单源能谱CT在分析泌尿系结石成分中的应用价值
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[摘要] 目的 探讨单源能谱ct在分析体内泌尿系结石成分中的应用价值。 方法 对2013年5月～2014年6月间在我院就诊的100例结石患者进行单源能谱128层CT扫描，采集80 kV/140 kV双能量数据，在后处理工作站分析结石成分，并与手术后红外光谱分析结石成分的结果比较，计算单源能谱CT分析在体尿酸盐及非尿酸盐结石的准确性、特异性、敏感性、阳性预测值和阴性预测值。 结果 单源能谱CT分析110枚结石，含尿酸盐结石20枚（其中纯尿酸盐结石9枚），非尿酸盐结石90枚；以红外光谱结果为参照，单源能谱CT显示结石含尿酸盐成分的灵敏度、特异度、准确度分别为90.0%、98.9%、97.3%，阳性预测值为95.0%，阴性预测值为97.8%。 结论 128层CT搭载单源能谱技术平台能准确地区分体内泌尿系结石的尿酸盐和非尿酸盐成分；治疗前预测结石的成分为临床医生选择最佳治疗方案提供了一种全新的检查手段。
[关键词] 能谱成像；体层摄影术；X线计算机；尿路结石；尿酸
[中图分类号] R691.4；R816.7 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2015）34-0104-03
Diagnostic value of single source dual energy CT for in vivo uriary stone characterization
CEN Xiuya GAO Yuantong LUO Min YAN Sensen Wang Qihui JIA Qing
Department of Radiology， the Third Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University， Ruian People's Hospital， Wenzhou 325200，China
[Abstract] Objective To demonstrate the diagnostic value of single source dual energy CT for urinary stones characterization. Methods One hundred patients with urinary stones in our hospital from May 2013 to June 2014 were scanned on a 128-slice CT with single source dual energy protocol. The 80 kV/140 kV dual energy datasets were processed for stone composition analysis. All the results were compared with that of infrared spectroscopy after surgery as reference. The accuracy，specificity，sensitivity，positive predictive value（PPV）， and negative predictive value （NPV） were calculated for in vivo diagnosing uric acid and non-uric acid stones using single source dual energy CT. Results In the 110 urinary stones analyzed of single source dual energy，20 stones consist of uric acid， 9 of which were pure uric acid calculi， and 90 were non uric acid stones. The accuracy， sensitivity and specificity of the single source energy spectrum CT for the diagnosis of uric acid stone were 90.0%，98.9%，97.3%，respectively. PPV was 95.0%， and NPV was 97.8%. Conclusion 128-slice CT with single source dual energy demonstrated high accuracy for differentiation uric acid and non uric acid stones. It provides a new and noninvasive way for clinicians to optimize treatment.
[Key words] Spectral imaging； Computed tomography； X-ray computed； Urinary calculi； Uric acid
CT检查是诊断泌尿系统结石的有效检查方法，传统CT扫描可显示结石的位置、大小和数量，但是较难辨别出结石成分。CT双能量成像可在体获得结石中是否含有尿酸成分的信息，辅助治疗方案的制定。目前国内外多为双源双能量CT关于区分泌尿系结石成分分析的报道[1-9]，单源能谱有快速千伏切换、双层探测器等[10-16]技术。然而以上方法均需要特殊型号的CT机，其球管或探测器必须具有特殊的双能量采集成像的功能。对于普通64排或128层CT，无法实现双能量数据采集，在临床上的应用，无法实现能谱成像。西门子单源能谱技术作为可搭载在128层CT上的新型双能量技术平台，在两个能量下连续采集数据，并通过同源配准来校正运动伪影，进行能谱数据分析。能谱平台有潜力扩展普通128层CT的临床应用范围。国际上有研究首次采用单源能谱新技术在模体中进行结石成分分析及迭代技术的应用[17]，但在临床中的诊断准确性等尚未有报道。本研究通过单源CT能谱技术术前分析泌尿系结石患者体内结石的成分，术后取得结石标本进行红外光谱分析，以此为金标准进行对比，旨在评价单源能谱CT在研究体内泌尿系结石成分的应用价值，现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选择2013年5月～2014年6月间在我院就诊的泌尿系结石患者共100例，其中男63例，女37例，年龄18～73岁，平均（46.5±15.9）岁，主要症状为肾绞痛、血尿。排除儿童、呼吸困难等不能配合屏气的患者。
1.2 单源能谱CT检查方法
采用Siemens SOMATOM Definition AS 128层单源能谱CT机。扫描参数：管电压/管电流分别设置为140 kV/55 mAs、80 kV/165 mAs进行扫描，准直128 mm×0.6 mm，螺距0.6，X线管旋转时间0.5 s/rot，软组织重建算法D30f medium smooth，重建层厚0.75 mm，重建间隔0.50 mm，扫描获得两组数据；为了保证两次扫描时被检查部位位置的一致性，两次扫描在一次屏气内完成。并且两组数据通过同源配准算法来校正可能的运动伪影。
1.3 单源能谱CT图像分析
将80kV和140kV的原始CT数据导入Dual-Energy Kidney-stones软件中，水平轴为140 kV的数据，纵轴为80 kV的数据，采用系统默认斜率1.15。若结石完全被标记成红色为纯尿酸盐结石，蓝色为非尿酸盐结石，红蓝混合为含尿酸盐混合结石。记录分析结果，获取伪彩标注的横断位、矢状位、冠状位及VR图像。
1.4 红外光谱分析
将手术获得的结石进行红外光谱分析，依据其结果将结石分成纯尿酸盐结石、含尿酸盐混合结石及非尿酸盐结石三组。含尿酸盐成分比例≥95%，则定为纯尿酸盐结石；尿酸成分所占比例
1.5 统计学处理
初步数据录入EXCEC（2003版）进行逻辑校正和分析，计数资料以百分比表示；最终得出清洁数据采用四方表格法进行统计分析，统计指标为灵敏度、特异度、准确度、阳性预测值和阴性预测值，P
2 结果
术前单源能谱CT结石成分分析共标记结石126枚，其中拟手术目标结石110枚，肾结石62枚，输尿管结石47枚，膀胱结石1枚。术后取得目标结石标本并进行结石红外光谱分析。
单源能谱CT分析显示含尿酸盐成分的结石共20枚（封三图8、9），占18.2%；红外光谱分析证实其中19枚为尿酸盐结石，红外光谱分析另外证实2枚结石含有尿酸盐成分（表1），含尿酸盐结石占19.1%。两种方法检测尿酸盐结石的构成比差异无统计学意义（P>0.05）。以红外光谱分析结果为金标准，单源能谱CT显示结石含尿酸盐成分的灵敏度为90.0%（19/21），特异度为98.9%（88/89），准确度为97.3%（107/110），阳性预测值为95.0%（19/20），阴性预测值为97.8%（88/90）。含尿酸盐成分的结石中，单源能谱分析显示纯尿酸盐结石9枚（封三图8），红外光谱结果显示6枚，其余3枚结石显示为含尿酸盐混合性结石。单源能谱CT显示纯尿酸盐结石的准确度为66.7%（6/9）。
表1 单源能谱CT与红外光谱结石分析结果的对照[n（%）]
3 讨论
泌尿系结石是泌尿外科的一种常见疾病。随着生活水平的提高，近年来泌尿系结石的发病率有增高趋势，特别是尿酸盐结石的发病率[18]。且复发率高。有研究表明尿路结石治疗后10年内的复发率可高达50%。结石的临床治疗方案的制定不仅取决于患者的临床症状、结石的大小、数量和位置，结石成分也是一个重要因素。尿酸盐结石通过碱化尿液、饮食调节等有较好的治疗效果，而其他类型的结石需要碎石或取石等治疗方法。当尿液pH值小于5.5时，尿酸处在非解离状态，随着尿液中尿酸含量增多达到过饱和状态就会形成尿酸盐结石，而当尿液pH值临近7.0时，尿酸处在解离状态，不仅可预防尿酸盐结石的形成，而且已经形成的尿酸结石也能够溶解[18，19]。因此尿酸盐结石可选择碱化尿酸、多饮水的治疗方法，而不需要碎石、手术取石等。在治疗前预测结石的成分，特别是是否为尿酸盐结石，选择针对性的治疗方案，从而避免不必要的碎石、手术带来的风险、并发症。术后根据结石成分的不同制定个性化的预防方案可以有效地预防结石的复发。
目前临床上诊断泌尿系结石的方法很多，普通X线平片不能显示尿酸盐类阴性结石，B超、静脉肾盂造影、普通CT扫描等只能确定结石的大小、位置、数量、尿路梗阻积水程度，不能区分结石成分。红外光谱分析、X线衍射等为检测泌尿系结石成分的可靠方法，但均为体外分析法，只能在结石排出或取出后进行，对临床治疗意义不大。CT双能量成像技术利用不同物质在不同能量级下X线衰减的不同的原理，从而鉴别不同的组织、物体，可在体进行结石成分分析，辅助治疗方案的制定。近几年许多学者研究报道显示双源双能量CT检查能准确鉴别尿酸和非尿酸泌尿系结石，或采用千伏切换、三明治探测器实现双能量成像。但这些方法均需要特定的扫描硬件，其球管或探测器必须具有特殊的双能量采集成像的功能。单源能谱动态采集技术通过连续螺旋扫描获得高低千伏的双能量数据，并经过同源配准以校正运动伪影，可搭载在普通64排或128层CT上实现双能量成像，扩展了传统CT的临床应用范围。经过模体进行结石成分分析的初步验证之后，本研究从在体的角度证实了其在临床上诊断结石并进行成分分析的价值。
本研究结果显示，单源能谱CT能区分体内的尿酸盐结石、含尿酸盐成分混合结石和非尿酸盐结石。单源能谱CT检测、区分尿酸盐成分的敏感度和准确率很高，与双源双能量CT的表现一致[6]，可以准确区分尿酸盐和非尿酸盐结石，具有较高的临床价值。泌尿系结石多以混合结石成分结石存在为主。单源能谱CT显示纯尿酸盐结石的准确度为66.7%，相对较低，表明体内鉴别纯尿酸盐结石存在漏诊的可能性。纯结石的确定标准也是原因之一，文献关于定义纯结石的比值不一，如果降低纯结石的标准，纯结石的数量就会增多。刘宗才等[20]以某种成分≥70%做为纯结石的标准，研究结果显示双能显示纯尿酸结石的准确率为100%。本研究数据显示含尿酸盐成分的结石占19.1%，明显高于文献所述的10%[21，22]。可能的原因是我市地处沿海地区，啤酒加海鲜的饮食习惯导致高尿酸血症的高发率，尿酸盐结石占泌尿系结石的比重也相应增高。术前预测这部分结石的成分组成，采取药物治疗溶解排出结石，可不需要手术等有创性治疗。
本研究尚存在一定的局限性：如没有对扫描的射线剂量进行具体的统计学研究论证。在剂量控制方面，单源能谱CT运用了集成迭代、管电流4D实时调制、射线屏蔽技术、自由螺距技术等低剂量技术。但在实际扫描中辐射剂量受包括管电压、管电流、曝光时间、扫描范围、螺距等诸多因素的影响，并与图像质量相关。关于辐射剂量方面的问题，笔者将在今后的研究中作进一步的比较和论述。
综上所述，本研究证实128层CT单源能谱技术在体内泌尿系结石成分分析中具有很好的临床应用价值。单源能谱CT具备进行结石成分分析的能力，能准确鉴别体内泌尿系结石的尿酸盐及非尿酸盐成分，尿酸盐成分标记颜色清晰更有利于临床医生和病患之间的沟通。治疗前预测结石的成分为临床医生选择最佳治疗方案提供了一种全新的检查手段，减少不必要的碎石、手术等有创治疗，减少患者的治疗费用及手术等有创治疗带来的并发症发生风险。
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（收稿日期：2015-06-19）