紅外光譜結石分析法與化學結石分析法的對比研究*

程璐 習明 付小娟 趙芳 楊桂蓮

尿石癥是臨床常見病、多發病，已成為世界范圍的經濟和健康負擔。泌尿系結石在形成初期，部分為泥沙樣結石，由于體積小，大多癥狀隱秘，所以容易被忽視。如果尿石癥早期沒有被重視，即失去最佳治療時機，輕者導致腰腹疼痛、血尿，重者引發尿路梗阻，是繼發腎損害的主要原因，進一步引起堵塞位置以上積液，一旦積液時間過長，即堵塞以上位置承受過大壓力，容易導致腎萎縮、腎小管變性、壞死，甚至腎功能衰竭和尿毒癥等，腎結石的頻繁發作也增加了腎腫瘤的發生率 。此外，尿結石往往與一些代謝性并發癥并存，如高尿酸尿癥、高胱氨酸尿癥、高鈣尿癥、高草酸尿癥、高甘油三脂血癥、高膽固醇血癥及肥胖癥等。近年來，雖然治療手段不斷更新，但是泌尿系結石的發病率日趨增高 。目前認為，尿石癥是系統性疾病，與慢性腎臟病、尿石癥誘導的骨骼疾病密切相關，有增加冠心病、高血壓、2型糖尿病和代謝綜合征的風險。如果沒有得到恰當的治療，尿石癥在10年內的復發率超過50%[1]。在我國，尤其在廣東省及港澳地區，尿石癥是泌尿外科住院的首位病種[2-5]，成為危害人們身體健康的最嚴重疾病之一。而泌尿系結石成分析對于預防泌尿系結石具有重要臨床意義[6]。本研究收集廣州市花都區人民醫院2011年1月-2013 年12月850例泌尿系結石標本，并分別對其進行了化學結石分析、紅外光譜結石分析，現將結果報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 標本來源于廣州市花都區人民醫院泌尿外科2011年1月-2013 年12月因尿路結石住院患者手術后所獲得的尿路結石標本850例，男470 例，女380 例，年齡5~82歲，平均（39.5±10.8）歲。

1.2 方法

1.2.1 紅外光譜法 應用藍莫德（天津）科學儀器有限公司結石紅外光譜自動分析系統進行泌尿系結石成分分析。首先對尿路結石進行清潔后，隨之放入70~100 ℃烘箱內烘干。第二步取約1 mg尿路結石樣品粉末與事先充分干燥的200 mg純溴化鉀進行充分的混合，再放入專用的瑪瑙研缽中研碎。第三步將混合物烘焙10~30 min，再取出后壓片機加壓，制成半透明片，迅速置入紅外光譜槽中掃描。最后電腦繪制譜圖后自動解析和報告結石成分。

1.2.2 化學分析法 應用廣州醫科大學第一附屬醫院微創中心研制結石定性成分分析標準試劑盒。尿路結石標本首先進行清潔，再在室溫下進行干燥出來，并且記錄重量、形狀、大小、顏色等并攝像。第二部在專用的研缽中將結石研成粉末狀。第三步用試劑盒對尿路結石進行測定，結果根據離子反應后生成物顏色的深淺，沉淀的生成，氣體的產生。用定性分析陽性反應組合來判斷結石的化學成分。

1.3 統計學處理 應用SPSS 17.0軟件對數據進行統計分析，計數資料比較采用Fisher 檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

紅外光譜法相對于化學法可以測得更多結石晶體成分，但兩種方法中草酸鈣結石檢出率最高。其中紅外光譜法檢出草酸鈣610 例（71.7%），其中一水草酸鈣（COM ）488例（57.4%），尿酸90例（10.5%），二水草酸鈣101例（11.8%），磷酸鎂銨30例（3.5%），羥基磷灰石69 例（8.1%），一水磷酸二氫鈣3 例（0.5%），黃嘌呤2 例（0.2%），胱氨酸2 例（0.2%），二氧化硅1例（0.1%）。 化學法檢出草酸鈣766例（90%），磷酸鎂銨30例（3.5%），尿酸 9例（1.0%），磷酸鈣8 例（0.9%），胱氨酸2例（0.2%）。兩者檢出相同成分結石的比例是80%。其中608 例兩者結果都為草酸鈣結石。相對紅外光譜分析法，化學法對草酸鈣的檢測靈敏度為99%（602/608），差異無統計學意義（P>0.05），特異度為25%（50/200），差異有統計學意義（P<0.01）。

3 討論

泌尿系統結石是在泌尿系統形成的固體物質，其數目、大小、組成、形狀各異；是泌尿系統常見疾病，多發于30~50歲的年輕人。西方國家的發病率為500例/10 000 000人，中國發病率為101例/ 10 000 000人，近年來的統計資料顯示其發病率還在繼續升高。雖然手術、體外沖擊波碎石等方法可以治療尿路結石，但泌尿結石的復發率一直高居不下，而且泌尿系結石可以直接損害腎功能。因此，泌尿系結石相關成分的分析研究、結石成分與相關危險因素聯系、結石成分與臨床治療的關系、結石成分對預防措施的制定等對泌尿系結石的預防和治療都起到相當重要的作用。在中國尿路結石的分布有著較大的地區差異性。其總體發病率南方高于北方。20世紀70年代，有學者對尿路結石的發病率進行了相關統計，表明尿路結石的地區分布非常不均勻，尿路結石患者占泌尿外科住院患者在黑龍江的比例最低，僅僅為2.5%，貴州的比率最高，占比為59%，有20倍相位差。而這16個省的泌尿外科患者的尿路結石南方占的比例超過11%，其中有6個省的占比達到了30%之多、甚至部分超過30%，這其中就包括廣東省。此外，南部省份，在泌尿外科的住院患者中尿路結石患者幾乎占到第一位。此外，就算在相同的尿路結石高發區，其尿路結石的發病頻率顯示出極度的地區不平衡性。 比如廣東省的廣州、深圳、東莞、佛山地區的發病人數遠遠高于廣東省其余地區。再者在土壤、氣候、降雨、水質量等地理環境因素恒久不變的地區，但其尿路結石的發病率及發病情況、尿路結石成分卻能發生非常大的變化，所以要注意尿路結石成分與居民的飲食習慣、營養狀況、生產生活勞動習慣、遺傳因素之間的關系， 所以對尿路結石成分的準確分析至關重要。英國，德國，首先，北歐國家和美國等發達國家，隨著工業化進程加快、財富的累積，其泌尿系結石的發病率也越來越高，即大家稱之為的西方“石波”現象。隨著經濟的持續發展，尿路結石持續高發的流行病學特征，成為許多國家伴隨經濟發展的一種較為普遍的現象。中國是一個多民族、地域廣闊的國家，在不同的民族、不同地域顯示出各異的泌尿系結石的發病率。這可能與差異化的民族飲食、種族遺傳因素、生活習慣有關。因此應該重視與之相關的該地區居民的生活、飲食習慣與泌尿系結石發病的關系。同時明確結石成分，對結石進行成分分析，是對泌尿系結石治療和預防的關鍵。通過對尿路結石成分的分析、并依據結石成分與飲食結構的關系來調整患者的飲食，從而達到預防結石復發的目的[7-9]。同時依據不同的泌尿系結石成分制定不同的溶石治療方案，并對不同結石成分的尿路結石患者制定個體化預防、治療方案。隨著結石手術、體外震波碎石的發展，尿路結石標本更容易獲得，目前結石成分的鑒定已經成分預防、治療尿路結石重要依據的泌尿系統結石成分的測定。目前結石成分分析的方法約有8種，但其中化學分析法和紅外線光譜分析法最常用。

當前實際檢驗工作中對泌尿系結石成分鑒定方法主要有化學、物理分析法。化學分析方法是較早的泌尿系結石成分分析的方法，但化學成分檢測有其較多的缺點：首先其所需要標本量多，同時需對粉碎結石標本并破壞結石的組織結構，定性方面其只能對已經知曉的成分進行鑒定，這種局限性就導致其不能發現新的尿路結石成分；另外而結石的定量檢測中，其對一些微量元素的檢測靈敏度不夠，不能對磷灰石和鈣磷石等相似的晶體結構進行辨別，同時亦無法對水合作用程度做出辨別[10]。再者由于不同批次、不同廠家生產的化學結石分析試劑盒的優劣程度不一、以及試劑盒本身的靈敏度和特異度的差異，從而容易導致假陰性、假陽性，導致化學結石分析法特異度較低，目前在歐美等諸多西方發達國家，化學結石分析鑒定法已經被淘汰使用[11]。由于泌尿系結石成分相對復雜，本研究結果亦顯示化學分析法僅僅對6種泌尿系結石成分能做出鑒定，這就限制了其在臨床檢驗工作中進一步推廣應用。盡管如此，對于一些欠發達地區及醫院，由于其成本低廉、操作簡單、容易上手、并能對常見結石類型相對較準備測定等優點，化學分析法仍然有其存在的意義。

紅外光譜，俗稱物質“指紋”，其依據的檢測原理是：通過物質在紅外光區域吸收峰的特異征象來確定物質的結構及成分。這一系統能精準分析結石成因，從而為結石病患者的藥物和飲食生活習慣，提出針對性的調整方案，從根本上解決尿路結石復發問題[12-13]。紅外光譜分析法具有方便、準確、快捷的優點；即可以鑒定非晶體成分，也可以對晶體成分進行辨別；既能對有機化合物做出鑒定，也可以對無機化合物準確鑒定。隨著科技的發展，紅外光譜分析技術的成本已逐步遞減、技術逐步完善，紅外光譜分析技術在19世紀80年代就已經成分國外等發達國家的主要結石成分分析手段，并且伴隨尿路結石治療方法及技術的成熟及大面積開展，已逐漸顯現出其重要的臨床作用，慢慢的其已經成為泌尿系結石的綜合治療環節中重要的組成部分。紅外光譜的鑒定是依據紅外線譜圖中不同物質產生不同的峰強、峰位、峰形，來對尿路結石的成分做出準確的鑒定。由于泌尿系結石成分30余種之多，并且結石單一成分少見、多以多種成分混合存在，所以紅外線圖譜解析就顯得非常煩瑣、容易出錯、極難掌握，這些都影響了它在實際臨床工作中的推廣和應用。結石紅外光譜自動分析系統很好解決了這一技術性難題，紅外光譜分析儀圖譜的解析過程完全自動化；這技術創新性、完美地解決了目前泌尿系結石簡易操作、準確分析的難題，可從根本上對舊式的化學結石分析法進行取代，毫無疑問，它將對泌尿系結石的診斷、治療、預防等方案的制定和改善產生深遠的影響。紅外光譜分析方法具有檢測速度快、操作簡單、分辨率和靈敏度高的優點；并且檢測的結石不受破壞，所需結石樣本量非常少、即便是細小結石碎渣都可進行分析，它可用于分析結石的晶體成分和非晶體成分，因此具有高檢測效率及高準確度[14-16]。本研究的結果也表明 ，相對化學結石分析法，紅外光譜法是泌尿系結石成分鑒定非常理想的方法。

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