段曉培 吳 非

單源單能量CT雙能量成像法檢測泌尿系結(jié)石成分可行性分析

段曉培 吳 非

目的 研究單源單能量CT雙能量成像法檢測體外泌尿系結(jié)石成分的可行性。方法 使用單源單能量64排CT分別采集36例尿路結(jié)石樣本在80KVp及140KVp圖像，并分別測量結(jié)石樣本CT值，根據(jù)公式計算出DEI（dual energy index,DEI）。結(jié)果 純尿酸結(jié)石DEI=（0.01230±0.00412），混合尿酸結(jié)石DEI=（0.03613±0.01255），含鈣結(jié)石DEI=（0.09901±0.01553），鳥糞石DEI=（0.06176±0.00650），胱氨酸結(jié)石DEI=（0.05825±0.00774）。純尿酸結(jié)石和非純尿酸結(jié)石之間DEI值有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05）；純尿酸、混合尿酸、含鈣結(jié)石之間DEI均有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05）；鳥糞石、胱氨酸結(jié)石之間和它們與混合尿酸、含鈣結(jié)石之間DEI沒有統(tǒng)計學(xué)差異。結(jié)論 單源單能量CT雙能量成像法是一種方便、快捷的方法，可在沒有雙源雙能量CT及能譜CT的情況下明確泌尿系結(jié)石的成分，對臨床上進一步的診斷及治療方案的選擇是非常有價值的。

單源單能量CT；雙能量成像法；泌尿系結(jié)石；成分

泌尿系結(jié)石是引起急腹癥的常見原因，去除結(jié)石是緩解疼痛最有效的方法，但是不同的結(jié)石成分處理方法不盡相同?；加心蛩峤Y(jié)石的患者能得到較好的內(nèi)科治療[1]。其他類型結(jié)石如胱氨酸和某些鈣結(jié)石行體外超聲波碎石術(shù)效果較差[2]。因此，了解泌尿系結(jié)石的成分對病情的進一步診斷、選擇治療方法及減少治療后的機體損傷是有重要意義的。隨著雙能量雙源CT的引進，使用雙能量試驗表明，在體外使用CT決定部分的尿結(jié)石的化學(xué)組成是可行的[3-9]，但由于雙能量雙源CT或能譜CT價格原因及國家對大型醫(yī)療設(shè)備的配置限制[10]，普及率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單源單能量CT，所以單源單能量CT雙能量成像法檢測泌尿系結(jié)石成分有著明顯的便利性與普遍性。現(xiàn)將使用單源單能量CT雙能量成像法檢測泌尿系結(jié)石成分的可行性報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 自2013年1月～2014年3月，收集大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院結(jié)石門診尿路結(jié)石患者經(jīng)體外超聲波碎石術(shù)后排出的結(jié)石樣本36例，洗凈晾干置于玻璃試管中儲存。結(jié)石樣本多呈欠規(guī)整類圓形，直徑大小3～8mm。

1.1.1 CT設(shè)備 使用西門子64排螺旋CT（Definition AS，Siemens Medical Solutions，F(xiàn)orchheim，Germany)掃描 結(jié)石標(biāo)本放置于試管內(nèi)，試管內(nèi)加滿蒸餾水，后將試管固定于20cm×20cm×20cm水槽中央，使結(jié)石周圍均勻分布約10cm厚蒸餾水，以盡可能模擬結(jié)石在體內(nèi)環(huán)境。

1.1.2 掃描方法 分別使用80KVp及140KVp管電壓，準(zhǔn)直器0.6mm，連續(xù)掃描，螺距1.5，所有掃描使用在線劑量調(diào)控系統(tǒng)（Care Dose 4D）自動調(diào)節(jié)管電流；圖像重建層厚0.75mm，重建卷積算法為Kernel B20 Smooth。掃描完成獲得2組圖像數(shù)據(jù)即80KVp及140KVp圖像。

1.2 CT圖像分析與成分分析 圖像掃描后傳入西門子后處理工作站(Syngo MultiModality Workplace，Version V40A，Siemens Medical Solution)，使用骨窗觀察圖像，測量80KVp及140KVp兩個序列圖像結(jié)石中心CT值（Hu），每個結(jié)石樣本測量3次取平均值，后計算DEI(dual energy index, DEI)[11]，DEI計算公式為DEI=。結(jié)石標(biāo)本采用傅氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析法（fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）分析，使用全自動電腦分析儀(LIIR-20，藍(lán)莫德公司，中國天津)。掃描完成后，將結(jié)石用蒸餾水洗凈，風(fēng)干。取結(jié)石樣本約1mg，與200～300mg烘干的溴化鉀粉末均勻混合，在瑪瑙研缽內(nèi)研磨，直至μm級的細(xì)粉，送入壓片機，壓制成半透明壓片，快速放入紅外光譜槽中掃描。通過軟件自動控制，采集樣本光譜數(shù)據(jù)，然后通過傅立葉變換公式得出透過率，描繪出紅外光譜圖。計算機自動匹配結(jié)石數(shù)據(jù)庫，并與計算后的數(shù)據(jù)進行對比分析，打印分析報告。對于混合成分結(jié)石，依據(jù)各種成分吸收峰的強度確定主要成分和次要成分。主要成分大于90%時認(rèn)為結(jié)石為單一成分結(jié)石。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS19.0統(tǒng)計學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。以紅外光譜檢測結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)對結(jié)石分組，使用SNK（Student-Newman-Keuls）法進行組間的比較，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。使用秩和檢驗確定含尿酸和不含尿酸結(jié)石的DEI差異，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 傅氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析結(jié)果 本次收集結(jié)石樣本36例，成分分為5種：純尿酸結(jié)石5例、混合尿酸結(jié)石（尿酸含量90%、尿酸含量80%）6例、含鈣結(jié)石（一水草酸鈣結(jié)石、二水草酸鈣結(jié)石、磷酸鈣結(jié)石、磷酸氫鈣結(jié)石）20例、鳥糞石3例、胱氨酸結(jié)石2例。見表1。

表1 傅氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析結(jié)果[n(%)]

2.2 CT值及DEI計算結(jié)果 每組結(jié)石樣本CT值（Hu）測量后以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差方式表示，各組總體均數(shù)經(jīng)方差分析后，差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義。見表2。

表2 每組結(jié)石樣本CT值(x±s)

通過公式計算出每例結(jié)石樣本DEI：純尿酸結(jié)石DEI=（0.01230±0.00412），混合尿酸結(jié)石DEI=（0.03613±0.01255），含鈣結(jié)石 DEI=（0.09901±0.01553），鳥糞石 DEI=（0.06176±0.00650），胱氨酸結(jié)石DEI=（0.05825±0.00774）。各組均數(shù)使用方差分析，均數(shù)不全相等（P＜0.05），進一步使用SNK法進行組間兩兩比較，純尿酸結(jié)石、混合尿酸結(jié)石、含鈣結(jié)石組之間DEI差異有統(tǒng)計學(xué)意義，純尿酸與其它各組結(jié)石DEI差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表3。

表3 每組結(jié)石樣本間DEI值的比較(x±s)

3 討論

目前，無論雙源雙能量CT還是能譜CT都是基于同一物質(zhì)的CT值與不同球管電壓呈一個特定曲線關(guān)系的原理來區(qū)分不同成分結(jié)石的。有文獻表明采用雙源雙能量CT及能譜CT進行泌尿系結(jié)石分析準(zhǔn)確率較高[5-9]，能譜CT對于區(qū)分結(jié)石種類較雙源雙能量CT更具優(yōu)勢，這得益于能譜CT探測器的高敏感性與準(zhǔn)確性[12-13]。而采用單源單能量CT雙能量成像法進行泌尿系結(jié)石成分分析的報道比較罕見，本研究結(jié)果顯示，采用單源單能量CT雙能量成像法進行泌尿系結(jié)石成分分析尿酸結(jié)石、混合尿酸結(jié)石與含鈣結(jié)石之間DEI值差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，尿酸結(jié)石與非尿酸結(jié)石DEI值差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，這與Matlaga等用雙源雙能CT測量結(jié)果一致，能準(zhǔn)確區(qū)分含鈣結(jié)石和非含鈣結(jié)石、尿酸結(jié)石與非尿酸結(jié)石。可以達(dá)到雙源雙能量CT的檢驗標(biāo)準(zhǔn)。而鳥糞石與胱氨酸結(jié)石由于DEI值與其它成分重疊，所以無法準(zhǔn)確區(qū)分，但隨著CT設(shè)備的發(fā)展，更高敏感性探測器的應(yīng)用，更精準(zhǔn)的CT值必定會將各類結(jié)石的DEI值重疊減小，最終達(dá)到能譜CT的區(qū)分水平。泌尿系結(jié)石可在沒有雙源雙能量CT及能譜CT的條件下進行成分分析，并可為患者進一步診斷病因及選擇治療方案提供依據(jù)。

本研究不足之處：（1）由于本次研究所用結(jié)石樣本為體外超聲波碎石術(shù)后排出體外取得，以致部分結(jié)石樣本體積較小，測量得出的CT值不能完全排除部分容積效應(yīng)的影響。（2）本次試驗為體外樣本試驗，雖然盡量模擬體內(nèi)環(huán)境，但畢竟無法等同與體內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性，得出的結(jié)果需要進一步經(jīng)體內(nèi)研究的證實。（3）如進行體內(nèi)研究，雙能量成像法掃描必定會增加患者輻射劑量，如何能在盡量減少輻射計量的情況下完成掃描需要檢查技師的配合。

總之，CT作為一種無創(chuàng)性檢查技術(shù)，通過單源單能量CT雙能量成像法分析泌尿系結(jié)石成分，能夠為臨床診斷及臨床治療方案的選擇提供有力依據(jù)。

[1] Boulay I,Holtz P,Foley WD,et al.Ureteral calculi：diagnostic efficacy of helical CT and implications for treatment of patients[J].AJR Am J Roentgenol,1999(172)：1485-1490.

[2] Coe FL,Evan A,Worcester E.Kidney stone disease[J].J Clin Invest,2005(115)：2598-2608.

[3] 周長圣,鄭玲,張龍江,等.雙源CT尿路造影中雙能量虛擬平掃檢查尿路結(jié)石[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2009,25(5)：853-855.

[4] 張宗軍,盧光明.雙源CT及其臨床應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報,2007, 20(4)：416-418.

[5] Williams JC,Saw KC,Paterson RF,et al.Variability of renal stone fragility in shock wave lithotripsy[J].Urology,2003,61(6)：1092-1096.

[6] Ngo TC,Assimos DG.Uric Acid nephrolithiasis：recent progress and future directions[J].Rev Urol,2007,9(1)：17-27.

[7] Liebman SE,Taylor JG,Bushinsky DA.Uric acid nephrolithiasis[J].Curr Rheumatol Rep,2007(9)：251-257.

[8] Motley G,Dalrymple N,Keesling C,et al.Hounsfield unit density in the determination of urinary stone composition[J]. Urology,2001(58)：170-173.

[9] Graser A,Johnson T,Bader M,et al.Dual energy CT characterization of urinary calculi：initial in vitro and clinical experience[J].Invest Radiol,2008(43)：112-119.

[10] 趙廣宇,李捷瑋,劉吉祥.我國大型醫(yī)用設(shè)備配置現(xiàn)狀及利用評價方法簡介[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2013,24(12)：41-43.

[11] Graser A,Johnson T,Bader M,et al.Dual energy CT characterization of urinary calculi：initial in vitro and clinical experience[J].Invest Radiol,2008,43(2)：112-119.

[12] Li XH,Zhao R,Liu B,et al.Determination of urinary stone composition using dual-energy spectral CT：Initial in vitro analysis[J].Clin Radiol,2013,68(7)：e370-e377.

[13] 吳禮明,劉斌,李小虎,等.能譜CT掃描鈣基圖及水基圖區(qū)分泌尿系結(jié)石成分的初步實驗研究[J].實用放射學(xué)雜志,2012,28(8)：1280-1282.

Objective To study the feasibility of single-source single-energy CT dual energy imagine for stone composition in vitro. Methods Using single-source single-energy 64 CT, imagines of 36 stones were collected by 80KVP and 140 KVP respectively, and CT values were measured. Then DEI values were calculated according to the certain formula. Results The DEI values were (0.01230±0.00412) (UA), (0.03613±0.01255) (mixed UA), (0.09901±0.01553) (calcified stones), (0.06176±0.00650) (struvite stones), (0.05825±0.00774) (cysteine stones). The DEI values between UA-containing and no UA-containing were statistically significant (P＜0.05), the DEI values were statistically significant among UA, mixed UA and calcified stones (P＜0.05); there were no statistically significant among struvite , cysteine , mixed UA and calcified stones. Conclusion Single-source single-energy CT dual-energy imaging method for stone composition is convenient, rapid and non-invasive . It can provide valuable information for clinical diagnosis and treatment design.

Single-source single-energy CT; Dual-energy imaging; Urinary calculus; Composition

10.3969/j.issn.1009-4393.2015.10.106

貴州 563000 遵義醫(yī)學(xué)院 （段曉培） 遼寧 116001 大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院（吳非）

吳非 E-mail：wufei0348@126.com