預(yù)測(cè)輸尿管結(jié)石體外沖擊波碎石療效列線圖模型的建立和驗(yàn)證

徐慧新，唐立鈞，劉 波

1南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院泌尿外科，2核醫(yī)學(xué)科，3放射科，江蘇 南京 210029

體外沖擊波碎石技術(shù)（extracorporeal shock wave lithotrispy，SWL）是輸尿管結(jié)石治療的主要手段之一，由于其高效簡(jiǎn)便、非侵入性及價(jià)格便宜的優(yōu)勢(shì)，為大多數(shù)輸尿管結(jié)石的首選治療手段。近年來(lái)腔鏡等微創(chuàng)技術(shù)飛速發(fā)展，輸尿管鏡取石術(shù)（ureterscopy，URS）的單次手術(shù)凈石率高，二次手術(shù)率低。相比URS，SWL治療輸尿管結(jié)石的并發(fā)癥發(fā)生率和術(shù)后輔助治療比例低［1］。因此，如能在術(shù)前預(yù)測(cè)SWL 治療效果，可以針對(duì)個(gè)體制定治療方案，提高治療效率，降低治療成本。本研究選取南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院收治的輸尿管結(jié)石患者，通過(guò)分析患者的臨床資料和影像特征，結(jié)合SWL治療效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，篩選SWL一次治療成功的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，建立列線圖預(yù)測(cè)模型，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證評(píng)價(jià)。

1 對(duì)象和方法

1.1 對(duì)象

回顧性分析2019年1月—2020年3月南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院泌尿外科收治經(jīng)SWL 治療的輸尿管結(jié)石患者的臨床及影像學(xué)資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①單側(cè)輸尿管單發(fā)結(jié)石；②有完整的臨床資料、影像學(xué)資料及隨訪資料。排除標(biāo)準(zhǔn)：①腎造瘺管或雙J管置入；②開(kāi)放性輸尿管手術(shù)史或輸尿管狹窄；③泌尿系畸形（如馬蹄腎、腎旋轉(zhuǎn)不良、異位腎等）；④缺少SWL術(shù)后2周復(fù)查資料者。

1.2 方法

1.2.1 資料收集

臨床資料包括：性別、年齡、體重指數(shù)（body mass index，BMI）、結(jié)石患側(cè)、結(jié)石位置（上、中及下段）、是否伴有腎絞痛。結(jié)石的大小包括最大上下徑（maximal craniocaudal diameter，MCD）、橫徑最大值（maximal transverse diameter，MATD）及橫徑最小值（minimal transverse diameter，MITD），平均CT 值（mean stone density，MSD）及結(jié)石皮膚距離（skin-tostone distance，SSD）的測(cè)定應(yīng)用非增強(qiáng)高分辨CT（Sensation 2×96，Siemens SOMATOM Force，德國(guó)）測(cè)量并記錄。

MCD 為重建的冠狀位圖像上測(cè)得的結(jié)石最大上下徑，MATD及MITD分別為軸位圖像上測(cè)得的結(jié)石最大橫徑及最小橫徑。結(jié)石的體積（stone volume，SV）使用橢球體的公式計(jì)算，即MCD×MATD×MITD×π/6。MSD在骨窗界面測(cè)量，取結(jié)石上、中、下3個(gè)截面的平均CT值。SSD是軸位圖像上測(cè)得的實(shí)際碎石路徑中皮膚至結(jié)石的距離。治療2周后復(fù)查CT對(duì)治療結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，無(wú)碎石殘留被納入單次治療成功組，需要繼續(xù)治療者（包括繼續(xù)SWL 治療或轉(zhuǎn)至URS治療）被納入失敗組。

1.2.2 SWL治療

采用惠康HK-ESWL-V液電型碎石機(jī)，用X線或超聲定位系統(tǒng)進(jìn)行定位，均采取仰臥位進(jìn)行治療，上段結(jié)石沖擊波經(jīng)腰部路徑治療，中下段結(jié)石沖擊波經(jīng)腹部路徑治療。SWL 沖擊次數(shù)不超過(guò)2 500次，頻率為60～80次/min，電壓為11～15 kV。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 20.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或Mann-WhitneyU檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料的比較采用卡方檢驗(yàn)。對(duì)單因素分析有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的因素納入Logistic多因素分析，采用逐步后退法選擇最終變量。采用方差膨脹系數(shù)（variance inflation factor，VIF）檢測(cè)各變量間的共線性。VIF ＞10 為存在多重共線性。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用Rstudio 軟件（版本1.1.463；http：//www.Rproject.org）程序包建立列線圖，引入多因素分析中有意義的預(yù)后因子。采用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線下的面積（area under curve，AUC）評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型的分辨度。采用Bootstrap 法對(duì)原始數(shù)據(jù)重復(fù)抽樣1 000 次選取內(nèi)部驗(yàn)證數(shù)據(jù)集，通過(guò)建立的預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)此數(shù)據(jù)中單次SWL治療成功情況與實(shí)際情況的一致性，評(píng)價(jià)模型的符合度。

2 結(jié)果

2.1 SWL 單次治療成功組及失敗組的臨床及影像學(xué)資料的比較

216 例入組輸尿管結(jié)石患者，經(jīng)一次SWL 治療后2周復(fù)查結(jié)石排凈率為72%。比較兩組臨床及影像學(xué)資料，SWL單次治療成功組患者更常見(jiàn)輸尿管下段結(jié)石，腎絞痛發(fā)生率較高，結(jié)石的MCD 較小，MITD較小，SV更小，MSD較低，兩者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表1）。所有病例均未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥。

表1 輸尿管結(jié)石SWL 一次治療成功影響因素的單因素分析結(jié)果

上段、中段及下段輸尿管結(jié)石SWL單次治療成功率分別為65%、66%及91%。分別位于輸尿管上、中、下段的結(jié)石，結(jié)石負(fù)荷由大到小依次為：上段＞中段＞下段，其中輸尿管下段結(jié)石MITD（5.61±1.26）mm 小于上段（6.34±1.56）mm 及中段（6.18±1.31）mm，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

MSD＜588 HU 的單次治療成功率為100%，MSD＞1 000 HU的單次SWL治療成功率為46%。

2.2 輸尿管結(jié)石SWL單次治療成功的相關(guān)因素分析

選取單因素分析中有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的因素納入Logistic 回歸模型中進(jìn)行多因素分析，結(jié)果顯示：腎絞痛、結(jié)石部位、MITD及MSD是SWL療效的獨(dú)立影響因素（表2）。各變量的VIF 值范圍為1.02～1.13，表明各變量間不存在多重共線性。

表2 輸尿管結(jié)石SWL一次成功率影響因素多因素分析

2.3 列線圖模型的建立及評(píng)價(jià)

運(yùn)用R 軟件，根據(jù)多因素分析數(shù)據(jù)建立預(yù)測(cè)輸尿管結(jié)石SWL 單次治療成功的列線圖模型（圖1）。根據(jù)每個(gè)預(yù)測(cè)因素，對(duì)應(yīng)上方標(biāo)尺，可得到各個(gè)因素的得分，后對(duì)各項(xiàng)因素得分進(jìn)行相加算出總分，最終得到相對(duì)應(yīng)的輸尿管結(jié)石SWL 單次治療成功的可能性。列線圖模型的AUC=0.789（95%CI：0.723～0.855，P＜0.001，圖2）。校正曲線表明列線圖預(yù)測(cè)SWL 單次治療的成功率與實(shí)際觀察結(jié)果一致性良好，其Hosmer-Lemeshow 檢測(cè)顯示χ2值為10.99（P=0.202），提示模型擬合良好。

圖1 SWL單次治療成功的列線圖預(yù)測(cè)模型

圖2 列線圖預(yù)測(cè)的SWL 單次治療成功與實(shí)際治療成功的校準(zhǔn)圖

3 討論

隨著SWL 在臨床的廣泛應(yīng)用，不斷有研究闡明顯著影響碎石效果的各種因素，包括患者和結(jié)石的情況、碎石機(jī)的機(jī)型及操作技術(shù)等。而其中病例選擇是影響SWL 治療成功與否的關(guān)鍵因素之一，也是臨床上比較好控制的因素。本研究采用單中心大樣本數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)一次SWL 治療成功的預(yù)測(cè)因素包括：結(jié)石位置、MITD、MSD 及腎絞痛，基于這4 個(gè)獨(dú)立預(yù)測(cè)因子建立了列線圖預(yù)測(cè)模型。ROC 曲線分析及內(nèi)部驗(yàn)證顯示其較高的分辨度及符合度。

結(jié)石負(fù)荷對(duì)SWL 治療結(jié)果的預(yù)測(cè)有非常重要的意義，結(jié)石負(fù)荷與SWL 成功率呈負(fù)相關(guān)，與所需的治療次數(shù)呈正相關(guān)。本研究單因素分析結(jié)果顯示結(jié)石的MCD、MATD、MITD及SV均與一次SWL治療成功呈負(fù)相關(guān)，但多因素分析結(jié)果則顯示除MITD 外，其他因素均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。較小的結(jié)石橫徑增加了結(jié)石與輸尿管周?chē)难诱箍臻g，被粉碎的結(jié)石易于散開(kāi)排出，且兩者間的液體更增強(qiáng)了空化效應(yīng)的作用［2］。

輸尿管結(jié)石SWL 療效與結(jié)石位置的關(guān)系各研究結(jié)果報(bào)道不一［3-4］。本研究結(jié)果表明下段輸尿管結(jié)石SWL治療的成功率明顯高于上段及中段結(jié)石，這可能與下段結(jié)石不受呼吸影響，位置較為固定，中靶率較高有關(guān)；而且一般來(lái)說(shuō)下段結(jié)石的負(fù)荷小于上中段的結(jié)石，較小的結(jié)石相對(duì)容易移動(dòng)至下段，本研究顯示輸尿管下段結(jié)石的負(fù)荷顯著小于輸尿管上段及中段的結(jié)石。

CT 平掃是診斷泌尿系統(tǒng)結(jié)石最可靠的影像學(xué)方法，多層螺旋CT 較其他影像學(xué)方法，可以提供更高分辨率及更薄層厚的圖像，對(duì)輸尿管結(jié)石的位置、大小及數(shù)量的診斷有較高的敏感性及特異性。結(jié)石的CT 值與SWL 治療次數(shù)之間呈正相關(guān)，Joseph 等［5］研究結(jié)果表明CT 值＜500 HU 的結(jié)石碎石后結(jié)石排凈率為100%，本研究結(jié)果與之相符，MSD＜588 HU 的一次SWL 成功率為100%，而MSD＞1 000 HU的一次SWL成功率降低至46%。

腎絞痛大多數(shù)是輸尿管結(jié)石所致，在臨床上被認(rèn)為是SWL 治療成功的預(yù)測(cè)因素之一［6］，本研究顯示同樣的結(jié)果。腎絞痛是由于結(jié)石在輸尿管內(nèi)移動(dòng)或嵌頓，導(dǎo)致輸尿管平滑肌痙攣，腎盂、輸尿管內(nèi)壓力升高。這也意味著結(jié)石新近發(fā)生，與周?chē)斈蚬苷尺B包裹較輕，腎盂及輸尿管內(nèi)壓力較高均有利于結(jié)石排出體外。且通常引起腎絞痛的結(jié)石較小，也是SWL治療成功的有利因素。

文獻(xiàn)報(bào)道SSD 可以預(yù)測(cè)SWL 的治療效果［7］，更長(zhǎng)的SSD 預(yù)示沖擊波更多的衰減，與治療次數(shù)呈正相關(guān)。本研究結(jié)果未顯示出兩者的相關(guān)性，可能與本研究使用的碎石機(jī)沖擊波發(fā)生裝置的角度可以調(diào)節(jié)有關(guān)，為了縮短SSD，操作者會(huì)在不影響觀察結(jié)石的情況下調(diào)節(jié)沖擊波射入角度，盡量使沖擊波傳播路徑與結(jié)石的矢狀面的夾角保持最小，由于這種個(gè)體差異的存在，對(duì)所有患者使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量SSD顯然并不適合。且經(jīng)腹治療時(shí)水囊對(duì)腹部的壓迫也會(huì)縮短SSD，對(duì)于腹部脂肪多的患者更加明顯［8］。文獻(xiàn)報(bào)道了對(duì)排石有影響的相關(guān)因素與SWL 療效的關(guān)系，如腎積水程度及輸尿管結(jié)石病程，Kageyama等［9］認(rèn)為中重度腎積水是SWL治療效果的負(fù)相關(guān)因素，結(jié)石停留在輸尿管時(shí)間較長(zhǎng)常引起輸尿管的炎性息肉及管壁水腫，均影響碎石后排石。因此認(rèn)為SWL治療并不是結(jié)石停留在輸尿管同一位置超過(guò)2個(gè)月或者中重度腎積水患者的適應(yīng)證，為了使結(jié)果更具針對(duì)性，本研究收集資料時(shí)排除了這類(lèi)病例。最近研究表明年齡對(duì)SWL治療的影響，可能與年輕者有較好的腎臟分泌功能及輸尿管收縮功能有關(guān)。也有學(xué)者認(rèn)為不同年齡層次的軟組織密度差異導(dǎo)致沖擊波在體內(nèi)的衰減程度不同，本研究也顯示了相同結(jié)果。本組資料單因素分析中，年齡是SWL單次治療成功的預(yù)測(cè)因素，但多因素分析差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

目前列線圖模型已廣泛用于預(yù)測(cè)多種腫瘤疾病的預(yù)后及個(gè)體治療決策等方面，這樣的預(yù)測(cè)模型提供了更為直觀、個(gè)體化的預(yù)后判斷工具。近年來(lái)國(guó)外學(xué)者已先后建立了一些尿路結(jié)石SWL 治療效果的預(yù)測(cè)模型，然而各模型納入的影響因素各不相同，預(yù)測(cè)能力也不盡相同［4，6-7，9］，存在的差異可能與結(jié)石的成分、結(jié)構(gòu)、不同治療中心的碎石機(jī)型號(hào)、操作者水平等因素有關(guān)。體外實(shí)驗(yàn)研究通過(guò)CT 紋理分析結(jié)石內(nèi)部結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部密度不均一的結(jié)石更容易被擊碎［10］。隨著臨床、影像學(xué)因素的細(xì)化，建立的預(yù)測(cè)模型會(huì)更加精確，將在今后進(jìn)行更深入的研究。

總之，本研究結(jié)果提示結(jié)石位置、MITD、MSD及腎絞痛是輸尿管結(jié)石一次SWL 治療成功的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素。建立列線圖預(yù)測(cè)模型有助于臨床對(duì)適合SWL治療的輸尿管結(jié)石病例進(jìn)行篩選。