尿石症诊治之创新

Innovations in urolithiasis management

前 言

肾结石的管理经历了过去几十年的变化。结石的外科治疗从最大侵入性开放手术到最小微创化，至无创化，泌尿外科得到个性化发展。此外，尽管早期诊断和结石预防改变了典型的结石特性，尿石症患者，其症状往往较轻，或常由体检早期发现。然而，尿石症发病在世界范围内依然呈上升趋势，依然是对

健康相关生活质量的疾病负担 (HRQoL) 和世界各地的护理健康的挑战 [3&]。由于泌尿系结石的高复发率，表明针对结石的预防措施的重要性。因此，应该努力实现有助于溶解结石或更好地预防结石的方法，如药物治疗、基因治疗和低辐射早期诊断[4]。对于治疗计划，医生应正确评估患者，并采用最有效的，同时是侵入性最小的手术。一种技术进步的大量实施，尤其是过去的几十多年来，腔镜技术在泌尿外科领域的应用，使得不同位置及大小的结石

均可以得到有效化的治疗。在此，论述了泌尿外科在结石治疗领域内未来的创新，从而以帮助指导读者关注这个瞬息万变的领域。

一、人工智能（AI）

人工智能被广泛应用于整个医疗领域。人工智能可以提供诊断、结果预测和通过分析大数据进行外科医师的培训和研究[5]。肾结石的诊断及成分可以使用人工智能来实现。准确分析结石成分有利于分析结石的病因和预防肾结石。由于不是总是有可能获得碎片进行结石分析，人工智能可以提供急需的信息，从而用于临床决策。Kazemi 等人 [6]应用了许多数据挖掘算法来评估肾结石患者的结石类型。对肾结石患者936例结石的数据进行评估。在检查 42 个特征，包括高血压、糖尿病、尿路感染和腰痛在内，该算法能够预测肾脏的结石类型的准确度为 97.1%。另一组应用了人工智能机器学习双能 CT 离体扫描以区分结石的类型的数据，智能机器学习可区分尿酸结石与非尿酸结石的准确度为 100% 和区分不同类型的非尿酸性结石的准确率 为88%[7]。布莱克等人 [8]应用结石数码照片 使用深度计算机算法来检测结石成分，算法分析了 63例，来自至少两张结石数码照片的人肾结石，尿酸结石的预测率为 94% ，一水草酸钙结石为90% ，六水磷酸铵镁结石为86% ， 胱氨酸结石为75%和 磷酸二氢钙为71%。

通过人工智能深度学习，能够识别结石成分，则可能有助于实现激光自动能量设定，根据不同结石的成分，设定激光治疗参数，使激光碎石术更有效。除了结石成分分析外， 人工智能还可以根据CT 扫描，来评估结石大小和体积 [9]。 人工智能不仅可以帮助诊断尿石症，但通过预测治疗成功率，也有助于优化治疗的选择。有几种机器学习算法使用人工神经网络预测来 SWL 无石率 [10,11,12&]。

二、爆破波碎石术 (BWL)

通过经皮肾镜技术，可以观察到体外碎石时，肾内结石的变化情况。与 SWL 相比，爆破波碎石术(BWL) 应用聚焦正弦超声脉冲、高频短脉冲，峰值较低的压力。通过最大限度地减少空泡的形成，增加碎石的功效，BWL 能够产生更小的碎片。麦克斯韦等人 [13] 证明了BWL 在体外对人体结石的疗效。此外，BWL 治疗结石的安全性在猪研究中得到证明。BWL后，对 10 头猪进行的七天的安全观察研究显示没有显着性肾脏和周围的组织学变化，以及动物行为无显着变化、血液或尿液无显着异常。这些动物用 7 MPa 的 BWL 处理 30 分钟，350 kHz 发射频率，10 Hz 脉冲重复频率 (PRF) 和 24 周期脉冲持续时间 [14,15]。哈珀等人 [16&] 近期发表的初步人体内BWL的研究。这是人类第一位患者接受 BWL 治疗，7 毫米的肾下极结石，在麻醉下BWL，并且在接受 9 分钟BWL治疗之后，经尿道置入输尿管镜，  所有片段经测量，小于 2 毫米。第二位患者是输尿管膀胱交界处 7.5 mm的结石 ，在非麻醉下进行BWL。术后，患者报告在 BWL 治疗期间和术后无痛，并解决患者先前的腰痛。在3 周的随访，患者没有报告任何不良事件。其他安全性的研究，有效性和耐受性评估也正常。实施新的像 BWL 这样的微创技术，不仅可以增加患者安全，同时也减轻经济负担和医疗保健系统费用。

三、智能激光系统

目前激光碎石术的精度和安全性高度依赖外科医生的操作水平。智能激光

系统可以提高治疗的安全性、准确性和治疗结果。舒兹等人 [17] 调查了激光技术实时应用和人体的身体状况，使用荧光标识，而且具有自动目标分析的新型结石治疗的智能激光系统。为了防止采集的数据样本信号强度的差异和发射波长，他们收集了有关常见人体结石的荧光标识光谱和将它们与猪尿液的光谱进行比较。与猪尿路相比，观察到所有结石与组织或内窥镜组件明显的荧光信号差异。结石的最低信号是猪组织的最高信号（平均 Æ SD0.038 Æ 0.043 与 0.00058 Æ 0.00058 ）的 3.6 倍。没有记录到内窥镜组件信号。该 研究显示通过荧光标识实时检测来区分相关结石类型可行性。 实施智能激光系统可以使术中区分结石、器具、组织和粘膜，便于在能见度低时条件下安全操作 [17,18]。最新的有希望的发展的激光碎石的领域是超脉冲铥激光。其技术设计与铥激光光纤不同于当前的黄金标准钬：YAG 激光器，简称固态激光器。

这种基本的架构差异使铥激光器以更高的最大值运行脉冲重复率（高达 2000 Hz），每个脉冲能量更低（低至 0.025 J）和较小的激光光纤（50-150 毫米芯径）[19&]。临床研究表明，与Ho:YAG 碎石术相比，铥激光器在没有明显增加热效应的情况下，碎石速度提高 2 到 4 倍，对结石的推力减少3倍 [20&

&,21&]。由于铥激光的新颖性，需要进一步的临床研究，并把握它的适应症和这种新产品的优势技术，以及它的局限性。进一步分析用于尿路结石治疗的铥激光的治疗结果。

四、遗传评估/聚簇有规律间隔的短回文重复序列(CRISPR)

获得 2020 年诺贝尔化学奖的另一项预防和治疗各种疾病的有效工具，成为人们关注的焦点——基因编辑器 CRISPR/Cas9。自发现以来，2010 年代，该技术允许对基因组进行精确编辑并已席卷全球实验室。虽然我们已经收获了基因组编辑的大规模作物，其作为基因治疗的临床应用仍然被认为是实验性的。但临床试验对治疗各种疾病，包括艾滋病毒、癌症和血液疾病已经在发生，并且作为基因编辑工具不断发展，新疗法可能会出现其他疾病 [22&&]。

用于治疗 1 型原发性高草酸尿症(PH1)，一种与尿石症相关的遗传性疾病

和肾钙质沉着症，Zabaleta 等 [23&] 评价体内 CRISPR/Cas9- 的治疗效果，介导底物还原疗法 (SRT)排出草酸盐过量产生和肾脏损害。在他们的小鼠模型，他们证明了一个AAV-CRISPR/Cas9 编辑的管理载体（AAV ¼ 腺相关病毒），靶向乙醛酸代谢的酶之一途径，防止草酸过度生产和儿童肾损害。此外，作者没有发现任何肝毒性或遗传毒性作用的迹象。它因此代表了对于 PH1是一个有希望的治疗选择，同时可能适用于其他由代广谢产物累积引起的代谢性疾病。

分子基因检测技术越来越多，可在临床治疗环境中使用，并且应该在患者和他们的诊断检查中发挥作用。它可以帮助更早、更精确地诊断肾结石病因。特别是在单因素可能性较高的儿科患者的基因原因，如 Dent 病或胱氨酸尿症，早期基因诊断将有助于他们的治疗个性化并旨在最大限度地减少任何进展为终末期肾病的风险 [24,25&]。

五、患者满意度/生活质量

在新技术不断涌现的同时，如微型仪器或机器人方法的应用，因此关注患者的利益则显得格外重要。以泌尿系支架为例，支架可用于许多泌尿外科手术，但同时具有大量的患者不适，如疼痛和性功能障碍 [26&]。为了避免普通支架感染或结痂等并发症，现在有许多不同的支架形状与应用不同的涂层，甚至可生物降解的支架能够[27&]。另一方面，对输尿管进行支架植入可能是一种过度治疗。Ordonez 等人最近的 Cochrane 分析总结认为在输尿管镜术 (URS) 后，无并发症后避免使用输尿管支架，可能会减少对术后镇痛剂应用，降低尿路感染率和术后疼痛。应用支架和非应用支架组相比，术后再干预 或需住院的情况相比较，两者无明显差异[28&]。可以放置短期的支架，

如Bach 等人提出的输尿管外支架置入术 [29], 肾内结石手术 (RIRS)，输尿管导管在术 后 6 h 被移除。另一个建议是完全无管化经皮肾镜取石术，无置管方法可以避免与肾造瘘管或输尿管支架相关的不适，提高患者术后生活质量和减少其他不良事件 [30,31]。当然，也需考虑特殊情况下置管的问题。

健康相关生活质量 (HRQoL) 评估应在尿石症患者常规诊断中实施。 虽然医生倾向于寻求更具侵入性的治疗选择，以便达到无石状态，然而患者喜欢侵入性或痛苦最小的治疗，患者首先选择的选项是避免手术操作和全身麻醉[3&]。另一方面，很大部分患者只是简单地遵循外科医生的建议，强调合适的患者教育决策的重要性。

结论

在治疗尿石症中，内窥镜的方法征服了越来越多的结石的治疗领域，事实证明了腔镜技术在结石治疗应用的有效性及安全性。这是通过不断创新与发展所获得的成果。 很多腔镜技术已经成为了日常实践的方法，但还是需要与时俱进，人工智能、智能激光系统或基因治疗的应用，也正使结石的治疗发生变革，但尚未形成临床的标准化，但有一天，可能彻底改变当前结石的治疗方法。但不是每个似乎可行的新治疗理念对患者来说总是最好的。适合的药物治疗和患者沟通，以评估患者的期望和生活质量，似乎对结石长期治疗成功至关重要，并需要进一步研究与调查。