肾乳头CT影像变化与肾结石发生发展的相关性

陈 长,陈 创,苏 赛,沈新宇,尤佳楠,陈赟逸,黄玉华,丁 翔

(苏州大学附属第一医院泌尿外科,江苏苏州 215000)

泌尿系结石是泌尿外科的常见病,中国是泌尿系结石的高发区之一,目前泌尿系结石在临床治疗方面的手术微创化程度和清石率均不断提高,然而结石复发率依然居高不下,因此对于泌尿系结石的病因和复发风险预测成为研究的热点。Randall斑块在显微镜下是一种钙盐斑块,沉积在肾乳头的上皮组织下[1]。Randall斑块理论认为这是泌尿系结石形成的初始病灶,而平扫CT可以识别Randall斑块[2]。本研究通过测量肾乳头CT衰减值反映结石患者肾乳头密度的改变,评估肾结石的发生是否与肾乳头的影像学变化具有相关性,并为肾结石的后续发展提供预测价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料回顾性分析2020年8月—2022年7月于苏州大学附属第一医院泌尿外科结石病区住院行手术治疗的肾结石患者100例,术后结石成分分析结果均为草酸钙类结石(一水/二水/混合草酸钙)。根据患者肾结石是否二次发作(通过治疗已清除结石的患者2年内再次获得尿石症的影像学证据)分为初发结石组60例和复发结石组40例,另选择我院同期健康检查者30例作为对照组。三组间年龄、性别和体质量指数(body mass index,BMI)差异均无统计学意义(P>0.05,表1)。

表1 三组的基本临床资料

本研究的排除标准为:①孤立肾、输尿管结石、肾发育不全、肾囊肿、鹿角型结石、多个肾盏结石、肾异常、泌尿系统肿瘤;②依据肾积水B超分级方法,中度或重度的肾脏积水(中度:肾集合系统分离3～4 cm,肾脏体积略增大,肾盂、肾盏分离呈烟斗状;重度:肾集合系统分离程度>4 cm,肾脏体积明显增大,可见肾柱回声呈放射状排列,肾皮质明显变薄);③服用噻嗪类、别嘌呤醇、降钙素等影响代谢的药物。

1.2 研究方法

1.2.1影像数据资料 所有纳入研究的对象均进行了腹部计算机断层扫描(computed tomography,CT),选取肾乳头的测量面积大小为10 mm2(图1),可以将图像放大5倍,以精确肾内的定位和测量点,目的是防止肾窦内脂肪对目标区域的干扰,分别测量肾结石患者包括结石区乳头在内的双侧肾上、中、下极主要肾盏的肾乳头尖端CT值,从而估计患者6个肾乳头的密度并计算其平均值[3]。冠状动脉重建可以更好地定义肾乳头解剖结构,同样可以在CT冠状位图像上获得测量值[4]。患者行输尿管软镜手术治疗时发现肾乳头黏膜下的钙化斑块,即Randall斑块(图2)。比较初发结石组、复发结石组和对照组肾乳头的平均CT衰减值。为了证明肾乳头尖端密度增大与结石发展有关,通过构建受试者工作特征曲线(receiver operating characteristiccurve,ROC)分析来确定最佳截断值以及估计相对风险。

A:横断位肾乳头测量值;B:冠状位肾乳头测量点。

A:肾乳头锚定性结石;B:肾乳头Randall钙斑。

1.2.2尿液代谢资料 对结石患者24 h尿液进行成分分析,收集尿液代谢资料,高钙尿被定义为尿钙排泄>7.5 mmol/24 h,高草酸尿被定义为尿草酸根离子排泄>0.57 mmol/24 h,高磷尿定义为尿磷酸根离子排泄>35.5 mmol/24 h,低枸橼酸尿定义为尿枸橼酸离子排泄<1.7 mmol/24 h。比较初发结石组和复发结石组间24 h尿液代谢成分差异,并对肾乳头CT衰减值及24 h尿液代谢产物进行相关性分析。

2 结 果

2.1 初发结石组与复发结石组的结石情况比较对比初发结石组和复发结石组患者结石最大径、结石位置、结石所在侧和结石成分,差异均无统计学意义(P>0.05,表2)。

表2 初发结石组与复发结石组结石情况比较 [例(%)]

2.2 三组间肾乳头CT衰减值比较对照组中肾乳头CT衰减值的中位数和四分位间距为32.58(5.21),初发结石组为34.92(3.84),复发结石组为43.00(8.74),三组间的肾乳头CT衰减值差异均具有统计学意义(P<0.001)。组内成对比较(事后分析)对照组-初发结石组(P=0.048)、对照组-复发结石组(P=0.001)、初发结石组-复发结石组(P=0.001),发现结石组患者CT衰减值明显高于对照组,且复发结石组水平最高,差异具有统计学意义(P<0.05)。

2.3 肾乳头CT值改变对肾结石发展变化的预测价值分别构建了初发结石组与复发结石组(图3A)、对照组和结石患者(图3B)之间的ROC曲线图(图3)。结果显示初发结石组和复发结石组曲线下面积AUC=0.836,计算约登指数最大时取最佳截断值为39.75 Hu,此时灵敏度为72.5%,特异度为96.7%,阳性预测值(positive predictive value,PPV)为94.4%,阴性预测值(negative predictive value,NPV)为90.6%,相对风险估计为10.07(95%CI:4.684～21.667),数据表明当肾脏平均乳头CT衰减值大于39.75 Hu时,患者肾结石复发的风险要高出近10倍。分析对照组与结石组(初发结石组和复发结石组)的ROC曲线模型,得到的最佳截断值是35.08 Hu,曲线下面积AUC=0.771,灵敏度为61%,特异度为80%,PPV为91.1%,NPV为56.1%,相对风险估计为1.66(95%CI:1.282～2.149),上述结果说明肾乳头密度高的患者形成结石的风险相对较高,它们对于预测结石复发的效应尤为显著。

A:初发-复发结石组ROC曲线图;B:对照组-结石患者ROC曲线图。

2.4 结石组尿液代谢分析比较尿液样本发现28例高钙尿、14例高草酸尿和23例低枸橼酸尿,初发结石组与复发结石组的枸橼酸根离子[1.243(1.175)mmol/Lvs.0.623(0.675)mmol/L]、尿钙离子[3.60(2.775)mmol/Lvs.4.85(3.425)mmol/L]比较,差异均具有统计学意义(P<0.05,表3)。与初发结石组比较,复发结石组24 h尿液中枸橼酸根离子含量降低,而钙离子含量升高,其余尿液代谢指标两组间未发现明显差异。

表3 结石组24 h尿液代谢分析比较

2.5 肾乳头CT衰减值与24 h尿液代谢相关性分析相关性分析发现尿枸橼酸根离子和钙离子与肾乳头CT衰减值具有明确相关性(P<0.05,表4)。其中枸橼酸根离子相关系数r=-0.276,说明随着肾乳头CT衰减值增大呈现负相关;钙离子相关系数r=0.312,说明随着肾乳头CT衰减值增大呈现出正相关,其余指标间无显著相关性。

表4 肾乳头CT衰减值与24 h尿液代谢相关性分析

3 讨 论

泌尿系结石已经成为一个主要的公共卫生问题。尽管临床治疗手段不断发展,结石5年复发率仍高达50%,许多研究试图解释结石的形成,分析结石的预后,在结石治疗成功后,期望通过代谢评估和相关预防措施来防止复发[5]。1937年RANDALL在肾乳头中发现了上皮下沉积的钙盐晶体,通过显微镜观察到钙质斑块沉积在了肾乳头的间质组织中,他提出这些钙化沉积物起源于受损的肾小管上皮细胞和基底膜,并逐渐侵蚀尿集合系统[6-7]。这些肾乳头钙盐斑块被命名为Randall斑块,相关研究结果表明,Randall斑块的存在与肾钙结石密切相关,是草酸钙结石早期形成的先决条件。

肾乳头钙化的严重程度可能会导致未来结石事件的发生、增加复发的风险。以往CT衰减值多用于评估结石化学成分以及结石的硬度,而比较肾乳头的CT衰减值变化可以作为潜在肾结石疾病发作、患者随访和临床管理的风险指标之一。早在2008年,美国EISNER等[1]提出通过CT评估,发现结石形成者的肾乳头比非结石形成者具有更高的放射密度。似乎肾乳头密度的增加是结石发生的预警信号[2,8-9]。依据Randall斑块理论假设,这可能是结石发生前肾乳头尖端的钙化物质改变了乳头密度。本文旨在探讨结石形成发展与肾乳头CT影像学变化的关系,希望从中识别出风险人群,并为他们提供个性化的指导建议。

本文研究结果与大多数文献观点一致,结石患者的肾乳头密度明显高于非结石患者,通过ROC曲线结果显示,肾乳头尖端密度增高是结石形成及复发的危险因素。我们得到的两个临界值,当患者肾乳头CT衰减值>39.75 Hu,可以被确定为复发的高危人群,当肾乳头CT衰减值>35.08 Hu,结石患病概率增高。具有争议的是,也存在少数观点认为CT衰减值并不能决定原发性结石形成的风险因素,对照组和结石形成组肾乳头密度未见明显差异[4]。我们考虑到存在不同结果的原因可能是没有设立统一的纳入标准和检测方式,必须提供标准化的纳入标准和规定的测量技术,以及考虑其他参数如结石种类、家族史、代谢系统病史等可能影响结石形成的因素。

另外一个有趣的现象是,结石肾盏和非结石肾盏、患侧肾脏乳头和非患侧肾脏的乳头密度差异并不大,且均高于健康对照组。这表明结石患者肾乳头密度增高是一个影响双侧肾脏的系统性过程,而并非只改变了结石所在位置的肾盏[10-11]。大量的研究都证实了这一点,因此我们通过测量双侧肾脏乳头尖端的平均密度来代表肾乳头密度整体变化的水平。

代谢异常与肾结石的形成、发展和复发有着密切的联系,因此对结石患者进行代谢评估十分必要[12]。代谢评估一般包括结石成分分析、24 h尿液成分分析、血清电解质肌酐检测、相关血清激素检查、尿常规及尿细菌培养等[5]。既往探索肾乳头密度变化与结石代谢相关性的研究较少,本研究患者结石成分为一水草酸钙、二水草酸钙和混合结石,与初发结石组相比,复发结石组24 h尿液中枸橼酸根离子含量较低,尿钙离子含量升高。通过进一步相关性分析,尿枸橼酸根离子与肾乳头CT衰减值增高呈负相关,而尿钙离子与肾乳头CT衰减值增高呈现正相关性。相关观点认为,Randall斑块的出现是草酸钙结石者中所特有的,与尿量、尿钙水平和尿液pH值相关[13]。高钙尿患者的斑块化严重程度逐渐增加,肾乳头间质斑块沉积是由尿钙排泄和尿量变化共同驱动引起。斑块覆盖肾乳头的面积,与尿量成反比,与尿钙排泄成正比[14]。高钙环境促进草酸钙晶体的成核、生长和聚集过程。而枸橼酸根是尿液中的一种有机阴离子,可以防止结石的形成,原因是枸橼酸根与尿液中的钙离子络合形成易溶于水的枸橼酸-钙螯合物,从而降低了尿液中钙离子浓度,防止草酸钙复合物的形成,并帮助碱化尿液,增加酸性结石溶解度[5,12,15]。因此,高钙尿抑制了枸橼酸根离子的作用,与本研究结果相符合。适当的饮食干预有助于降低尿路结石形成和复发的风险,因此建议限制高钙饮食,食用枸橼酸含量高的蔬菜和水果,补充枸橼酸氢钾钠等药物。

本研究存在一定局限性,本文为单中心回顾性分析,仍期待有多中心和大样本的前瞻性分析进行深层次的研究,此外家族史及系统性疾病如糖尿病、高血压,或可导致血管钙化从而导致肾乳头密度测量差异的疾病没有被考虑在内[16]。由于没有对对照组进行尿液代谢分析,结果可能存在偏差。尽管我们的研究存在局限性,但是有证据表明了患者肾乳头密度增加会导致结石复发的风险极大地增加,这对随访结石患者可能起到帮助,但仍需大样本进一步证实。

综上所述,本研究认为草酸钙结石患者比无肾结石人群的肾乳头密度更高,随着肾乳头密度的增高,结石复发的风险呈现出明显上升的趋势。肾乳头密度增加是结石产生、发展的一个预警信号。测量肾乳头CT衰减值可能会预测肾结石临床结果,并为高危患者提供随访指导。对于草酸钙结石患者,临床应减少钙的摄入量并适当补充枸橼酸类药物。