输尿管结石的超微结构观察和元素分析

华 庆，吴荣清，尹光耀，陈春敏

输尿管结石的超微结构观察和元素分析

华 庆1，吴荣清1，尹光耀2，陈春敏2

目的:观察输尿管结石的超微结构并进行元素分析。方法：应用扫描电镜和能谱仪,对30例输尿管结石患者排出的结石进行超微结构和元素分析。结果：每个结石颗粒有核心和同心层年轮状结构，由砖块状晶体紧密堆叠为长柱排列而呈辐射形态；30例均为混合成分结石。结论：机体自稳态调节机制异常时，原尿内部分物质的浓缩度超过其溶解度，受到流体力学漩涡运动影响，形成同心层年轮状结构结石。

输尿管结石,结石超微结构,结石元素

泌尿系结石是常见的反复发作的疾病，对肾功能的损害较大，是造成尿毒症的因素之一。现代能够明确诊断泌尿系结石的手段比较多，如B超、X光平片或造影和CT等检查。2010年6月—2011年10月门诊30例输尿管结石患者通过震波碎石或/和结合口服单味金钱草汤排出的结石应用扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）[1-2]和能谱仪(X-ray energy disperse analysis system，EDAX)进行超微结构和元素分析，进行最基础的结石超微结构与元素研究，这类研究近几十年都被进口的名利双收微创取石替代了[3-11]，对于结石结构形成机制与溶石几乎极少被人关注。

1 资料与方法

1.1 临床资料 本组30例，男21例；女9例，年龄28～75岁，平均48.4岁。男性结石0.8～1.8 cm，输尿管中段9例，下段12例（输尿管与膀胱接口处7例，嵌入输尿管膀胱壁肌层5例）。女性结石0.7～1.5 cm，输尿管中段结石5例，下段结石4例（输尿管与膀胱接口处2例，嵌入输尿管膀胱壁肌层2例）。临床表现为急性腰腹绞痛7例，钝性腰腹痛23例，腰腹痛沿着输尿管行径，放射到同侧的睾丸或阴唇和大腿内侧。肉眼血尿2例（伴有急性腰腹绞痛），镜下血尿8例。伴恶心、呕吐6例。有轻或中度的肾积水11例。尿频、尿急13例。B超确诊率90%（27/30），X光平片确诊率90%（27/30），X光造影确诊率93%（28/30），CT超确诊率90%（27/30）。

1.2 分组 治疗方法（1）西药组：16例，坦洛新缓释片和环丙沙星片口服，7 d为1个疗程。1个疗程后B超检查排净7例。（2）中西药组：14例，金钱草80 g煎汤分早晚口服，并服用环丙沙星片，7 d为1个疗程。1个疗程后B超检查排净6例。（3）体外碎石结合中西药治疗组，通过上述治疗结石未排出者17例，采用TX03-C多用碎石治疗机，从体外将结石瞄准后产生冲击波治疗，一次为40 min，同日服用坦洛新缓释片及环丙沙星片，7 d为1个疗程。对仍未排出者，10～15 d重复1个疗程，均排净。5例服金钱草患者血压升高，停药后2 d恢复正常。

1.3 结石标本采集 治疗过程中小便排于在透明塑料器皿中，收集结石。

1.4 超微结构观察 结石自然干燥，用银胶粘在样品台上（碎裂面向上），置于真空喷涂仪内溅射黄金。如在扫描电镜观察超微结构的同时进行能谱仪自动半定量元素分析，镀的金膜不宜太厚。处理过的样品，置扫描电镜（Quanta 200 SEM附有INCA IE 350 EDAX）内，SEM观察分析结石超微结构；EDAX对结石核心、中间和边缘进行元素测定分析。

2 结果

2.1 扫描电镜观察 在扫描电镜下，结石由多个与鲕石相似结构的颗粒组成（图1），每个结石颗粒有核心和同心层的结构，核心有致密的晶状体(完整的或破碎的)组成(图2)。同心层年轮状结构更为清楚（图3）。年轮状结构同样有砖块状晶体紧密堆叠为长柱排列而呈辐射形态（图4～图7）。结石表面由致密的黏液层包裹，但不光滑的，放大6000～20 000倍时，犹如高空看到的茂密森林（图8，图9），因而结石颗粒可以彼此镶嵌黏合成较大结石。

2.2 能谱仪结石元素分析 输尿管结石主要有碳、磷、硫、钙、氧组成。在结石颗粒由核心、同心层年轮状和外层的碳、磷、硫、钙、氧的重量百分比(WT%)、原子数百分比(AT%)、综合比和化合物，结果见表1～表3。未发现单一成分的结石，30例均为混合成分结石。

3 讨论

本研究中，30例输尿管结石是以草酸钙为主的混合结石。输尿管结石起源于肾盏至肾盂，逐步向输尿管至下尿路移动。正常人尿液中有微量粘蛋白、结晶体和元素存在，由于机体自稳态调节机制良好，结晶体在原尿至尿液过程中就被溶解了，只有当机体自稳态调节机制出现问题时，原尿偏硷性则内部分物质的浓缩度超过了它的溶解度，结晶体才会被析出。特别是尿内草酸钙溶解度很小，即使浓度不大，亦足以达到过饱和状态，成为结晶析出，与粘蛋白（偶联剂）结合形成晶核。肾组织内出现大量草酸钙结晶，肾小管上皮细胞微绒毛肿胀、脱落，部分细胞胞浆已经发生自溶、崩解，肾小管腔内出现大量线粒体等细胞器碎片以及巨大泡状结构和细颗粒状物质[12-13]，这些固形颗粒在尿内的大量增加提供了结晶异质成核的条件及晶体集聚的“固体桥”，其表面有皱褶，可吸附结晶物质，浓缩后外层又形成基质膜，结晶物质再沉着，久而久之，便形成片状分层鲕石相似的结石。

图1 结石由多个与鲕石相似结构的颗粒组成×200倍

图4 年轮状结构有砖块状晶体紧密堆叠为长柱排列而呈辐射状×1200倍

图7 年轮状结构有砖块状晶体紧密堆叠为长柱排列而呈辐射状×3000倍

图2 每个结石颗粒有核心和同心层的结构，核心有致密的晶状体(完整的或破碎的)组成×400倍

图5 年轮状结构有砖块状晶体紧密堆叠为长柱排列而呈辐射状×5000倍

图8 结石表面由致密的粘液层包裹，但不是光滑的，犹如高空看到的茂密森林×6000倍

图3 同心层年轮状结构×300倍

图6 年轮状结构有砖块状晶体紧密堆叠为长柱排列而呈辐射状×1600倍

图9 结石表面由致密的粘液层包裹，但不是光滑的，犹如高空看到的茂密森林×20 000倍

表1 结石中心元素光谱（Spectrum）测量结果

表2 结石中层元素光谱（Spectrum）测量结果

表3 结石边缘元素光谱（Spectrum）测量结果

尿液在泌尿系统中形成的整个过程，都在粗细大小长短不同的管道内进行，按照大学教材流体力学原理的常识管道内尿液有边流和轴之分，流速和液体的表面张力也是不同的，就会产生微小的漩涡运动。晶核在漩涡运动中旋转滚动，饱和的结晶体和黏液物质在其表面沉积涂布，当此表面层超过了饱和度，速度变慢沉积，便产生了一个同心层。当结晶体和黏液物质再次饱和时，沉积运动又开始，继而又产生一个同心层。旋转滚动时向心力和离心力的不均匀，各种物质凝聚力的不均匀，可造成同心层结构、放射状结构，有时同心层与放射状结构交互出现，出现放射力线偏曲的同心层鲕石相似结构的颗粒。这些颗粒表面有很多毛刺彼此镶嵌粘合成较大结石。

输尿管结石同心层年轮状排列结构，无论从方向、疏密和元素含量上，都不尽相同，这可能与患者内环境不断变化有关，如体温的变化（微生物感染等因素）、饮食的变化、饮水质量的变化，造成机体自稳态调节机制的损伤。由此我们建议，临床和预防医学指导病人、亚健康人群和正常健康人群，要有良好合理的生活规律、饮食方式和饮食调节，加强水质处理和积极治疗感染，巩固机体自稳态调节机制，保持机体水盐代谢和酸硷平衡。从而可以预防结石形成，或阻止结石进一步增大；微小或较小结石就有可能通过尿液自动排出。

对结论是结石颗粒表面有很多毛刺状结构，很容易与输尿管黏膜彼此镶嵌粘合，所以给体外冲击波碎石和药物排石带来一定难度。虽然如此，对于0.8～1.5 cm大小的泌尿系结石，非到万不得以时，尽量不要采用各种手术治疗，首先考虑应用松弛、扩张输尿管和尿道括约肌药物，利尿和抗炎症药物，或和进行体外冲击波碎石1～2个疗程，无效后，再考虑创伤小的手术治疗方法。单味金钱草排石是有效的，剂量大会引起血压增高，60 g以内比较合适，建议组成排石汤方剂不要超过4味中药为好。

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（收稿：2012-04-02 修回：2012-08-16）

（责任编辑 张亚强）

Countermeasures by Ultrastructual Observation and Elemental Analysis of Ureteral Stones

HUA Qing,

WU Rong-qing,YIN Guang-yao et al. Department of General Surgery,Wuxi Hospital of Chinese and Western Medicine,Wuxi,Jiangsu,(214041),China

Objective To analyze countermeasures by the ultrastructures and elemental of ureteral stones. Methods Thirty patients with ureteral calculi were treated with extracorporeal shock wave lithotripsy,money grass soup with the oral administration of a single taste,then the ultrastructures and elements were ana⁃lyzed by scanning electron microscopy(SEM)and en⁃ergy dispersive spectroscopy. Results Each stonehad particle core and ring-like structure,which was arranged in long column by brick-like crystals,showing ra⁃diation patterns.No single composition stone was found,all stones were mixed composition stones. Conclusion When body homeostasis mechanism was wrong,the concentration degree of substances in the primary urine would exceed its solubility,thus forming concentric annual ring arranging structure stones.

Ureteral stones；ultrastructure of stones；elements of stones

R693+.4

A

1007-6948(2012)05-0457-05

10.3969/j.issn.1007-6948.2012.05.008

1.江苏省无锡市惠山人民医院外科（无锡 214187）

2.江苏省无锡市中西医结合医院（无锡 214041）

尹光耀，E-mail:13914115232@163.com