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研究背景:泌尿系结石是泌尿外科常见病、多发病,尿石症的典型症状有绞痛、血尿等,长期未治疗的泌尿系结石可能会导致肾脏功能破坏,严重的会影响人们生活健康。临床治疗中因结石成分的不同而选择不同的治疗手段,其中尿酸结石的治疗与其它结石的治疗存在明显的差异。尿酸结石的形成机制目前尚未完全明确,一般认为与嘌呤代谢紊乱以及体内的异常矿化有关,大部分可通过内科治疗取得良好的效果。鸟粪石体外冲击碎石可以达到很好的效果(但治疗前需要预防感染的发生);草酸钙结石、磷酸钙结石体外冲击波碎石往往效果不佳,适合腹腔镜下气压弹道碎石或是经皮肾镜碎石。因此,术前若可以明确诊断结石成分采取不同的治疗方法,则有助于降低并发症的发生。双能量能谱CT通过单个球管高低压瞬时切换,同向、几乎同时扫描,可在原始数据空间层面进行物质解析。我们前期课题研究表明,能谱CT可以区分体外不同类型单一成分的结石及部分混合成分结石,但由于体内环境复杂,能谱CT是否可以区分体内不同成分结石,仍需要进一步的临床研究。目的:以红外光谱结果为诊断标准,初步探讨活体双能量能谱成像区分体内不同泌尿系结石成分的可行性。材料与方法:1)57例泌尿系结石患者共有89枚结石纳入本次研究,患者通过GSI(gemstone spectral imaging)扫描后使用ADW 4.4工作站进行能谱分析,测得GSI扫描模式下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(calcium water ratio,CWR)、50ke V(kilo electron voltage)、70ke V单能量CT值,并采用方差分析比较各组结石上述4个指标的差异。以红外光谱分析结果作为参照标准,能谱分析结果与之进行对比,得出能谱诊断纯尿酸结石、纯非尿酸结石、混合成分结石的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值。2)回顾性研究术后获得的24例单一成分结石(11枚尿酸结石、9枚草酸钙结石、3磷酸钙结石)以及53例混合成分结石,分别测量各组结石的有效原子序数、CWR、50ke V、70ke V单能量CT值,并采用单因素方差分析比较各组结石上述指标的差异。结果:1)纯尿酸结石、纯非尿酸结石、混合成分结石的有效原子序数、CWR、50ke V单能量CT值、70ke V单能量CT值分别为:纯尿酸类结石组:7.30±0.32、-0.0066±0.0510、493.19±67.64HU、484.67±77.91HU;纯非尿酸结石组:13.32±0.57、0.2673±0.0590、1804.60±388.05HU、1092.20±250.22HU,混合成分结石组:12.49±1.14、0.2185±0.0867、1537.60±530.70HU、953.97±312.35HU。以红外光谱分析结果作为参照标准,双能量能谱CT分析体内纯尿酸结石、纯非尿酸结石、混合成分结石得到灵敏度100.0%、91.7%、97.0%,特异度100.0%、97.4%、95.7%,阳性预测值100.0%、84.6%、98.5%以及阴性预测值100.0%、98.7%、91.7%。2)单一成分尿酸结石、草酸钙结石、磷酸钙结石的有效原子序数、CWR、50ke V单能量CT值、70ke V单能量CT值分别为:纯尿酸结石组:7.30±0.32、-0.0066±0.0510、493.19±67.64HU、484.67±77.91HU;纯草酸钙结石:12.96±0.64,0.2487±0.0568,1731.20±418.41HU,1048.10±272.60HU;纯磷酸钙结石:13.62±0.20,0.3209±0.0198,2016.70±157.27HU,1219.40±96.74HU。3)以红外光谱分析结果进行分组,排除结石最大径<1cm以及例数少的混合结石,我们共分为4组,COM+COD+DAH、COM+DAH、COM+UA、STR+DAH的CWR、有效原子序数、50ke V CT值、70ke V CT值数据分别为0.2502±0.0639、12.75±0.65、1671.10±507.32HU、1023.80±321.23HU;0.2389±0.0552、12.84±0.62、1662.60±355.54HU、1010.60±209.77HU;0.1113±0.0686、9.90±0.91、870.06±324.41HU、612.08±214.59HU;0.2614±0.0277、13.09±0.31、1821.20±286.89HU、1127.30±191.08HU。结论:双能量能谱成像可用于体内结石的成分分析,利用有效原子序数、CWR、50keV、70ke V单能量CT值4个指标,可以明显区分体内纯尿酸类结石、草酸钙结石、磷酸钙结石、混合成分结石(COM+COD+DAH、COM+DAH、COM+UA、STR+DAH)。