泌尿系统结石是泌尿外科最常见的疾病之一，可发生于输尿管、膀胱、肾和尿道的任何部位，其中以输尿管和肾结石最常见^[1]。我国人群泌尿系统结石发病率较高，且近年来呈不断升高趋势，10年复发率高达50%以上^[2]。目前泌尿系统结石的临床治疗方法较多，包括外科治疗、水化疗法、体外超声波碎石术以及药物疗法等^[3]。而根据结石的大小、部位等的不同选择合适的治疗方案，对减少患者的治疗费用和治疗时间，以及避免不必要的手术创伤具有重要意义^[4]。目前，临床主要采用CT平扫检查辅助诊断和治疗，了解结石大小、边界及位置，但很难具体分析结石的成分。双源双能量CT检查是近年来一种新的结石检查方法，可较好进行体内结石成分的分析，但由于双源CT成本费用较高等原因未能广泛普及。有文献报道^[5]，应用单源CT进行双能量非同步检查方法可作为无双源CT的替代检查方案，但目前关于单源双能量CT在泌尿系统结石中的应用报道较少，且尚需临床数据加以验证，本研究就泌尿系统结石单源双能量CT特征及结石的危险因素进行研究，旨在为临床提供参考，现将研究情况汇报如下：

1 材料与方法 1.1 一般资料

研究对象选取2016年11月到2017年9月期间在我院泌尿外科治疗的结石患者138例，入院经超声检查均诊断为泌尿系统结石，结石直径均≥5 mm。138例患者中男性86例，女性52例，年龄21~62岁，平均(49.68±9.45)岁，左侧输尿管结石41例，右侧输尿管结石39例，右肾结石19例，左肾结石13例，多发部位结石26例。所有患者对本研究内容知情并签署知情同意书，经输尿管镜取石或经皮肾切开取石术共获得到结石标本174枚。本研究经我院医学伦理委员会批准进行。

1.2 方法 1.2.1 设备及参数设定

CT扫描设备采用西门子光子64排384层螺旋CT(Somatom Definition Edge，德国西门子公司)。扫描参数：图像矩阵为512×512，准直器为128×0.6 mm，视野(FOV)为400 mm，扫描螺距为1.0，球管旋转时间为0.28 s，锐利度为B35。图像重建层厚1 mm，重建卷积算法为Kernel B20 Smooth。扫描范围：双肾到骨盆底。80 kVp及140 kVp的扫描参数均相同。

1.2.2 扫描方法

扫描前指导患者进行呼吸和憋气训练，练习2~3次。指导患者平卧于CT扫描床上，双手上举抱头。先行常规泌尿系扫描序列，采集图像，并获取患者结石的具体位置。切换为80kVp管电压进行扫描：将定位线调整至结石上缘约2 cm处，此时嘱患者吸气、憋气，并进行扫描，看到结石后立刻停止扫描，嘱患者正常呼吸。140 kVp管电压扫描方法与80 kVp相同。

1.2.3 图像分析及CT值测量^[6-7]

将扫描图像传入西门子AS 64排128层螺旋CT配备的处理工作站Syngo VB10软件中处理图像。设置腹部软组织窗宽为350，窗位为40，观察80 kVp及140 kVp管电压下两个双能量扫描的结石图像。所有患者的图像均由两名高年资影像科医师进行分析，选取结石最大截面并手工勾画出大于结石最高密度90%以上的感兴趣区(ROI)，测量结石的CT值(HU)，每个序列测量3次后取平均值。最后利用不同电压下测量的CT值(HU)计算DEI。

${\rm{DEI = }}\frac{{{\rm{HU}}\left( {80\;{\rm{kVp}}} \right) - {\rm{HU}}\left( {140\;{\rm{kVp}}} \right)}}{{{\rm{HU}}\left( {80\;{\rm{kVp}}} \right){\rm{ + HU}}\left( {140\;{\rm{kVp}}} \right) + 2000}}$

1.2.4 结石类型分析^[8-9]

结石成分采用傅氏转换红外线光谱分析法(fourier transform infraredspectroscopy，FTIR)分析，仪器为全自动电脑分析仪(LIIR-20，天津蓝莫德公司)。将扫描标记并通过术后取出的结石用蒸馏水洗净，风干。每枚结石样本取1 mg，与烘干的溴化钾粉末200~300 mg均匀混合，研磨至μm级的细粉，利用加压机压制成半透明簿片，立即放入红外光谱槽中扫描。全自动电脑分析仪采集样本光谱数据，并计算出透过率，描绘出红外光谱图。软件将结石数据结石数据库进行自动匹配，进行对比分析，打印分析报告。对于混合成分结石，依据各种成分吸收峰的强度确定主要成分和次要成分。主要成分大于90%时认为结石为单一成分结石。

1.3 观察指标

① 单源双能量CT分析泌尿系统结石成分的正确率；②ROC曲线分析单源双能量CT在泌尿系统结石成分分析中的效能；③不同成分结石的CT测量值结果；④泌尿系统结石危险因素分析。

1.4 统计学方法

采用SPSS 23.0进行数据统计分析：以例(百分比)[n(%)]表示计数资料，并行χ²检验，检验水准选取双侧α=0.05；以均数±标准差(x±s)表示计量资料，各组结石的CT值总体分布位置不同或不全相同的使用Mann-Whitney检验进行组间两两比较，各组结石DEI、两组患者临床资料组间比较采用单因素方差分析，结石危险因素分析采用Logistics二分类回归分析，P < 0.05均评价为比较差异具有统计学意义。

2 结果 2.1 泌尿系统结石成分单源双能量CT预测结果及红外广谱法分析结果比较

138例患者通过单源双能CT扫描共发现174枚结石，利用配套软件进行分析，预测结果为：尿酸结石36枚、草酸钙结石51枚、胱氨酸结石16枚、羟基磷灰石9枚、混合尿酸结石40枚、草酸钙－磷酸钙结石22枚。所有结石通过手术等方式取出后进行红外光谱分析结石类型，结果为：尿酸结石38枚、草酸钙结石56枚、胱氨酸结石17枚、混合尿酸结石35枚、草酸钙－磷酸钙结石28枚；而单源双能CT预测的9枚羟基磷灰石中，红外光谱分析为草酸钙结和胱氨酸结石各2枚、混合尿酸结石1枚、草酸钙－磷酸钙结石4枚；详见表 1。

2.2 单源双能量CT预测结石类型的正确率、敏感度和特异度

单源双能量CT预测各类型结石的正确率中尿酸结石最高为98.85%；预测胱氨酸结石和草酸钙-磷酸钙结石的敏感度较差，分别为70.59%、42.86%；预测各类型结石的特异度均＞90%，尿酸结石最高为100.00%；详见表 4。

2.3 不同类型结石的CT测量值结果

各类结石CT测量值从高到低依次为草酸钙-磷酸钙结石＞草酸钙结石＞混合尿酸结石＞胱氨酸结石＞尿酸结石；电压升高时，除外尿酸结石的CT值变化不大外，其他类型的结石均减小，且草酸钙结石和草酸钙-磷酸钙结石的CT值差值最大；各类型结石CT值比较结果：尿酸结石与其他结石组比较差异均有统计学意义(P＜0.05)，草酸钙结石与胱氨酸结石和混合尿酸结石比较差异均有统计学意义(P＜0.05)。胱氨酸结石、混合尿酸结石和草酸钙-磷酸钙结石组间两两比较较差异均有统计学意义(P＜0.05)，其余各组间CT值存在明显重叠，比较差异无统计学意义(P＞0.05)；各类型结石DEI比较结果：尿酸结石与其他结石组比较差异均有统计学意义(P＜0.05)，混合尿酸结石与其他结石比较差异均有统计学意义(P＜0.05)，其他各组间两两比较差异不明显(P＞0.05)；详见表 3，图 1、图 2。

2.4 案例展示

图 3为各类结石在不同电压下的CT图像特征。其中a为胱氨酸结石；b为草酸钙-磷酸钙结石(左侧)和混合尿酸结石(右侧)；c为尿酸结石；详见图 3。

2.5 泌尿系统结石危险因素分析

选取同期门诊健康体检无结石的患者106例，回顾两组患者的具体临床资料，并进行统计分析，采用卡方检验或单因素方差分析比较两组临床资料，结果显示：结石组患者在BMI指数、高脂血症、家族泌尿结石病史、血清Ca以及血清TG水平方面与无结石组比较差异具有统计学意义(P<0.05)，详见表 4；将上述具有统计学意义的因素作为自变量，以有无结石作为应变量进行Logistics二分类回归分析，结果显示：BMI指数、高脂血症、家族泌尿结石病史、血清Ca以及血清TG水平过高是结石的危险因素(OR值均大于1，P值均＜0.05)，详见表 5。

3 讨论

泌尿系统结石目前已发现包括32中成分，临床可大致分为含钙结石和无钙结石两大类。所有泌尿系统结石中40%~60%为草酸钙结石，5%~10%为尿酸结石，而磷酸钙结石占胱氨酸结石较少，只占4%以下^[10]。草酸钙结石多呈圆形或卵圆形，硬度最大，临床较多采用药物排石治疗；尿酸结石与草酸钙相似但硬度较低，也主要采用药物疗法；磷酸结石外形多样，鹿角行多见，硬度比尿酸结石大，但易被冲击波击碎，因此多采用体外碎石疗法；而胱氨酸类结石宜直接手术取石^[11-12]。因此，明确结石的成分对治疗方案的选择和制定以及治疗效果具有重要影响，术前如何准确区分结石的化学成分成为临床研究的热点和关注的焦点^[13]。

传统的术前诊断和评估方法主要是超声、X片以及腹部CT，超声和X片只能明确结石部位和结石二维平面的大小，而CT也只能较好观察结石的具体空间位置以及大概轮廓和大小，并不能准确分析结石的成分^[14]。近年来，CT技术和设备得到不断进步和改良，国外利用双源CT即将两个球管安装在同一个机架内，并设置不同的电压值。在扫描时可同时产生能量不同的两组X线并得到相应电压值下的CT图像^[15]。根据物质原子序数的不同，其在不同能量X线成像条件下的CT值也不同，通过分析CT值的不同以及电压变化是CT值的变化，从而可以将不同的物质加以区分^[16-17]。临床研究发现，不同成分的结石在双源CT双能量扫描下的CT值具有其特点^[18-19]：尿酸类结石和非尿酸类结石的X线衰减特性不同，因此在低能量和高能量扫描时得到的CT图像和CT值明显不同；尿酸类结石随着电压值的升高，CT值也逐渐升高，而含钙结石则降低。因此，临床可利用结石在双能量CT扫描下的特性区分结石的成分。目前，双源双能量CT在预测结石的成分中得到了临床广泛认可，但由于设备成本等原因，我国较少普及，临床亟待提出可可替代双源CT的其他诊断方法。

近年来，有专家提出了单源CT双能量扫描方法，其原理与双源CT相同，只是在扫描时依次进行不同能量的扫描，实现非同步的双能量扫描。但目前单源双能CT在泌尿系统结石成分预测中的应用效果及报道较少，为进一步探究其可行性，本研究将单源双能量CT应用于泌尿系统结石患者中，预测结石的成分并分析结石危险因素，结果显示：CT值方面，不同电压下均为：草酸钙-磷酸钙结石＞草酸钙结石＞混合尿酸结石＞胱氨酸结石＞尿酸结石；通过组间CT值比较发现，单源双能CT在尿酸结石、混合尿酸结石和草酸钙结石之间可较好区分，而在混合尿酸结石和胱氨酸结石之间有以及羟基磷灰石和含钙类结石之间不易区分，不同电压下CT值的箱式图可见较大重叠；各类型结石DEI比较结果：尿酸结石及混合尿酸结石的DEI与其他结石组比较差异均有统计学意义(P < 0.05)。预测情况方面显示：尿酸结石的正确率、敏感度和特异度均为最高，分别为98.85%、100.00%和94.74%，而胱氨酸结石和草酸钙混合结石的敏感度较差分别为70.59%、42.86%，这与双源CT的预测结果相似^[20]。本研究中，单源双能CT预测羟基磷灰石9例，但术后红外光谱法明确无1例羟基磷灰石，主要是含钙类结石，这可能与单源双能CT无法同步扫描有关，同时受到患者的配合度、ROI(感兴趣区)的选择以及阅片者的误差等的影响，这可能是本研究对其他结石预测的敏感度较低的原因。另外，本研究通过Logistics回归分析显示：BMI指数、高脂血症、家族泌尿结石病史是结石的主要危险因素，同时患者机体Ca等微量元素代谢异常、TG水平过高也与结石的发病有关。

综上所述，传统的术前诊断和评估方法主要是超声、X片以及腹部CT，超声和X片只能明确结石部位和结石二维平面的大小，而CT也只能较好观察结石的具体空间位置以及大概轮廓和大小，并不能准确分析结石的成分。单源双能量CT可较好区分尿酸结石，可大致区分草酸钙结石和混合尿酸结石，可在没有双源CT的条件下作为区分结石成分的替代方法，为临床制定和选择结石治疗方案提供指导，掌握结石的危险因素可更好的预防结石的形成及复发，改善患者预后。