分類[5]：①尿酸類：無水尿酸；二水尿酸；尿酸銨；一水尿酸鈉；②胱氨酸：L-胱氨酸；③羥磷灰石類：羥基磷灰石；碳酸磷灰石；磷酸三鈣；磷酸八鈣；無定形磷酸鈣；二水磷酸氫鈣；④草酸鈣類：1水草酸鈣、2水草酸鈣、3水草酸鈣。單純性結(jié)石：只含上述4類成分中的1種成分結(jié)石；混合型結(jié)石：含上述4類成分中兩種或以上成分的結(jié)石；尿酸類結(jié)石：單純性尿酸結(jié)石；非尿酸類結(jié)石：非單純性尿酸結(jié)石。

1.5 統(tǒng)計分析使用SPSS22.0軟件進行統(tǒng)計，以紅外光譜檢查結(jié)果為標準對結(jié)石進行分組，計量資料采用(±s)表示；計數(shù)資料采用數(shù)字和百分比表示。以列聯(lián)表分析結(jié)石成分與年齡、部位及性別的差異，組間兩兩比較采用χ2檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。繪制非參數(shù)法感受性曲線(receiver operating characteristic curve,ROC)，分析CT值鑒別尿酸類結(jié)石與非尿酸類結(jié)石的診斷效能。使用單因素方差分析比較各組結(jié)石長徑、CT值的差異，組間兩兩比較采用LSD檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 2035枚結(jié)石分布情況本研究用紅外光譜分析了2035枚結(jié)石，其中混合型結(jié)石最多(889枚)，而羥磷灰石及胱氨酸單純性結(jié)石較少，分別為19枚、1枚，不同成分結(jié)石檢出情況見表1。含尿酸類結(jié)石以男性患者(77.6%)及中老年人群(90%)占絕大部分；在不同性別、年齡組及發(fā)生部位結(jié)石分布差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，見表2。

表1 2035例泌尿系結(jié)石成分檢出情況[例（%）]

表2 2035例泌尿系結(jié)石在不同性別、年齡組及發(fā)生部位分布情況[例（%）]

表3 406枚結(jié)石長徑及CT值的比較(±s)

表3 406枚結(jié)石長徑及CT值的比較(±s)

尿酸類 胱氨酸 羥磷灰石類 草酸鈣類 混合型結(jié)石 F P例數(shù)（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長徑（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枚結(jié)石平均CT值及結(jié)石長徑的診斷效能對406枚泌尿系結(jié)石雙能量CT分析(胱氨酸結(jié)石病例數(shù)少，排除出統(tǒng)計學分析)，CT值大小，尿酸類＜羥磷灰石類＜混合型結(jié)石＜草酸鈣類；尿酸類平均CT值最低，草酸鈣類平均CT值最高。各組結(jié)石平均CT值有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。尿酸類結(jié)石與草酸鈣及混合結(jié)石間CT值差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，尿酸與羥磷灰石間CT值差無統(tǒng)計學意義，羥磷灰石、草酸鈣及混合結(jié)石組間CT值對比均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)(表3)。繪制ROC曲線并分析CT值鑒別尿酸類與非尿酸類結(jié)石的效能，曲線下面積(AUC)為0.779(圖1)；以平均CT值=593HU作為診斷最佳閾值，診斷的靈敏性、特異性分別為71.6%、74%。

2.3 雙能量結(jié)石分析軟件診斷結(jié)果以紅外光譜分析結(jié)果為標準，雙能量彩色編碼圖識別結(jié)石成分達到以下標準視為識別準確：①純結(jié)石：彩色編碼圖顯示與紅外光譜檢測結(jié)果完全一致；②混合型結(jié)石：彩色編碼圖顯示至少2種成分與紅外光譜檢測結(jié)果一致。雙能量結(jié)石分析軟件共標記406枚結(jié)石，準確標記單純性結(jié)石有75枚尿酸類結(jié)石(圖2)、1枚胱氨酸結(jié)石(圖3)、6枚羥磷灰石及97枚草酸鈣類結(jié)石；準確標記混合型結(jié)石178枚。雙能量CT彩色編碼圖識別純結(jié)石成分的準確性均高于95%，識別混合型結(jié)石的準確性略低，為89.9%。結(jié)石彩色編碼圖與紅外光譜對照結(jié)果見表4。

3 討 論

本研究發(fā)現(xiàn)男性、中老年人群尿酸類結(jié)石比例較高，而女性中老年人群草酸鈣類結(jié)石的發(fā)生率較高，建議男性盡量少吃海鮮、動物內(nèi)臟、啤酒等含高嘌呤的食物；男性中老年人群易注意治療及預防前列腺增生、尿道狹窄等導致泌尿系梗阻的疾病。中老年女性注意預防及治療內(nèi)分泌失調(diào)、肥胖及糖尿病[1,6]。本研究發(fā)現(xiàn)胱氨酸結(jié)石病例極少，僅有1例，可能與其發(fā)生率低有關(guān)。胱氨酸結(jié)石是一種常染色體單基因或部分隱性遺傳疾病，以3歲以下兒童高發(fā)[5]。

本研究發(fā)現(xiàn)泌尿系結(jié)石平均CT值重疊比較明顯，結(jié)石大小、成分組成以及ROI的設置容易對結(jié)果產(chǎn)生影響，因此應用CT值鑒別泌尿系結(jié)石成分的準確性、特異性及靈敏性并不高，以平均CT值=593HU作為診斷尿酸與非尿酸結(jié)石的最佳閾值，診斷的靈敏性僅為71.6%。再且CT值不能鑒別混合型結(jié)石的成分組成。

表4 406枚結(jié)石彩色編碼圖與紅外光譜對照

Zhang GM等學者[7]應用雙能量結(jié)石成分分析軟件對81枚結(jié)石進行分析，鑒別尿酸類、胱氨酸、羥磷灰石及草酸鈣類結(jié)石成分的準確性分別是97.5%，93.8%，80.2%，93.8%，而本研究結(jié)果與之相近，雙能量結(jié)石分析識別純結(jié)石的準確率達到95%以上。本研究能準確識別2種或以上成分組成的混合型結(jié)石的準確性為89.9%，而完全準確識別混合型結(jié)石的各種成分組織準確率不到50%，但筆者認為，雙能量結(jié)石分析能識別為混合結(jié)石并準確判斷其中2種成分，其價值已經(jīng)體現(xiàn)，對于混合結(jié)石的成分構(gòu)成完全準確判斷意義不大。

本研究中出現(xiàn)假陽性、假陰性單純性結(jié)石病例中有4例是小結(jié)石，4例小結(jié)石由于長徑(＜3mm)過小，結(jié)石分析軟件默認的Range值(為7)下未能識別，通過調(diào)整Range值(為4)時才被識別，對于通過調(diào)整Range值方能識別的7枚結(jié)石中，僅有3枚能準確識別，因此筆者認為通過調(diào)整Range值來識別小結(jié)石成分需謹慎；也有學者認為小結(jié)石成分的分析對治療的選擇意義不大，小結(jié)石容易自行排出體外[8]。本研究有7例假陽性單純性結(jié)石最后被紅外光譜標記為混合型結(jié)石，13例假陽性混合型結(jié)石最后被紅外光譜標記為單純性結(jié)石，分析原因可能是由于2種方法對單純性結(jié)石的標準未能統(tǒng)一，如果降低標準，純結(jié)石數(shù)量就會增多，反之提高標準則混合型結(jié)石的數(shù)量就會增多；由于雙能量結(jié)石分析軟件僅能識別4種成分的結(jié)石，而實際結(jié)石的成分還很多，而未能被雙能量結(jié)石分析軟件識別的結(jié)石成分對結(jié)果的干擾，造成了單純性結(jié)石與混合型結(jié)石的假陽性偏高。

圖1 CT值鑒別尿酸類與非純尿酸類結(jié)石，ROC曲線下面積AUC為0.779。圖2 膀胱（右側(cè)輸尿管開口處）尿酸類結(jié)石，在斜率為1.13時雙能量彩色編碼圖標記為紅色。圖3 右腎胱氨酸結(jié)石，斜率為1.28時雙能量彩色編碼圖標記為紅色。

本研究尚存在一些不足之處，胱氨酸結(jié)石及羥磷灰石病例少，有待繼續(xù)收集相應樣本進行研究。僅對結(jié)石的長徑納入研究，而未能考慮結(jié)石的體積因素。僅測量混合圖像上的平均CT值，而未能分析不同KV下的CT值差異。

綜述所述，本研究通過了解泌尿系結(jié)石在不同性別、年齡、發(fā)生部分的分布情況，對預防結(jié)石發(fā)生具有重要指導作用；雙源CT雙能量彩色編碼圖識別單純性結(jié)石可靠，識別混合型結(jié)石也可行，有望為臨床治療前明確結(jié)石成分，從而選擇合理的治療措施提供重要的參考信息。