химичния

Свързани статии

Препоръчайте и споделете

Юли 2011 г., том 197, номер 1

Образуване на пикочно-половата система

Оригинални изследвания

In Vivo оценка на химичния състав на пикочните камъни с помощта на двуенергийна CT

  • Резюме
  • Пълен текст
  • Фигури
  • Препратки
  • PDF
  • PDF Plus
  • Добави към любими
  • Разрешения
  • Изтегляне на цитиране

ОБЕКТИВЕН. Целта на тази статия е да се оцени in vivo химичният състав на пикочните камъни, използвайки двуизточен и двуенергиен CT, с кристалография като референтен стандарт.

МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ. Четиридесет пациенти (средна [± SD] възраст, 49 ± 17 години) с известна или подозирана нефролитиаза са претърпели неподобрена КТ на корема за оценка на пикочните пътища, използвайки техника с двойна енергия (напрежения в тръбата, 140 и 80 kVp). За всеки камък с диаметър 5 mm или по-голям, ние оценихме мястото, диаметъра, CT плътността, повърхността (гладка срещу груба) и състава на камъка. Пациентите са лекувани с екстракорпорална литотрипсия с ударна вълна (н = 34), перкутанна нефролитотомия (н = 4), или терапевтична уретерореноскопия (н = 2). Събраните камъни бяха подложени на кристалография и съгласието с резултатите от двуенергийна CT беше изчислено с коефициента на Cohen kappa. Корелацията между състава на камъни, диаметъра и плътността на КТ е оценена с помощта на теста на Kruskal-Wallis.

РЕЗУЛТАТИ. Тридесет и един пациенти са имали един камък, а девет са имали множество камъни, общо 49 камъка. Четиридесет и пет камъка бяха в бъбреците и четири бяха в уретерите; 23 имаше гладка повърхност, а 26 - груба. Средният диаметър на камъка е 12 ± 6 mm; средната CT плътност е 783 ± 274 HU. Според кристалографията съставът на камъните е както следва: 33 са калциев оксалат, седем са цистин, четири са пикочна киселина и пет са със смесен състав. Двуенергийната КТ не успя да идентифицира четири камъка със смесен състав, което доведе до съществено съгласие между двуенергийна КТ и кристалография (Коен κ = 0,684). Каменният състав не е корелиран нито с диаметъра на камъка (стр = 0,920) или камъчна CT плътност (стр = 0,185).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. CT показа отлична точност при класифицирането на химичния състав на пикочните камъни, с изключение на смесените камъни с пикочна киселина и хидроксиапатит.

Uролитиазата е честа причина за остра и хронична болка и следователно за амбулаторни посещения или хоспитализация. Честотата му при бялата популация е около 5–12% [1]. Рискът от рецидив на калциев оксалатен камък след лечение е около 10% на 1 година и 50% на 10 години [1]. Много фактори допринасят за етиопатогенезата на уролитиазата: диета (повишена консумация на животински протеини и рафинирана захар и сол), пол (болестта е по-често при мъжете, отколкото при жените), възраст (пиковата честота се наблюдава на възраст 20–40 години), ниска прием на течности, генетични фактори и географски фактори [2].

Камъните в пикочните пътища могат да се считат за последица от кристализация и агрегиране на силно концентрирани компоненти на урината. Има две основни категории пикочни камъни: калциеви камъни и некалциеви камъни. Най-често срещаният каменен състав е калциев оксалат (40–60%), последван от пикочна киселина (5–10%), хидроксиапатит (2–4%) и цистин (1–3%) [1]. Литиазата може да обхване всеки тракт на отделителната система и може да бъде свързана с метаболитни или анатомични промени. Клиничното представяне е променливо, от случайни коремни болки до бъбречна недостатъчност (около 3% от бъбречните недостатъци са пряка последица от литиаза) [3, 4]. Освен това клиничните прояви и бъбречното увреждане не винаги са свързани с размера на камъка.

Наскоро MDCT без контрастно вещество замести екскреторната урография, която преди се считаше за референтен стандарт, за оценка на уролитиазата [5, 6]. Всъщност MDCT осигурява точно определяне на местоположението на камъка, размера, броя, формата и плътността на CT; може да открие наличието на хидроуретеронефроза или възпаление; а също така позволява създаването на 3D реконструкции.

Двуенергийната КТ също така позволява оценка на химичния състав на пикочните камъни, което е от клинично значение за планирането на лечението [7-11]. Всъщност той позволява както ранна лекарствена терапия за разтваряне на камъни с пикочна киселина, така и медицински профилактични мерки за предотвратяване на рецидив на камъните. Освен това, знанията за химичния състав на камъка ръководят избора на подходящ подход на лечение сред неинвазивни техники (напр. Екстракорпорална литотрипсия с ударна вълна), минимално инвазивни техники (напр. Перкутанна нефролитотомия или терапевтична уретерореноскопия) или инвазивни техники (напр. Отворена хирургия) [12, 13].

Целта на нашето проучване беше да се оцени in vivo химичният състав на пикочните камъни, използвайки двуенергийна КТ, с каменна кристалография като референтен стандарт.

Това ретроспективно проучване беше одобрено от местната институционална комисия за преглед. Между март и юли 2008 г. 52 пациенти с известна или подозирана уролитиаза са подложени на двуенергийно КТ изследване за оценка на пикочните пътища. Четиридесет пациенти (32 мъже и осем жени; средна [± SD] възраст, 49 ± 17 години; възрастов диапазон, 23–78 години), впоследствие лекувани с екстракорпорална ударна вълна литотрипсия (н = 34), перкутанна нефролитотомия (н = 4), или терапевтична уретерореноскопия (н = 2) влезе в анализа. За тези 40 пациенти е извършена кристалография на събраните камъни. Останалите 12 пациенти бяха изключени поради липсата на референтен стандарт.

МАСА 1: Класификация на бъбречните камъни според химичния състав като откриваеми с двойна енергия CT

Изображенията са оценени с консенсус от двама рентгенолози с 2 и 30 години опит в урогениталната рентгенология. Всички изследвания бяха визуализирани в аксиална, коронална и сагитална равнини и плътността на CT на пикочния камък беше измерена, използвайки област от интерес, по-малка от 50% от максималния диаметър на всеки камък. За всеки пациент оценихме броя, местоположението (бъбреците, уретера или пикочния мехур), максималния диаметър и CT плътността (изразена в единици Hounsfield [HU]) на камъни. Използвайки 3D реконструкции, ние също оценихме каменната повърхност, като разграничихме гладка или грапава повърхност. Позовавайки се на стандартните настройки на производителя, софтуерът показва калциеви камъни в синьо и некалциеви камъни в червено. Чрез промяна на тези настройки успяхме да разграничим три вида камъни сред некалциевите камъни - пикочна киселина, хидроксиапатит и цистин (фиг. 1А и 1В). Камъни с диаметър по-малък от 5 mm бяха изключени от анализа, тъй като такива камъни обикновено се изхвърлят спонтанно и не изискват лечение.

ТАБЛИЦА 2: Характеристики на 49 камъка при 40 пациенти, оценени с двуенергийна КТ

Непрекъснатите променливи бяха изразени като средна стойност ± SD, докато категоричните променливи бяха изразени като честоти или проценти. Съгласието между двуенергийна CT и кристалография беше оценено с помощта на коефициента на Cohen kappa [14]. Корелацията между състава на камъните при кристалография, диаметъра и CT плътността при двуенергийна CT е оценена с помощта на теста на Kruskal-Wallis. Ефектът от ПТ плътността на предварителната обработка и повърхността на камъка върху ефикасността на обработката се оценява с хи-квадрат теста. Всички изчисления са извършени с помощта на SPSS (версия 17.0, SPSS).

A, Показват се стандартни CT изгледи. Левият панел показва аксиално изображение, а десният панел показва разработка със софтуера Kidney Stones (Siemens Healthcare), включително цветни изгледи на камък в сагитална, коронална и аксиална равнини и диаграма с двойна енергия. Дендритният камък (с диаметри 3 и 4 cm и средна CT плътност 530 HU), съставен предимно от пикочна киселина, се вижда лесно, тъй като е оцветен предимно в червено и само кръг от пикочна киселина лежи под диаграмата.

Б., 3D изгледът показва камък, характеризиращ се с неправилна форма и грапава повърхност. Пациентът е лекуван успешно с перкутанна нефролитотомия.

От 40 пациенти 31 са имали един камък, а девет са имали множество камъни, общо 49 камъка, характеристиките на които са обобщени в Таблица 2. Средният размер на камъните е 12 ± 6 mm (диапазон, 6–40 mm), а средната плътност на CT камък е 783 ± 274 HU (диапазон, 400–1550 HU). Четиридесет и пет камъка (92%) бяха разположени в бъбреците (включително двама пациенти с дендритни камъни), а четири (8%) бяха в уретерите; 23 (47%) камъка са имали гладка повърхност, а 26 (53%) са имали грапава повърхност.

Според двуенергийната КТ камъните се предвиждали да се състоят от калциев оксалат (н = 33), цистин (н = 7), пикочна киселина (н = 4) и смесен състав (н = 5). Нито един от камъните не е бил предвиден да се състои чисто от хидроксиапатит. От петте камъка със смесен състав се предсказва, че единият е съставен от пикочна киселина и хидроксиапатит, а четири са хидроксиапатит и цистин. Таблица 3 показва съгласието между двуенергийна CT и кристалография (Коен κ = 0,684, съществено съгласие).

КТ с двойна енергия не успя да идентифицира правилно химичния състав на четири камъка; всички те имаха смесен състав, за който беше установено, че е пикочна киселина и хидроксиапатит чрез кристалография, но беше погрешно класифициран като цистин и хидроксиапатит чрез двуенергийна CT. В един случай на смесен камък (пикочна киселина и хидроксиапатит) с диаметър, по-голям от 2 cm, двете техники са в съгласие (фиг. 2А и 2В).

Съотношение на каменния състав при кристалография с диаметър при двуенергиен CT (стр = 0.920, тест на Kruskal-Wallis) или плътност при CT с двойна енергия (стр = 0,185, тест на Kruskal-Wallis) не е статистически значим.

Понастоящем поради високата си чувствителност и временна разделителна способност и тъй като не е необходимо използването на IV контрастен материал и подготовка на червата, MDCT замени екскреторната урография. Тази техника позволява субмилиметрична оценка на размера и мястото на камъните, но не може да оцени техния химичен състав. Няколко проучвания се опитаха да предскажат състава на камъни, използвайки измервания на плътността на КТ (единици на Hounsfield) in vivo, но успяха да разграничат само пикочната киселина от камъните без пикочна киселина, както in vivo, така и in vitro [15, 16]. Висока точност при откриване на състава на камъните in vitro е описана от Bellin et al. [15], докато Zarse и сътр. [16] установи, че CT с висока разделителна способност може да идентифицира стойност на затихване, характерна за всеки вид камък, използвайки дясното ниво на прозореца за локализиране на хомогенни области вътре в камъните. Дори този подход на КТ да е полезен, той не е достатъчно добре установен, за да се използва в клиничната практика.

ТАБЛИЦА 3: Съгласие между двуенергийна КТ и кристалография при оценка на химичния състав на камъка

Двуенергийната КТ се оказа много ефективна за характеризиране на камъни в пикочните пътища. Въпреки това, за разлика от проучванията, които изследват камъни ex vivo [8–10, 17], ние се опитахме да прогнозираме камъни в състав in vivo (т.е. преди лечението). Тъй като камъните с пикочна киселина са изградени от елементи с ниско молекулно тегло (водород, въглерод, азот и кислород), техните свойства на рентгеново затихване при високо и ниско напрежение са различни от тези на други видове камъни (съставени от калциев оксалат, хидроксиапатит, или цистин), които са направени от елементи с високо молекулно тегло (фосфор, калций и сяра). В резултат на това камъните с пикочна киселина имат по-висока стойност на единица Hounsfield при по-високи напрежения, докато други видове камъни (калцирани) имат по-висока стойност на единица Hounsfield при по-ниски напрежения.

ТАБЛИЦА 4: Потенциални стратегии за третиране въз основа на размера на камъка и химичния състав

Някои проучвания в литературата определят точността на двуенергийния КТ при различаване на камъни от пикочна киселина от камъни без пикочна киселина, използвайки ex-vivo модел с човешки камъни, поставени в свински бъбреци; във всички случаи кристалографията потвърждава основния химичен състав [7]. Други проучвания потвърждават висока точност на двуенергийна КТ при разграничаване in vitro камъни с пикочна киселина от камъни без пикочна киселина [10, 11]. Нашето проучване, в съгласие с литературата, показа висока точност на двуенергийна CT при определяне на химичния състав на пикочните камъни.

Фиг. 3 -24-годишен мъж с единичен оксалатен камък в левия уретер, правилно диагностициран чрез двуенергийна КТ. Левият панел показва аксиално CT изображение на камък. Десният панел показва разработка със софтуера Kidney Stones (Siemens Healthcare), включително изгледи на камък в сагитална, коронална и аксиална равнини и диалогов прозорец за настройки. Камъкът имаше диаметър 19 × 10 mm, CT плътност 1200 HU и гладка повърхност. Стоун е лекуван с две екстракорпорални сесии на литотрипсия с ударна вълна и не е изхвърлен напълно, което налага втората процедура. Проведена е терапевтична уретерореноскопия, тъй като камъкът е в дисталния тракт на уретера.

През последните 20 години по-доброто познаване на етиопатогенезата на уролитиазата и разработването на по-сложни инструменти доведоха до големи промени в избора на терапия. По-специално, ендоскопската хирургия и екстракорпоралната литотрипсия са заместили отворената хирургия в повечето случаи. За съжаление, понастоящем няма ясна стандартизация на показанията и терапевтичното решение често пада върху предпочитанията на специалиста, хирургичните способности и техническите средства. Най-често урологът избира да използва най-малко инвазивния метод; известно е обаче, че това не винаги е най-полезният подход за постигане на оптимален резултат, който е пълно отстраняване на камъни без увреждане на пикочните пътища и бъбречната функция.

Освен това формата на камъка може да повлияе дали се постига адекватна фрагментация; камъни с неправилен аспект, с шипове или отсечени ръбове, изглеждат по-крехки. По-специално са класифицирани два вида камъни: гладки и груби. Грубите камъни определено са по-крехки от гладките и са по-подходящи за екстракорпорално лечение, вероятно защото са по-малко компактни и по-лесно се чупят [12, 13, 19, 22]. В настоящото проучване открихме, че MDCT може да предостави полезна информация за формата на камъка, както се вижда от значителните (стр ТАБЛИЦА 5: Ефикасност на екстракорпоралната ударна вълнова литотрипсия при фрагментация на камъни според Stone CT плътност и повърхност при 34 пациенти

Причината, поради която оценихме само камъни с диаметър по-голям от 5 мм, е, че по-малките камъни, съгласно Международните урологични насоки, не се разглеждат при екстракорпорална ударна вълна литотрипсия [21, 22, 24]. Според Милър и Кейн [25], камъни с диаметър по-малък от 4 mm се изхвърлят спонтанно в 80% от случаите, докато камъните с диаметър над 7 mm рядко се изхвърлят спонтанно и се нуждаят от намеса.

Трябва да се имат предвид няколко ограничения на това проучване. Първо, размерът на извадката беше сравнително малък. In vivo проучвания на по-голяма популация са оправдани, за да се изясни по-добре потенциалът на двуенергийния CT в тази обстановка. Второ ограничение е фактът, че не сме направили конкретна оценка на рентгеновата доза за това изследване с двойна енергия. Въпреки това, въпреки че средната доза на облъчване за екскреторна урография е около 5 mSv, дозата за двустепенна КТ урография с контраст е около 10 mSv [5, 6]. Други проучвания показват възможността за по-нататъшно намаляване на радиационната доза за CT урография [29]. В нашия център, радиационната доза във фантомен модел ни позволи да изчислим средната доза на радиация за двуенергийно КТ изследване, с активна доза грижа, малко по-ниска от тази за неусилено спирално изследване на коремна КТ. И накрая, по отношение на клиничното приложение на нашите резултати, трябва да разгледаме малкия брой MDCT единици с двойно-енергийни възможности, налични за клинична употреба, въпреки че подходът с двойна енергия може да бъде възможен, използвайки стандартен 64-MDCT скенер без двойни източници [30].

В заключение, MDCT с двойно-енергийна техника имаше отлична точност при класифицирането на химичния състав на пикочните камъни, с изключение на малки смесени камъни с пикочна киселина и хидроксиапатит. Техниката трябва да бъде допълнително валидирана при по-големи популации и клиничното въздействие на този подход трябва да бъде подложено на рандомизирани клинични проучвания, показващи подобрено лечение на пациенти с уролитиаза.