体外冲击波碎石术治疗泌尿系结石的现状及技术发展

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　　摘 要 体外冲击波碎石术（extracoporeal shock wave lithotripsy， ESWL）是临床上治疗泌尿系结石的常用方法，已在国内外广泛应用数十年，具有操作简便、定位准确、疗效确切、安全性高等优点。近年来，随着腔道内镜和微创外科技术的迅速发展，输尿管镜碎石术和经皮肾镜碎石术的应用率逐渐增加，但ESWL仍是泌尿系结石最主要的治疗方法之一。本文概要介绍ESWL治疗泌尿系结石的现状及技术发展。
　　关键词 体外冲击波碎石术 泌尿系结石 物理震动排石机
　　中图分类号：R691.4 文献标志码：A 文章编号：1006-1533（2019）17-0007-04
　　The current situation and progress of extracoporeal shock wave lithotripsy in the treatment of urolithiasis
　　SHAO Yiqun1， 2*， DA Jun1， ZHU Wenjing2， XU Mingxi1， WANG Yiwei1， PENG Yu2**， WANG Zhong1**（1. Department of Urology， Shanghai Ninth People’s Hospital， School of Medicine， Shanghai Jiao Tong University， Shanghai 200011， China； 2. Department of Urology， Yueyang Hospital of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine， Shanghai University of Traditional Chinese Medicine， Shanghai 200437， China）
　　ABSTRACT Extracorporeal shock wave lithotripsy （ESWL） is a common clinical method for the treatment of urolithiasis and has been widely used for decades at home and abroad. It has the advantages of simple operation， accurate location， definite effect， safety and reliability. The utilization of ureteroscopic lithotripsy and percutaneous nephroscope lithoipsy has gradually increased in recent years with the rapid development of endoscopy and minimally invasive surgery， but ESWL is still one of the most important methods in the treatment of urolithiasis. This article reviews the current situation and progress of ESWL in the treatment of urolithiasis.
　　KEy WORDS extracorporeal shock wave lithotripsy； urolithiasis； physical vibration lithecbole
　　泌尿系結石为泌尿外科的常见病，长期以来一直位列泌尿外科患者住院治疗病因的首位[1]。近年来，随着饮食结构等的改变，我国泌尿系结石的发病率逐年升高，是世界上三大结石高发区之一。我国泌尿系结石的发病率存在着明显的地区、性别和年龄差异，其中南方地区的发病率明显高于北方地区，高发年龄为20 ～ 50岁[2]。泌尿系结石急性发作时表现为绞痛、血尿、排尿困难、尿潴留等症状，给患者带来很大的痛苦。若发生结石梗阻，还可引起梗阻平面以上的输尿管和肾盂、肾盏发生进行性加重的积液与感染。而若不能解除结石梗阻，则长期的肾盂积水将导致肾功能损害、肾皮质受挤压变薄、肾实质萎缩，最终出现肾功能衰竭，危害严重。
　　体外冲击波碎石术（extracoporeal shock wave lithotripsy， ESWL）通过体外冲击波碎石机产生的冲击波持续冲击泌尿系结石，以达到击碎结石并使结石随尿液自然排出的目的。ESWL技术诞生于20世纪80年代，1980年由德国慕尼黑大学的Chaussy等[3]应用HM1型体外冲击波碎石机完成了世界上首例ESWL，由此拉开了应用体外冲击波治疗泌尿系结石的序幕。ESWL已在国内外广泛应用数十年，具有操作简便、定位准确、疗效确切、安全性高等优点，目前基本上取代了传统的外科开放性取石术，成为泌尿系结石治疗的重要方法之一。本文概要介绍ESWL治疗泌尿系结石的现状及技术发展。
　　1 治疗现状
　　ESWL治疗泌尿系结石已在临床上广泛应用数十年，疗效良好。随着体外冲击波碎石机的不断改进和ESWL技术的不断进步，ESWL的疗效和安全性均有所提高。但对ESWL治疗的结石清除率，各研究报告的结果不一。总体来说，对肾结石，ESWL治疗的结石清除率为32% ～ 90%；对输尿管结石，ESWL治疗的结石清除率为34% ～ 97%[4]。结石清除率差异巨大的原因可能与患者的选择、体外冲击波碎石机的性能、医师的专业水平等有关。相比之下，目前普遍认为输尿管镜碎石术（ureteroscopic lithotripsy， URL）和经皮肾镜碎石术（percutaneous nephroscope lithoipsy， PCNL）的结石清除率更高，均>90%[4]。 　　需予指出的是，随着腔道内镜和微创外科技术的迅速发展，输尿管镜和经皮肾镜的临床应用率逐渐提高。目前，URL已成为泌尿系结石治疗最主要的方法，并在各级医院得到广泛应用。在美国，ESWL治疗的费用较URL高[5]，主要原因是体外冲击波碎石机的成本高昂。我国则恰恰相反，ESWL治疗的费用远低于URL。实质上，与URL和PCNL治疗相比，ESWL治疗具有无创、无需麻醉、操作简便等优点，特别适用于那些高龄且存在麻醉禁忌的泌尿系结石患者。ESWL治疗的禁忌证包括凝血功能障碍、出血倾向、严重的心脑血管疾病、妊娠等，患者选择时须予注意。由于医院设备条件不同，不同国家或地区推荐的泌尿系结石碎石方法也不尽相同。2014年美国泌尿外科学会发表的泌尿系结石治疗指南[6]强烈推荐，对直径<2 cm并伴有临床症状的非肾下盏肾结石和直径<1 cm并伴有临床症状的肾下盏结石，ESWL和URL均为首选治疗方法（均B级证据）。另外，无论是美国还是欧洲泌尿外科学会发表的泌尿系结石治疗指南[7]均推荐，ESWL是绝大多数肾和输尿管结石的一线治疗方法。
　　2 技术发展
　　2.1 治疗前应用CT值来预测结石成分及ESWL疗效
　　虽然ESWL已广泛用于泌尿系结石治疗，但对部分患者疗效不佳。结石的成分和硬度是影响ESWL疗效的重要因素。尿酸结石的质地松脆，ESWL的疗效较好。而草酸钙结石的质地坚硬，不易粉碎，即使进行多次 ESWL治疗，其仍不易粉碎，患者却可能出现一系列的并发症。
　　CT值是CT检查时X线穿过组织或器官被吸收后的衰减值，不同的组织或器官的CT值不同。CT值对判断结石的成分有重要价值。一项早期研究对87块结石进行了CT检查及其成分分析，结果发现草酸钙结石、鸟粪石和尿酸结石的CT值分别为（812±135）、（614±121）和（413±143）HU，各型结石CT值间的差异具有统计学意义[8]。一般来说，软组织窗下纯尿路结石的CT值以草酸钙结石最高（990 ～ 1 291 HU），以下依次为磷酸钙结石（925 ～ 1 146 HU）、胱氨酸结石（708 ～ 899 HU）、磷酸镁铵结石（553 ～ 625 HU），尿酸结石的CT值最低（369 ～ 483 HU）[9]。
　　另一项早期研究纳入了50例因泌尿系结石而接受ESWL治疗的患者，结果发现结石已清除患者的结石CT值显著低于有结石残留的患者，两组数据分别为（551.20±46.66）和（926.20±51.42）HU，差异具有统计学意义[10]。一项临床研究显示，对结石CT值<750 HU的患者，ESWL治疗的结石清除率达88%，而对结石CT值≥750 HU的患者，ESWL治疗的结石清除率仅为65%，差异具有统计学意义[11]。结石的CT值与易碎性间存在着显著的相关性。换言之，应用CT值能预测ESWL治疗的结石清除率，指导临床筛选出适合进行ESWL治疗的泌尿系结石患者。目前通常认为，对结石CT值<750 HU的泌尿系结石患者，应用ESWL的疗效较好，但对结石CT值>900 HU的患者，则宜选用腔内碎石方法治疗。
　　2.2 治疗中应用逐级增能法来减少ESWL的并发症
　　逐级增能法是指在进行ESWL时逐渐提高冲击波的强度来击碎结石，这既能使患者逐渐适应碎石过程、减轻痛苦，又能减少患者术后肾周血肿的发生率[12]。一项早期研究应用逐级升高电压法冲击猪肾，结果发现能较固定电压法冲击显著减少猪肾周损伤及其出血的发生率和严重程度[13]，机制可能为应用低能量冲击时可先引起肾血管广泛收缩，相对提高肾血管强度和硬度，从而增强抵抗高能量冲击波所产生的剪张力的能力，最终减少了肾周血肿的发生率[14]。另一项动物研究也发现，与直接应用24 kV冲击波冲击2 000次相比，先应用18 kV冲击波预处理100次，再以24 kV冲击波冲击2 000次，猪肾损伤的范围大大缩小（分别为4%和0.5%）[15]。但以24 kV冲击波先冲击100次作为预处理，却无类似效果。最近进行的一项共纳入418例肾结石患者的随机、对照临床研究显示，与应用18 kV的固定电压法相比，应用14 ～ 18 kV逐级增能法ESWL治疗结石，患者的肾周损伤发生率显著降低（分别为13%和5.6%），尿液中β2-微球蛋白水平也显著更低，而两治疗法组患者的尿微量白蛋白水平、碎石率、结石排净率和二次碎石率间则均无显著差异[16]。
　　尽管应用逐级增能法碎石的疗效没有提高，但并发症、尤其是患者的肾脏损伤发生率较固定电压法碎石显著降低。因此，目前大多数医院已应用逐级增能法ESWL来治疗各种泌尿系结石。
　　2.3 治疗中应用低频率碎石法来提高碎石率和减少并发症
　　一项动物研究发现，与120次/min的碎石频率相比，应用60次/min的碎石频率进行ESWL，猪肾的损伤面积显著减少，其肾小球滤过率的下降幅度也减少了1倍，提示低频率碎石对肾脏的损伤程度较轻[17]。不过，迄今为止并无明确证据表明ESWL治疗会导致患者发生慢性肾功能损害[18]。
　　此外，多项前瞻性研究和荟萃分析结果显示，以60次/min的低频率进行ESWL，碎石效果较120次/min的高频率碎石法显著更优[19-20]。研究发现，冲击波作用会导致结石周围的液体内部局部出现拉力和应力，由此形成局部负压，压强迅速降低后使原来溶于液体的气体过饱和，气体逸出并成为小气泡消散。但高频率碎石时小气泡的产生速率大于消散速率，使得结石周围的小气泡逐渐增多，严重阻碍了冲击波能量的传导过程[21]。在冲击波能量的传导过程中，强大的负压能将液体“撕开”成一空洞，这被称为空化效应。空化效应对结石有碎裂和剥落的作用。高频率碎石时增多的小气泡也会降低结石周围的负压，阻碍空化效應的产生，导致碎石效果降低。因此，应用低频率碎石法进行ESWL除能减少肾组织损伤程度外，还能提高碎石效果。 　　2.4 治療后通过物理震动来提高排石率
　　ESWL具有操作简便、无需麻醉、安全性高的特点，但其治疗的结石排净率却低于URL和PCNL。对泌尿系结石，既往的研究主要聚焦于碎石方法，对排石方法的研究则较少。虽然运动、α-受体阻滞剂以及应用体位排石、中药排石有一定的排石作用，但效果差强人意，尤其是对肾下盏结石。物理震动排石机的出现正逐渐改变这一现状。该排石机由我国郑州大学第二附属医院自主研发，其由主、副振子及可调节倾斜角度的床体组成，排石时先将主、副振子协同紧贴于患者肾区及腹部，然后利用高能物理震动作用使结石与周围组织分离并悬浮于腔中，通过排石机自带的超声影像系统实时观察碎石位置并据此调整振子触压位置，最后调整床体位置，让结石自然下坠直至进入膀胱[22]。若一次排石效果不佳，可重复进行排石。许长宝等[22]的研究显示，ESWL后辅以物理震动排石机排石，1周后的结石排净率为79%，而未用排石机排石患者组仅为49%，差异具有统计学意义。另一项相似的研究也显示，对上尿路结石患者，ESWL后辅以物理震动排石机排石患者组的当日排石率（88.1%）、次日排石率（100%）、1周后的结石排净率（81%）和2周后的结石排净率（90.5%）均显著高于未用排石机排石患者组（分别为68.6%、80.2%、62.8%和69.8%）；对肾下盏结石患者，ESWL后辅以物理震动排石机排石患者组2周后的结石排净率也显著高于未用排石机排石患者组（分别为88.2%和40.0%）[23]。
　　应用物理震动排石机帮助排石是一项新技术，现有的单中心研究纳入的患者数较少，随访时间亦短，需进行多中心、大样本量并有长时间随访的临床研究，以进一步明确物理震动排石机帮助排石的效果。需予指出的是，物理震动排石机不仅适用于ESWL后帮助排石，且理论上也可用于URL和PCNL后帮助排石，临床上应进行相关研究。
　　3 结语
　　ESWL是一种安全、简便、有效的结石治疗方法，可用作绝大多数泌尿系结石的首选治疗方法。不过，随着URL和PCNL的逐渐普及，ESWL的临床地位已受到严峻挑战。如何进一步改进体外冲击波碎石机的性能、提高ESWL的操作技术和技巧、优化ESWL患者的选择，进而不断提高ESWL治疗的结石清除率及排净率，是目前临床面临并需予解决的问题，应继续进行深入的研究。
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