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研究背景与目的:泌尿系统结石作为一种全球性的疾病,其人群患病率为1 %～5 % ,治疗后易复发,10年复发率高达50 %,结石有大有小,可单发或多发,典型症状有肾绞痛、血尿,常易造成尿路梗阻或尿路感染,后期导致肾功能破坏,引起尿毒症而危及生命。结石成分的判定可以指导临床选择合适的治疗方法,为病因分析及制定合理的治疗方案提供依据,例如尿酸结石和胱氨酸结石可以口服药物保守治疗,鸟粪石适合体外冲击碎石,磷酸钙结石和草酸钙结石由于硬度较大,适合腹腔镜下气压弹道碎石。目前结石成分分析的可靠方法为红外光谱分析方法、化学分析方法及X射线衍射等,但均为体外分析方法,需要结石排出或取出后方可进行,而治疗前体内分析结石成分更加符合临床治疗的需求。根据临床病史的询问、尿结晶、尿PH值及腹部立位平片等对结石成分预测有一定价值,但仍无法准确分析。多层螺旋CT对泌尿系结石位置、大小的判断有较高的敏感性和特异性,尤其是近年来双能量成像作为一种鉴别组织成分的新技术进入临床应用。能谱CT的出现为泌尿系统结石成分的进一步区分提供了新的平台。本实验研究初步探讨能谱CT区分泌尿系统结石成分的价值。材料和方法:264枚经外科手术取出的泌尿系结石(肾结石218枚,输尿管结石34枚,膀胱结石12),分别置于猪肾中,并将其浸入水箱中,采用GE能谱CT行GSI(Gemstone Spectral Imaging)扫描及及常规(conventional polychromatic imaging)120kVp扫描。测量计算GSI图像上结石的有效原子序数(Effective atomic number)、物质分离(Materia Density)的钙水比值(CWR)、能谱衰减曲线斜率、50keV单能量CT值及120kVp混合能量CT值,并采用方差分析比较各组结石上述5个指标的差异,其中钙水比值(CWR)=钙基图(CD)/水基图(WD),能谱曲线斜率== (HU40keV-HU100keV) / 60。结果:上述结石分别采用红外光谱分析仪测定其成分,其中成分单一的结石174枚。将174枚结石分为5组(尿酸类结石组26枚,鸟粪石结石组31枚,胱氨酸结石组14枚,磷酸钙结石组36枚,草酸钙结石组67枚)。五组结石的有效原子序数、钙水比值、能谱衰减曲线斜率、50keV单能量CT值及120kVp混合能量CT值分别为:尿酸类结石组为7.39±0.45、0.0327±0.0509、-0.74(-1.62-12.03)、503.08±167.59HU、461.85±103.73HU;鸟粪石结石组12.05±1.01、0.1859±0.0718、18.45(12.24-22.79)、1055.98±290.09HU、764.96±221.72HU;胱氨酸结石组11.16±0.59、0.1253±0.0297、12.79(9.3-14.42)、739.75±172.22HU、564.89±129.09HU;磷酸钙结石组15.98±0.45、0.6921±0.1085、37.36(35.77-38.79)、2567.44±177.62 HU、1601.89±200.14HU;草酸钙结石组15.43±0.52、0.5798±0.0984、36.23(34.53-37.87)、2267.47±384.92 HU、1483.19±286.24HU。经统计学处理,有效原子序数、钙水比值、50keV单能量CT值、120kVp混合能量CT值及能谱衰减曲线斜率、差异均有统计学意义(F值分别为440.615、352.195、196.006、108.734,Z值=82.64、P值均=0.000)。组间两两比较,有效原子序数、钙水比值及50keV单能量CT值均有统计学意义(P<0.05);磷酸钙类与草酸钙类结石(P=0.276)能谱衰减曲线斜率无统计学差异,其余各组结石间斜率均有统计学意义(P<0.05)。磷酸钙类与草酸钙类结石(P=0.068)及尿酸类结石与胱氨酸类结石120kVp混合能量CT值(P=0.240)无统计学差异,其余各组结石间120kVp混合能量CT值均有统计学意义(P<0.05)。结论:能谱CT成像为区分泌尿系结石成分提供了新的方法,有效原子序数、钙水比值及50keV单能量CT值,三个指标均可以明显区分尿酸类结石、鸟粪石类结石、胱氨酸结石、磷酸钙类结石及草酸钙类结石。