集合系統對經皮腎鏡碎石術的影響與應用

李柏均，林方優，程帆

(武漢大學人民醫院泌尿外Ⅲ科，武漢 430060)

泌尿系結石是最常見的泌尿系統疾病之一，在工業化國家高達12%的男性和7%的女性在其一生中會患有泌尿系結石[1]。歐洲泌尿外科協會指出，經皮腎鏡取石術(percutaneous nephrolithotomy，PCNL)是目前治療上尿路結石或大型結石(直徑>2 cm)、復雜結石的最佳方法[2-3]，其具有滿意的無石率。PCNL也存在一些嚴重的潛在并發癥，如出血、鄰近器官損傷以及敗血癥等[4]。腎臟集合系統內分布著不同等級的血管，其形態結構與分布是影響PCNL術中及術后出血的主要因素[5]。理想穿刺通道的建立能有效減少對集合系統內血管的損傷，減少術中及術后并發癥的發生。術者只有熟練掌握集合系統的解剖結構及其對PCNL的影響，才能更加精準地進行經皮腎鏡碎石術，降低術后出血風險。現就集合系統對PCNL的影響及其在PCNL中的應用進行闡述，以推動集合系統解剖與經皮腎鏡技術的深入融合。

1 影響PCNL的集合系統因素

1.1集合系統的分類 根據Sampaio等[6]提出的經典腎臟集合系統分型理論，集合系統可分為4種類型。A1型：腎中部的腎盞從屬于腎下極的腎大盞；A2型：腎中部的腎盞分別從屬于腎上極和腎下極的腎大盞，且有交叉；B1型：腎中部為一個獨立的腎大盞引流尿液至腎盂；B2型：腎中部由3個腎小盞直接引流至腎盂。這種早期分類是基于尸體腎臟鑄模，因而存在技術上和時間上的局限性，考慮到死亡后器官發生的形態學變化，集合系統的結構可能會失真、失準，故而這種分類對PCNL的指導意義有限。但Yazici等[7]認為，這種分型不會影響PCNL的結果，但與其他三種類型相比，B1型需要更多的通路才能實現結石的清除，這可能是因為B1型獨特的解剖結構導致從其他腎盞難以到達結石所在的目標腎盞，并且PCNL操作期間不易讓結石掉落至腎盂。隨著科技的發展，目前對于集合系統的分型更加依賴CT等影像學檢查手段，運用CT三維重建技術還原分析集合系統結構更加精準。Miller等[8]通過CT三維重建技術分析100例腎臟集合系統的解剖結構發現，98%的腎臟具有上、中、下極盞組的經典構型，其中95%的上級腎盞呈內外分布，95%的中、下級腎盞是前后分布，此外重建的腎臟CT圖像旋轉一定角度才能更好地識別腎盞的位置和結石所在區域，從后下盞建立通道更加安全、有效。

1.2集合系統的解剖結構 解剖學因素是影響PCNL成功率和術后并發癥的關鍵因素。Binbay等[9]的研究認為，腎臟集合系統的表面積是影響PCNL成功率的主要因素，當患者集合系統表面積<20.5 cm2時，PCNL具有更高的成功率，而腎盞頸寬度、腎盂腎下盞漏斗夾角(infundibulopelvic angle，IPA)并不影響PCNL結果。而Verma等[10]認為腎盞頸寬度、IPA、集合系統表面積會影響PCNL的穿刺次數，盞頸過窄、IPA越小、集合系統表面積越大則越難達到滿意的結石清除率。有研究認為，上下盞頸夾角亦是影響PCNL結石清除率的關鍵因素之一，當上下盞頸夾角>117.5°時，碎石更易散射，PCNL結石清除率下降[11]。Jessen等[12]研究發現，當腎盞長度過長及IPA<30°時，PCNL結石的清除率降低，而腎盞頸寬度不會影響結石的清除率。Guglielmetti等[13]則認為穿刺的腎盞和結石所在的目標盞在CT橫斷面上所顯示的夾角是影響PCNL的因素，若該夾角<75°則進入目標盞較為困難。對于負荷較大的下組腎盞結石，選擇輸尿管鏡碎石可能面臨術后排石困難，結石殘留率高的問題，可選擇PCNL。加深術者對集合系統解剖結構的認識有助于提高PCNL的成功率。

1.3集合系統中的特殊結構

1.3.1腎盞憩室 腎盞憩室是一種十分特殊的集合系統結構，是腎實質內由移行上皮細覆蓋的囊腔，經狹窄通道與集合系統相通，憩室無分泌與收縮功能，但尿液可反流入憩室。研究顯示，上組腎盞憩室的發生率為70%，中組腎盞為12%，下組腎盞為18%，合并結石的發生率達10%～39%[14]。PCNL治療腎盞憩室結石的成功率高，與體外超聲波碎石相比具有更好的效果，PCNL的通路能夠更好地接近更大、更復雜的結石[15]。Garrido Abad等[16]認為PCNL是治療腎后部腎盞憩室結石的首選，但對于處理腎前部的腎盞憩室結石有一定困難。Waingankar等[17]認為，經腎后部的中下腎盞行PCNL治療憩室結石的同時還提供了直接消融憩室的能力。PCNL對上極憩室結石也有效，但存在感染風險。另一項研究表明，PCNL治療腎盞憩室結石的結石清除率最高(90%)，并發癥發生率最低[18]。在絕大部分情況下PCNL是治療憩室結石的首選，術后憩室也可被集合系統吸收或直接消融。

1.3.2融合腎錐體(fused renal pyramid，FRP) 行腎臟內鏡手術時，常見相鄰的兩個甚至兩個以上的腎錐體發生融合，形成FRP，并共同突入同一腎小盞內，即融合腎小盞，這是一種特殊的集合系統解剖結構，在人體腎臟中有一定的發生率[19]。PCNL穿刺需最大限度地減少對通道沿途血管的損傷，如何精準有效地建立安全的穿刺通道是減少出血的關鍵。林方優等[20]研究發現，FRP內有很多細小血管，超聲引導下腎盞穹窿頂點穿刺，如盞頸軸線與FRP正中線重合，葉間動脈損傷的風險會顯著增加，更易發生出血等并發癥。為避免血管損傷，行PCNL時應盡量避開FRP穿刺，若無法避開，則經FRP一側腎錐體的中心線穿刺較融合腎錐體軸線穿刺更為安全。

1.3.3雙集合系統 雙集合系統是指一個腎臟內具有兩套集合系統，臨床上較少見，其解剖結構與普通結構差異較大。因雙集合系統特殊的解剖結構，使位于上極盞的結石不能通過下極通路處理，反之亦然。目前認為PCNL仍是處理雙集合系統的首選治療方式，具有一定的安全性和有效性。對于雙集合系統結石，需要更加完善的術前準備，術者對雙集合系統的解剖結構要更加了解，以警惕術后并發癥的出現。

2 基于集合系統解剖結構提高PCNL成功率的方法

集合系統對PCNL的成功率有著至關重要的作用。無論是術前影像學檢查，術中通道的建立，還是手術體位的選擇都是建立在集合系統解剖之上的，只有術者熟悉患者集合系統的解剖結構，才能更加準確地進行定位穿刺，提高手術成功率、減少術后并發癥。

2.1影像學評估 腎臟與經皮腎穿刺路徑周圍臟器的關系可能是非典型的，因此需要橫斷面成像以確定安全的通道。術前影像學檢查對于PCNL的安全性是至關重要的。以往集合系統的解剖結構是在PCNL手術期間進行靜脈尿路造影或逆行腎盂造影獲得的[21]，但隨著科技的進步，泌尿系CT已逐漸成為診斷泌尿系結石的首選檢查方法，其不僅能顯示結石的范圍、方向和位置，還能提供關于集合系統更詳細的解剖信息，對于選擇穿刺的腎盞十分重要[22]。多平面CT三維重建不僅能還原集合系統的立體結構，還能獲得集合系統表面積、IPA、盞頸寬度等相關參數，重現穿刺路徑周圍血管分布等，滿足術者需求，精準預估手術風險和難度。集合系統CT三維重建與泌尿外科微創手術是近年來的研究重點。

2.2手術通道的建立 PCNL的關鍵是建立穿刺通道。為避免損傷血管，通常選擇無血管平面即Brodel平面進行穿刺[23]。近年來由于超聲引導經皮腎穿刺能更準確地呈現腎盞等集合系統的解剖結構，并減少了患者和術者的輻射暴露，且由于操作更加安全便捷而越來越受歡迎[24]。超聲引導下以目標盞“穹窿-盞頸軸線”定位穿刺法建立經皮腎通道是基于集合系統解剖結構，其能更加精準地進入目標腎盞[25]。隨著移動科技的廣泛應用，現在亦有研究者通過iPad引導建立PCNL通路。使用iPad輔助導航獲取腎臟通路，其攝像頭能顯示腎臟集合系統所有相關解剖結構的細節，并將術前CT圖像上傳至iPad，通過iPad相機上的圖像疊加，輔助術者建立通道[26]。目標腎盞的選擇也至關重要，集合系統的解剖因素會導致不同腎盞穿刺時出現不同的并發癥。腔道泌尿外科協會臨床研究辦公室的數據顯示，有69.2%(3 112/4 494)的PCNL是通過下極盞建立通道，只有9%(403/4 494)是通過上極盞建立通道，通過下極盞建立通道的患者普遍具有更長的住院時間和更高的并發癥發生率[27]。很多學者支持這一觀點，如Boon等[28]發現，對下極盞進行穿刺時會增加結腸受損的風險。根據集合系統的解剖特征，通過腎上極盞可構建一條符合腎軸線的通道，直接進入下極盞和近端輸尿管，其對于處理鹿角結石、腎盂輸尿管連接處結石較下極盞具有明顯優勢[29]。對于復雜結石，通常很難通過單一腎盞將結石完全清除。Singh等[30]研究認為，上極盞的穿刺成功率高于下極盞，但兩者的安全性相同。而Song等[31]則認為，在中間盞進行穿刺的手術時間和無結石率等更佳，中間腎盞穿刺是PCNL治療單個腎盞結石的最佳通路。一項單中心隨機研究顯示，對于鹿角結石和單腎盂結石，微創經皮腎鏡碎石術和常規PCNL的無石率比較差異無統計學意義，而對于多腎盞結石，微創經皮腎鏡碎石術的無石率高于PCNL[32]。微創經皮腎鏡碎石術進入腎盞時具有更好的機動性，更易操作。無論建立何種通道都要求術者全面認識和了解集合系統的解剖結構，只有完全掌握集合系統的解剖結構，才能在操作時更加得心應手。

2.3手術體位 PCNL主要有俯臥位和仰臥位兩種手術體位，俯臥位曾被認為是PCNL的標準體位。解剖因素是影響手術體位最重要的因素。一般而言，仰臥位能降低心血管和麻醉的相關風險，俯臥位則能為術者提供更大的操作空間。一項薈萃分析發現，仰臥位和俯臥位在結石清除率、輸血率、住院時間方面比較無明顯差異，但仰臥位的手術時間更短，術后發熱風險更低[33]。但不管何種體位，都應是基于對集合系統解剖的準確認識，方便術者操作，并最大限度地減少并發癥，提高手術成功率。

2.4模擬手術訓練 PCNL手術的難點和關鍵點是穿刺通道的建立，這要求術者必須熟練掌握集合系統的解剖知識，因而術者一般需進行規范化的術前學習和模擬手術訓練。

2.4.1離體動物器官 可利用離體動物腎臟進行常規PCNL術前訓練，豬腎臟集合系統的解剖結構與人最為接近，豬腎中Ⅳ～Ⅵ級動脈與人腎完全相同，Ⅲ級動脈略有差異[34]，故常用豬腎臟行X線或B超引導下定位穿刺模擬PCNL。此外，豬離體腎臟的穿刺感覺與人體接近，且較易獲取，是最常見的手術訓練對象，其缺點是器官不易保存、成本較高[35]。

2.4.23D打印 3D打印技術一種計算機三維數字成像技術與多層次連續打印技術相結合的技術，通過加工分層、疊加成型的方式逐層增加材料以生成高精度的3D實體模型。傳統通過2D閱片學習集合系統解剖結構的難度較大，而3D打印出的模型能讓術者更直觀的了解集合系統和腎臟血管的立體解剖結構，降低了學習成本。Atalay等[36]發現，通過3D打印建立人體模型確定前、后腎盞數量的準確度分別提高了52%和76%，確認結石位置的能力提高了28%，確定最佳穿刺腎盞位置的能力提高了64%。3D打印模型具有針對性，不同患者集合系統的解剖結構不同，PCNL手術路徑亦不盡相同，而3D打印模型能讓術者更精準地了解不同患者腎臟集合系統的解剖結構和結石分布，從而準確模擬穿刺通道，縮短手術時間，降低術后并發癥的發生率，為個體化治療提供了依據[37]。

2.4.3虛擬現實技術模擬手術 虛擬現實技術能在手術訓練結束后為訓練者提供穿刺時間、血管損傷程度、結石清除率等各種數據，便于訓練者對自己進行客觀評價，以提高手術技術[38]。基于對腎臟集合系統結構及其周圍血管組織和手術場景的深度仿真模擬，訓練者能夠更加真實地體驗手術經歷。此外，虛擬現實技術模擬手術克服了傳統模擬訓練方式解剖關系不明確、數量不足的限制，能夠讓訓練者進行反復且高效的訓練。

3 小 結

人體腎臟集合系統的解剖結構極為復雜，其對于PCNL至關重要，熟悉掌握個體腎臟集合系統的解剖結構是順利完成PCNL的前提。在集合系統解剖結構提高PCNL成功率的應用層面，如術前影像學評估、經皮腎通道的建立、術者的術前手術學習等目前已經較為成熟并得到廣泛應用，但3D打印、虛擬現實技術模擬手術、iPad引導穿刺等前沿技術目前尚未得到普及和推廣，是未來研究的重點。對于特殊集合系統的解剖結構如融合腎錐體、腎盞憩室等與PCNL的聯系目前研究較少，但是隨著研究的深入必將推動PCNL向更加個體化、精細化、安全化的方向發展。