非自由體位借助于尿靜水壓導致腎組織損傷和腎結石的形成

【關鍵詞】非自由體位；腎結石；腎組織損傷

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2013.20.076

目前普遍認為腎結石患者的腎臟病理學變化主要是腎積水所致的腎壓迫性萎縮，繼發性慢性腎盂腎炎[1]。筆者研究非自由體位與尿引流和尿石分布的關系時發現，習慣于單側或（和）仰臥位，結石位于同側腎或輸尿管內者占84.4%，在對側出現者占15.6%；仰臥位者，結石所在側別的差異不明顯；自由臥位和俯臥位患者占7%。 字2檢驗顯示其間存在顯著性差異[2]。根據解剖、生理及相關文獻做進一步研究后認為，除了已知的尿路畸形、梗阻、感染和外傷等因素外，腎結石的病因和發病機制可能是非自由體位借助于腎內郁積尿靜水壓對腎實質的長期性牽張和壓迫導致的慢性缺血萎縮性損傷；結石只是腎組織損傷時產生的各種病理性產物在體內尿液中相互作用并凝結在一起的固體凝聚物。所謂非自由體位，本文特指能夠導致：（1）腎內尿郁積短期或持續存在的體位；（2）短期或持續不能直立位排尿的體位；（3）能引起（1）和（2）同時存在的體位。從解剖位置看，最不利于尿引流的體位在腎是直立位、單側臥位或/和仰臥位，其可導致腎內尿郁積；在膀胱則為非直立位[2]。筆者現就非自由體位借助于尿靜水壓導致腎組織損傷和腎結石的形成綜述如下。

1腎結石的體內分布特點與腎盂的解剖類型和人體體位的關系

腎結石的體內分布特點與腎盂的解剖類型和人體體位的關系，其實質是與腎盞深的大小（相應的是腎內郁積尿靜水壓的大小）和腎內郁積尿靜水壓持續存在時間的關系。

筆者把腎門附近的腎盂稱作腎盂門。當終尿從乳頭管流出后，直到流出腎盂門之前，無論腎盂腎盞大小，都必須首先灌滿低于腎盂門的腎盂腎盞部分，才能漫過腎盂門流出。當人體上半身直立位時，腎內尿液必須漫過腎盂門下緣的最高點才能流出。當人體側臥位時，腎內尿液必須漫過同側腎的腎盂輸尿管連接部或近端輸尿管的外側壁的最內側點才能流出。因此，筆者認為，把腎內尿液流出時實際要越過的最高點作為測量腎盞深的起/或止點較為合適[3]。本文所指的：（1）中腎盞深：腎中部大盞的小盞的杯口緣的最外側點到過腎盂輸尿管連接部或近端輸尿管的外側壁的最內側點的縱軸線的垂直距離[3]。可用來表示仰臥位或/和側臥位時同側腎的中腎盞深。（2）下腎盞深：腎下極大盞的小盞的杯口緣的最低點到腎盂下緣的最高點的水平線的垂直距離[3]。可用來表示直立位時的下腎盞深。循此視角觀察下述現象。

1.1體位性腎內尿郁積現象確實存在。正常人腎臟分泌尿液的速度是1 ml/min。王氏等[4]讓受檢者均取仰臥位冠狀面縱切面或俯臥位腹部墊高縱切面的探查方法，測量腎集合系最大分離數值，并做尿常規檢查，對355例腎竇分離患者進行超聲圖像分析。結果B組（共105例，均無泌尿系疾病）腎竇分離最大液性暗區寬度為0~6 mm 84例，7~10 mm 18例，11~14 mm 3例，檢查完畢，囑患者排尿。排尿10 min后復查，96例縮小到4~6 mm，9例縮小到7~9 mm，排尿后腎竇分離無超過10 mm者。該結果說明：（1）由于排尿前的檢測數據中，包括有俯臥位檢測時的測量結果，所以，即使受檢者全部改取仰臥位檢測，腎竇分離>10 mm者有可能多于而不可能少于3例；（2）B組105例B超受檢者的腎竇分離數據（無論是排尿10 min后的檢測數據，還是排尿前后的數據對比）說明，凡單側臥位或/和仰臥位的持續時間超過10 min的正常人，其同側腎內都存在著體位性腎內尿郁積現象。

1.2據研究，發生腎結石的188個腎臟中，136個（72%）為腎內型腎盂；伴同側輸尿管結石的232個腎臟中158個（68%）為腎內型腎盂。腎內型腎盂的腎和同側輸尿管結石發生率顯著高于非腎內型腎盂（P<0.01，P<0.05），腎內型腎盂發生多發腎結石率顯著高于非腎內型腎盂（P<0.01）[5]。解剖學與影像學研究表明，腎內型和非腎內型腎盂形態存在著明顯差異，主要表現為腎內型腎盂較非腎內型腎盂位置深、體積小以及腎盂輸尿管移行部內徑小[6]。從直觀上看，腎內型腎盂的中腎盞深大于非腎內型腎盂的中腎盞深。說明腎內型腎盂者腎結石發生率高可能與腎內型腎盂的中腎盞深大于非腎內型腎盂者的中腎盞深有關。

1.3據研究，無論是正常人還是腎結石患者、無論男女、無論左腎還是右腎，其中腎盞深組與下腎盞深組組間比較，差異有統計學意義（P<0.01）[3]。可以認為中腎盞深組的總體均數大于下腎盞深組的總體均數。上述顯著的數據差異提示，這可能是導致取單側臥位者（其同側腎內郁積尿的深度相當于中腎盞深組均數）或/和仰臥位者（其雙側腎內郁積尿的深度相當于雙側中腎盞深組均數）同側腎比對側腎（其腎內郁積尿的深度與同側腎者相反）腎結石發病率高、長期臥床患者（其同側腎內郁積尿的深度相當于中腎盞深組均數）比非長期臥床患者（如尚能直立位自由活動者，其腎內郁積尿的深度相當于下腎盞深組均數）腎結石發病率高的解剖生理因素之一。即：這可能是導致非自由體位患者同側腎腎結石發病率較自由體位患者腎結石發病率高的解剖生理因素之一。

1.4據研究，正常成人男女組間比較，中腎盞深組的差異和下腎盞深組的差異均有統計學意義（P<0.01）[3]。上述結果提示，在導致腎結石發生的因素中男性組的中腎盞深組均數和下腎盞深組均數分別大于女性組可能是導致男性組與女性組腎結石發病率不同的解剖生理因素之一。

1.5據研究，在腎內尿郁積持續時間的差別上，取自由體位的和取非自由體位的相比較，在結石組是n’=154，P<0.01；在非結石組是n’=114，P<0.01；在結石組和非結石組間是n’=270，P<0.01。配對 字2檢驗，非自由體位者發生尿石癥的可能性也非常顯著地大于對照組：自由度（n’）=1，

字2=38.63> 字2=0.01，P<0.01。這提示腎內郁積尿的持續時間可能是導致腎結石發生的重要因素[2]。

2腎小囊腔和集合系統內的尿靜水壓持續且有限升高可能導致腎小球、腎小管等功能減退、細胞組織缺血萎縮凋亡

腎小囊腔和集合系統內的尿靜水壓持續且有限升高可能導致腎小球、腎小管等功能減退、細胞組織缺血萎縮凋亡。腎小囊球周纖維化只是腎小球損傷時從缺血萎縮到凋亡消失的病變過程中短期存在的特殊結構。

2.1腎盂內尿靜水壓升高能導致腎實質損傷。王氏等[7]在研究高草酸尿和輸尿管梗阻對鼠腎小管上皮細胞凋亡的影響（術后兩周病檢）時發現，完全性輸尿管梗阻并高草酸尿組（D組）的凋亡水平是假手術組（A組）的251倍，是高草酸尿組（B組）的9倍，是單純輸尿管梗阻組（C組）的2倍。這些結果提示，輸尿管梗阻是比高草酸尿更重要的致凋亡因素，完全性梗阻與高草酸尿產生協同促凋亡作用，導致腎實質損傷。說明輸尿管梗阻時，隨著腎盂內尿靜水壓升高，復合型乳突管口可能受壓開放，輸尿管、腎盂、乳突管、腎小管和腎小囊腔共同構成一個連通器。根據連通器原理，可知腎盂內液壓升高可能是導致鼠腎單位等腎實質受壓萎縮變薄的真正的更重要的原因。

2.2腎盂內液壓的高低和持續時間是影響腎小球、腎小管等組織損傷程度和范圍的關鍵因素。湯氏等[8]用豬做實驗發現，腎盂內灌注壓為6.67 kPa（約67 cm H2O），持續到20、30 min時在電鏡下觀察超微結構變化不大。腎盂內壓為13.33 kPa，持續到20 min時，可見部分腎小管上皮細胞內空泡形成，部分微絨毛脫落。腎盂內灌注壓為20.00 kPa，持續20 min時，腎小球、腎小囊結構變化不明顯，腎小管上皮細胞內空泡大量形成，微絨毛脫落，細胞內吞噬溶酶體增多，可見部分細胞的細胞膜、核膜及細胞器膜性結構破裂。30 min時，腎小球、腎小囊管腔飽滿，足突間的間隙變寬，腎間質組織腫脹，腎小管上皮細胞腔面微絨毛大片團狀脫落，可見部分細胞溶解。腎盂內灌流壓為26.66 kPa時，腎組織損傷程度更嚴重。說明：腎小球、腎小管的組織損傷程度既與腎盂內液壓的大小有關，又與腎盂內液壓升高后的持續時間有關（即組織損傷程度和范圍“隨時間積累而加劇”）。

2.3腎小囊腔內尿靜水壓持續性升高（約6周以上）就能導致腎小囊球周纖維化。葉氏等[9]進行了大鼠急、慢性梗阻性腎積水腎組織的形態學改變的實驗研究。腎小球掃描電鏡觀察與正常腎小球相比較，急、慢性組在早期24 h~1周期間，腎小球并無明顯形態學改變；梗阻1~4周期間，急性組腎小球隨梗阻時間遷延腫脹程度加大；梗阻4~6周期間，腎小球開始出現變性、壞死；梗阻6周后，可見明顯的條索狀纖維組織開始包繞腎小球并發生纖維化和玻璃樣病變，在菲薄萎縮的皮質中僅存少數腎小球結構。而慢性模型組腎小球在梗阻3~4周期間，才隨梗阻時間遷延表現輕微腫脹且程度逐漸增強；梗阻4~6周期間，腎小球即發現有變性、壞死；梗阻第6周，可見腎小球旁有條索狀纖維組織增生開始包繞腎小球并發生纖維化和玻璃樣變，在菲薄萎縮的皮質組織中僅存少數腎小球結構。這說明：（1）根據連通器原理可知，因輸尿管梗阻而逐漸升高的輸尿管腎盂內尿靜水壓足以借集尿系統內部的液壓傳遞導致腎小管擴張、腎小囊球周纖維化和腎小球玻璃樣變。（2）“慢性梗阻組的（形態學）改變在程度和時間方面明顯較急性梗阻組滯后”的原因可能是因為前者尿靜水壓升高的速度較后者緩慢[9]。（3）“腎小球旁有條索狀纖維組織增生開始包繞腎小球并發生纖維化和玻璃樣變”（可以看成是腎小囊球周纖維化）的病變形成過程是需要時間（梗阻6周以后）的緩慢進展過程。

2.4腎小囊腔和腎小管內尿靜水壓的有限升高可能是形成腎小囊球周纖維化的必要條件。據研究，“繼發于反流性腎病者，經常有明顯的腎小囊周圍纖維化和包曼囊的增厚以及灶狀間質瘢痕形成”[10]。瘢痕區的主要病理改變是腎小管萎縮甚至完全消失，間質纖維化及慢性炎癥[11]。（瘢痕區）外髓及皮質間質可見從斷裂的小管基底膜外滲的圓形淡染的物質，包括Tamm-Horsfall糖蛋白。瘢痕區的腎小球皺縮或完全透明變性。在非瘢痕區，腎小球形態正常或代償性肥大，可見節段腎小球透明變性。包曼囊壁增厚，小球周圍纖維化，腎小管肥大[11]。動物實驗已表明，持續一定時間的膀胱內高壓可引起腎瘢痕形成。Shahida和George發現在具有新瘢痕形成的31名兒童中24名（77.4%）有排尿功能障礙，他們均有異常的排尿習慣（通過扭曲身體、交疊雙腿、壓迫會陰或坐在足跟上憋尿），排尿功能障礙可引起膀胱內壓升高，這是合并泌尿道感染的VUR形成腎新瘢痕的重要因素[12]。研究認為，瘢痕區的乳頭管口多為復合型乳頭，其乳頭管口因受腎盂尿靜水壓作用而張開，腎小管亦因受壓而斷裂，尿液進入間質，導致局部瘢痕形成。問題的關鍵是：（1）非瘢痕區的園錐型乳頭管口，盡管沒有因受同樣升高的腎盂內尿靜水壓作用而張開，但后者會同時影響所屬腎小管內尿液經乳頭管口流出和腎小球的濾過，腎小囊腔和腎小管內尿靜水壓都將因此而升高。可見，非瘢痕區的包曼囊壁增厚和腎小囊球周纖維化可能就是受此影響所致。僅僅只是因為非瘢痕區的園錐型乳頭管口沒有開放，所以此處尿靜水壓升高的水平有限或者說液壓還沒有升高到直接導致腎小管斷裂的水平，尿液還沒有從斷裂的腎小管處進入非瘢痕區間質且局部炎癥較輕而已。換言之，園錐型乳頭管口沒有因受壓而張開、其所屬腎小囊腔和腎小管內尿靜水壓僅僅只是有限度的升高是非瘢痕區的腎實質內形成腎小囊球周纖維化的兩個必要條件。（2）憋尿等不良習慣借助于膀胱內壓升高和液壓傳遞同樣能導致腎小囊球周纖維化。

2.5腎小囊球周纖維化確實與腎結石患者腎盂尿靜水壓有限升高有關、它是腎小球從缺血萎縮到凋亡消失的病變過程中短期存在的特殊結構。丁氏等[13]通過對34例腎盂結石伴腎積水，腎組織學及組織化學的研究，將腎小球纖維化的病變程度分為三類：（1）“腎小球囊外纖維組織增生呈同心圓樣環繞腎小球囊（即腎小囊球周纖維化），腎小球囊壁結構完整，腎小球囊外伴有不同程度的淋巴細胞浸潤”。“球囊內毛細血管襻部分無明顯的形態學改變。部分病例見毛細血管叢體積縮小，毛細血管基底膜皺縮，管腔變小”。（2）“腎小球囊內纖維組織增生。此類腎小球囊結構完整，鮑曼氏囊腔內纖維組織增多，經PASM及MASSON三色顯示增生的纖維組織主要為網狀纖維及膠原纖維”。“腎小球毛細血管叢體積變小，基底膜網狀纖維增粗，扭曲成花瓣狀”。（3）“腎小球完全纖維化即玻璃樣變”。“玻璃樣變的腎小球結構消失，光鏡下呈紅染、勻質狀的園球結構”。如果按照從（1）經（2）到（3）的順序排列，似可更清楚地觀察到腎小球囊和腎小球毛細血管叢組織結構從缺血萎縮到凋亡消失的變化全過程。這說明腎小囊球周纖維化只是腎小球從缺血萎縮到凋亡消失的病變過程中短期存在的特殊結構，同時它又是腎結石患者腎組織病變的顯著特點之一。更為關鍵的是到底是什么原因導致腎小囊球周纖維化，筆者綜述了腎小囊球周纖維化的八個病變特點：（1）傳統認為腎結石腎小球病變是一種非免疫性損傷[14]。（2）根據病理研究，說明： 腎小囊球周纖維化不是感染性病變[13-14]；（3）根據“腎間質、腎盂黏膜、腎血管無一例見血管壁增厚、血管炎等病變”[13]，說明它不是由腎小球外血管因素引起；（4）根據“腎小球囊外纖維組織增生呈同心圓樣環繞腎小球囊，腎小球囊壁結構完整；腎小球囊外伴有不同程度的淋巴細胞浸潤”，而不是腎小球囊壁某一側纖維組織增生或炎癥，說明它不可能是由腎小囊腔內外的任何一側的局部致病因素引起；（5）根據“從組織學上很難看到腎盂結石梗阻時所致腎小球囊內壓力增高而引起的腎小球囊的擴張”[13]、“腎小球囊壁結構完整”[13]，說明腎小囊囊壁病變不是腎盂內液壓快速升高（后者會導致腎小管斷裂、局部瘢痕形成。如返流性腎病時的瘢痕區）引起；（6）因為尚存的腎小球在不斷的產生尿液，要保持腎盂內液壓不再持續升高或不再快速升高，只能是尿路沒有梗阻或沒有完全梗阻，腎盂內尿液仍然能從尿路流出，才能使腎盂內尿液的流入和排出維持相對的動態平衡；（7）根據本文2.4對反流性腎病時瘢痕區與非瘢痕區病變特點的分析來推測，要維持腎小管壁不因液壓升高過度而斷裂，能夠發生腎結石處的腎小囊腔、腎小管內尿靜水壓只能是有限度的升高（其升高后的壓力范圍大約是：反流性腎病時能使腎小管斷裂的腎小囊、腎小管內尿靜水壓>能夠發生腎結石處的腎小球、腎小管內尿靜水壓>正常人腎小球、腎小管內尿靜水壓）；（8）研究表明，腎小囊球周纖維化的形成過程是需要時間（梗阻6周以后）的緩慢進展的病變過程[9]。上述八條表明，在所有已知的致傷因素中，幾乎只有持續且有限升高的腎小囊內尿液液壓具有這種致傷可能性。

就像胎盤絨毛被浸泡在胎盤血竇里一樣，腎小球囊腔與腎小球毛細血管叢的解剖生理關系，可以看成是腎小球毛細血管和系膜區組織必然是同時“浸泡”在腎小囊腔內的原尿中。根據：腎臟的解剖生理特點；腎結石患者的腎臟病理特點[13]（其中包括腎小球囊壁、腎小球毛細血管和腎小球系膜區同時出現缺血萎縮性病變）；根據腎小囊球周纖維化的上述八個病變特點；根據帕斯卡定律（加在密閉液體任一部分的壓強，必然按其原來的大小，由液體向各個方向傳遞），筆者認為，只有腎小囊腔內持續且有限升高了的尿液液體壓強（它同時提供壓應力和張應力）才有可能導致腎小球囊壁和腎小球內組織同時出現缺血萎縮性損傷。換句話說，腎結石患者的腎組織缺血萎縮性病變（包括腎小囊球周纖維化）可能與腎小球、腎小管內尿靜水壓長時間的有限升高有密切關系。

問題是多數體檢時首次發現的腎結石患者并沒有發生尿路梗阻。在沒有尿路梗阻因素存在時，腎盂、集合管、腎小管、腎小囊腔內的尿靜水壓在什么情況下才會升高呢，此時升高的尿靜水壓會導致腎組織缺血損傷嗎，是先有結石，后有尿靜水壓升高和腎組織缺血損傷，還是先有尿靜水壓升高，后有腎組織缺血損傷，再有腎結石。

3非自由體位借助于郁積尿靜水壓導致腎組織損傷、腎小囊球周纖維化和腎結石的形成

3.1復合型乳頭的存在且乳頭口受壓張開是腎組織損傷和結石形成的解剖生理學基礎。人類腎乳頭的解剖學特點是：簡單型腎乳頭占2/3，通常分布于腎中部，乳頭呈圓錐形，乳頭管開口于乳頭頂端，呈裂縫狀，當腎盂內壓力增高時閉合，從而阻止腎內返流。復合型乳頭約占1/3，多位于腎上下極，乳頭形狀扁平或內凹，乳突管開口寬。當腎內壓力增高時允許腎內返流[11]。人類凹面乳頭狀結構（即復合型乳頭）多見于腎臟兩極部位，在其中部也可發現[15]（注意：不是所有人的腎中部都有復合型乳頭。此解剖特點可能與遺傳有關）。Tammien 和Kaprio發現嬰兒和兒童有三分之二腎乳頭無凸面，且開口處有擴大的前庭，是允許腎內反流的乳頭類型[16]。尸檢報告顯示，與反流進入單純性乳頭相比，反流進入復合型乳頭在較低壓力下就能發生（Funston and Cremin，1978）。在新生兒中，只要2 mm Hg壓力，反流就能發生。到1歲時，需要的壓力增加1個單位（Funston and Cremin，1978），這幫助解釋了在年長兒童中腎內反流相對少見的原因[17]。一般認為引起腎實質反流的壓力極限為40 cm H2o[18]。根據：腎上、下極有較多復合乳頭。有一部分人的腎中極也有少數復合乳頭；上述的尸檢報告；一般認為引起腎實質反流的壓力極限為40 cm H2o[18]；復合型乳頭口張開后，腎盂和集合系統溝通連成一個連通器，尿靜水壓可直接作用于腎小囊壁、腎小球、腎小管和集合管管壁組織并使之受壓且可能產生缺血性損害。筆者認為，這可能是腎結石有可能發生的解剖生理學基礎。

3.2非自由體位者同側腎的腎盂尿靜水壓升高有可能導致復合型腎乳頭管口開放及所屬腎單位腎組織損傷

3.2.1非自由體位者同側腎的腎盂尿靜水壓升高有可能導致復合型腎乳頭管口開放。王氏等[19]為研究雙J管對腎盂壓力的影響，通過尿動力測定儀記錄腎盂壓力基礎值為（33.07±7.04）cm H2O[=（2.43±0.52）mmHg （筆者稱之為A組）]；在儲尿期達到膀胱最大容量時，膀胱壓力為（41.61±10.34）cm H2O，腎盂壓力為（39.44±7.33）cm H2O[=（2.90±0.54）mm Hg（筆者稱之為B組）]；在排尿期達到膀胱最大壓力時，膀胱壓力為（74.95±12.79）cm H2O，腎盂壓力為（65.68±17.03）cm H2O[=（4.83±1.25）mm Hg（筆者稱之為C組）]。儲尿期和排尿期腎盂壓力隨膀胱壓力升高而升高，兩者呈顯著正相關（ｒ分別為0.682、0.921，P<0.05），并且腎盂壓力超過反流的閾值（40 cm H2O）。據研究，男性的左中腎盞深為（3.93±1.01）cm；女性的左中腎盞深為（3.54±0.69）cm[3]。以正常尿比重約1.020計，若以男性左腎中腎盞深為例（以下同），它形成的尿靜水壓是1.020×（3.93±1.01）＝（4.01±1.03）cm H2O[=（0.29±0.08）mm Hg]。對于非自由體位者來說，同側左腎中極腎乳頭處承受的尿靜水壓應是腎盂壓力基礎值[（33.07±7.04）cm H2O]與中腎盞深內尿靜水壓[（4.01±1.03）cm H2O]的和。由此可見，非自由體位者中的一部分人，其同側左腎中極復合型乳頭的乳頭口有可能因承受的尿靜水壓超過40 cm H2O而被迫張開。根據連通器原理，此刻該腎單位的腎集合系統內包括腎小囊內的實際壓力應為：原腎小囊內壓（10 mm Hg）+即時腎盂壓+即時同側中腎盞深內尿靜水壓的和。即：A組（腎盂壓力為基礎值時）=10+（2.43±0.52）+（0.29±0.08） （mmHg）；B組（在儲尿期達到膀胱最大容量時）=10+（2.90±0.54）+（0.29±0.08） （mmHg）；C組（在排尿期達到膀胱最大壓力時）=

10+（4.83±1.25）+（0.29±0.08） （mmHg）。若以cm H2O換算，10 mm Hg=13.6 cm H2O，則為：A組（腎盂壓力為基礎值時）=13.6+（33.07±7.04）+（4.01±1.03） （cmH2O）；B組（在儲尿期達到膀胱最大容量時）=13.6+（39.44±7.33）+

（4.01±1.03） （cmH2O）；C組（在排尿期達到膀胱最大壓力

時）=13.6+（65.68±17.03）+（4.01±1.03） （cmH2O）。但對側腎內尿靜水壓的改變則與此相反。

3.2.2腹內壓力升高借助于腎盂壓力升高同樣有可能導致腎復合型乳頭管口開放。腎盂壓力的基礎值與腹內壓呈正相關，腎盂壓力隨腹內壓升高而升高[20]。李氏等[21]觀察到ESWL中，當患者因疼痛呻吟或咳嗽時，腎盂內壓明顯而迅速地升高，而當癥狀解除時，壓力很快回到原來水平（惜未記錄下來）。國外資料也指出，腹腔壓力的改變可影響腎盂內壓，這種情況應加以注意。呂氏等[22]研究帶雙J導管患者膀胱輸尿管返流及腎盂壓力變化的情況后認為，排尿時腰腹痛與尿液返流水平高及腎盂壓力明顯增高有關。同理，憋尿、外傷、骨折、手術及各種疾病時的疼痛等都有可能導致腎盂壓力升高而迫使腎內復合型乳頭管口開放，腎小囊內壓也隨之升高。

3.2.3腎小囊尿靜水壓升高導致同側腎腎小球濾過率降低，據研究[23]，腎小球的有效濾過壓可用下列簡式表示：腎小球有效濾過壓=腎小球毛細血管血壓-（血漿膠體滲透壓+ 腎小囊內壓），入球端有效濾過壓=45-（20+10）=15 （mm Hg），

出球端有效濾過壓=45-（35+10）=0 （mm Hg），但對于非自由體位者來說，以男性左側臥為例，如果其復合型乳頭口是開放的，其同側腎的該腎單位腎小囊內壓出現上述（A\\B\\C）組的情況改變時，在入球端，其實際腎小球有效濾過壓依次減少到：A1（實際腎小球有效濾過壓）=45-[20+10+（2.43±0.52）+（0.29±0.08）] （mmHg）；B1（實際腎小球有效濾過壓）=45-[20+10+（2.90±0.54）+（0.29±0.08）] （mmHg）；C1（實際腎小球有效濾過壓）=45-[20+10+（4.83±1.25）+（0.29±0.08）] （mmHg）。在出球端，其實際腎小球有效濾過壓依次減少到：A2（實際腎小球有效濾過壓）=45-[35+10+（2.43±0.52）+（0.29±0.08）] （mmHg）；B2（實際腎小球有效濾過壓）=45-[35+10+（2.90±0.54）+（0.29±0.08）] （mmHg）；C2（實際腎小球有效濾過壓）=45-[35+10+（4.83±1.25）+（0.29±0.08）] （mmHg）。

上式表明，在左腎，因入球端腎小球毛細血管處的腎小球有效濾過壓隨腎小囊內壓的升高而低于正常，其腎小球有效濾過量較正常減少；距出球端相當一段距離的腎小球毛細血管，因實際有效濾過壓為負，不可能生成超濾液。隨著腎小囊內壓的增加，不能生成超濾液的毛細血管的長度也在增加。因此，該腎同側腎小球總濾過量低于正常。

3.2.4腎小囊、腎小管和集合管內尿靜水壓升高導致生成組織液的有效濾過壓降低組織液是細胞賴以生存的內環境。據研究，血液和組織液之間通過濾過和重吸收方式進行的物質交換雖然只占總的物質交換的一小部分，但在組織液的生成中起重要作用[23]。組織液的生成和重吸收取決于毛細血管的有效濾過壓。它也可用下列簡式表示：有效濾過壓=（毛細血管血壓+組織液膠體滲透壓）-（組織液靜水壓+血漿膠體滲透壓）；動脈端有效濾過壓=（32+8）-（2+25）=

13（mmHg）；靜脈端有效濾過壓=（14+8）-（2+25）=-5（mmHg）。但對于非自由體位者來說，以男性左側臥為例，如果其復合型乳頭口是開放的，其同側腎的該腎單位腎小囊內壓出現上述（A\\B\\C）組 的情況改變時，在動脈端，其實際生成組織液的有效濾過壓依次減少為：A1（實際動脈端有效濾過

壓）=（32+8）-[2+25+（2.43±0.52） + （0.29±0.08）] （mmHg）；

B1（實際動脈端有效濾過壓）=（32+8）-[2+25+（2.90±0.54）+（0.29±0.08）] （mmHg）；C1（實際動脈端有效濾過壓）=（32+8）-[2 + 25 +（4.83±1.25）+ （0.29±0.08）] （mmHg）；在靜脈端，其實際生成組織液的有效濾過壓依次減少為：A2（實際靜脈端有效濾過壓）=（14+8）-[2+25+（2.43±0.52）+（0.29±0.08）] （mmHg）；B2（實際靜脈端有效濾過壓）=（14+8）-[2+25+（2.90±0.54）+（0.29±0.08）] （mmHg）；C2（實際靜脈端有效濾過壓）=（14+8）-[2+25+（4.83±1.25）+（0.29±0.08）] （mmHg）。

上式表明，同側腎毛細血管動脈端實際有效濾過壓雖為正值，可以產生濾過，但由于壓力低，故生成的組織液少；毛細血管靜脈端的實際有效濾過壓為負值，說明在靜脈端側有相當一段毛細血管只發生重吸收而無組織液產生。故組織液生成的總量遠遠小于他處。這將直接影響該處組織液的更新和流動。腎盞深越深，這種影響越顯著。對側腎內的情況與此恰好相反。這說明：（1）對于非自由體位者來說，其同側腎的復合型乳頭口開放后，已經升高且持續存在的腎小囊腔內尿靜水壓將極有可能借助于跨壁壓導致組織液靜水壓升高，生成組織液的有效濾過壓降低，組織液生成減少。其結果，所屬腎小球、腎小管和集合管的組織細胞都將因組織液的生成減少而缺血缺氧、功能降低或結構改變，甚至細胞凋亡。這可能是導致同側腎該腎單位腎實質萎縮的真正原因。（2）隨著體位變換，體位對同側腎腎單位組織液生成的影響也隨之變換。如左側臥時，左側腎腎單位內皮細胞處的組織液生成減少；改換成右側臥時，左側腎腎單位內皮細胞處組織液的生成因之增加，該處內皮細胞的功能可能因之改善。（3）若同側腎單位細胞組織缺血較重，待血流恢復時，又有可能出現缺血再灌流損傷。可見自由體位對維持和改善腎單位內皮細胞的生理功能具有不容忽視的意義。以這種觀點有可能解釋為什么骨折臥床患者有可能患尿石癥而經常轉換體位又有助于預防腎結石的發生。

3.3非自由體位患者同側腎的實際腎小囊尿靜水壓持續升高可能導致腎小球、腎小管等缺血、凋亡、腎小囊球周纖維化的形成

3.3.1業已證明，人體細胞生長在機體提供的微動力學環境中，機械應力不僅能引起細胞形態、結構變化，還能調控細胞的功能狀態，影響細胞的增殖、分化及凋亡，在某些生理和病理過程中起著重要作用[24]。據研究，是否發生褥瘡取決于壓力的大小和受壓時間的長短[25]。細胞這種損害的程度與壓力大小及受壓時間成正比關系[25]。這些研究結果提示，腎組織細胞在腎盂內郁積尿提供的微動力（尿靜水壓）作用下，也有可能發生同樣的病變。

3.3.2越來越多的體外實驗證據表明，張應力通過降低細胞凋亡與促進成纖維細胞合成豐富的細胞外基質而加速HS（增生性瘢痕）的形成，但壓應力則起到了相反的調控作用，從而抑制SH的生長[26]。這說明張應力與壓應力對組織細胞具有相反的調控作用。

3.3.3據研究，加壓治療至今仍是全身大面積瘢痕治療的主要方法。其機制是在持續壓力作用下局部組織缺血缺氧限制瘢痕增生，缺氧狀態使成纖維細胞增殖受抑與合成能力下降。與此同時，壓力作用可增加膠原酶表達，使螺旋狀膠原束轉變為平行排列，瘢痕縮小[27]。說明：加壓的持續時間是產生、維持加壓效果的必要條件；壓力能轉變膠原束的排列方向（變成平行排列）。

3.3.4根據帕斯卡定律，加在密閉液體任一部分的壓強，必然按其原來的大小，由液體向各個方向傳遞。這提示，腎小囊和腎小管內的液體壓強同時提供了兩種應力：張應力和壓應力。

3.3.5一般認為引起腎實質反流的壓力極限為40 cm H2O[18]。湯氏等[8]用豬做實驗發現，腎盂內灌注壓為6.67 kPa（約67 cm H2O），持續到20、30 min時在電鏡下觀察超微結構變化不大。腎盂內壓為13.33 kPa（約134 cm H2O），持續到20 min時，可見部分腎小管上皮細胞內空泡形成，部分微絨毛脫落。（廖氏，等用）壓力為60~120 cmH2O對兔腎盂進行灌注時，在短期內（術后第1天就能檢測到）會出現尿三蛋白（免疫球蛋白、白蛋白、β2-微球蛋白）及組織學改變，提示短暫的腎功能損害，且壓力越高，腎功能損害越嚴重，恢復時間越長，但只要引流通暢，避免感染，腎功能則會較快恢復[28]。據文獻[24]研究，“壓應力（大于15 mm Hg 即約20 cm H2O），（持續作用時間超過4 d的條件下），對人增生性瘢痕成纖維細胞具有直接抑制增殖、誘導凋亡的復合效應”。假設腎盂內壓稍有升高（如4 kPa約40 cm H2O）而持續時間延長到1 h還沒有發生組織缺血，再持續延長到3、5、7 h，腎小球、腎小管會產生輕度缺血嗎，對于非自由體位者來說，每晚取單側臥位或/和仰臥位睡眠持續7 h，如果有可能導致同側腎腎中極的那些復合型乳頭管口受壓開放、其所屬腎小球、腎小管的部分細胞輕度缺血，而起床后，該處細胞缺血狀態獲得改善，就等同于每晝夜發生一次相應程度的缺血再灌流。沙氏等[29]以大鼠腎缺血再灌流損傷為模型研究發現，缺血1 h組，腎小管上皮細胞及血管內皮細胞內鈣顆粒沉淀明顯增多，主要位于線粒體及胞漿。缺血后再灌流0.5~2 h，與缺血1 h類似，明顯高于正常。再灌流4~24 h，細胞內鈣顆粒沉積持續增高，部分區域可鈣化。若果真如此，腎結石患者病檢發現的腎小管等處的鈣化顆粒、腎乳頭管口等處的鈣斑等都有可能是因非自由體位時引起的腎輕度缺血再灌流狀態長期反復出現、損傷效果累加所致。鈣化顆粒等脫落，可以形成微結石。

3.3.6同理，根據上述3.3.1~3.3.5，筆者認為，對于實際腎小囊內尿靜水壓因非自由體位而改變者（見本文3.2）來說，如果說A組[（腎盂壓力為基礎值時）=13.6+（33.07±7.04）+（4.01±1.03） （cm H2O）]中因實際腎小囊尿靜水壓>40 cm H2O的那部分人有可能因受壓而出現腎單位、集合管等細胞組織缺血再灌流損傷的話，那么，B組[（在儲尿期達到膀胱最大容量時）=13.6+（39.44±7.33）+（4.01±1.03） （cm H2O）]和C組[（在排尿期達到膀胱最大壓力時）=13.6+（65.68±17.03）+（4.01±1.03） （cm H2O）]中因實際腎小囊尿靜水壓>60 cm H2O的那部分人就很有可能因長期反復受壓而出現腎單位、集合管等細胞組織缺血再灌流損傷：（1）這可能是腎小囊球周纖維化形成的真正原因：即升高了的實際腎小囊尿靜水壓可能同時提供兩種致傷應力：其張應力作用能夠降低細胞凋亡與促進腎間質成纖維細胞合成豐富的細胞外基質，與此同時，其壓應力作用可增加膠原酶表達，使螺旋狀膠原束轉變為平行排列且呈同心圓樣環繞腎小球囊。（2）腎小球毛細血管叢等將因其“浸泡”在尿液中同時接受應力作用而缺血、凋亡，腎小球毛細血管的濾過屏障因缺血、缺氧而損毀，血漿蛋白等滲出增多，使尿三蛋白（免疫球蛋白、白蛋白、β2-微球蛋白）等成分的濃度增加。（3）對于非自由體位者來說，同側腎的腎小管、集合管和乳頭管等的上皮細胞可能因同時受到尿液液壓的雙重應力（張應力和壓應力）而缺血、凋亡，對尿三蛋白等重吸收功能降低。據研究，腎小管的血液供應來自腎小球，所以與腎小球相比，腎小管更容易遭受缺血性損傷[30]。這可能是非自由體位導致同側腎腎結石形成的解剖生理因素之一。晉江濤等[31]通過研究（32例）單側上尿路梗阻所致腎積水患者腎盂尿中的成分與腎積水和病程之間的關系發現，患側腎盂尿的內皮素、肌酐、微量白蛋白、β2-微球蛋白、鈉離子、鎂離子、鉀離子、氯離子的濃度，pH值和電導率均高于膀胱尿。兩者比較差異有統計學意義（P<0.05）。這說明升高的腎盂內尿靜水壓確實能導致同側腎腎單位、集合管等處細胞損傷和功能改變。（4）據研究，腎小球毛細血管內皮細胞和腎小管上皮細胞都可因缺血再灌流而出現“Ca2+內流”，細胞內Ca2+增多。細胞破碎后，細胞內Ca2+等成為尿中Ca2+等無機成分的來源，它與細胞碎片、尿三蛋白等尿內有機成分共同成為腎結石形成的物質基礎。因此，若檢測因外傷或疾病而臥床時間超過一周的患者的尿三蛋白濃度并進行統計學分析，其結果有可能證實上述推測。

3.4腎結石的形成據研究，當復合型乳頭發生反流并形成瘢痕后，相鄰乳頭發生變形，簡單型乳頭可轉變為復合型乳頭，進一步加重腎內反流和腎臟瘢痕形成[11]。一個腎臟常有數個腎乳頭被累及，而其中的一個腎乳頭可以有多處病變發生。Randall認為，此型（腎乳頭鈣斑Randall I型）在與代謝無關的腎結石形成的過程中起著主要的作用[32]。這說明對于非自由體位者來說，只要有一個復合型乳突管口因受持續升高的尿靜水壓作用而開放并導致該腎單位發生上述病變，它就可能波及鄰近簡單型乳突管口變形且受壓開放、發生同樣病變。如此重復蔓延，逐漸擴大。時間越久，腎單位發生缺血、萎縮、凋亡消失的數量越多，其原有位置即為郁積尿液占據。郁積尿液量也隨之增多。這可能是腎積水從無到有、從少到多、逐步形成的真正原因。可見，腎積水的實質是腎內短期或長期持續存在的郁積尿液，其積水量與受損腎實質萎縮的多寡或/和尿路梗阻的緩急、程度有關。腎結石的實質只不過是腎組織損傷時不斷產生的各種病理產物（即“有機的和無機的成石物質”）在郁積尿內長期相互作用并凝結在一起的固體凝聚物而已。有機成分和無機成分的多寡決定結石的種類，結石的形狀大小取決于凝聚物在腎內或/和尿路內存留的部位和久暫，而感染可能加速結石的增大和增多。腎結石順流而下，即是其中途停留部位的結石。結石引起尿路梗阻時即出現臨床癥狀。

4兒童膀胱結石發病率高低可能與家長能否讓嬰幼兒直立位小便有關

據研究，兒童泌尿系結石以下尿路結石為多見，發病年齡高峰在4歲以下，而上尿路結石患者無明顯的年齡差異。據報道，近幾十年來，我國兒童上尿路結石的發病率有所上升，而下尿路結石的發病率急劇下降，但總的發病率呈現逐步下降的趨勢[32]。究其原因：

4.1膀胱結石發病率可能與飲食營養關系不密切營養改善能使幼兒增強對疾病的抵抗力，體質改善，直立的更早，是不難理解的。但若結石的形成果真和飲食營養有關，則與下述現象相悖：（1）部位：研究表明，正常人不斷的從尿中排出微結石。泌尿道各部位的結石都可能起自腎臟。營養缺乏理應使腎結石較膀胱結石更常見，但既往文獻中已報道的事實卻恰好相反。（2）年齡：同樣是人，營養缺乏何故只使兒童的膀胱結石發病率增加而不使成人的增加。（3）地區分布：若結石高發區的膀胱結石是由營養缺乏引起，與安徽懷遠一樣貧困甚至更貧困的安徽淮北地區和陜西商南山區，其膀胱結石發病率也應較高，事實并非如此。

4.2兒童膀胱結石發病率高低可能與兒童能否直立位小便有關據研究，本病（指尿石癥）各種動物均可發生，但多發于公畜。林海祥（1996）報道，新疆奎屯地區牛、羊群尿石癥的發病率可達33.4%[33]。臨床上，膀胱和尿道結石最常見，腎結石只占2%~8%， 輸尿管結石少見[33]。牛、羊等動物都不能直立和不能直立位小便。幼兒的體位和小便方式與牛、羊等動物的相似之處恰在于此。二者尿結石好發部位的相似真像大自然為人類做的動物實驗。

4.3為研究五六十年前國人各年齡組膀胱結石發病率不同和隨后兒童膀胱結石發病率急劇下降的原因，筆者于1984-1988年曾對原單位45名同志逐個問詢調查了其原籍（分布在國 內17個省市自治區的43個市縣包括安徽懷遠、廣州、湖南、山東膠東地區、上海崇明及江蘇蘇北等地）群眾對嬰幼兒開始背、抱、坐的時間及其前后幾十年間撫育嬰幼兒習慣的演變。發現，從前許多地方的家長只習慣并滿足于給小兒更換濕尿布，“灰口袋”，“土褲”等，而不注意或無暇將小兒抱起把尿。這樣的小兒能夠得到直立位小便的機會實在太少。當生產方式改變、生活條件和營養狀況改善、小兒的其他疾病發病率降低而體質增強、家長有條件及早將嬰幼兒抱坐及讓小兒取直立位小便之后，小兒能夠獲得直立位小便的機會必然增多、提前。據研究，正常的膀胱后壁與后尿道間夾角約90°~100°。膀胱內口僅在人直立位時處膀胱的最低位。只有在直立位小便時，才有利于膀胱內的微結石排出。小兒的哺乳和斷乳期，正是從睡臥床上，經爬行，再逐步學會站走的時期。嬰幼兒的長期睡臥有利于腎內微結石的形成，但其后學會的爬行動作有利于腎內微結石的排出，故腎結石并不多見。進入膀胱的微結石等若在直立位小便時被排出，可不產生任何癥狀。若小兒因病或發育遲緩不能站立，或家長無暇幫助小兒直立位小便，膀胱的微結石等不能及時排出，就會在膀胱內繼續增大。某些地區膀胱結石高發的原因，可能與當地居民迫于生計或撫育嬰幼兒的風俗習慣等，幫助小兒直立位小便的機會太少、太晚有密切關系。而膀胱結石低發區的嬰幼兒多在3個月前后即被抱坐及直立位小便。我國近幾十年膀胱結石發病率的急劇下降，可能即緣于此。

5改變非自由體位，積極防治腎結石

非自由體位借助于持續存在且有限升高的尿靜水壓導致腎組織損傷和腎結石的形成。尿液總是以液態從乳頭管口流入腎盞。只要尿液流出道上無梗阻因素存在，足夠的尿量、合適的體位引流和及時排尿（不憋尿）應足以保證尿液及其內容物及時排出體外。從這個意義上來說，除了因畸形、梗阻、感染、外傷、異物等因素所致者外，腎結石基本上可看作是一種非自由體位病。它應該可防可治。從本組資料看，除因病、創傷或骨折后處被迫體位者外，形成非自由體位的原因有：（1）與工種、工作環境、工作持續時間有關；（2）眾所周知，無論城鄉，一個地區住房的走向、結構、式樣，門窗的大小、位置，歷代延續，極少改變；甚至于連床的擺放位置、男女臥床的位置都幾乎不變。這種狀況對那些“面朝里才能睡得著”的人只會有利于單側臥位的養成；（3）有的人過分相信“左側臥位妨礙心臟跳動”，長期強迫自己并已習慣于右側臥；（4）過胖、平臥時呼吸不暢，只能側臥，又很少更換；（5）過高枕或老慢支等，使上半身處斜坡臥位；（6）其他。因此，對健康人群深入宣講腎結石與非自由體位的密切關系，曉之以經常更換體位和自由臥位對防治腎結石的重要意義。對長期臥床患者和老年人更應注意及時更換體位、不憋尿和及時排尿。對嬰幼兒要及時抱起把尿和培養直立位小便的習慣，避免長期臥床和非直立位小便。這種改變將有助于降低腎結石的發病率、治療腎結石和防止復發。部隊是個特殊群體。據研究，空軍飛行員、潛艇人員、部隊戰士的腎結石發病率較高。若在該群體中推廣自由臥位并進行有關腎結石發病原因的回顧性和前瞻性研究，其結果可能有利于防治腎結石；同時又可驗證本文假說。

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（收稿日期：2013-01-24）（本文編輯：連勝利）