液态和气态测压传导系统在尿动力学检查应用中的差异

常 冉，张 鹏

(首都医科大学附属北京朝阳医院泌尿外科，北京 100020)

尿动力学是研究尿液在膀胱-尿道中储存和排出的科学。研究目的是重现患者的临床症状并通过识别导致下尿路功能障碍的因素量化病理生理过程，提供病理生理学解释，了解临床意义[1]。尿动力学研究(urodynamic studies,UDS)是测量膀胱-尿道各项功能相关压力的侵入性测试[2]，用于评估患者下尿路储尿及排尿功能改变。

迄今为止，有4种压力传感技术临床应用于尿动力检查：液态测压传导系统(water-filled catheters,WFC)使用水作为传导介质;气态测压传导系统(air-charged catheters,ACC) 使用压缩空气作为传导介质;光纤和微探针传感器二者则都使用电子传感介质。其中只有WFC和ACC采用一次性导管。WFC的标准及应用模式已经得到了广泛的认可，与之相比ACC较新，虽然技术标准尚未完全统一，但因其具有操作简便，感染率较低等优势，在临床中也已经得到广泛的应用和进一步的普及[3]。

用于尿动力学检查的ACC系统在20世纪70年代首次被引入，与WFC系统相比，其操作步骤更加简单。90年代，T-DOC系统获得了专利，近年在国内外众多医疗机构开始应用并普及。然而，目前学术界广泛认可并应用的国际尿控协会(International Continence Society,ICS)尿动力操作标准，是以WFC及其配套的外部传感器系统为基础逐步建立的[4-6]。目前，ACC在临床使用中，仍借用 WFC的理论数值及操作标准流程，尚无基于ACC的理论数值和标准操作流程。本文通过文献复习，归纳总结ACC和WFC的差异及其原因，为今后临床应用提供根据。

1 WFC与ACC系统设备差异

1.1 设备差异感压结构和传导压力是WFC和ACC系统之间的最大差别。WFC通过导管顶端的侧孔测量膀胱内压、尿道压和直肠压力(腹压)，压力通过充满导管测压腔内的生理盐水传导[7]。ACC通过围绕聚乙烯导管顶端的微型充气球囊，感受体内不同位置的压力，由导管测压腔内的压缩空气将体内压力传递至外部特制的换能器，换能器在体外将压力信号转化为电脑可识别的信号进行测定[8]。

由于WFC的感压结构和传导介质，尖端测定的体内压力需通过充满液体的管腔进行传导至体外测压装置，因此在压力测定、传导过程中，如果传导管路中存在气泡、打折、堵塞等情况，就会明显影响压力传导的精确度，需要及时进行赝像分析及调整，ICS基于WFC管路结构特点制定了详尽的赝像分析流程，而ACC通过导管内压缩空气传导体内的压力数值，不会出现类似于WFC系统的不同介质之间传导(如气泡等)导致的赝像，因此在WFC中存在影响压力传导的问题，在ACC中很少出现，体现在测压过程中，ACC系统赝像分析和纠正的过程和次数就会明显减少，从而使得整个检查的操作过程大大简化。导管尖端及传感器之间的位置差异导致的静水压变化也是WFC设备调零及校准中需要考虑的影响因素之一。但在ACC系统内，导管长度内的极少量压缩空气的质量可忽略不计，因此ACC的外部传感器和导管尖端的相对位置的不同，就不会引起外部传感器和ACC导管尖端所测压力之间产生变化，这也从测压原理方面为操作过程的简化提供了保障。

ACC目前仍存在一定的设备缺陷，如导管尖端气囊的材料不同导致气囊顺应性不同，膀胱内测压导管气囊的充气量无统一标准，设备内气体体积、响应频率，导管柔韧性及导管和设备间空气泄露的问题等，在临床中尿动力检查中的不同方面应用ACC，还需要制定相关的设备及实践标准[8]。

1.2 设备校准及调零方法差异ICS建议，在尿动力学检查中，系统需在检查开始前人工设置零点压力，通常零点值约定为大气压，并需要进行定期校准[9]。校准过程中，需要将导管尖端及传感器分别暴露于数值不同的准确压力，使用制造商设计的程序或设备，进行定期重复校准。

因传导介质及感压结构的不同，ACC和WFC在校准方法上也有一些不同[9]：WFC在传感器上方固定后，将导管升高到一定高度，通过不同高度的水位压力差值进行校准。ACC通过将导管球囊浸没在一柱蒸馏水中的不同深度，记录水位高度，分别于0、20和30 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)进行校准[10]。

ICS 1999年颁布的尿动力学质量控制标准中规定，检查开始前需以大气压下耻骨联合上缘水平作为压力零参考平面[11]。WFC为保持零参考平面不变，需要将外部传感器始终放置在耻骨联合上缘水平，并应该随患者动作变化调整其高度[8]。上文已述：因为ACC导管内极少量的压缩空气质量可以忽略不计，ACC外部传感器同导管尖端无论在任何位置上，两点所测得的压力的差值均可以忽略不计，即ACC外部传感器的压力测量值不依赖于导管尖端在膀胱中的相对位置，因此理论上ACC外部的传感器就可以在体外任一水平面作为其检查前的零参考面，而不是必须将零参考面固定在耻骨联合水平面，这样从原理上符合ICS的调零准则，因此ACC操作较WFC更加简便[12-15]。

2 压力-流率测定

压力-流率测定是研究储尿期与排尿期的膀胱尿道功能，以便对下尿路功能障碍疾病进行诊断及有效治疗的重要辅助研究方法[16-18]。

2.1 充盈期膀胱测压差异DIGESU等[19]发现，在储尿期，与WFC相比，ACC所测得腹压和膀胱内压较高，而逼尿肌压较低，结果有显著差异。而在GAMMIE[20]的试验中，研究了不同体位(仰卧位、坐位、立位)下WFC及ACC的数据变化及差异。结果示WFC静息压力值随患者体位由仰卧到立位呈增大趋势，而ACC不同体位下测得逼尿肌压力无显著变化，但各压力值均较WFC高。两系统充盈期逼尿肌压力值无显著差异。两实验结果不同，可能因为实验中同时纳入多种下尿路症状，如压力性尿失禁、逼尿肌过度活动、和逼尿肌活动低下，且因实验设计，肛门内同时置入ACC和WFC直肠测压管会导致腹压误差。

有研究者评估了WFC和ACC系统在膀胱充盈不同时期的压力变化，以及排尿期逼尿肌最大收缩压力[21]。结果显示：当膀胱容量大于50 mL时，不同膀胱容量下，用WFC或ACC得到的储尿期压力值和排尿期最大逼尿肌压力差异较小，测量值相关性好。但该研究的不足是仅纳入了女性患者，样本量较少，样本类型单一。

张建忠等[14]通过在充盈期膀胱测压中置入改良后的气态测压导管同步获得并对比了ACC及WFC数据，认为ACC与WFC虽然在储尿期时测量膀胱内压数据有差异，但无临床意义，而排尿期时两种方法在判断膀胱出口梗阻及逼尿肌力量等方面的数据无统计学差异，具有很好的诊断一致性。

邓函等[22]对两测压系统在临床中所得的大量真实世界结果进行了综合数据分析对比，发现ACC与WFC测定的各压力值和信号模式不完全一致,因此不能互换使用。但其研究为对不同患者分别进行ACC与WFC测定，两种方法各自汇总数据后分析并进行对比，并不是在同一患者进行两方法同步测定，因此不同病因、患者的检查过程的差异等都可能对研究结果有所影响。

2.2 快速变化信号差异咳嗽和Valsava动作在UDS中是一种快速变化的信号。准确测量快速变化时膀胱压力值如腹压漏点压(abdominal leak point pressures,ALPP)，有助于在临床中辅助诊断压力性尿失禁等疾病。两系统传压介质的流体物理学差异，WFC为低阻尼系统，而ACC为过阻尼信号，这种区别可能对压力快速变化时的记录有影响[23]。

SHENG等[10]研究发现， Valsava动作时WFC和ACC测量的平均ALPP呈高度线性相关，且两种系统所测得的数据差异在临床上无显著性差异。与此相反，咳嗽动作时，两种方法测量的平均ALPP存在显著差异，WFC测量的ALPP平均值明显高于ACC测量值，其原因可能为ACC频率响应值低于WFC，易丢失快速压力变化信号。

而GAMMIE等[20]发现 Valsalva动作时两种方法测量的数据有显著差异。WFC测量所得的ALPP平均值高于ACC测量的平均值，但两者所得ALPP相比均没有统计学显著差异，与SHENG等[10]的实验结果差异较大，这可能因为他们在尿动力学实验中同时对比WFC及ACC测量压力值，采用不同实验设计导致的。

张建忠等[14]的研究中对两系统在患者咳嗽时的快速变化压力测量进行了同步对比，结果显示两系统测量数据虽然有显著差异，但有良好的线性相关关系，考虑与测压导管感压结构不同有关。

目前虽有许多研究对比了ACC与WFC的异同，但结果不尽相同。压力-流率检查需要留置体内导管，若需要同时对比则会对临床尿动力装置进行一定的改装，故不同研究结果的影响因素较多，这是临床选择应用不同系统进行尿动力检查时，必须考虑的因素。在GAMMIE[20]的试验中，为同时测量WFC与ACC值，应用了双导管法进行尿动力学实验，即在尿道中同时置入WFC及ACC导管，该方法符合ICS尿动力学技术规范(Good Urodynamic Practices,GUP)[26]。SHENG[10]及TIMOTHY[21]则是于膀胱内置入ACC测压导管，在其灌注通道通过旋转三通转向阀，完成灌注及测量WFC压力的功能(三通阀法)。邝兆进等[27]通过对大鼠膀胱压力测定，发现双导管法和三通阀法测压数据有差异。张鹏等[28]认为，尿道内导管直径会对尿动力学检查的结果产生影响，尿道内置 F7测压导管可影响最大尿流率测定值，尿道内双导管法比对两种测压系统的差异的方法有产生较大误差的可能。

3 尿道压力测定

尿道压力测定是对不同部位的尿道压力进行测量并记录。临床尿动力检查中，可以通过尿道压力描记(urethral pressure profilometry，UPP)通过连续测量尿道压力，评估患者尿道功能，如功能尿道长度(functional urethral length,FUL)及最大尿道闭合压力(maximum urethral closure pressure,MUCP)等，了解下尿路的功能和机制[29]。

1969年，BROWN等[30]使用食管测压管用于UPP测量，是目前唯一有UPP应用标准的导管。WFC的尿道压力测定主要是通过导管尖端的侧孔，以恒定的速度灌注加压液体，通过外力以恒定速度向外牵拉导管，使外部感受器记录侧孔所经过尿道壁的压力。虽然临床中，经验丰富的医师可以根据经验保持匀速而稳定的牵拉，但无法保证尿道内的WFC导管不发生旋转及弯折，往往会产生不易分辨的误差，故测压结果重复性差，既往尿道压结果很难在临床中起到有效诊断的目的，临床应用较少。

ACC尖端为均匀充气的球囊，通过固定速度的牵拉，持续记录通过的尿道壁与气囊之间的作用力，不用外加液体灌注及考虑导管旋转等问题，操作相对简单易行。POLLAK等[31]发现，ACC和微电子传感系统两者测量的MUCP有高度一致性，而FUL结果存在差异，他们认为ACC测量尿道压力的准确性较高，然而该实验缺乏随机性设计，统计学方法也存在争议。随后，ZEHNDER等[32]完善了实验和统计方法，认为ACC系统和微电子传感系统在UPP中准确性相同，但ACC系统通常读数较高，可能是由于其气囊与尿道壁的相互作用力。但目前，有关于ACC应用于尿道压力测量的相关特性研究较少，更缺乏与WFC之间的对比及转换研究，虽然ACC系统在临床中应用更具有优势，但因缺乏相应文献结果支持，也需要更大规模临床应用以制定ACC的典型值范围及诊断标准。

邓函等[22]在对大量WFC和ACC测量数据进行统计学分析后得出，尿道压测定中,ACC尿道闭合压及最大尿道闭合压明显高于WFC，差异有统计学意义，可能与ACC导管感压气囊较WFC侧孔感压面积增大有关。赵海涛等[24]比较了WFC和ACC在UPP中的差异，其研究结果显示ACC所测得MUCP高于WFC，有显著性差异；FUL低于WFC测量值，两种系统所得测量值的差异，大于临床要求，有显著性差异，可能是由于导管尖端结构以及压力传导介质不同导致。同时，该研究入组患者均因神经源性膀胱长期尿道置管，这可能影响尿道闭合功能，还需要更多的数据加以证实。

4 安全性

UDS作为一种侵入性检查，检查后可能导致尿路感染，尿动力学检查后尿路感染的发生与尿动力学检查操作的不规范有关，例如不正确的无菌操作、完成检查程序后没有及时更换污染部件等[33]。WFC系统使用中需要在测压导管中填充液体，容易滋生细菌，故临床操作中为避免污染液体进入膀胱，增加泌尿系感染风险，WFC的设备连接管需要及时更换。而ACC导管为空气介质，测压管路和灌注管路完全隔离、互不影响，因此完成检查后只需要单独更换测压导管即可，简化尿动力操作的同时，既减少医疗费用的支出，有减小了感染并发症的发生概率[34]。学者也研究了ACC在儿科患者中的安全性[35]，证明ACC对儿科患者安全有效。28例患者研究期间未发生不良事件，ACC较WFC使用简便，稳定性高，伪影更少，但实验纳入数据量较少，需要进一步研究。

5 小 结

WFC系统是目前公认的标准测压系统，目前业界通用的UDS检查流程、标准值范围、赝像分析及纠正等都是基于WFC系统开发的，但是WFC系统也存在着操作复杂、容易感染、赝像纠正复杂等缺点。ACC系统在符合ICS体外调零基本原则的基础上，具有操作简便、数据稳定、感染率低等优势，近15年来越来越多的中心开始使用。但其测量结果尚无业界公认的一致标准，不同中心测量结果存在差异，不同疾病诊断标准也待进一步研究，尚需更大规模的研究数据确定其范围及疾病模型。在进行临床及科研工作时，ACC和WFC之间压力结果是否可以进行转换，以及ACC与WFC差异的原因还需进一步研究及临床验证。在未来的尿动力学研究中，通过研究进一步比较ACC与WFC的差异性与优劣，明确ACC典型值及操作标准，则可以在临床尿动力检查中，选择更适于临床操作及诊断的尿动力系统，为临床下尿路疾病的诊察及治疗提供有效工具。