泌尿系结石是泌尿外科最常见、多发的疾病之一，可造成疼痛、肾积水、肾功能损害甚至肾衰竭等严重后果［1］，因此，及时、准确的诊断对泌尿系结石的治疗尤为重要。超声技术在诊断、辨别肾结石方面起到重要作用，其主要通过强回声后伴声影的征象诊断，敏感性可达96%［2］。但在临床超声检查中发现，强回声后方常出现淡声影或无声影的情况，其原因尚无统一解释。本实验通过制备不同化学成分的结石模型，研究各成分结石声影的强弱及CT值的大小，旨在探讨结石化学成分对声影及CT值的影响。
1材料与方法
1．1结石模型的制备
一水草酸钙、羟基磷灰石、胱氨酸及尿酸结晶粉末(均购自上海国药集团化学试剂有限公司，批号分别为:5798-28-5，1306-06-5，56-89-3，69-93-2)各35g，分别与20g75%蛋清溶液常温下混合。将混合物置于烘箱内30℃条件下24h，将混合物研磨成粉末。使用山东医疗器械厂生产的T-A手电两用单冲压片机，按标准制药流程，将4种粉末压制成直径6．0mm、厚3．0mm的圆柱状结石模型。每种成分的结石模型各压制40颗备用。
1．2猪肾结石模型的制备
大小形态相似、离体时间不超过24h的新鲜离体猪肾，由市场购得。于猪肾上极自皮质至肾窦做小切口。各成分结石模型随机选取一颗置于肾集合系统内，保证结石模型上下两平面与猪肾冠状切面平行。
1．3超声扫查
制备2000mL10%明胶溶液，倒入塑料容器(24cm×15cm×10cm)中静置、凝固，将塑料容器置于铁架台上。取猪肾结石模型置于明胶层上。采用飞利浦iU22超声仪，L12-5线阵探头，频率为5～12MHz。蝴蝶夹固定探头，使探头垂直并紧贴猪肾上表面，结石模型位于探头正中央，结石距探头距离基本一致(图1)。调节各参数使声影成像最佳并保持此参数固定不变。将结石模型分为4组，即一水草酸钙组、羟基磷灰石组、胱氨酸组和尿酸组，每组5颗结石，每颗结石模型留取5幅二维超声图像。
1．4CT扫描
取4只新鲜猪肾，自上极至下极各做一深达集合系统的切口，每只猪肾集合系统内摆放5颗同一种成分的结石模型。使用SiemensSomatomDefinationCT扫描仪，电压120kV，电流36mA，层厚5mm。采用最大密度投影(maximalintesitypro-jection，MIP)方法对CT图像进行重建。骨窗模式下测量结石模型的CT值。每颗结石模型选取5个感兴趣区进行测量，感兴趣区的直径小于结石模型直径的50%。
2结果
2．1超声声像图表现
所有结石均表现为强回声伴后方声影征象，声影C/N值大小为1．01～3．74，平均为2．17。一水草酸钙组及羟基磷灰石组结石后方声影较清澈，胱氨酸组及尿酸组结石后方声影较淡，见图3。
2．2各组声影C/N值及CT值的比较
各成分组结石按声影由强到弱排列依次为羟基磷灰石、一水草酸钙、胱氨酸、尿酸，任意两组结石模型声影C/N差异有统计学意义(P均＜0．01)。各组声影C/N值的95%CI无重叠。各成分组结石按CT值由大到小排列依次为羟基磷灰石、一水草酸钙、胱氨酸、尿酸，任意两组结石模型CT值差异有统计学意义(P均＜0．01)。各组CT值的95%CI无重叠(图4)。声影C/N值与CT值呈正相关(r=0．942，P＜0．001)。
3讨论
泌尿系结石按化学成分不同，常见的是含钙结石，主要为草酸钙结石和磷酸钙结石(占80%左右)，其中草酸钙结石中主要为一水草酸钙结石(占40%～60%)，磷酸钙中主要为羟基磷灰石结石(占20%～60%)。非含钙结石中最多见的为尿酸结石，占5%～10%，胱氨酸结石较少见，占1．0%～2．5%［7］。由于泌尿系结石的化学成分不同，结石的形态及硬度不一。如一水草酸钙结石结构致密，质地坚硬，表面光滑或呈桑葚状，而羟基磷灰石结石表面相对粗糙，质地较脆。尿酸结石质地较软，可通过化学方式溶解。胱氨酸结石硬度高、韧性大，表面较光滑［8］。超声扫查泌尿系结石主要依靠强回声伴后方声影征象，敏感性81%～96%，特异性100%［2］。在临床扫查过程中，常出现不同结石声影清澈程度不同的情况，已有研究表明，结石大小、组织介质、混响、距探头距离及探头频率等是声影形成的影响因素［9］，但化学成分对声影的影响，目前尚缺乏统一解释。King等［9］研究发现，结石化学成分对声影无明显影响，而组织的粗糙质地可对小结石后方声影产生影响。但有学者认为，组织含钙质成分越多，声衰减越明显［10］。这可能与结石自身表面形貌等差距较大、成分混杂不一，且受观测者主观因素影响，无法对声影强弱进行量化评估等有关。Ｒubin等［11］研究发现，结石的表面形貌，如粗糙程度、弧度等可对声影的清澈程度造成影响。对于表面粗糙及弧度小的结石后方声影较清澈，表面光滑及弧度大的结石产生声影较淡。为重点探讨化学成分对声影形成的影响，本实验制备统一的结石模型，涵盖构成泌尿系结石的主要化学成分，且模型成分单一、大小形态一致、表面较光滑平整，可排除外部结构对超声扫查的影响，并通过计算C/N的方式，排除人眼观测等主观因素对声影的判断，定量分析声影的强弱变化。本研究结果显示，在表面粗糙程度及弧度一致的情况下，不同化学成分的结石也可产生清澈声影与淡声影的征象。通过对声影量化对比，使用C/N值表示声影清澈程度，得到羟基磷灰石结石声影最清澈，其次为一水草酸钙结石，胱氨酸结石声影较淡，尿酸结石声影最淡。提示结石化学成分与声影的清澈程度有一定关系，且含钙结石较非含钙结石声影强。其原因可能与不同物质钙元素含量及元素量不同有关。钙元素含量较高的物质，如羟基磷灰石、一水草酸钙，超声波声衰减较强，因此声影较清澈，而胱氨酸、尿酸不含钙元素，声衰减相对较弱，产生的声影较淡。杨琪放等［12］对结石成分的能谱CT研究显示，高原子序数物质主要产生光电吸收效应，其CT值随X线能量变化显著，如钙、骨骼等。尿酸含低序数化学元素(H、C、N、O)，X线衰减小，一水草酸钙、羟基磷灰石、胱氨酸含高序数化学元素(Ca、P、S)，X线衰减强。本实验声影的强弱趋势与CT值大小趋势一致，而CT值的大小主要由组成物质的化学分子结构决定，不同化学构成的物质具有不同的CT值衰减曲线［13］，提示声衰减与化学元素序数存在一定的相关性。
近年来，随着螺旋CT的不断发展，诊断泌尿系结石的敏感性可达97%［14］，但因其费用昂贵、患者在检查过程中接受较大剂量的射线损伤等原因，而不能作为泌尿系结石的常规检查方式。有研究显示，CT辐射可使儿童恶性肿瘤患病率增加500倍［15］。而超声以其实时、无损伤及经济等优点，更适合结石患者的筛查和随访。本实验发现，声影C/N值与CT值大小存在相关性，提示对于声影较淡或无声影的结石，其CT值可能较小，含钙质较少或为非含钙结石，而对于声影较透彻的结石，其CT值可能较大，结石含钙质较高。此结果同样对临床治疗有一定的提示作用。对于X线不显影的阴性结石，如尿酸结石，可通过超声扫查确定结石，并通过其淡声影征象明确结石性质。因尿酸结石在临床上治疗方式特殊，可通过碱化尿液的方式达到溶石目的，以避免体外冲击波碎石对肾脏的损害［16］。因此，治疗前预测结石化学成分对临床治疗具有一定的指导意义，而提高超声对结石的诊断率，并对结石做出定性诊断，将是今后临床诊断的目标。本研究也存在一定的不足之处。本实验所制备结石模型为单一化学成分，并未涵盖混合成分结石，因实验目的为探讨各化学成分对声影的影响，混合成分可能使研究结果不直观。总之，不同成分结石所产生声影强弱不同，可通过声影的强弱对结石的成分进行初步预测，在临床诊断与治疗中具有一定的指导意义。
作者：刘青 商蒙蒙 孙霄 李杰 杨杰 时丹丹 宁松 单位：山东大学齐鲁医院超声科 山东省荣军总医院超声科
