Kidneystoneanalysis:"Givemeyourstone,Iwilltellyouwhoyouare!".
作者JCloutier，LVilla，OTraxer，MDaudon
出版源《WorldJournalofUrology》,,33(2):-69
在过去的几十年中，尿石症已被越来越多地诊断，目前，它影响大约10％的西方国家人口[1-5]。饮食习惯的变化，包括高蛋白质和盐摄入，以及最近富含果糖的碳酸饮料的高消耗代表草酸钙肾结石的发生率增加的主要原因之一，现在最常诊断的结石是草酸钙结石。[6-8]。然而，其他几个因素可能暗示结石头的存在。事实上，已经在尿结石中已发现了超过种的化学成分[9]，并且超过种不同的病因可能涉及结石的形成。在识别结石成分的分析方法中，可以使用化学和物理方法。然而，尽管它们的成本低，但是化学方法通常不足以准确地分析尿结石。它们不能鉴定由遗传疾病例如2,8-二羟基腺嘌呤[10-12]或药物诱导的结石引起的罕见的嘌呤结石[13-15]。此外，它们不能定量混合性结石中各元素的量，并且其不能精确区分在不同的生化和病理生理条件下，草酸钙或磷酸钙的各结晶相间的差异。[16-18]。
物理分析方法
在物理方法中，目前X射线衍射（XRD）和傅立叶变换红外光谱（FTIR）主要用于结石成分分析。他们可识别多种成分，并且可以提供结石成分比的半定量评估。
这些方法能够鉴定非钙结石例如胱氨酸，2,8-二羟基腺嘌呤，黄嘌呤，尿酸，尿酸盐，1－甲基尿酸，鸟粪石，蛋白质，脂质或药物，以及草酸钙/或磷酸钙（CaPh）结石。因为结石可能在泌尿道中保留几个月或几年，它们通常含有几种组分（在我们机构中混合性结石占94%）[19]。准确鉴定结石的次要成分及其这种成分在结石中的分布位置，这有利于在临床上评估所涉及的环境因素或解释成石的过程（例如CaOx成晶于Randall的斑块上的CaPh）。此外，它还可以评估原发性甲状旁腺功能亢进，2型糖尿病及解脲酶细菌引起结石的成（岩）石过程的显着变化（图1,2,3,4）。
物理方法提供关于相同化学物种的结晶相的信息，其可能意味着不同的成石条件：例如，草酸钙的结石中的一水草酸钙石（草酸钙的一水合物，COM）和二水草酸钙石（草酸钙的二水合物，COD），以及磷酸钙结石中的碳磷灰石，透钙磷石及白磷钙石。草酸钙结石可能是各种成（岩）作用的结果，其包括饮食失调，低利尿，遗传或获得性疾病等[9]。对于结晶相也是一样的：COM结石可以对应于与不同的致病性病症相关的高草酸尿状态，例如原发性高草酸尿，肠高草酸血症或特发性草酸钙结石[16,20]。相反，COD结石在高比例的病例中与高钙尿显著相关[16,20,21]。在表面和截面上很容易识别结石的不同形态（图5）。另外，初始成核过程可能与另一种机制（例如，Randall斑块）有关，而不是与其后的成石过程的因素相关。
图。1草酸钙石从Randall斑上的碳酸磷灰处开始起动（箭头）
图2，9岁儿童的肾结石。结石部分显示由结晶引发的混合性结石。该儿童以吃蔬菜饮食为主，蛋白质和磷的摄入不足，并同时患有与肠道感染有关的慢性腹泻，从而导致尿酸铵结石的形成。
。饮食和水的摄入不足，致结石的核心是尿酸铵，其表面覆盖有一水草酸钙（白色箭头）。在此外又进一步覆盖由二水草酸钙石与碳酸磷灰石相混合的混合物（黑色箭头），这个结果是由于此后该儿童生活方式改变，较易获得乳制品。后来孩子患有饮食起源的高钙尿症。
图3，58岁，男性，尿酸结石。患者具有高于30kg/m2的BMI并且患有2型糖尿病和高血压。尿酸是代谢综合征和糖尿病的结果。然而，结石分析提供了证据，尿酸二次沉积于在一水草酸钙结石上（白色箭头）并且结石形成的第一步是在Randalls斑上碳酸磷灰石（黑色箭头），表明结石启动了很长时间
图4，与尿路感染有关的结石。事实上，作为慢性UTI的结果，虽然周边层是由碳酸磷灰石与鸟粪石相混合的混合物构成，但结石的核心是由纯一水草酸钙结石构成，提示代谢因素首先参与了石头的形成。值得注意的是，最初的一水草酸钙结石显示乳头印记（箭头），这高度建议结石是从Randall斑处的异质成核
图5，常见的草酸钙结石。根据结晶相，结石的形态差别较大：一水草酸钙结石为Ia亚型（a为结石外观，b为结石截面）。二水草酸结石为IIa亚型（c为结石外观，d为结石截面）
以上这些考虑说明了结石分析的重要性，因为结石分析可以提供关于结石的形态，化学成分和结晶相以及它们在结石里的分布位置。
只有物理方法才能识别这种混合性结石内多种成分。为此，在常规实践[22]中提出了几种技术，包括X射线衍射[23]，红外光谱[24]，拉曼光谱[25,26]，扫描电子显微镜[27]或热分析[28]]和立体显微镜分析结石的形态[9,20]。如今，红外光谱被广泛用于世界上每年超过30万次结石的分析。限制一些中心使用结石分析技术的因素，可能是与设备相关的成本有关，X射线衍射和扫描电子显微镜是最昂贵，红外光谱法较便宜。
结石分析中的哪些信息可能与临床相关？
许多病理和代谢紊乱的第一表现可能就是结石。结石分析的目的是从结石中收集所有相关信息，帮助医生确定结石形成和生长的原因。为此目的，医生可以调查与结石形成的相关的血液和尿的生物化学特征，以便鉴定能够提供关于涉及结石形成的可能风险因素的代谢疾病或代谢紊乱的准确信息。如果结石的成分与病因学诊断不相符，这种代谢调查不能确保对结石病原性疾病的实际诊断。此外，在随后的结石的分析中，可以在高达21％病例会有不同的结果，这意味着必须对每个不同结石的形态结构进行分析[29]。
因此，除了代谢评估，结石分析是病因诊断的必要步骤。在某些情况下，成石过程中隐含的一些代谢疾病有可能未被标准代谢评估所识别，而结石可能提示明确诊断的特定成分的信息[12-15]。如由2,8-二羟基腺嘌呤构成的结石提示的是腺嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷。为了获得这个结果，需要使用结石分析的物理方法。
结石分析必须报告关于结晶相，它们在结石中的位置和结构特征（形态结构分析）的定性和定量信息[9,20]。这种程序在于检查表面和横截面形态以将结石特征概括为可以与代谢紊乱和疾病相关的形态类型。此外，准确地确定结石的所有部分（芯，内层，外围层和表面）的组成是必要的。最后，对整个结石（或结石的碎片）的全面定性分析及其相应成分在结石中的比例分析是值得推荐的。
形态特征和相应的形态类型已经被描述[9,20]。在表1中，总结了各种类型的结石，其相应的主要晶相和与每种结石类型相关的常见原因。98％的尿结石可以根据该分类进行分类。如果结石不能分类，应考虑两个解释：化学成分（例如二羟基腺嘌呤，黄嘌呤，阿扎那韦，磺胺嘧啶...）或原因非常罕见[30]。因为结石通常由几个结晶相组成，所以发现与不同结晶相相关的不同亚型的混合物并不奇怪。在我们的经验中，发现二元混合物（如COM和COD）或三元混合物（包括COM，COD和碳磷灰石）可达总数的四分之一（图6）。
图6,IIa+Iva亚型混合性结石，由二水草酸钙及碳酸磷灰石交替构成。这种形态与构成，高度提示为高钙尿。值得注意的是，超过50％的与原发性甲状旁腺功能亢进有关的含钙结石表现出这样的结构
尽管随着输尿管软镜的进展，使准确的结石分析受到一定的限制，这是因为激光将大部分结石粉碎，因此仅能提供用于分析的小片。然而，记住60-80％的尿结石可自排，应重点对这些结石进行收集并做相应的成分与形态的分析。
结石分析的重点
定性方面
定性成分是必要的，并且非钙成分在临床上是相关的。
嘌呤：尿酸可以是尿中过量尿酸排泄的标志物（高尿酸尿），但是其更常与胰岛素抵抗相关，伴随肾氨生成缺陷和恒定的酸性尿。在较少的情况下，其与尿液的高尿浓度相关，因为使用长期尿酸排泄药物或患有需要部分或全部结肠切除术（消化性碱性损失）的炎性肠病的患者中常有尿量不足的情况。
尿酸可以被鉴定为三种不同的结晶形式：无水，一水合物或二水合物。关于结石的原因，这三个晶相之间没有明显的差别。然而，尿酸二水合物是在结晶尿研究中鉴定的最常见的尿酸结晶相，并且该相随时间稳定性差，因此在数周或数月后自发地转化为无水尿酸。鉴定结石中的尿酸二水合物，特别是作为尿酸的主要形式，高度提示了具有最近的结石形成的活性成（岩）石过程。
相比之下，尿酸盐结石，不管与尿酸盐阴离子连接的阳离子，总是与尿液中过多的尿酸盐浓度相关联，这可能与尿量低或尿酸排泄量高有关。在所报道的各种尿酸盐中，尿酸氢铵和一水尿酸钠多见，这主要在于它们不易溶解。它们主要存在于碱性尿液中。在高尿酸盐和高钠浓度的情况下可以见到尿酸钠，而在高浓度铵下可观察到尿酸铵。氨的起源是肾细胞的过度产生，作为代谢性酸中毒的代谢机制或通过解脲酶细菌分解尿素而来。
二羟基腺嘌呤是腺嘌呤磷酸核糖转移酶缺陷的特异性标志物，一种能够诱导结晶性肾病和终末期肾衰竭的严重和罕见的遗传疾病。
结石中的黄嘌呤提示黄嘌呤的过量产生和/或氧化途径上的缺陷以将其转化为尿酸。可能涉及两种病理状况：一种情况是患有加速嘌呤代谢途径的黄嘌呤脱氢酶（家族性黄嘌呤尿）的遗传缺陷，另一种情况是Lesh-Nyhan综合征（次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶缺陷），存在着一种抑制别嘌醇治疗的酶。
甲基-1尿酸是咖啡因的主要代谢物之一。它在肝脏中由细胞色素P的酶产生。由于不清楚的原因，甲基-1尿酸仅在具有升高的血液铝水平的患者中鉴定，因为慢性摄取含铝药物。它应该警告医生潜在的铝毒性。
其它非钙结石也可以在尿中结晶：如胱氨酸，鸟粪石，及磷酸镁，蛋白质和各种药物。
胱氨酸是胱氨酸尿的标志物，其是最常见的遗传性缺陷诱导结石的形成。
鸟粪石是尿道感染解脲酶微生物的指示剂。没有铵离子的其它镁盐，即新硼酸盐和五水化合物的磷酸三镁可以被认为是与过去的UTI相关的鸟粪石衍生物。
蛋白质以微小比例存在于所有结石中，通常5％。如果它们更丰富，他们必须转向特定的尿路结石病的原因，如慢性肾盂肾炎，严重的慢性肾脏疾病，用一些防腐或抗病毒药物的长期治疗。在能够形成尿结石的药物中，triamterene，阿扎那韦，磺胺嘧啶和头孢曲松是最常见的。头孢曲松可以在尿或胆道中被鉴定为钙盐。
草酸钙和磷酸钙结晶，难溶于尿。通常在草酸钙结石的核心中鉴定少量的碳酸磷灰石。碳酸磷灰石的存在是令人