結石的異構性指數預測輸尿管結石的ESWL效果的評價

最新 02-24

[摘要]

結石的異構性指數(SHI)是指在非增強CT上的結石CT值的標準變數。該研究的目的在於調查能否用SHI預測輸尿管結石病人的衝擊波碎石術效果。收集2005-2013期間進行一期衝擊波碎石術的病人資料。604名患者入選本研究（均為不透光的輸尿管結石）。相關變數包括結石體積、平均密度、皮膚至結石的距離以及非增強CT上獲得的結石異構性指數。根據結石平均異構性指數，將患者分為高、低SHI兩組、並進行比較。高SHI組的成功率優於低SHI組。多因素Logistic回歸分析表明體積小(OR 0.889, 95% CI:0.841–0.937, P< 0.001)，低密度(OR0.995, 95% CI: 0.994–0.996, P< 0.001)、並且高異構性指數(OR 1.011, 95% CI:1.008–1.014, P< 0.001)可作為單獨預測衝擊波碎石術成功的參數。輸尿管結石的放射學異構性或者異構性指數可作為預測輸尿管結石病人成功的單獨因素、同時可作為預測結石脆性的一個有價值臨床參數。

前言

儘管衝擊波碎石術治療輸尿管結石方面得到使用廣泛、且成功率高，但一些含鈣結石對ESWL部分或完全無效，這需要在術前對相應的參數進行評估，來評價ESWL的應用。這些參數包括結石大小、平均密度(MSD),、結石至體表距離，這幾項結石特性可作為預測衝擊波碎石術療效首選指標。

MSD可作為預測輸尿管結石成功率單獨因素。使用非增強CT上的PACS系統可較易測定結石特定區域CT值的平均值。通常，PACS還可以提供像素以外的統計數據，例如最小值，最大值和標準偏差。在統計學中，標準差用於測量一組數據值的變化或數據的離散量，並且標準差高表明數據點可以在更寬的值範圍內展開。相類似地，CT值的標準差高，也可用於預測結石成分的異構性。即使平均密度相同的輸尿管結石成分不同，我們推測混合成分的結石較單一成分結石容易粉碎。本文中，將結石異構性指數定義指非增強CT上結石密度的標準偏差，並且討論能否將異構性指數作為預測輸尿管結石病人預後的新指標。

圖1.示尿結石的組成異構性的示意圖。所有三枚結石表現出相同的平均石密度（MSD）為900HU，但其結石異構性指數（SHI）不同。

結果

人群分析

492例輸尿管結石按部位不同分為上段輸尿管結石(81.5%),中段輸尿管結石(7.0%)，下段輸尿管結石(11.5%)。結石平均大小、密度、異構性指數分別為9.12± 3.89 mm，710.25± 269.65 HU，229.45± 99.62 HU。結石至體表距離平均值為109.96± 19.31 mm。一期成功率、無石率分別為68.9%和66.2%。

高低兩組異構性比較

根據平均異構性指數將所有病人分為高異質性、低異質性兩組。就年齡、性別、結石位置、結石距體表距離而言，兩組之間沒有顯著差異。高異質性指數的一組平均密度顯著高於低異質性指數那組。此外，高異構指數一組的碎石成功率、無石率高於低異質性指數的組(74.3% vs. 63.9%, P = 0.008in one-session success rate; 70.5% vs. 62.3%, P = 0.043 in one-sessionstone-free rate; Table 1)。

首次成功率、無石率的影響因素

首次成功率、無石率單因素、多因素Logistic回歸分析模型。多因素模型表明體積小的結石(OR 0.889, 95% Confidence Interval [CI]：0.841–0.937, P< 0.001)，平均密度小(OR 0.995, 95% CI:0.994–0.996, P< 0.001)，並且高異構性指數(OR 1.011, 95% CI: 1.008–1.014, P< 0.001)可作為首次成功率的單獨預測因素(C).。

同樣、結石大小(OR0.886, 95% CI: 0.839–0.933, P< 0.001)，平均質量(OR 0.996, 95% CI: 0.995–0.997, P< 0.001)，及異構性指數(OR 1.008, 95% CI:1.005–1.010, P< 0.001)對首次無石率存在單獨的影響。根據結石的大小和平均密度，可以判斷異構性指數對衝擊波碎石術的影響。在體積≥10 mm的結石病人中，首次成功率為50.2%，異構性指數在治療成功或失敗的病人中有顯著差異。然而，異構性差異對於結石

同時，相比平均密度≥1000 HU病人的成功率為38.0%，平均密度< 1000 HU結石病人首次成功率為75.0%。對於平均密度≥ 1000 HU結石病人，異構性指數在首次成功或失敗患者中具有明顯差異(308.02±91.87 HU vs. 251.48± 54.51 HU, P= 0.001; Table 4)。

討論

基於非增強螺旋CT上HU值這個概念引出放射學異構性概念，並且論證異構性指數對輸尿管結石病人的臨床價值。據我們所知，這是第一篇關於新型臨床因素的報告，報告指出異構性指數是預測輸尿管衝擊波碎石預後的獨立因素。一般來說，直徑大於>10 mm或者平均密度>1000 HU的結石不適合衝擊波碎石，並且結石大小被視為預測衝擊波碎石術療效的最重要影響因素。我們的結論與以前的研究一致。然而，即使結石具有體積更大、平均密度更高這些常見的不利臨床特徵，高異構性指數的結石具有更好的臨床愈後。我們認為，異構性指數能用作預測結石脆性的有價值的臨床參數，並且可以作為除結石大小、平均密度外的臨床補充參數。此外，異構性指數可以在現有的PACS上測量、不需要額外的設備。

在過去的十年，結石平均密度廣泛用於輸尿管結石科研及臨床實踐的重要參數。然而，平均密度值僅僅是一個算術平均值，並不能反映結石成分的異構性。相反，隨機變數、統計總量、數據集、或者隨機性分布的標準是變數的平方根。正如前面所提到的，輸尿管結石的放射學異構性指數定義為感興趣區中HU的標準偏差。同時，異質性指數能夠反映結石內在密度，不僅是結石成分的異構性，同時包括結構和形態的異構性。

對於尿結石異構性差異有如下幾個解釋。首先，尿結石通常不是單晶體，這是由於結石異構性差異所造成的。金等人報告了中國東部625例尿結石病人結石成分的紅外光譜分析的前瞻性分析。研究發現，單一成分結石只有37.4%，混合性結石為62.6%，且常含有草酸鈣。其次，即使成分相似的結石，其內在形態及成分也可以發生變化，這種異構性指數值差異也如此。常見尿結石形態有光滑圓形、針狀、桑葚樣等不規則形態。同時，CT衰減相同的結石，其成分異構性或脆性也可以通過非增強螺旋CT探查，結石的橫斷面圖像並不同於斑狀的層狀結構。此外，不規則外觀的尿結石內部還存在空隙。充滿液體或空氣的空隙，可能導致異構性指數呈衰減。

毫無疑問結石成分決定結石治療後果、特別是衝擊波碎石的效率。透光線的尿酸結石（衝擊波容易粉碎）和幾乎不透光的胱氨酸結石（衝擊波不易粉碎）具有顯著的差異，這對選擇合適的結石治療方案非常有用。因此，明確尿結石的成分對於選擇合適的治療方案意義重大。尿液PH值、晶體的形式、尿中有活性細菌、X線、尿結石病史已經被用來預測結石的成分。在過去的二十年，人們已經研究了CT值與結石成分兩者之間的關係。幾項研究表明運用HU值與密度可以從體外精確預測結石組成（HU值可被最大橫向直徑分為幾部分）然而，Toricelli等人的研究表明胱氨酸結石與尿酸結石的CT值存在重疊，使得區分這兩種結石存在困難。這部分重疊CT值也導致用平均密度來精確區分結石組成變得不切實際。在2013年，Williams等人的研究得出就算知道結石主要成分也並不能對衝擊波治療提供足夠的預測，並且結石內部結構多樣性，包括次要礦物組成，可能顯著影響結石脆性。

. CT的相關參數與衝擊波碎石結果之間的關係已被廣泛研究，並且代表性的研究已經總結在表5中。在使用非增強CT評價尿結石時代，人們熱衷於使用平均密度與結石距體表距離來預測衝擊波碎石的療效。大多數研究表明平均密度與衝擊波成功率密切相關，僅僅有兩篇文章表明二者之間無相關性。El-Nahas等人研究發現平均密度> 1000 HU是預測衝擊波碎石失敗顯著的獨立性因素。.因此，他們主張對於結石平均密度> 1000 HU的病人選擇其他治療方式。有趣的是，對於平均密度> 1000 HU，我們研究得出成功或無石組的異構性指數顯著高於失敗組。然而，用結石距體表距離預測衝擊波碎石成功率依據存在爭議。大約一半發表的研究提倡用結石距體表距離預測衝擊波碎石療效，但是其他研究不能證明結石距體表的距離與衝擊波碎石成功率兩者之間無顯著關聯。

由於回顧性設計，這項研究也存內在不足：如樣本偏差，但我們收集了用於輸尿管結石的相對大樣本數據。除此之外，為了克服這種不足，僅把輸尿管結石作為研究對象，目的是更清楚闡明異構性指數對於衝擊波碎石後果的影響。對於腎結石，包括腎盂、腎盞位置或腎盂腎下盞夾角等解剖因素可能影響治療。以上兩種因素可能影響治療，但是二者之間沒有統計學差異。關注的另一方面，源於線性回歸分析優勢比使得異構性指數的臨床意義受到限制，這可能是臨床實踐中使用異構性指數的最主要障礙。然而，多因素分析結果表明結石大小、異構性指數和基於平均密度優勢能預測相應治療結果。此外，異構性指數是預測大小≥10 mm病人治療成功的重要參數；並且除平均密度外，成功/失敗組的異構性指數具有顯著差異。同時，結石大小、平均密度、異質性指數之間的關係是一個既重要又有趣的話題。想關分析表明結石大小與異構性指數(r= 0.060; P= 0.114)之間無相關性，而結石大小與平均密度(r= 0.317;P< 0.001)之間有正相關.總的來說，雖然異構性指數預測效果有限、且影響低於結石大小，異構性指數同平均密度類似，能對預測治療結果起到補充作用。

然而，需要進一步前瞻性設計來證實異構性指數與衝擊波碎石效果之間的關係，並且臨床需要異構性指數閾值來選擇適合衝擊波碎石術的病人。此外，尿結石化學和結構分析的實驗研究將徹底解釋異構性指數的臨床意義。

.總之，輸尿管結石的放射學異構性與或異構性指數是病人衝擊波碎石成功率獨立性的相關因素，因此異構性指數作為結石脆性的一個有用的參數。異構性指數既受尿結石組成異質性影響，也受結構和形態異質性的影響。異構性指數是尿結石病人選擇何種治療方式一個重要參考，特別是體積大或平均密度大的結石病人是否合適衝擊波碎石治療。

方法與患者

臨床數據來源於2015年11月至2013年12月期間於韓國首爾Severance醫院首次接受衝擊波碎石的病人。在此期間，共收集1519名病人的數據。目前將4-20mm、且不透普通X光的含鈣鹽的輸尿管結石納入標準。排除沒有做普通非增強CT的病人。最終，604名輸尿結石患者進入當前的研究中。醫院機構審查委員會批准了這項研究方案。

Shock-wave lithotripsy衝擊波碎石

2011年前，衝擊波碎石機中為液電的，2012年以後，應用的是電磁式碎石機。所有病人在X光指引下治療。衝擊波以每分鐘60至90震動、2500至4000速率範圍內變化，發射強度範圍16至55MPa。

結石在非增強CT上的特徵。

結石特徵包括位置、大小、結石距體表距離、平均密度以及異質性指數。使用GE Centricity系統進行測量。結石大小通過CT軸位或冠狀位最大徑測得，平均密度是通過最大徑與水平線呈45°角焦點處測得。CT值是在放大後、與結石最大徑相交點處測得，結石最大橫截面面積的橢圓形區域作為感興趣區，而不包括相鄰的軟組織。平均密度定義為感興趣區平均CT值，而異質性指數定義為相同感興趣區CT值標準偏差。病人無結石殘留或有臨床癥狀定義為輸尿管和腎結石衝擊波碎石成功，首次衝擊波治療2周後殘餘石最大徑≤3 mm無臨床意義，僅需要在三個月內隨訪期用普通X線評估，而不需要其它方式。無石狀態被定義為病人一次衝擊波碎石2周內X線檢查無結石。

使用Student"s或Welch的兩樣本t檢驗或Wilcoxon檢驗進行患者人口統計信息連續變數的統計比較。使用Pearson卡方檢驗比較不同變數。採用二項分布進行單變數和多變數邏輯回歸分析一次成功和無石狀態。使用R軟體進行統計分析。