泌尿系结石影像学

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Ngoo, KS., Sothilingam, S. (2021). Imaging for Urinary Calculi. In: Ng, A.C.F., Wong, M.Y., Isotani, S. (eds) Practical Management of Urinary Stone. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-16-4193-0_2

泌尿系结石影像学

尿路结石的准确诊断对于制定治疗计划至关重要。非对比增强计算机断层扫描 (NCCT) 被认为是成人诊断急性腰痛尿路结石的金标准。通常，CT 在结石诊断和治疗计划中也已取代静脉尿路造影的作用。对于相同的目的，低剂量 CT 似乎与 NCCT 一样准确。超声检查 (US) 被认为是儿科和妊娠患者尿石症的一线影像学检查。US 的各种迭代，尤其是多普勒设置，可以提高诊断准确性，而磁共振成像可能是孕妇的替代调查工具。X 线平片和美国扫描可以结合起来进行结石监测。结石成分的研究可以从双能CT扫描推断。差异肾功能通常来自核肾造影，但最近，CT 衍生参数已被证明是一种有前途的替代方法。

1简介

尿石症的患病率在世界范围内不断增加，在亚洲，估计约为 1–5% [ 1 ]。结石病发病率上升的主要原因是气候变化和生活方式改变。因此，由于急性尿路结石并发症而急诊就诊的人数有所增加，而结石复发也并不少见 [ 2 ]。因此，选择合适的影像学来准确诊断尿路结石势在必行，因为它不仅有助于制定治疗计划，还可以减少电离辐射对患者的伤害。成像方式也用于帮助采取保守措施或根治性治疗后的随访患者。最后，成像技术的输出可用作肾功能的替代指标。

2成像效用

紧急情况下尿石症的放射学诊断有助于确认急腹症中是否存在结石。非对比增强计算机断层扫描 (NCCT) 现在被认为是成人急性肾绞痛尿石症诊断的金标准。儿科和孕妇患者首选超声检查 (US)。在择期设置中，结石的治疗计划利用各种成像方式进行结石定位、结石脆性评估和估计不同的肾功能。X 线平片连同静脉尿路造影 (IVU) 在识别结石和描绘上尿路轮廓方面仍然发挥着重要作用。磁共振成像 (MRI) 通常用于电离辐射和静脉造影研究禁忌的情况。放射性同位素扫描提供有关相对肾功能的信息，这有助于做出尿石症干预的决策。最近，平片、CT 和超声扫描的许多新迭代已被开发出来，以提高结石检测的准确性，同时减少电离辐射暴露。

3成像危害

使用成像方式存在风险，尤其是那些发射电离辐射的方式。风险可分为确定性或随机性影响。电离辐射的确定性效应发生在给定的阈值，因此该效应与剂量成正比。示例包括皮肤红斑和白内障生成 [ 3 ]。随机效应与继发性癌症或遗传效应的诱发有关。这可以在任何辐射剂量下发生。因此，随机效应发生的概率随剂量增加而增加。然而，严重程度与剂量无关。一般来说，在诊断成像辐射剂量中很少遇到确定性效应 。有效剂量（以毫希沃特 (mSv) 为单位）是一种量化人类辐射暴露风险的方法。它估计了对暴露器官的等效辐射剂量总和的潜在不良生物学效应.使用静脉造影剂（碘或钆）的成像方式也有相关风险，例如过敏反应、肾功能受损、肾源性系统性纤维化和死亡。因此，谨慎的做法是根据尽可能低的合理实现 (ALARA) 原则选择影像学研究，即使用最低电离辐射模式来回答临床问题。

4指南怎么说？

美国放射学会 (ACR) [ 4 ]、美国泌尿外科协会 (AUA) [ 3、5 ]、欧洲泌尿外科协会 (EAU) [ 6 ] 和Societe Internationale d'Urologie – 国际泌尿外科疾病咨询会 (SIU) 的指南-ICUD) [ 7 ] 提供有关尿石症影像学效用的建议。对于儿童，欧洲小儿泌尿外科学会 (ESPR) 提供了其他建议 [ 8 ]。

4.1成人

对于疑似尿石症的急性腰痛，所有指南都建议进行 NCCT [A 级]。EAU 指南在美国初步评估后提倡 NCCT。

在评估输尿管和肾结石 [ACR] 时，应进行低剂量 NCCT，尤其是 BMI <30 的患者 [SIU-ICUD：A 级]。

对于年轻患者和既往有不透射线结石的已知结石形成者，AUA 和 ACR 推荐超声联合肾-输尿管-膀胱造影 (KUBXR) [Level C]。

在复杂的结石或解剖结构中，如果需要进一步定义集合系统和输尿管解剖结构，可以获得额外的对比成像 [AUA：C 级]。

如果怀疑结石通过或结石移动将改变管理 [AUA：原则]，则可以在手术前进行聚焦区域重新成像。

4.2怀孕

超声是对疑似尿石症孕妇进行影像学检查的首选方法。

二线选项是磁共振成像 [AUA/EAU：3 级]。

低剂量 NCCT 应作为孕妇的最后选择 [AUA/EAU]。

4.3儿科

超声是疑似尿石症儿童的一线影像学检查方法，但应包括肾脏、充满液体的膀胱和输尿管 [EAU/AUA/ACR/ESPR：2b 级]。

如果美国不提供相关信息 [EAU/AUA 2b]，KUBXR 或低剂量 NCCT 是一种选择。

对于非梗阻性肾结石，可以使用定期超声检查进行主动监测 [AUA：专家意见]。

在进行 PCNL 之前，应获得低剂量 NCCT [AUA：C 级]。

然而，ESPR 无法推荐在儿科患者中普遍使用低剂量 NCCT。

4.4手术计划

如果怀疑受累肾脏出现临床上显着的肾功能丧失 [AUA：C 级]，可进行功能成像研究（DTPA 或 MAG-3）。

在规划结石手术时，可以进行对比研究来评估肾脏集合系统 [EAU] 的解剖结构。

对于冲击波碎石术 (SWL)，在 SWL 期间仔细的荧光镜和/或超声监测有助于取得良好的结果 [EAU：2a 级]。

在规划腔内泌尿外科手术时，可以使用 US 或 CT 扫描对肾脏进行术前成像，包括可能的造影剂或开始手术时的逆行肾盂造影研究，以评估结石的全面性和收集系统的解剖结构 [EAU：1a 级].

在对儿科患者进行经皮肾镜取石术之前，可以获得低剂量 NCCT [AUA：C 级]。

在 SWL、输尿管镜检查或经皮顺行碎石术后进行延迟成像以确定残留碎片的存在 [EAU：3 级]。

无症状或非梗阻性肾结石的儿科患者可以定期接受超声检查 [AUA：专家意见]。

4.5结石检查

对于结石成分未知的患者，在疑似尿石症的情况下进行超声检查，然后进行 NCCT，确定亨斯菲尔德单位以提供有关结石成分 [EAU] 的信息。

5种成像方式

5.1平片/X 射线

普通 X 射线涉及使用单一能源产生光子。它们穿过组织，然后遇到对侧接收器。历史上，肾-输尿管-膀胱射线照相 (KUBXR) 用于补充静脉尿路造影研究 [ 9 ]。

普通的 KUBXR 通常用于肾绞痛患者，因为大多数结石含有钙盐，因此是射线不透明的。如果根据患者的症状在肾脏或输尿管的预期位置检测到不透射线，则可以揭示肾绞痛的原因。然而，并不是所有的结石都是不透射线的，也不是所有的钙化都是静脉石。据报道，KUBXR 的敏感性和特异性分别为 57% 和 76% [ 9 ]。在评估新结石时，每项 KUBXR 研究的有效辐射剂量范围在 0.7 到 1.5 mSv 之间 [ 10 ]。

KUBXR 的优点包括 (a) 低电离辐射暴露，(b) 广泛可用性，(c) 不依赖于专业知识和 (d) 低成本（大约是超声检查成本的 10%）[ 9 ] .

除了在诊断尿路结石方面的准确性相对较低外，KUBXR 也无法检测所有结石（射线可透），例如尿酸、黄嘌呤和药物结石 [ 6 ]。

尽管如此，KUBXR 在以下方面仍然有用：(a) 体外冲击波碎石术 (ESWL) 中不透射线结石的治疗计划，(b) 输尿管支架放置的评估和 (c) 治疗后残余结石负荷的随访 [ 11 ] ].

为了提高其准确性，当结合腹部超声初步评估急性绞痛时，诊断输尿管结石的敏感性和特异性分别为 96% 和 91% [ 12 ]。一项针对 66 名患者的研究将 US–KUBXR 与 NCCT 进行了比较，发现该组合在检测结石方面的灵敏度为 79%，而 NCCT 为 93%。所有漏诊病例均报告有自发性结石排出。因此，建议在对 US-KUBXR 进行负面联合评估后，NCCT 不会添加进一步的信息 [ 13 ]。Lipkin 和 Ackerman 建议 KUBXR 应该在美国之前进行，因为前者可以检测钙化，指导美国检查并明确诊断 [ 14 ]]. 美国放射学会提出，这种联合成像方式可能能够检测出所有具有临床意义的结石，因此应考虑用于年轻患者和患有已知结石疾病的患者 [ 4 ]。

CT 上的侦察胶片在比标准 KUBXR 更低的 mA 下执行。然而，NCCT 侦察图像并不等同于 KUBXR [ 3 ]。前者可能会错过在 KUBXR [ 10 ]上检测到的高达 25-51% 的结石。当在 NCCT 上检测到输尿管结石时，只有大约一半的时间在 CT 侦察图像上可以看到结石。因此，如果 CT 探查未发现结石，仍应使用 KUBXR，因为这些患者中有 10% 会检测到结石 [ 3 ]。对于输尿管结石，AUA 建议 KUBXR 具有随访作用，对于在 CT 侦察图像或初始 KUBXR 上看到的结石，在接受药物排出治疗的患者中 [ 11 ]]. 在位于骶髂区的结石中可以考虑监测斜 KUBXR 片，这在 CT 侦察或初始 KUBXR 上不可见 [ 3 ]。

还发现 KUBXR 结果能够显着改变 17% 最初在 NCCT 上检测到的肾结石的手术治疗 [ 15 ]。

在评估新结石时，发现 KUBXR 对小于 5 毫米的结石具有 37.0% 的敏感性，而对于较大的结石则增加到 87.5%。因此，在结石形成者的随访中，这可能是一种具有成本效益的监测结石大小的方式 [ 9 ]。

总体而言，尽管 KUBXR 可能会带来较低的电离辐射剂量，但随着时间的推移进行多次 X 光检查，尤其是对于年轻的结石形成者，可能会使患者暴露于类似于低剂量 CT 扫描的有效剂量 [ 4 ]。

5.2数字断层合成

这种成像方式集成了通过患者周围 60 度弧拍摄的 KUB 射线照相侦察胶片、数字检测器和特殊计算软件系统，用于在相对端检测器上集成成像数据[ 9、14、16 ]。拍摄冠状切面图像，同时减去覆盖结构以生成感兴趣区域的图像[ 9、14 ]。前后轴数字断层合成 (DT) 的增强可视化优于传统的 KUBXR [ 16 ]]. DT 的分辨率低于 CT，但与标准或低剂量 CT 相比，辐射剂量较低。它在诊断准确性方面优于 KUBXR 或静脉内尿路造影，同时保持图像质量，而不管患者的 BMI [ 16 ]。与传统 CT 相比，DT 的成本也更低 [ 14 ]。

越来越多的证据表明，在离体研究中，DT 在检测肾结石方面比检测输尿管结石更敏感 [ 16 ]。在一项体内研究中，发现 DT 在检测肾结石而非输尿管结石方面比数字 X 线照相更敏感。据报道，检测 2 至 5 毫米结石的灵敏度为 64%，较大结石的检测灵敏度为 76%。与数字放射照相相比，辐射剂量仅略有增加，但大大低于标准和低剂量 CT [ 14 ]。

5.3静脉内/腔内尿路造影和肾盂造影

在广泛使用 CT 扫描之前，静脉尿路造影 (IVU) 是诊断和计划结石手术的标准成像技术。它提供有关肾功能、收集系统解剖结构和梗阻程度的信息 [ 6 ]。每次检查的有效辐射剂量介于 1.5 和 3.5 mSv [ 10 ] 之间。

在急性腰痛评估中，IVU 检测结石的敏感性为 85.2%，特异性为 90.4% [ 14 ]。IVU 的优势在于它能够 (a) 描绘具有挑战性的肾脏解剖结构，特别是在经皮肾镜取石术 (PCNL) 之前，以及 (b) 除了评估梗阻外，还提供相关肾功能信息。所有这些信息都有助于制定手术计划 [ 10 ]。

然而，IVU 具有以下缺点：(a) 与标准 X 光片相比有效辐射剂量更高，(b) 采集时间比 CT 长，特别是在阻塞评估方面，(c) 与 CT 扫描相比无法识别替代诊断，(d ) 更高的成本和 (e) 更高的风险由于造影剂的使用 [ 4 ]。

IVU 在钙化密度不明确的情况下也很有用，这可能代表静脉石或输尿管结石 [ 4 ]。已经表明，当 IVU 添加到 DT 时，标准 IVU 对尿石症的诊断质量从 46.5% 上升到 95.5%，平均辐射剂量减少 56% [ 17 ]。IVU 连同排泄物 CT 扫描有助于确定尿石症下极解剖结构的特征，以预测 ESWL 是否成功 [ 10 ]。

IVU 禁用于肾功能不全、脱水、妊娠和既往对碘造影剂有反应的患者。目前，非碘造影剂的可用性降低了造影剂过敏的风险 [ 4 ]。

在麻醉患者进行经皮肾镜取石术 (PCNL) 或输尿管软镜手术之前进行的逆行肾盂造影有助于提供对上尿路集合系统的在线评估。该审查可能会导致手术策略发生变化[ 5、10 ]。此外，顺行肾盂造影可促进 PCNL 后肾造瘘管的放置。

总的来说，NCCT 和对比增强 CT 已经取代了 IVU 在肾结石治疗中的应用。

5.4超声检查

超声检查 (US) 通常用作疑似尿石症的一线影像学检查。通常，它可以很好地显示肾实质、肾脏集合系统和膀胱，但由于覆盖肠气或厚脂肪组织，无法很好地描绘输尿管 [ 11 ]。除了肾脏和膀胱结石，超声还能够检测肾盂输尿管和膀胱输尿管连接处的结石，以及检测上尿路扩张 [ 6 ]。检测输尿管结石的敏感性和特异性分别为 45% 和 94%。对于肾结石，准确度分别为 45% 和 88% [ 9、16 ]]. 然而，如果结石尺寸小于 3 毫米，则灵敏度可能会降低，因为它可能不会产生阴影或由于泌尿系统减压而遗漏 [ 9 ]。此外，超声有助于发现尿路梗阻的继发征象（即肾积水、输尿管积水和肾周积液），并确定侧腹痛或腹痛的其他来源 [ 3 , 4 ]。

US 的优势包括 (a) 便携性，(b) 无处不在，(c) 无辐射暴露（因此适用于部分患者，即孕妇和儿科患者）和 (d) 可重复性[ 6、14 ] ].

然而，US 是不利的，因为 (a) 与 CT 扫描相比灵敏度和特异性降低，(b) 结石尺寸测定不准确，(c) 肥胖患者结石检测的准确性降低 [ 14 ]，(d) 需要熟练的/ 医务人员执行，(e) 显着更耗时，(f) 由于它依赖于操作员，因此其结果可变 [ 10 ]。

在肥胖患者中，与 NCCT 相比，US 可能会高估结石大小，在小于 5 毫米的结石中高达 1 毫米[ 10、16 ]。此外，美国无法区分无阻塞的扩张与真正的阻塞 [ 4 ]。

在一项比较超声和 CT 在评估疑似阻塞性尿石症中的作用的随机对照研究中，两个干预组之间的敏感性 (~85%) 和特异性 (~50%) 或并发症发生率没有差异，从急诊室出院时。然而，40.7% 的初始床旁超声检查患者和 27% 的放射科超声检查患者进行了随访 CT 扫描。总体医疗费用在各组之间也没有显着差异 [ 18 ]。因此，有人提出，对于有尿石症症状的患者，超声可以安全地用作紧急情况下的一线成像 [ 19 ]。

此外，对于到急诊室就诊的患者，尤其是伴有孤立肾、发热或对肾绞痛诊断有疑问的患者，EAU 建议将超声作为初始评估 [ 6 ]。

美国的一项研究有许多迭代可能会提高其检测结石和障碍物的准确性。彩色多普勒超声在评估尿石症时仅增加灰阶超声的价值 [ 11 , 16 ]。

当使用彩色多普勒在横向视图中显示膀胱时，输尿管射流表现为膀胱两侧的间歇性液体爆发。由于蠕动减少而导致的单侧射流流速缺失或连续射流模式的射流流速降低是阻塞性输尿管结石存在的特异性[ 9,14,20 ]。

超声闪烁伪影的特征是在彩色多普勒上位于结石深处的交替颜色外观（通常在灰度 US 上显示为阴影）。与 NCCT 相比，具有高脉冲重复频率的成像已显示可将尿路结石诊断的灵敏度从灰阶上的 66% 提高到 97% [ 10 ]。然而，假阳性率很高，约为 50% [ 10、11 ] ，在急性情况下，这可能对确认性 NCCT 扫描有影响 [ 16 ]。因此，应使用其他参数评估人工制品。

多普勒超声也可用于计算肾积水肾脏的肾动脉阻力指数(RI)。当肾积水的肾脏单侧升高时，该测量值已被提议作为输尿管阻塞的指标。通常，两个肾脏之间的 RI 值为 0.70 或 RI 差异≥10% 表示阻塞[ 10、11 ]。然而，由于相互矛盾的结果 [ 11 ] ，估计的 RI 尚未被广泛接受。

在出现急性腰痛的患者中，已发现超声对诊断输尿管梗阻的敏感性高达 100%，特异性高达 90%。然而，值得注意的是，大约 11-15% 的尿路结石患者在超声检查时可能未显示肾积水 [ 20 ]。这可能是由于脱水或肾积水尚未形成，通常仅在临床表现后 2 小时内可见 [ 4 ]。

US 的另一个作用是为肾镜取石术的经皮通路提供超声引导。在有经验的人手中，美国指导下的访问成功率高达 88-99%。对于在荧光镜引导下需要更高有效辐射剂量以获得可比图像质量的肥胖患者，US 更有利 [ 16 ]。

鉴于其在检测肾结石方面的性能，超声可以作为 CT 的替代方法，作为远端输尿管结石或接受保守治疗的肾结石患者的随访成像[ 6、7、10 ]。

图 2.1

NCCT 显示右肾积水伴远端输尿管结石

5.5多探测器计算机断层扫描

Smith 等人最初研究了螺旋/螺旋非对比增强 CT (NCCT) 的侧腹痛。在 1990 年代初期 [ 21 ]。这种成像技术依赖于身体组织和结石对辐射的相对吸收，然后将结石和周围解剖结构的 3D 图像重建为多平面视图 [ 9 ]。通常首选更薄的横向切片 (1-3 mm)，以提高结石检测的灵敏度。然而，具有 3 毫米冠状和矢状重新格式化图像的 5 毫米轴向切片也可以在较低辐射剂量下提供足够的结石检测 [ 11 ]。

尿石症最常应用的 CT 扫描迭代是 NCCT 或 CT-KUB。它现在被认为是急诊疑似尿石症的急性腰痛的一线影像学检查。NCCT 在检测结石方面具有高灵敏度 (95–100%) 和特异性 (96–98 % ) [ 5、6、10 ]。此外，它还可用于检测输尿管结石引起的继发性梗阻体征，例如肾积水、输尿管积水、输尿管周围水肿和肾肿大（图2.1）[ 4 ]。它还可以在 9-15% 的扫描中证明侧腹痛的其他器质性原因（图2.2）。NCCT 也被认为是检测治疗后残留结石碎片的金标准 [ 11 ]].

图 2.2

NCCT 显示腰痛患者双侧髓质肾钙质沉着症

除了结石诊断外，NCCT 还提供其他定性测量，例如结石大小和位置，以及对结石成分和密度的推断，以 Hounsfield 单位表示（见下文） [ 4、5、6 ]。CT 的冠状视图准确地提供最大结石尺寸估计，这可能是治疗决策和预测结石排出的一个因素[ 4、22 ]。

NCCT 还传送皮肤到石头的距离 (SSD) 测量值，这在使用体外冲击波碎石术 (ESWL) 进行治疗计划时很有用。大于 9–11 厘米的 SSD 与较低的结石清除率相关 [ 10 ]。该参数源自三个测量值的平均值（横向皮肤与结石、后部皮肤与结石以及初始两次测量之间的 45 度）[ 11 ]。来自 NCCT 的其他解剖学参数可预测成功的 ESWL 结石治疗，包括不利因素，例如狭窄的漏斗部-骨盆角（<70°）、长漏斗部长度（>3 cm）和狭窄的漏斗部宽度（<5 mm）[ 10 ]。

在急性肾绞痛期间，在仰卧位 NCCT 中区分壁内结石或已经进入膀胱的结石可能具有挑战性 [ 22 ]。对于怀疑患有远端输尿管结石的有症状患者，俯卧位 NCCT 可能非常有帮助 [ 10 ]。此外，俯卧位允许在规划 PCNL 时解剖确定肾脏及其周围器官和胸膜 [ 14 ]。

NCCT 还可用于估计与盆腔系统和周围器官相关的结石体积。这可以通过排水法计算得出，该方法与使用软件 [ 22 ] 进行的体积石测量相当。例如，此类信息对于术前评估经皮肾脏通路的部位和方向至关重要。它还可用于预测 ESWL 和输尿管软镜手术的成功 [ 10 ]。

NCCT 的优点包括 (a) 非医务人员可以更快地在急诊室进行图像采集 [ 10 ]，(b) 不需要 IV 造影剂，(c) 能够评估其他腹盆腔脏器和病理学 [ 14 ] 和 (d) 识别射线可透结石的能力 [ 16 ]。有趣的是，大约三分之一的 NCCT 尿石症扫描导致观察到其他发现，而高达 70% 的需要 NCCT 的急性腰痛导致非尿石症病因 [ 14 ]。

缺点包括 (a) 使用电离辐射，这对那些有结石复发风险的人来说是一个问题，因此需要多次终生成像，以及 (b) 无法对蛋白酶抑制剂相关的结石（如茚地那韦）进行成像。

有时，当计划去除结石时，使用带排泄期的对比增强 CT 描绘收集系统是有用的[ 5、6、11 ]。建议用于复杂的肾脏或输尿管解剖结构（例如马蹄肾、交叉融合异位）和不寻常的患者体型（参见第25章）[ 5 ]。尽管 IVU 可以提供此信息，但一项随机临床试验发现，对于仰卧 PCNL 计划，CT 扫描更容易进入盆腔系统并缩短手术时间 [ 23 ]。

对辐射的累积暴露存在合理的担忧，特别是对于可能在多年内接受重复扫描的年轻尿路结石患者，以及与非肥胖患者相比可能需要三倍有效辐射剂量的肥胖患者 [ 16 ]。另一个相关问题是继发性癌症的诱发，每 660 名患者中就有 1 例接受了一次腹部 CT [ 22 ]。

5.6为降低 CT 电离辐射而采取的措施

CT 技术已经取得了一些进步，以解决辐射剂量问题。这包括修改扫描参数、根据患者特征调制扫描参数以及使用自动剂量调制软件或 X 射线滤波器，这些软件根据侦察图像并根据各种解剖结构的厚度和密度调整辐射区域 [ 10 , 16 ]。限制对肾脏、输尿管和膀胱的观察范围也可以减少辐射剂量 [ 4 ]。

标准 CT 评估涉及每次检查的男性辐射剂量高达 9.6 mSv，女性辐射剂量高达 12.6 mSv。CT 技术的最新进展允许每次检查执行低剂量 CT (LDCT)（有效辐射剂量为 0.7–2.3 mSv）。LDCT 甚至可以很好地检测到低密度结石，例如尿酸结石 [ 14 ]。据报道，标准和低剂量 CT 方案在诊断尿路结石方面具有相似的敏感性和特异性 [ 10 ]。前瞻性研究的荟萃分析发现，LDCT 检测尿石症的汇总敏感性为 93.1%，汇总特异性为 96.6% [ 24 ]。与标准剂量 CT 相比，LDCT 已被证明可以产生等效的结石测量 [ 4]. 然而，LDCT 对于肥胖患者 (BMI > 30 kg/m 2 ) 和较小的结石 (<3 mm) [ 14 ] 表现不佳。因此，LDCT 是 BMI ≤ 30 的首选，同时减少电离辐射剂量并将灵敏度和特异性保持在 90% 或更高 [ 3 , 6 ]。

ultra-LDCT（即有效辐射剂量 ~1 mSv）的进展表明，结合基于模型的迭代重建，可以检测到 3 毫米或更大的结石[ 14、22 ]。对于小于 3 毫米的结石，这种方法的敏感性和特异性分别为 74% 和 77%，对于≥3 毫米的结石，敏感性和特异性分别为 92% 和 82%。Ultra-LD CT 在检测继发性体征方面也不如 LDCT [ 14 ]。

ultra-LDCT 的局限性在于检测小于 3 毫米的结石和 BMI > 30 的患者 [ 22 ]。Rob 等人的一项体内研究。比较了超 LDCT（有效剂量≤1.9 mSv）或 LDCT（<3.5 mSv）与标准剂量 CT（4.5-5 mSv）。他们报告超 LDCT 和 LDCT 的灵敏度分别为 90-100% 和特异性为 86-100% [ 25 ]。

尽管低剂量 CT 有好处，但根据在美国进行的横断面研究，LD 方案的采用率不到 10% [ 22 ]。

5.7磁共振成像

这种成像模式提供了对腹盆区域软组织的全面检查。然而，磁共振尿路造影 (MRU) 不能用于直接检测尿石症[ 6、10 ]。使用标准磁共振成像 (MRI) 序列，结石将显示为非特定信号空洞 [ 9 ]。

MRI 能够检测由于尿石症引起的阻塞的继发性影响，但这可能是非特异性的，因为输尿管中的充盈缺陷可能是由血块或肿瘤引起的 [ 10 ]。T2 加权序列能够揭示梗阻迹象，例如肾积水和肾周水肿[ 4、10 ]。与 CT 扫描相比，在急性输尿管梗阻中进行的 MRI 在检测肾周积液方面的敏感性 (77%) 高于 CT 扫描的肾周搁浅 (45%) [ 14 ]。弥散加权序列可以检测单侧输尿管梗阻患者肾脏灌注和弥散的病理生理变化，并监测治疗进展 [ 10 ]]. 尽管如此，MRI 并未提供有关肾功能的定量信息，而这些信息可能有助于在梗阻性尿路病的情况下进行管理 [ 14 ]。

MRI 检测尿石症的敏感性是可变的。据报道，它的中位灵敏度为 82%，高于 US 和 KUBXR，但低于 CT 扫描 [ 3 ]。在梗阻性尿路病患者的利尿剂增强排泄性 MRU 中，据报道 MRI 准确度为 93% [ 20 ]。

MRI 的一项用途是检测 HIV 患者体内的蛋白酶抑制剂 (Indinavir) 结石，该结石是射线可透的，在 CT 或 KUBXR 上不可见 [ 14 ]。

MRI 的优点包括 (a) 没有电离辐射，因此对于必须避免造影剂的儿科患者、孕妇和肾病患者来说是理想的 [ 14 ]；(b) 它能够在没有辐射的情况下提供 3-D 图像 [ 9 ]。

MRI 的缺点是 (a) 访问受限，(b) 成本较高（即比 CT 扫描多三倍），(c) 准确性较低和 (d) 图像采集时间较长 [ 9 ]。此外，如动物研究所示，使用高剂量顺磁造影剂可能会导致畸形 [ 10 ]。

6特殊群体的成像

6.1怀孕

怀孕期间用于检查程序的电离辐射风险取决于胎儿的胎龄（最低风险在第 8 周之前和第 23 周之后）和辐射剂量（<50 mGy 被认为是安全的）[ 6 ]。辐射暴露导致致命性儿童癌症的风险小于 5000 分之一（每 33,000 毫戈瑞中有 1 例），诱发遗传性疾病的风险小于万分之一（每 40,000 毫戈瑞中有 1 例）。因此，电离辐射对胎儿的随机影响尤其值得关注。在怀孕期间，可以通过 (a) 仅对受影响的一侧进行成像，(b) 屏蔽母体骨盆和 (c) 将曝光时间或射线照片的数量保持在最低限度来进一步减少辐射伤害 [ 26 ]。

对于疑似尿石症的腰痛孕妇，经腹或经阴道超声被认为是最好的初始检查[ 4、5、6、7 ] 。为了提高 US 检测的准确性，多普勒超声使用 0.70 的截止值或 0.06 的 RI 变化测量阻力指数 (RI)，如果扫描在6–48 小时的演示 [ 26 ]。然而，如果在该时间窗之外对患有肾病且携带非甾体类抗炎药的患者进行检测，检出率可能会受到影响 [ 26 ]。

US 的闪烁伪影使用 B 模式和多普勒，可以通过将结石与其他回声结构区分开来提高结石检测的灵敏度 [ 9 ]。彩色多普勒可用于检测输尿管-盆腔交界处的输尿管射流或尿液通道，此处没有射流表示输尿管完全阻塞。然而，由于妊娠输尿管压迫输尿管，可能会出现假阳性。因此，本研究应在对侧卧位患者体位上进行确认 [ 26 ]。

如果 US 在检测结石方面模棱两可，建议将 MRI 作为二线成像方式。这项调查确定了阻塞程度，在某些情况下，它提供了结石大小的估计值 [ 6 ]。虽然它对胎儿没有有害的电离辐射，但由于胎儿器官形成过程中安全性的数据有限，应避免在妊娠早期进行 MRI [ 26 ]。然而，没有足够的数据证明 MR 暴露对发育中的胎儿的有害影响。应在 1.5 T 非对比 MRI 的基础上使用医疗益处超过任何未知的潜在风险 [ 27 ]。此外，普遍认为怀孕期间应避免使用含钆造影剂 [ 27 ]].

MRI 还可作为孕妇超声检查的有用辅助手段。肾脏在 90% 的时间确实会经历生理扩张，尤其是在右侧，通常早在妊娠 6 周就可以看到，并在产后 6 周消退 [ 9 ]。肾积水可归因于妊娠子宫和终线之间的输尿管受压 [ 4 ]。因此，如果在 US 上无法看到结石，则 MRI 很有用，但临床仍怀疑阻塞性尿路结石 [ 9 ]。

在妊娠中期和晚期，如果 US 和 MRI 无法做出诊断，低剂量 CT (LDCT) 扫描可被视为检查结石的最后选择[ 4,5,6 ]。LDCT 的阳性预测值 (95.8%) 高于 MRI (80%) 和 US (77%)；因此，这可能会避免不必要的负面干预，例如输尿管镜检查 [ 6 ]。美国妇产科学院指出，低于 50 mGy 的辐射暴露（远低于低剂量 CT 的平均值）与胎儿异常或胎儿丢失的发生无关 [ 3 , 5 ]。

6.2儿科

患有尿石症的儿童是结石复发风险较高的群体。因此，鉴于在其整个生命周期中重复成像的前景，应遵守 ALARA 原则 [6、9 ]。此外，成像程序可能需要他们的合作、麻醉和暴露于电离辐射。成人方案不适用于儿童，因为 (a) 他们的结石小且钙化不良，(b) 他们的输尿管较小，被脂肪包围，这会降低 CT 扫描的诊断准确性 [ 6、8 ]，以及 (c) 他们对辐射的敏感度是成人的 10 倍，因此在以后的生活中患恶性肿瘤的几率更高 [ 10 ]。

US扫描应该是检查儿童尿石症的首选。这种方式可以很好地观察肾脏和泌尿道的其余部分，并具有足够的水合作用和良好的膀胱容量。大多数儿童结石位于盆腔交界处或近端和/或远端输尿管。有时，US 会检测到小结石，而 IVU 或低剂量 CT 可能会漏掉这些结石 [ 8 ]。由于体型小和结石探测距离较短，US 在儿童结石检测方面也具有更高的准确性 [ 8 ]。

儿童结石的 US 特征包括具有后部阴影的回声灶、输尿管和盆腔系统扩张，以及肾脏回声和大小增加，这些特征比成人更明显 [ 8 ]。然而，具有谐波和空间复合成像特征的小石头和现代美国机器可能无法投射声学阴影 [ 28 ]。虽然不如 CT 敏感 (70%)，但它是诊断大多数具有临床意义的结石的充分筛查工具 [ 28 ]。此外，超声可用于监测儿童无症状和非梗阻性肾结石 [ 5]. 闪烁的伪影和使用彩色多普勒测量阻力指数可以增强美国对急性阻塞期间结石的检测，例如孕妇 [ 8 ]。然而，超声无法检测出超过 40% 的儿童结石，并且它提供的有关肾功能的信息有限 [ 6 ]。US 是有利的，因为它不需要麻醉并且不涉及辐射。

使用普通 X 射线可以在碎石术手术前帮助定位结石，并且对随访也很有用 [ 6、8 ]。IVU 应明智地用于特定适应症，通常它补充美国的调查结果。IVU 应限制在三个或四个视图，包括 KUBXR，并具有足够的锥度，这应该足以在较低的辐射剂量下进行诊断 [ 8 ]。

鉴于 CT 在美国的广泛应用，现在广泛使用 CT 作为一线研究。2003 年至 2011 年间，大约 63% 的儿童接受了 CT 扫描，而美国 (24%) 作为一线影像学检查。NCCT 对尿石症的敏感性和特异性接近 100%。引入了使用结石方案的低剂量 CT（辐射剂量 <3 mSv），这对肾结石的诊断灵敏度达到 96.6%。然而，低剂量 CT 对小儿肾结石的准确性尚未得到证实 [ 28 ]。因此，如果超声无法提供有关尿石症的信息，低剂量 CT 可被视为替代方案 [ 6 ]。

7结石成分和脆性

术前确定结石成分有助于优化结石管理。传统上，石头的成分是利用复杂的光谱法从化学分析中推断出来的，这种方法成本高昂，而且应用不广泛。没有其他化学分析可以确定体内结石成分。可以评估结石的脆性以预测碎裂的可能性。

从历史上看，石头密度一直被视为其成分的替代指标。这是使用 NCCT 测量的，并以亨斯菲尔德单位 (HU) 表示。此外，HU 可用于预测结石治疗的成功率 [ 16 ]。对于 ESWL 治疗，发现 HU 在 900 和 1200 之间的结石是治疗失败的独立因素。实际上，ESWL 故障率和 HU 值之间的关联不是线性的。此外，大多数结石具有混合成分，导致它们的衰减值重叠，从而使对 ESWL 的响应更难预测 [ 16 ]。HU 值的其他局限性包括 CT 扫描仪模型之间的可变性以及推导其值所涉及的高辐射剂量 [ 29 ]。

一项土耳其研究对 115 名肾结石患者进行了 HU 测量和随后的结石分析，发现 HU diff（特定结石的最大和最小 HU 之间的差异）和平均 HU 值 (HU ave ) 可以可靠地预测结石矿物的复杂性。HU diff  < 341.5 表明识别单矿物结石的敏感性为 81.8%，特异性为 67.2% [ 30 ]。其他研究发现，HU ave  < 900 预测尿酸结石，HU ave  > 1000 倾向于钙基结石，而 HU 900-1000 与其他结石（胱氨酸、鸟粪石和草酸钙一水合物-尿酸）相关 [ 30 ] .

双能 CT (DECT) 是通过使用两个扫描仪以两种不同的能量（80 和 140 kV）扫描物体来执行的，从而产生两组数据，然后将其合并成 CT 图像，是一种替代方法预测体内结石成分 [ 16 ]。从两个扫描仪获得的具有不同原子序数的各种结石元素的不同 X 射线衰减可用于通过测量它们的差异来推断结石成分 [ 11 , 16 ]。

现在可以使用 DECT 进行尿路结石的体内表征和钙结石的亚表征。已经表明，DECT 在区分尿酸结石和非尿酸结石方面优于传统 CT [ 11 ]。最近，DECT也对鸟粪石和半胱氨酸结石进行了区分。这将有助于选择更有可能获得治疗成功的鸟粪石结石患者进行 ESWL [ 11 ]。DECT 还可以产生低到高的能量比。不同石头类型的比率差异可用于预测其成分。例如，1.13 至 1.24 的比率预测半胱氨酸结石，而大于 1.24 的比率可能是钙盐 [ 16 ]。

最初，DECT 需要更高的有效辐射剂量。因此，Nestler 等人。建议对尿酸结石患者进行分层，尿液 pH < 5.5 的患者应接受 DECT，而尿液 pH > 5.5 的患者应接受标准 CT [ 22 ]。最近，据报道 DECT 的辐射剂量与标准 CT 相当（2.6 对 2.7 mSv）。事实上，通过进一步降低扫描仪中的电流，DECT 仍然可以在低 40% 的辐射剂量下进行成分结石分析，相当于低剂量 CT [ 16 ]。目前，超低剂量 DECT 已成功区分尿酸结石（敏感性和特异性 100%）和非尿酸结石（敏感性 100%，特异性 79%）[ 16 ]。

DECT 的局限性包括 (a) 扫描仪成本较高，(b) 如果有必要选择前瞻性患者，临床工作流程将面临挑战，(c) 报告辐射剂量的可变性，以及 (d) 不确定最佳成像能量水平以及后期-处理算法 [ 4 , 22 ]。

此外，高分辨率 CT 扫描产生薄（<5 毫米）切片，在骨窗中观察，可用于评估尿石症的内部结构。使用放大镜，与具有异质轮廓的结石相比，在结构上看起来同质的结石在 ESWL 期间碎裂的可能性较小 [ 11 ]。然而，关于尿路结石脆性的研究仍然有限。

8鉴别肾功能

尿石症会影响肾功能。在可以更准确地做出治疗决定的情况下，应确定不同的肾功能，特别是当标准解剖成像显示肾实质可能丢失时[ 5、31 ]。功能信息将有助于在双侧尿路结石的情况下确定治疗侧的优先顺序，并有助于决定在慢性结石病中是否需要保留或切除肾脏 [ 31 ]。此外，基线肾功能可以在以下上尿路结石病的治疗结果中确定 [ 5 ]。

虽然通过超声或 CT 扫描测量的实质厚度可以估计肾功能，但在某些情况下，例如慢性肾病或鹿角形/复杂结石，无法正确确定肾功能（图2.3）。此外，在过去，依赖于 X 射线胶片上造影剂排泄的证明，例如 IVU 或造影剂增强 CT 或 MR 尿路造影中的排泄期，来提供肾脏的功能信息。然而，这现在已经受到质疑 [ 31 ]。

图 2.3

NCCT 显示由于潜在的尿路结石导致右肾萎缩

核肾扫描被认为是评估不同肾功能的金标准。这项研究还可以评估阻塞。常用的放射性同位素示踪剂包括纯肾小球过滤的 99m-Technitium-二乙烯-三胺-五乙酸 (DTPA) 和肾小管分泌的更有效的 99m-Technitium-巯基-乙酰基-三甘油 (MAG3) [ 32 ]。1974 年，Sreenevasan 提出了鉴别肾功能的价值。在双侧肾结石中，肾造影提供了鉴别肾功能的信息，因此先对较好的肾脏进行手术，术后效果良好 [ 33 ]]. 然而，肾脏同位素扫描并未广泛使用、成本高昂、涉及辐射暴露、依赖于操作者且采集时间较长，并且在结石手术中，它不会提供任何解剖信息。在中度至重度慢性肾病的情况下，通过核肾造影评估梗阻的能力受到损害。同样，肾功能评估在梗阻情况下也受到限制；因此，首先需要缓解任何障碍 [ 5 ]。

鉴于这些局限性，已使用 CT 扫描的各种衍生物来估计肾功能。费德等。研究了两个肾脏实质面积的比率，并将其与 MAG3 肾脏扫描进行了比较。两者都显示预测肾功能和观察到的肾功能之间存在非常高的相关性，两者之间的平均差异为 4.7% [ 34 ]。萨马尔等人。调查了 21 名患有单侧梗阻性尿路病变的患者，并从螺旋 CT 扫描中得出正常和梗阻肾脏的总肾脏体积百分比。将其与从 DTPA 确定的肾功能百分比进行比较。同样，对于正常和阻塞的肾脏，他们证明了两个参数之间的高度一致性 [ 35]. 总之，CT 衍生参数在预测分裂肾功能方面似乎很有希望，尽管其实用性需要在精心设计的研究中进行测试。

9结论

多年来，成像技术不断改进，提高了尿路结石检测的准确性，这有助于制定治疗计划。成人 NCCT 和儿科和孕妇患者组的 US 扫描已被证明可用于检测急诊和选择性环境中的大多数结石。与传统成像相比，具有较低剂量电离辐射的 NCCT 的不同迭代已被证明越来越准确。与 US 扫描类似，可以通过 B 型和多普勒特征（例如闪烁伪影、输尿管射流和电阻指数测量）获得有关尿石症的其他信息。使用现成的扫描，结石成分和硬度现在可以从双能 CT 等高级 CT 特征中推断出来。此外，现在可以从 CT 参数推断不同的肾功能，