后尿道彎曲角度對尿流率的影響及預(yù)測下尿路癥狀患者膀胱出口梗阻的意義

賈旭東，何 文，張 明

(1.首都醫(yī)科大學附屬天壇醫(yī)院超聲科，北京 100069；2.河北醫(yī)科大學第二醫(yī)院泌尿外科，河北 石家莊 050000)

良性前列腺增生(benign prostatic hyperplasia, BPH)引起的下尿路癥狀(lower urinary tract symptoms，LUTS)在老年男性中越來越多見，LUTS最常見的病因為前列腺增生導(dǎo)致的膀胱出口梗阻(bladder outlet obstruction，BOO)，其次為膀胱收縮力減低和逼尿肌過度活動等[1]。目前臨床公認的診斷金標準為尿動力學參數(shù)。BOO的發(fā)生機制錯綜復(fù)雜，因此需要對BOO的成因進行更細致全面的分析，發(fā)掘出更有臨床意義的新診斷指標。分別沿前列腺尿道起始處及垂直于恥骨長軸后尿道末端做切線，兩線相交，此角因囊括后尿道因此可稱為后尿道彎曲角(posterior urethral curvatyre , PUC)。本研究根據(jù)數(shù)學模型初步研究PUC與最大尿流率Qmax的關(guān)系，并對良性前列腺增生患者的前列腺總體積(total prostate volume，TPV)、移行區(qū)體積(transition zone volume，TZV)、移行區(qū)指數(shù)(transition zone index，TZI)、前列腺突出膀胱程度(intravesical prostatic protrusion，IPP)、前列腺尿道角(prostatic urethral angle，PUA)、前列腺特異性抗原(prostatic specific antigen，PSA)、尿道長度(urethral length，UL)、前列腺癥狀評分(international prostate symptom score，IPSS)、膀胱出口梗阻指數(shù)(bladder outflow obstruction index，BOOI)與PUC之間的相關(guān)性進行評估，分析比較其對前列腺增生引起的下尿路癥狀的診斷價值及預(yù)測價值。

1 資 料 與 方 法

1.1一般資料 選取2019年1月—2021年8月就診于河北醫(yī)科大學第二醫(yī)院泌尿外科的男性患者253例，根據(jù)患者是否合并下尿路癥狀，將其分為LUTS組193例和正常對照組60例。所有患者接受了詳細的臨床評估，包括病史、直腸指檢和其他身體檢查、國際前列腺癥狀評分、尿液分析、血清前列腺特異性抗原水平，行腹部超聲、經(jīng)會陰超聲和尿動力學檢查。

1.2納入標準與排除標準 納入標準：有下尿路癥狀的男性患者，逼尿肌功能正常。排除標準：留置導(dǎo)尿管、前列腺癌或膀胱癌、神經(jīng)源性膀胱疾病、膀胱炎、膀胱逼尿肌增厚、既往行前列腺手術(shù)或盆腔放療、直腸癌、尿道狹窄、會陰部外傷。

1.3研究方法

1.3.1模型與理論 后尿道彎曲角由θ表示，膀胱壓力為P1，后尿道末端的壓力為P2，尿道直徑為d。尿道起始段尿流速為V1，后尿道末端的尿流速為V2。尿密度設(shè)為ρ。為了闡明后尿道彎曲角對尿流率的影響，設(shè)定了理想狀態(tài)下的2個條件：①尿液是不可壓縮的流體；②膀胱壓力與尿道直徑是恒定的。排除了尿道其余部分所產(chǎn)生的因素。后尿道彎曲角的示意圖見圖1～2。后尿道末端的尿流率(Q)使用以下等式確定：

圖1 后尿道彎曲角示意圖

Q=π(d/2)2V2

(1)

尿流可由納維爾—斯托爾克斯方程及伯努利方程進行分析。尿液的重力和黏滯力可忽略，為了確定V2，方程可應(yīng)用如下：

(2)

其中h1和he分別表示尿道壁摩擦損失的能量和后尿道彎曲損失的能量，而摩擦損失的能量極小，在本研究中可以忽略。此外V1=0，P2為大氣壓既也為0。

he的能量損失定義如下：

(3)

其中彎曲處的損失系數(shù)K使用以下等式計算[2]：

k=2.22·10-3θ+4.04·10-6θ2.76

(4)

由(1)、(2)、(3)、(4)可得尿流率Q的公式：

(5)

由公式可以看出尿流率與尿道直徑成正比，與后尿道彎曲角成反比。

圖2 PUC實測示意圖 θ=PUC

1.3.2后尿道彎曲角的變化對尿流率的影響 假定膀胱壓力為40 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)，隨著后尿道彎曲角從0 °～90 °的變化，計算尿流率的變化率。當后尿道彎曲角從0 °增加至90 °時，尿流率下降約50.9%；當后尿道彎曲角從30 °增加至60 °時，尿流率下降約11.9%；當后尿道彎曲角從30 °增加至90 °時，尿流率下降超過27.4%。

1.3.3超聲檢查 使用阿羅卡彩色多普勒超聲診斷儀。探頭在膀胱適度充盈狀態(tài)下探查前列腺。使用公式計算：TPV=0.52×(前列腺前后徑×左右徑×上下徑)、TZV=0.52×(移行帶前后徑×左右徑×上下徑)、TZI= TZV/ TPV。經(jīng)會陰正中矢狀切面清晰顯示后尿道并測量長度。根據(jù)圖1所示方法測量記錄PUC。應(yīng)用經(jīng)會陰超聲測量記錄PUA及IPP長度。

1.3.4最大尿流率(maximum free flow rate,Qmax) 采用Laborie Delphis尿動力學檢測儀，檢測Qmax及膀胱出口梗阻指數(shù)BOOI。以BOOI>40為陽性，BOOI<40為陰性。所有患者的最大尿流率數(shù)據(jù)由同一醫(yī)師測得。

1.4統(tǒng)計學方法 應(yīng)用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)。計量資料比較采用t檢驗和U檢驗，計數(shù)資料比較采用χ2檢驗，采用ROC分析LUTS組后尿道彎曲角度預(yù)測BOO的敏感度、特異度及分界點，采用Pearson相關(guān)系數(shù)(r)進行相關(guān)性分析，多元線性回歸分析研究BOOI與相關(guān)臨床參數(shù)的關(guān)系。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1LUTS組與對照組的參數(shù)比較 2組PSA 、TPV、TZV、TZI、IPSS、Qmax、BOOI、IPP、PUA、PUC差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；2組年齡及UL差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 LUTS組與正常組的參數(shù)比較

2.2PUC<48 °和PUC≥48 °患者相關(guān)參數(shù)比較 PUC預(yù)測BOO的ROC曲線下面積為0.867(95%CI：0.816～0.918)，診斷BOO的截斷值為48 °，敏感度為88.1%，特異度為75.8%，見圖3。根據(jù)截斷值將LUTS組分為PUC<48 °組與PUC≥48 °組，PUC大的患者(PUC≥48 °)TPV、TZV、TZI、IPP、PUA、IPSS、BOOI更大，Qmax更低(P<0.01)。2組年齡、PSA、UL比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表2。

圖3 PUC預(yù)測BOO的ROC曲線圖

表2 PUC的臨床參數(shù)

2.3PUC與各指標的相關(guān)性分析 將患者的TPV、TZV、TZI、UL、PSA、IPP、PUA、IPSS、Qmax、BOOI與PUC進行Pearson相關(guān)因素分析。結(jié)果顯示TPV、TZV、TZI、IPP、PUA、IPSS、BOOI與PUC呈正相關(guān)(P<0.05)。Qmax與PUC呈顯著負相關(guān)(P<0.05)。UL、PSA與PUC無相關(guān)性(P>0.05)，見表3。

表3 PUC與各指標的相關(guān)性分析

2.4BOOI的多元線性回歸分析 將TZV、TPV、Qmax、PUA、PUC這些變量納入多元線性回歸中進行分析，結(jié)果顯示TPV、TZV、Qmax、PUA、PUC是BOOI的主要影響因素。見表4。

表4 BOOI的多元線性回歸分析

3 討 論

本研究使用流體動力學方法研究后尿道彎曲角對尿流率的影響。Kim等[3-4]已經(jīng)對尿道中的尿流動力學進行了研究，結(jié)果顯示排尿過程中通過PUA時能量發(fā)生損失，從而導(dǎo)致尿流速的下降。根據(jù)數(shù)學模型初步研究PUC與尿流率成反比；隨著PUC增加，尿流率可能會有明顯下降。此外，臨床研究也顯示Qmax與PUC有相關(guān)性，同時PUC也與TPV、TZV、TZI、IPP、PUA、IPSS、BOOI顯著相關(guān)。

下尿路癥狀在老年男性患者中越來越多見，不但患者的生活質(zhì)量受其影響大大降低，而且可能進一步造成膀胱結(jié)構(gòu)功能的不可逆改變，導(dǎo)致更嚴重的癥狀。BOO是LUTS發(fā)生的最常見原因，前列腺尿道梗阻的程度對于確定LUTS患者的治療方式及判斷治療后的結(jié)果非常重要。但是其作用機制影響因素多，各因素之間錯綜復(fù)雜，雖提出了如“球閥”阻塞理論、尿道壓迫等理論[5]，目前仍然沒有公認的定論。尿動力學檢查是評估BOO的金標準[6]，這是唯一一項提供BOO可靠且可復(fù)制證據(jù)的研究。尿動力學檢測可診斷包括梗阻和(或)逼尿肌過度活動等男性LUTS的病因，但該檢查可能出現(xiàn)血尿、尿路感染等不良反應(yīng)，不良反應(yīng)的總發(fā)生率達19%[7]，而且需要同時進行膀胱和直腸插管，操作繁瑣。因此如何準確預(yù)測BOO程度成為目前的研究重點。

BOO和PSA之間的關(guān)系已經(jīng)被證實,研究顯示PSA為4～6 mg/L的男性患BOO的可能性為65%；PSA為6～10 mg/L的男性患BOO的可能性為81%；PSA≤4 mg/L不是BOO的可靠預(yù)測指標[8]。使用PSA作為BOO的預(yù)測指標并不完全可靠，因為其也可能因前列腺癌而升高，因此，PSA升高的男性患者也需要評估是否存在前列腺癌。

膀胱殘余尿(post-void residual urine，PVR)是臨床最常用的評估參數(shù)。PVR具有重復(fù)性好，測量方便的優(yōu)點，并且可以一定程度上反映BOO的嚴重程度，BOO患者的PVR通常增加，多是由于逼尿肌收縮力不足引起。此外，1/3患有BOO的男性不會有明顯的PVR。PVR在臨床測量中會受到膀胱充盈程度、患者主觀意愿、操作者測量手法等多種因素影響，導(dǎo)致測量誤差較大，診斷準確性較低。

Lee等[9-10]顯示使用超聲檢測膀胱質(zhì)量(ultrasound estimated bladder，UEBW)來預(yù)測BOO準確性可達87.9%，并且簡單無創(chuàng)。但由于與前列腺增生的臨床參數(shù)相關(guān)性不強，測量誤差也較大，限制了其在臨床中的普及。膀胱壁厚度(bladder wall thickness，BWT)及膀胱逼尿肌厚度(detrusor wall thickness，DWT)受到了持續(xù)而且廣泛的關(guān)注, Chen等[11-12]顯示94%的BOO患者在膀胱充滿到最大容量時DWT>2 mm，其診斷BOO的準確率接近90%。然而，炎癥、腫瘤、膀胱充盈度等因素均會影響測量，導(dǎo)致測值不準確，但在結(jié)合IPP的BPH臨床分期中，作為輔助測量可能仍然有用。

BPH多發(fā)生于移行區(qū)和尿道周圍腺體區(qū)，前列腺腺體和間質(zhì)成分增生，引起前列腺體積增大，從而向內(nèi)擠壓尿道并且向外膨入膀胱，導(dǎo)致排尿困難等癥狀。大體積前列腺若沒有向內(nèi)擠壓尿道，則尿道路徑不會發(fā)生受壓移位，亦不會引起B(yǎng)OO。若增生前列腺擠壓尿道從而導(dǎo)致尿道路徑位移，小體積前列腺也可引起B(yǎng)OO。有研究顯示PV與梗阻程度無相關(guān)性[13]。本研究中顯示PV與Qmax相關(guān)性小于后尿道彎曲角與Qmax的相關(guān)性。對于預(yù)測膀胱出口梗阻的指標，IPP比前列腺體積更加精準。Yaris等[14]研究顯示前列腺增生患者的下尿路癥狀加重，PUA角度增大也許是其重要原因。PUA增大即表明膀胱頸抬高擠壓尿道使膀胱出口梗阻，從而加重BPH患者的下尿路癥狀[15]。Boulma等[16]認為BOO時“球形瓣”的形成，是由IPP引起的，與此同時IPP也阻礙了膀胱排尿時的運動。正中葉增大導(dǎo)致前列腺尿道角度增加，前列腺尿道角度增加被認為是導(dǎo)致運動障礙以外的因素的原因。PUC角度的增加可能加重BOO患者膀胱出口梗阻。而從測量原理的角度考慮，PUA增大必然導(dǎo)致PUC增大。本研究中也表面IPP與PUC有明顯相關(guān)性。

從流體動力學角度考慮，尿道的動力影響因素主要有腹內(nèi)壓、膀胱質(zhì)量、膀胱壁厚度、逼尿肌厚度等，影響尿道的阻力因素包括前列腺體積大小形態(tài)、膀胱頸開口處角度大小、膀胱頸變形、尿道的彎曲程度、尿道內(nèi)壁的摩擦系數(shù)等，這些都會影響尿道排尿。尿道是尿液排出的必經(jīng)之路，尿道的形態(tài)走形內(nèi)徑會直接影響尿流率。本研究的研究重點就是尿道的彎曲程度對排尿的影響。使用經(jīng)會陰超聲可以清晰顯示前列腺尿道及尿道膜部，以尿液作為聲窗可使得前列腺尿道起始處清晰顯示，而尿道膜部在會陰部更接近體表因此顯示清晰，這就為后尿道彎曲角測量提供了便利。PUC的變化范圍較PUA大，而且更方便測量，這也使PUC成為一個潛在評估指標優(yōu)勢。本研究中排除各種因素，首先通過數(shù)學模擬證實了PUC對尿流率的影響，然后通過臨床研究，證明PUC與Qmax有相關(guān)性(r=-0.358，P=0.002)，而且TPV、IPSS、PUA等都與PUC正相關(guān)。

本研究仍有很多局限性。在排尿過程中，尿道的解剖結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，而PUC是在靜止狀態(tài)下測量的，因此不能反映真實排尿狀態(tài)。而且也沒有考慮尿道管徑對尿流率的影響。雖然這個數(shù)學模型很簡易且包含很多限制，但為前列腺增生的診斷及下尿路癥狀的評估提出了新的角度，且在臨床工作中容易實現(xiàn)，前列腺尿道起始處有膀胱作為聲窗且后尿道末端貼近探頭所以顯示均較清晰，這使得后尿道彎曲角易于測量。

本研究根據(jù)數(shù)學模型初步研究PUC與尿流率的關(guān)系，并對良性前列腺增生患者的BOO與PUC之間的相關(guān)性進行評估，比較其在前列腺增生中的診斷價值及預(yù)測價值。初步判斷經(jīng)盆底超聲測量PUC可以作為評估下尿路癥狀的預(yù)測方法，有利于臨床的廣泛使用，需要進一步的研究。