體外沖擊波碎石術治療泌尿系結石的現狀及技術發展

邵軼群 達駿 朱文靜 徐明曦 王一惟 彭煜 王忠

摘 要 體外沖擊波碎石術（extracoporeal shock wave lithotripsy， ESWL）是臨床上治療泌尿系結石的常用方法，已在國內外廣泛應用數十年，具有操作簡便、定位準確、療效確切、安全性高等優點。近年來，隨著腔道內鏡和微創外科技術的迅速發展，輸尿管鏡碎石術和經皮腎鏡碎石術的應用率逐漸增加，但ESWL仍是泌尿系結石最主要的治療方法之一。本文概要介紹ESWL治療泌尿系結石的現狀及技術發展。

關鍵詞 體外沖擊波碎石術 泌尿系結石 物理震動排石機

中圖分類號：R691.4 文獻標志碼：A 文章編號：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 Peoples 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

泌尿系結石為泌尿外科的常見病，長期以來一直位列泌尿外科患者住院治療病因的首位[1]。近年來，隨著飲食結構等的改變，我國泌尿系結石的發病率逐年升高，是世界上三大結石高發區之一。我國泌尿系結石的發病率存在著明顯的地區、性別和年齡差異，其中南方地區的發病率明顯高于北方地區，高發年齡為20 ～ 50歲[2]。泌尿系結石急性發作時表現為絞痛、血尿、排尿困難、尿潴留等癥狀，給患者帶來很大的痛苦。若發生結石梗阻，還可引起梗阻平面以上的輸尿管和腎盂、腎盞發生進行性加重的積液與感染。而若不能解除結石梗阻，則長期的腎盂積水將導致腎功能損害、腎皮質受擠壓變薄、腎實質萎縮，最終出現腎功能衰竭，危害嚴重。

體外沖擊波碎石術（extracoporeal shock wave lithotripsy， ESWL）通過體外沖擊波碎石機產生的沖擊波持續沖擊泌尿系結石，以達到擊碎結石并使結石隨尿液自然排出的目的。ESWL技術誕生于20世紀80年代，1980年由德國慕尼黑大學的Chaussy等[3]應用HM1型體外沖擊波碎石機完成了世界上首例ESWL，由此拉開了應用體外沖擊波治療泌尿系結石的序幕。ESWL已在國內外廣泛應用數十年，具有操作簡便、定位準確、療效確切、安全性高等優點，目前基本上取代了傳統的外科開放性取石術，成為泌尿系結石治療的重要方法之一。本文概要介紹ESWL治療泌尿系結石的現狀及技術發展。

1 治療現狀

ESWL治療泌尿系結石已在臨床上廣泛應用數十年，療效良好。隨著體外沖擊波碎石機的不斷改進和ESWL技術的不斷進步，ESWL的療效和安全性均有所提高。但對ESWL治療的結石清除率，各研究報告的結果不一。總體來說，對腎結石，ESWL治療的結石清除率為32% ～ 90%；對輸尿管結石，ESWL治療的結石清除率為34% ～ 97%[4]。結石清除率差異巨大的原因可能與患者的選擇、體外沖擊波碎石機的性能、醫師的專業水平等有關。相比之下，目前普遍認為輸尿管鏡碎石術（ureteroscopic lithotripsy， URL）和經皮腎鏡碎石術（percutaneous nephroscope lithoipsy， PCNL）的結石清除率更高，均>90%[4]。

需予指出的是，隨著腔道內鏡和微創外科技術的迅速發展，輸尿管鏡和經皮腎鏡的臨床應用率逐漸提高。目前，URL已成為泌尿系結石治療最主要的方法，并在各級醫院得到廣泛應用。在美國，ESWL治療的費用較URL高[5]，主要原因是體外沖擊波碎石機的成本高昂。我國則恰恰相反，ESWL治療的費用遠低于URL。實質上，與URL和PCNL治療相比，ESWL治療具有無創、無需麻醉、操作簡便等優點，特別適用于那些高齡且存在麻醉禁忌的泌尿系結石患者。ESWL治療的禁忌證包括凝血功能障礙、出血傾向、嚴重的心腦血管疾病、妊娠等，患者選擇時須予注意。由于醫院設備條件不同，不同國家或地區推薦的泌尿系結石碎石方法也不盡相同。2014年美國泌尿外科學會發表的泌尿系結石治療指南[6]強烈推薦，對直徑<2 cm并伴有臨床癥狀的非腎下盞腎結石和直徑<1 cm并伴有臨床癥狀的腎下盞結石，ESWL和URL均為首選治療方法（均B級證據）。另外，無論是美國還是歐洲泌尿外科學會發表的泌尿系結石治療指南[7]均推薦，ESWL是絕大多數腎和輸尿管結石的一線治療方法。

2 技術發展

2.1 治療前應用CT值來預測結石成分及ESWL療效

雖然ESWL已廣泛用于泌尿系結石治療，但對部分患者療效不佳。結石的成分和硬度是影響ESWL療效的重要因素。尿酸結石的質地松脆，ESWL的療效較好。而草酸鈣結石的質地堅硬，不易粉碎，即使進行多次 ESWL治療，其仍不易粉碎，患者卻可能出現一系列的并發癥。

CT值是CT檢查時X線穿過組織或器官被吸收后的衰減值，不同的組織或器官的CT值不同。CT值對判斷結石的成分有重要價值。一項早期研究對87塊結石進行了CT檢查及其成分分析，結果發現草酸鈣結石、鳥糞石和尿酸結石的CT值分別為（812±135）、（614±121）和（413±143）HU，各型結石CT值間的差異具有統計學意義[8]。一般來說，軟組織窗下純尿路結石的CT值以草酸鈣結石最高（990 ～ 1 291 HU），以下依次為磷酸鈣結石（925 ～ 1 146 HU）、胱氨酸結石（708 ～ 899 HU）、磷酸鎂銨結石（553 ～ 625 HU），尿酸結石的CT值最低（369 ～ 483 HU）[9]。

另一項早期研究納入了50例因泌尿系結石而接受ESWL治療的患者，結果發現結石已清除患者的結石CT值顯著低于有結石殘留的患者，兩組數據分別為（551.20±46.66）和（926.20±51.42）HU，差異具有統計學意義[10]。一項臨床研究顯示，對結石CT值<750 HU的患者，ESWL治療的結石清除率達88%，而對結石CT值≥750 HU的患者，ESWL治療的結石清除率僅為65%，差異具有統計學意義[11]。結石的CT值與易碎性間存在著顯著的相關性。換言之，應用CT值能預測ESWL治療的結石清除率，指導臨床篩選出適合進行ESWL治療的泌尿系結石患者。目前通常認為，對結石CT值<750 HU的泌尿系結石患者，應用ESWL的療效較好，但對結石CT值>900 HU的患者，則宜選用腔內碎石方法治療。

2.2 治療中應用逐級增能法來減少ESWL的并發癥

逐級增能法是指在進行ESWL時逐漸提高沖擊波的強度來擊碎結石，這既能使患者逐漸適應碎石過程、減輕痛苦，又能減少患者術后腎周血腫的發生率[12]。一項早期研究應用逐級升高電壓法沖擊豬腎，結果發現能較固定電壓法沖擊顯著減少豬腎周損傷及其出血的發生率和嚴重程度[13]，機制可能為應用低能量沖擊時可先引起腎血管廣泛收縮，相對提高腎血管強度和硬度，從而增強抵抗高能量沖擊波所產生的剪張力的能力，最終減少了腎周血腫的發生率[14]。另一項動物研究也發現，與直接應用24 kV沖擊波沖擊2 000次相比，先應用18 kV沖擊波預處理100次，再以24 kV沖擊波沖擊2 000次，豬腎損傷的范圍大大縮小（分別為4%和0.5%）[15]。但以24 kV沖擊波先沖擊100次作為預處理，卻無類似效果。最近進行的一項共納入418例腎結石患者的隨機、對照臨床研究顯示，與應用18 kV的固定電壓法相比，應用14 ～ 18 kV逐級增能法ESWL治療結石，患者的腎周損傷發生率顯著降低（分別為13%和5.6%），尿液中β2-微球蛋白水平也顯著更低，而兩治療法組患者的尿微量白蛋白水平、碎石率、結石排凈率和二次碎石率間則均無顯著差異[16]。

盡管應用逐級增能法碎石的療效沒有提高，但并發癥、尤其是患者的腎臟損傷發生率較固定電壓法碎石顯著降低。因此，目前大多數醫院已應用逐級增能法ESWL來治療各種泌尿系結石。

2.3 治療中應用低頻率碎石法來提高碎石率和減少并發癥

一項動物研究發現，與120次/min的碎石頻率相比，應用60次/min的碎石頻率進行ESWL，豬腎的損傷面積顯著減少，其腎小球濾過率的下降幅度也減少了1倍，提示低頻率碎石對腎臟的損傷程度較輕[17]。不過，迄今為止并無明確證據表明ESWL治療會導致患者發生慢性腎功能損害[18]。

此外，多項前瞻性研究和薈萃分析結果顯示，以60次/min的低頻率進行ESWL，碎石效果較120次/min的高頻率碎石法顯著更優[19-20]。研究發現，沖擊波作用會導致結石周圍的液體內部局部出現拉力和應力，由此形成局部負壓，壓強迅速降低后使原來溶于液體的氣體過飽和，氣體逸出并成為小氣泡消散。但高頻率碎石時小氣泡的產生速率大于消散速率，使得結石周圍的小氣泡逐漸增多，嚴重阻礙了沖擊波能量的傳導過程[21]。在沖擊波能量的傳導過程中，強大的負壓能將液體“撕開”成一空洞，這被稱為空化效應。空化效應對結石有碎裂和剝落的作用。高頻率碎石時增多的小氣泡也會降低結石周圍的負壓，阻礙空化效應的產生，導致碎石效果降低。因此，應用低頻率碎石法進行ESWL除能減少腎組織損傷程度外，還能提高碎石效果。

2.4 治療后通過物理震動來提高排石率

ESWL具有操作簡便、無需麻醉、安全性高的特點，但其治療的結石排凈率卻低于URL和PCNL。對泌尿系結石，既往的研究主要聚焦于碎石方法，對排石方法的研究則較少。雖然運動、α-受體阻滯劑以及應用體位排石、中藥排石有一定的排石作用，但效果差強人意，尤其是對腎下盞結石。物理震動排石機的出現正逐漸改變這一現狀。該排石機由我國鄭州大學第二附屬醫院自主研發，其由主、副振子及可調節傾斜角度的床體組成，排石時先將主、副振子協同緊貼于患者腎區及腹部，然后利用高能物理震動作用使結石與周圍組織分離并懸浮于腔中，通過排石機自帶的超聲影像系統實時觀察碎石位置并據此調整振子觸壓位置，最后調整床體位置，讓結石自然下墜直至進入膀胱[22]。若一次排石效果不佳，可重復進行排石。許長寶等[22]的研究顯示，ESWL后輔以物理震動排石機排石，1周后的結石排凈率為79%，而未用排石機排石患者組僅為49%，差異具有統計學意義。另一項相似的研究也顯示，對上尿路結石患者，ESWL后輔以物理震動排石機排石患者組的當日排石率（88.1%）、次日排石率（100%）、1周后的結石排凈率（81%）和2周后的結石排凈率（90.5%）均顯著高于未用排石機排石患者組（分別為68.6%、80.2%、62.8%和69.8%）；對腎下盞結石患者，ESWL后輔以物理震動排石機排石患者組2周后的結石排凈率也顯著高于未用排石機排石患者組（分別為88.2%和40.0%）[23]。

應用物理震動排石機幫助排石是一項新技術，現有的單中心研究納入的患者數較少，隨訪時間亦短，需進行多中心、大樣本量并有長時間隨訪的臨床研究，以進一步明確物理震動排石機幫助排石的效果。需予指出的是，物理震動排石機不僅適用于ESWL后幫助排石，且理論上也可用于URL和PCNL后幫助排石，臨床上應進行相關研究。

3 結語

ESWL是一種安全、簡便、有效的結石治療方法，可用作絕大多數泌尿系結石的首選治療方法。不過，隨著URL和PCNL的逐漸普及，ESWL的臨床地位已受到嚴峻挑戰。如何進一步改進體外沖擊波碎石機的性能、提高ESWL的操作技術和技巧、優化ESWL患者的選擇，進而不斷提高ESWL治療的結石清除率及排凈率，是目前臨床面臨并需予解決的問題，應繼續進行深入的研究。

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