卢宇超，李聪，胡道予，许楚瓯

泌尿系结石是泌尿系统的常见病和多发病[1]。体外冲击波碎石术(extracorporeal shock wave lithotripsy，ESWL)曾被当作治疗尿路结石的首选手段[2]。随着内镜及微创手术技术的不断进步，ESWL的应用逐渐减少，但由于ESWL相对无创，麻醉用量较小，较易被患者所接受，仍有其独特的优势[3]。因此，为了达到更好的结石清除率，同时避免患者进行再次的治疗，选择合适的泌尿系统结石患者进行ESWL治疗十分重要。

CT平扫检查被认为是诊断尿路结石的金标准，理论上基于CT 图像的多种特征可作为预测ESWL预后的因素[4]。CT纹理分析(CT texture analysis，CTTA)可以提取医学图像的特征，并进行定量分析和评价，已用于多种疾病的鉴别诊断和预后预测[5]。本文旨在运用CT纹理分析对ESWL术后不同疗效组间各参数进行对比，并分析其疗效预测的价值。

材料与方法

1.临床资料

搜集本院2015年1月-2017年12月行ESWL治疗的82例输尿管结石患者的病例资料。纳入标准：①术前进行多层螺旋CT平扫检查；②单发输尿管结石，既往无尿路结石治疗史，结石最大横径<1 cm；③无肾积水或肾积水<2 cm。排除标准：①肾积水≥2 cm；②合并有其他ESWL禁忌证；③CT图像质量不佳；④术后失访。本研究共纳入患者82例，其中男63例，女19例；年龄21～79岁，平均(43.42±13.31)岁。术后1个月随访，依据残余结石是否<4 mm将患者分为碎石成功组和失败组。成功组55例，男45例，女10例，平均年龄(41.67±12.37)岁；失败组27例，男18例，女9例，平均年龄(47.00±14.63)岁。

2.CT检查及ESWL治疗

患者于术前行常规腹部CT平扫检查，采用GE Light Speed VCT 64层螺旋CT扫描机进行CT检查，扫描参数：管电压100～120 kV，管电流200～350 mA，螺距1.375，矩阵512×512，层厚5 mm，重建层厚1.25 mm。

ESWL治疗采用Dornier电磁式体外碎石机(Dornier Delta，Dornier MedTech GmbH，Germering，Germany)，所有患者均运用同一台仪器，由同一医师按照相同的操作流程和步骤完成：从档位2开始，逐步递增到档位4，至进行3000次冲击或结石粉碎为止，冲击波发射频率为1.5 Hz。

3.临床资料采集及图像分析

记录患者的性别、年龄、结石位置，计算体重指数(body mass index，BMI)。图像由有7年腹部影像诊断经验的放射科医师进行盲法分析。测量结石的最大长径、最大横径、45°结石距体表距离(skin-to-stone distance，SSD)及平均CT值。纹理分析采用Fire Voxel软件(New York University，USA)进行图像处理，选取软组织窗，除病灶刚出现及即将消失的两个层面外，在结石的每个层面勾画兴趣区(region of interest，ROI)，沿结石的内缘手动勾画轮廓，获得结石的感兴趣容积(volume of interest，VOI)，软件根据勾画的VOI提取平均灰度值、标准差、偏度、峰度、熵及异质性等相关参数。

4.统计学分析

结 果

1.患者的临床资料

82例中，发生在左侧输尿管的结石48例，右侧34例。两组患者的性别、年龄、结石发生部位、BMI、结石的最大横径及最大长径、SSD 45°的差异无统计学意义(P>0.05，表1)，成功组平均CT值(699.47±176.32)小于失败组(848.48±191.69)，差异有统计学意义(t=-3.495，P<0.01，表1)。

2.患者的CTTA定量参数

在CTTA定量参数中，碎石成功组和碎石失败组平均灰度值、标准差、偏度、峰度及熵值符合正态分布，采用独立样本t检验比较，异质性的数值不符合正态分布，采用Mann-Whitney U检验。碎石成功组与碎石失败组的平均灰度值、峰度及熵的差异具有统计学意义(t=-3.495，P<0.01；t=3.400，P<0.01；t=-2.809，P<0.01，表2)，而标准差、偏度及异质性的差异不具有统计学意义(P>0.05，表2)。

表1 碎石成功组与碎石失败组患者的一般临床情况

表2 碎石成功组与碎石失败组患者的CT纹理定量参数分析

图1 预测碎石结果的ROC曲线图。a)平均灰度值+标准差、平均灰度值+熵、标准差+熵、平均灰度值+标准差+熵四种组合的ROC曲线；b)偏度+峰度、偏度+异质性、峰度+异质性、偏度+峰度+异质性四种组合的ROC曲线。

3.CTTA各定量参数的诊断效能

根据CTTA各定量参数绘制ROC曲线，得到相应的AUC，AUC>0.9为预测碎石结果的诊断效能显著，0.7

表3 CT纹理分析各参数预测碎石成功的效能

5.CT纹理分析定量参数的不同组合的诊断效能

对上述纹理分析的定量参数进行不同组合，建立ROC曲线(图1)。因偏度、峰度及异质性的数值较小，因此进行如下组合(表4)。其中平均灰度值+标准差、平均灰度值+熵、平均灰度值+标准差+熵、偏度+峰度、峰度+异质性、偏度+峰度+异质性的组合AUC在0.7～0.9之间，判断碎石结果的诊断效能良好。余各组合的AUC在0.5～0.7之间，鉴别诊断效能一般。

表4 CT纹理分析各参数不同组合预测碎石结果的效能

讨 论

泌尿系结石发病率逐年增高，常伴有尿路感染、腰痛、肾积水、肾功能下降等，影响生活质量[1]。上个世纪八十年代，ESWL被应用于医学领域，在之后的一段时间内，ESWL曾被当作治疗肾和/或输尿管结石的首选手段[2]。随着内镜及微创手术技术的不断进步，与ESWL相比，后者拥有较高的结石清除率及较低的复治率，ESWL的应用逐渐减少，然而，ESWL仍有其独特的优势[3]。2017版欧洲泌尿外科学会指南仍将ESWL作为<2 cm的肾结石(1～2 cm的肾下盏结石或存在不利于碎石的因素的情况除外)及<1 cm的输尿管结石的推荐治疗手段[6]。CTTA通过分析图像中像素或体素灰度级的分布和关系，显示组织结构的异质性，提供客观、定量的评估[5]。有文献报道，将排出体外的尿路结石进行常规CT扫描及CT纹理分析，并进行冲击波碎石，以获得可以预测碎石效果的纹理特征[7]。然而，目前还没有关于CT纹理分析在体内结石的疗效预测研究。

本研究基于CT平扫图像测量得到的相关数据以及CT纹理相关参数对影响输尿管结石体外冲击波碎石疗效的因素进行分析。碎石成功组的平均CT值低于碎石失败组，且差异具有统计学意义。有研究发现，在进行ESWL治疗的患者中，结石CT值<970 HU的，结石清除率高达96%，而结石CT值≥970 HU的结石清除率仅为38%[8]。关于ESWL碎石成功与否的平均CT值的截断值有很大的差异，文献报道从593～1200 HU不等，这可能与测量平均CT密度值的方法不同有关[4]。

在CTTA相关参数中，平均灰度值、峰度及熵的差异具有统计学意义。平均灰度值表示在选取的ROI内大于零的像素的平均值，该值越高，意味着ROI内的区域更为明亮。本文研究显示，碎石失败组的平均灰度值较大，这可能与碎石失败组的平均CT值较高、ROI内的区域更为明亮有关。熵表示在ROI内像素的紊乱程度，Cui等[7]研究发现，对排出体外的尿路结石进行CTTA，熵与清除结石所需的ESWL冲击次数成正相关，熵值越大，清除结石所需的冲击波次数越多，同时，峰度与清除结石所需的ESWL冲击次数成负相关，峰度的绝对值越大，清除结石所需的冲击波次数越多。本研究也发现，碎石成功组的熵值较失败组小，峰度值绝对值较失败组小，且差异具有统计学意义，是与前者的研究结果相一致的。

本研究根据CT纹理分析各参数绘制ROC曲线，以判断各参数判断碎石结果的效能，平均灰度值及峰度的AUC>0.7，判断结果的效能良好。余各纹理参数的AUC均在0.5～0.7之间，判断碎石结果的效能一般，说明这些参数在术前预测碎石结果的价值有限。将不同参数进行组合，其中平均灰度值+标准差、平均灰度值+熵、平均灰度值+标准差+熵、偏度+峰度、峰度+异质性及偏度+峰度+异质性组合的AUC均在0.7～0.9之间，判断碎石结果的效能良好，余各组合的AUC在0.5～0.7之间，鉴别诊断效能一般。对比单个参数值，组合参数判断结果的效能相对有所提高，但仍然不是十分理想，还需要进一步的研究。

本研究的局限性：本研究的病例数目相对较少，后续还需大样本、多中心的前瞻性研究来进一步验证研究结果；本研究为回顾性研究，选择存在偏倚。

综上所述，利用纹理分析定量参数或不同参数的组合，可用于预判断ESWL术碎石疗效，有助于临床判断是否选择ESWL作为治疗手段，以提高患者的结石清除率，避免再次治疗和并发症的发生。