尿路结石病是泌尿外科最常见的疾病之一，发病率约为10%~14%，且趋势逐年上升，复发率较高[1]。上尿路包括输尿管和肾脏，具有较高的发病率。根据化学成分可将尿路结石分为不同类别[2-3]。临床上常根据其成分推测其大概的形成原因，并由此选取最适合的治疗方法以获得最佳的治疗效果[4]。目前难以在治疗前就获得结石成分的信息，临床上大多数结石患者盲目选择体外冲击波碎石术治疗，给患者带来有创痛苦和经济负担，还会过度医疗浪费资源[5]。由此可见，治疗前对结石成分充分明确可以针对性进行临床治疗指导，对治疗后预防复发也具有重要的临床意义[6-8]。单源CT主要以泌尿结石的CT值变化作为主要参数来分析结石成分，但国内外研究表明仅采用CT对不同结石成分分析差异较大[9-10]。随着双源CT (dual-sourceCT，DSCT)的应用和发展，其独有的双能量成像模式对于尿路结石成分的分析已得到广泛关注[11]。多项研究表明分析尿路结石成分采用DSCT双能量成像方法优于单源CT成像，具有更高的准确性和灵敏性[12]。基于此，本研究通过对比分析DSCT法与影像组学模型和红外光谱分析法对儿童上尿路结石成分进行分析，确定不同种类的上尿路结石CT值的变化范围，并区分患儿体内、外不同成分结石差异，评估DSCT双能量技术的准确性和预测体内结石成分的临床价值。

1、资料与方法

1.1一般资料

将新疆维吾尔自治区人民医院2021年1月至2022年12月间收治的患有上尿路结石的53例患儿作为研究对象。其中肾结石39例，输尿管结石10例，4例患者同时在肾脏和输尿管均有结石。其中男童29例，女童24例，年龄范围8-16岁，平均11.8±2.6岁。所了患儿家属均已签署本院编制的知情同意书。所有患儿均经超声、X平片、CT或肾盂静脉造影技术中的任一方法确诊。其中53例患儿中，43例患儿在取出结石之前采用体内的DSCT扫描，其中24例患儿取出结石后采用体外的DSCT扫描，并采用前期文献构建的影像组学预测模型和红外光谱法分析其结石成分。共获得结石标本34例，32例肾结石，2例输尿管结石，同一患者的所有结石均按1例算。

1.2方法

从不同患儿的手术中获取体外结石(结石标木)34例，其中经皮肾镜取石32例，输精管镜取石2例，开放手术取石2例。术后立即用清水将其清洗干净，并放置于阴凉干燥处自然晾干。所有结石均采用DSCT双能量技术进行扫描。本院的CT机是双源64层螺旋CT机(西门子，德国)，后处理工作站是多模式工作站(西门子，德国)，红外光谱分析仪(型号为LIIR-20，中国)。　　

在对43例患儿进行体内结石扫描时，需采用平卧位，其中25例患儿先行120kV常规扫描(具体参数如下：电压为120kV，电流为210mA，动态曝光剂量调节开启CARE Dose 4D，旋转时间为0.5s，螺距为0.6，准直为64×0.6mm，间距和层厚均设为8mm，重建间距为0.7mm，重建层厚为1mm，卷积核为B30f中级光面)，再采用双能量模式扫描(参数如下：A、B管电压分别为140kV和80kV，电流分别为55mA和300mA，动态曝光剂量调节开启CARE Dose 4D，旋转时间为0.33s，螺距为0.9，准直为20×0.6mm，重建间距为0.7mm，重建层厚为1mm，卷积核为B30f中级光面)；18例患儿直接采用双能量模式进行扫描。扫描时均从患儿膈顶到耻骨联合的下缘，并需按医师指令进行屏气。而34例体外结石扫描前，需购置新鲜的猪肾(表面呈淡褐色，具有弹性和光泽，且组织较紧实)，将其纵面剖开，然后将结石按编号顺序放入，肾盏内上中下各放一颗，两个肾脏同时扫描。具体如下：将放入患儿结石的猪肾脏浸入盛有生理盐水的盒中，轻柔挤压使结石能很好地贴合肾脏组织，并排出气泡。34例体外结石均先行120kV常规扫描，再采用双能量模式扫描。体内外扫描时各具体参数需保持一致。　　

双能量模式扫描后会得到140kV和80kV独立能量的薄层图像以及重叠图像(DE composition表示70%的140kV图像数据和30%的80kV图像数据的重叠比例计算所得)，调至双能卡，开启肾结石程序，选择层面并调整分析曲线中蓝色斜线的斜率位置(默认为1.15)，点击计算即可看到结石样本被标记为红色和蓝色，结石颜色由其斜率所决定。每例体内外结石均需按照以上程序分析其成分。　　

扫描之后，需在软组织窗下(窗位L=40HU，窗宽W=260HU)测定结石在80kV，120kV和140kV的CT平均值(测定三次求平均)，勾选出感兴趣的区域(region of interest)(选取原则为：(1)选取轴位上最大横径的层面；(2)测量ROI≥70%的区域；(3)若结石在轴位上呈圆形则ROI选择为圆形区域；(4)若结石在轴位上呈不规则形，则ROI选择为不包括软组织的不规则区域)。此外，需计算DSCT的差值和指数值(dual energy index，DEI)，公式如下：差值=80kV的CT平均值-140kV的CT平均值(X80-X140)；DEI=(80kV的CT平均值-140kV的CT平均值)/(80kV的CT平均值+140kV的CT平均值+2000)[即(X80-X140)/(X80+X140+2000)]　　影像组学是近来一项有前景的热门技术，通过获取影像学检查的原始图片(CT、MRI、B超等)，利用计算机提取高通量的影像组学特征，随后进行充分的分析，进而应用到临床决策系统当中，包括辅助疾病诊断、预测治疗反应及预测预后等。文献中基于患者的术前CT影像图片，利用结石影像提取得到的影像组学特征，并结合尿液pH值、尿液产脲酶细菌这两个临床预测因子，构建了一个影像组学预测模型，用于感染性结石的术前预测。该模型具有良好的预测效能(AUC=0.898)，并得到内部验证和多中心外部验证(AUC=0.812-0.832)，为感染性结石患者提供了一种无创、可靠的术前预测工具。应用红外光谱分析仪分析结石成分的详细过程为：将洗净干燥的1mg结石置于玛瑙研钵，加入约200mg溴化钾粉末，反复研磨搅拌并倒于样品板上，加压为20kPa的片状，选择样品采集键。上述压片至于仪器卡槽，工作站即可获取结石的红外光谱曲线，将相关的成分参数记录并保存。绘制曲线时，横坐标红外光谱波数(cm-1)表示吸收峰的位置，纵坐标透光率(%)表示光吸收的强度，根据各化学元素在红外光谱下吸收强度的波数范围不同判断结石的成分。若分析混合成分的结石时，需根据其各吸收峰强度判定主要及次要成分，其中主要成分≥70%判定为纯结石，＜70%则判定为混合结石。　　对辐射剂量进行分析时，扫描容积的平均剂量需采用容积CT剂量指数(CTDIvol)表示，采用剂量长度乘积(does length product，DLP)反映患儿完成CT扫描的总辐射剂量。有效剂量(effectivedoes，ED)=DLP×K，K值为常数，腹部常数通常为0.015。

1.3统计学方法

本次研究所有数据均采用统计学软件SPSS 21.0进行统计学分析，其中不同结石成分在不同电压条件下的CT值比较采用单因素方差分析，差异时采用LSD法进行多重比较。DSCT差值和DEI值比较采用克鲁斯卡尔-沃利斯检验，应用Bonferroni进行多重比较。DSCT和红外光谱数据比较采用卡方检验。

2、结　果

2.1结石形状及成分分析

34例体外结石中，草酸钙结石有19例，呈深褐色，质地致密偏硬；羟基磷灰石5例，呈灰白色，质地较硬；尿酸结石3例，呈棕黄色，质地松软易碎；胱氨酸结石1例，呈黄褐色；磷酸铵镁结石1例，暗黄色。部分结石呈粉末状。采用影像组学模型和红外光谱法分析发现29例纯结石，5例为混合结石，其中纯结石中草酸钙有19例(65.52%)、羟基磷灰石5例(17.24%)、尿酸结石3例(10.34%)、胱氨酸结石1例(3.45%)、磷酸铵镁结石1例(3.45%)。5例混合结石中，有一水合草酸钙、二水合草酸钙和羟基磷灰石混合结石2例，一水合草酸钙和羟基磷灰石1例，尿酸和一水合草酸钙混合结石1例，尿酸和羟基磷灰石混合结石1例。　　24例术前采用DSCT扫描发现21例纯结石，2例混合结石，其中纯结石中草酸钙有14例(66.67%)(图1)、羟基磷灰石3例(14.29%)(图3)、尿酸结石3例(9.52%)(图4、5)、胱氨酸结石1例(4.76%)(图2)。混合结石中CT值变化较大，本次研究未将其纳入。经统计分析，草酸钙结石、尿酸结石、羟基磷灰石、胱氨酸结石这四种纯结石年龄之间经统计分析，不具有显著性差异(F=1.122，P=0.336)，男女患儿发病情况经统计分析，具有显著性差异。具体见表1。

2.2体内、外结石差异分析

本次研究中，对比体内、外草酸钙结石扫描的CT值采用单样本t检验，这些样本在80kV、120kV和140kV下扫描的CT值经统计分析，不具有显著性差异(t值分别为0.674、1.101和0.240，P值分别为0.501，0.274和0.804，均＞0.05)，可见体内、外之间，草酸钙结石扫描CT无明显差异。具体见表2。　　

本次研究中，对比体内、外尿酸结石扫描的CT值采用单样本t检验，这些样本在80kV、120kV和140kV下扫描的CT值经统计分析，不具有显著性差异(t值分别为0.111、0.070和0.042，P值分别为0.905，0.927和0.948，均＞0.05)，可见体内、外之间，尿酸结石扫描CT无明显差异。具体见表3。　　

本次研究中，对比体内、外羟基磷灰石结石扫描的CT值采用

表1 29例体外纯结石比例情况结石种类

单样本t检验，这些样本在80kV、120kV和140kV下扫描的CT值经统计分析，不具有显著性差异(t值分别为0.041、0.025和0.136，P值分别为0.848，0.861和0.772，均＞0.05)，可见体内、外之间，羟基磷灰石结石扫描CT无明显差异。具体见表4。　　

本次研究中，对比体内、外胱氨酸结石扫描的CT值采用单样本t检验，这些样本在80kV、120kV和140kV下扫描的CT值经统计分析，不具有显著性差异(t值分别为0.041、0.025和0.136，P值分别为0.954，0.820和0.812，均＞0.05)，可见体内、外之间，胱氨酸结石扫描CT无明显差异。具体见表5。

2.3不同种类结石采用DSCT法测定的差值和DEI值比较

本次研究中，不同的结石采用DSCT法(80kV和140kV)时CT值的差值和DEI值经统计学分析，具有显著性差异(F值分别为23.08和10.70，P值均＜0.05)，两两比较时发现尿酸结石和胱氨酸结石之间，经统计分析，不具有显著性差异，而草酸钙结石和羟基磷灰石之间，经统计分析，具有显著性差异。DEI比较发现，草酸钙结石和羟基磷灰石之间经统计分析，不具有显著性差异，尿酸结石和胱氨酸结石之间也无显著性差异，而草酸钙结石和羟基磷灰石之间经统计分析，具有显著性差异。具体见表6。

图1A-图1B患儿上尿路草酸钙结石及软件局部放大图。1A体内草酸钙结石图；1B斜率调至草酸钙点的局部放大图。

图2A-图2B患儿上尿路胱氨酸结石及软件局部放大图。2A体内胱氨酸结石图；2B斜率调至胱氨酸点的局部放大图。

图3A-图3B患儿上尿路羟基磷灰石及软件局部放大图。3A体内羟基磷灰石结石图；3B斜率调至羟基磷灰石点的局部放大图。

图4A-图4B患儿1上尿路尿酸结石及软件局部放大图。4A体内尿酸结石图；4B斜率调至尿酸结石点的局部放大图。

图5A-图5B患儿2上尿路尿酸结石及软件局部放大图。5A体内尿酸结石图；5B斜率调至尿酸结石点的局部放大图。

表6不同种类结石采用DSCT法测定的差值和DEI值比较

表4对比体内、外羟基磷灰石结石扫描的CT值

表5对比体内、外胱氨酸结石扫描的CT值

表3对比体内、外尿酸结石扫描的CT值

表2对比体内、外草酸钙结石扫描的CT值

3、讨　论　　

尿路结石病是最常见的全球性泌尿外科疾病，多发于男性青壮年，儿童也具有较高的发病率[13]。尿路结石通常引发腰痛、尿路感染或血尿等临床症状，还会诱发泌尿系统肿瘤的发生、发展，或引起肾功能丧失而切除患肾，给患者带来巨大的身体和精神痛苦，甚至危及生命[14]。因此，充分了解上尿路结石的成分才可针对性治疗及预防复发。本次研究中结石比例与文献报道一致[15-17]。　　临床上常用红外光谱法作为分析结石成分理想的定性和定量测定方法[18]，本次研究结合影像组学模型可作为标准对照进行研究。随着CT技术的发展，使得体内尿路结石的成分分析成为可能。其具有简单易行、准确率高、无痛苦，无需造影剂和肠通准备等优势，还可对结石快速定位并测量大小等特点[19-21]。本研究将常规120kV扫描和DSCT技术(140kV和80kV)在分析体内、外结石中进行对照，DSCT方法得到两组独立的不同电压的图像以及融合的图像(merged image,即按照70%的140kV数据和30%的80kV数据比例关系计算所得)。通过测量29例纯结石在不同电压下的CT值，发现在80kV时，羟基磷灰石、草酸钙结石与尿酸结石、胱氨酸结石的CT值范围不重合，而尿酸结石与胱氨酸结石有重叠。而在120kV时，草酸钙结石和羟基磷灰石的CT值范围部分重合，但与胱氨酸结石和尿酸结石不重合，而胱氨酸结石与尿酸结石可重合。在140kV时，草酸钙结石和羟基磷灰石的CT值范围部分重合，而与尿酸结石和胱氨酸结石不重合，尿酸结石与胱氨酸结石有重合，且重合范围比120kV小；这与文献结果相似[22-23]。文献报道中对结石的最佳检测电压是80kV或120kV[24-25]，同一种结石在不同电压时其CT值经统计分析，具有显著性差异，进一步两两对比发现草酸钙结石和羟基磷灰石每组CT值均有差异，且CT值80kV>120kV>140kV。结石的CT值随电压的升高而下降，与电压越大，图像的衰减值越低是符合的。本次研究表明尿酸结石与非尿酸结石的CT值具有较大差异，参照文献，可鉴别尿酸结石与否，具有较高的准确性。随着DSCT的发展，为上尿路结石成分的分析开辟了新的视角。　　此外，本研究对比分析了常规扫描和DSCT法对体内结石的CTDIvoI、DTP和ED差异，具有显著性差异，DSCT模式的CTDIvoI、DTP和ED均明显高于常规扫描法，但DSCT法比常规扫描法高1.7mSv。DSCT可获取更多的信息。综上所述，通过测量结石的CT值可区分尿酸结石成分，但对非尿酸结石则有限制。结合CT值测量及DSCT分析软件可显著提高诊断的准确性，可在临床上推广应用。

参考文献:

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基金资助:新疆维吾尔自治区人民医院院内项目(20200321);新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目(2021D01C165);

文章来源:唐琴,吴广巍,孙亮,等.基于双源CT的影像学模型对儿童上尿路结石的诊断价值[J].中国CT和MRI杂志,2025,23(01):143-146.