基于肾盂尿液CT值构建列线图模型诊断结石继发真性菌尿的效能研究

本刊推荐：本研究创新性探讨非增强CT中肾盂尿液CT值对泌尿系结石继发真性菌尿（≥105 CFU/mL）的诊断效能，发现肾盂尿液CT值>7.25 HU、年龄>57.5岁及尿白细胞酯酶（LE）阳性（≥1+）是独立风险因素，所构建列线图模型曲线下面积（AUC）达0.94，为结石术前快速感染风险评估提供重要影像学依据。

　　

引言

泌尿系结石合并感染的诊断与处理是结石手术围术期管理的重要环节。结石本身可作为感染源（如脲酶细菌长期定植形成的鸟粪石），其梗阻更会导致肾盂排泄功能受损及代谢物清除能力下降，引发尿路感染（UTI）。未控制的UTI是结石手术的禁忌症，可能引发尿源性脓毒症等致命并发症。尤其需要注意的是，完全性尿路梗阻可能导致感染尿液无法到达膀胱，造成假阴性培养结果。国际指南推荐对拟行体外冲击波碎石或腔内手术的患者进行规范的UTI治疗和尿培养筛查，但尿培养存在时效性差、因梗阻导致假阴性等局限，亟需快速诊断替代方案。

非增强计算机断层扫描（CT）对泌尿系结石的整体诊断敏感性和特异性超过90%，已成为临床诊断尿石症的主要方法。肾盂尿液CT值指通过CT扫描获得的肾盂内尿液数值衰减测量值，以亨氏单位（HU）表示。临床观察发现，正常状态下肾盂尿液密度近似水（0-10 HU），而结石继发的真性菌尿（定义为导尿尿培养≥10⁵ CFU/mL但无尿路症状）中，大量细菌增殖、代谢物堆积、炎性/脓细胞聚集及组织坏死脱落可能导致肾盂尿液密度增加及CT值升高。虽然CT特征与已建立的炎症标志物与结石相关UTI存在相关性，但肾盂尿液衰减值（HU）与真性菌尿的具体关系（包括其生物学机制和诊断效用）在当前文献中仍未得到验证和充分研究。

材料与方法

病例收集

经伦理委员会批准后，回顾性筛选2024年1月至2024年6月期间上海市第十人民医院491例诊断为泌尿系结石并通过CT尿路造影确认肾积水的患者。根据入院时尿培养结果将患者分为对照组和感染组。分析住院期间收集的临床数据。

纳入与排除标准

纳入标准包括：因单侧肾输尿管结石入院；本院完成实验室、病原学和尿路CT检查；非增强尿路CT扫描提示轻度及以上肾积水。排除标准包括：实验室或CT结果不完整或在他院检查；有体外冲击波碎石或双侧尿路结石手术史；有肾盂内外引流；无肾盂尿液可测量；患有泌尿系肿瘤或泌尿系统畸形。本研究严格筛选无合并症成年患者：无既往结石史/泌尿外科手术史，无潜在泌尿生殖系统异常，排除显著系统性疾病或器官功能障碍，且记录无近期抗生素使用/既往UTI。

临床数据收集与标准

收集的变量包括：一般特征（年龄、性别、结石位置）；血液相关指标（C反应蛋白、红细胞、白细胞、血小板、血红蛋白、中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、白蛋白、尿酸、肌酐）；尿液相关指标（白细胞酯酶LE、亚硝酸盐、尿蛋白、尿葡萄糖、酮体、尿比重、pH、红细胞、白细胞、微生物培养结果）。尿液分析使用AVE-775全自动尿液分析仪和AVE-11a试条，半定量结果自动分级报告为阴性或阳性。

影像学指标包括膀胱尿液平均CT衰减值、肾盂尿液平均CT衰减值和肾盂尿液体积。所有非增强CT扫描均在128层扫描仪上使用标准化协议进行，通过逐层勾画测量CT衰减值并取平均。肾盂尿液衰减在肾盏中部水平测量，膀胱尿液在管腔内测量，由两名独立泌尿科医师使用≥100 mm²的圆形感兴趣区测量，显示出一致性。肾盂尿液体积按准椭球体公式估算。

统计分析

数据采用SPSS 27.0进行描述性分析和正态性检验。连续变量采用t检验，分类变量采用卡方检验。所有临床数据均采用单因素逻辑回归分析评估，将单因素分析中具有统计学意义的变量纳入多因素逻辑回归分析。统计学显著性设定为P<0.05。绘制受试者工作特征曲线评估显著指标的截断值。使用显著变量构建预测模型和列线图。采用拟合和决策曲线分析评估模型效能和临床效用。本研究最终队列包括249例患者，事后效能分析证实给定41例病例和208例对照，检测中等效应大小的效能为83%。

结果

参与者筛选与分组

共纳入491例患者，其中249例符合标准。根据尿培养结果分为两组：对照组208例尿培养阴性，感染组41例尿培养阳性。

感染组尿液样本微生物分布

感染组中主要病原体为粪肠球菌（34.1%）和大肠杆菌（24.4%）。所有分离微生物均与肾盂尿液CT衰减值升高显著相关。

两组间一般信息、实验室指标和影像学指标比较

感染组患者年龄显著更大，女性比例更高，红细胞更少，血红蛋白更低，白蛋白更低，尿LE、亚硝酸盐和尿蛋白水平更高，肾盂尿液CT值显著更高。

结石继发真性菌尿相关因素分析

将年龄、性别、红细胞、血红蛋白、白蛋白、尿LE、尿亚硝酸盐、尿蛋白和肾盂尿液CT值等具有统计学意义的指标纳入多因素逻辑回归分析。结果显示年龄、尿LE和肾盂尿液CT值与尿培养结果显著相关。具体而言，高龄、尿LE阳性和肾盂尿液CT值升高是结石继发真性菌尿的独立危险因素。

结石继发真性菌尿预测建模与ROC曲线绘制

基于三个风险因素构建列线图模型：年龄、尿LE水平和肾盂尿液CT值。根据列线图中的线段为每个预测变量分配分数，总分映射到预测风险，代表发生结石继发UTI的概率。绘制了列线图及各个风险因素的ROC曲线。

列线图模型的曲线下面积为0.940；年龄的AUC为0.684，截断值为57.5岁；尿LE的AUC为0.799，截断值为0.5；肾盂尿液CT值的AUC为0.867，截断值为7.25 HU。列线图的校准曲线表明其预测结石继发感染可靠。临床决策曲线分析表明列线图模型在广泛临床阈值范围内具有显著净收益。

DeLong检验显示列线图的诊断性能显著优于单个预测因子，证实了多因素模型的高精度。

讨论

输尿管镜激光碎石术是泌尿系结石的主要外科方法，但未控制的术前UTI会增加术后严重并发症风险。虽然UTI诊断主要依赖尿分析和培养，但两种方法都不能同时提供高诊断准确性和时效性。非增强CT作为结石诊断标准，有潜力成为快速辅助工具。本研究探讨了肾盂尿液CT衰减对结石继发真性菌尿的诊断效用，并开发了整合HU与既定临床标志物的预测列线图。

单变量分析证实女性与较高的UTI发病率相关，可能反映了解剖脆弱性。但在多变量回归中，女性没有保持独立显著性，高龄、尿LE阳性和肾盂HU升高成为独立风险因素。高龄与结石发病率增加和免疫衰老一致，证实其作为风险因素的作用。

微生物学上，粪肠球菌和大肠杆菌的优势与经典尿路病原体谱一致。重要的是，HU升高在所有分离病原体的患者中普遍存在，且始终超过诊断阈值，表明感染负荷而非微生物身份驱动衰减变化，支持HU作为病原体不可知筛查生物标志物。

关于快速尿液生物标志物，亚硝酸盐阳性依赖于硝酸盐还原细菌和最佳条件，限制了其敏感性。尿LE反映中性粒细胞浸润和脱颗粒，是强独立预测因子。除生物标志物外，影像学特征特别是肾盂HU对结石相关感染具有重要诊断价值。但肾盂尿液体积和膀胱HU缺乏关联值得关注。肾积水传统上与感染风险相关，但本研究未发现组间体积显著差异。膀胱尿液HU无差异可能由于双侧输出的稀释和完全梗阻时感染骨盆尿液无法到达膀胱。

感染患者肾盂HU显著升高主要源于尿液成分的病理性改变。正常尿液密度近似水，感染引入高密度元素：炎性渗出物、蛋白质增加和血尿。关键的是，感染相关结晶尿贡献了大量高密度颗粒物质。我们确定的截断值对结石相关菌尿的术前诊断表现出高敏感性和特异性。

文献表明除HU外的协同预测因素影响菌尿风险，包括梗阻严重程度的CT标志物和全身炎症指数。这些因素复合：受阻结石伴粘膜水肿/炎症显著增加感染风险。重要的是，我们的预测模型结合肾盂HU、年龄和尿LE实现了优于任何单一指标的效能，显示出显著的临床潜力。然而，解释时需要谨慎考虑混杂合并症。

该模型使用三个常规可用参数实现结石相关菌尿的快速风险分层：年龄、尿LE和肾盂HU。临床上有助于在急诊环境中早期识别高风险患者，提示及时的经验性抗生素治疗。但临床医生必须认识固有的诊断风险：假阳性可能导致不必要的抗生素或过早手术；假阴性可能延误干预。强制性的培养指导治疗调整至关重要。

研究局限性需考虑。列线图来源于单侧结石合并肾盂感染患者，泛化性有限。作为单中心回顾性研究，存在未测量混杂可能。依赖不同CT扫描仪的HU仍然是一个限制。需要前瞻性多中心验证来确认普遍性。

结论

高龄、尿LE和肾盂HU升高是结石继发菌尿的关键风险因素。我们的列线图整合这些因素提供快速准确的风险评估，具有显著的临床转化潜力。未来前瞻性研究应建立发病率调整的HU诊断阈值，按HU水平分层患者以定义预测临床进程的优化截断值，评估考虑合并症特异性动力学的HU指导抗生素管理，并整合系列HU动力学与新生物标志物以开发高风险人群的精准管理。