Chụp CT hai mức năng lượng: Xác định thành phần sỏi thận tiết niệu

Bài viết được viết bởi ThS.BS Hoàng Làn Văn Đức - Bác sĩ Chẩn đoán hình ảnh - Khoa Chẩn đoán hình ảnh và Y học hạt nhân - Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Times City

Chẩn đoán sỏi thận cần chú ý đến các đặc điểm về kích thước, số lượng, vị trí (thận, niệu quản, bàng quang, niệu đạo,..), đặc điểm hình thái (bờ nhẵn, tua gai, hình san hô,..), và thành phần hóa học của sỏi thận. Nó giúp ích trong điều trị và tiên lượng tái phát.

Thành phần hóa học của sỏi thận được phân thành 5 type chính:

• Sỏi canxi: chiếm 60-80% sỏi đường tiết niệu
• Sỏi struvit (hay Magnesium ammonium phosphat): do nhiễm khuẩn, chiếm 5-15%
• Sỏi axit uric: chiếm 1-20%
• Sỏi cystin: 1-2%
• Một số sỏi hiếm gặp (sỏi xanthin, sỏi silica,..): là hậu quả của một số bệnh chuyển hóa hiếm, hoặc là do dùng thuốc, hoặc là do chế độ ăn

>>> Sỏi thận có những loại nào và loại nào là phổ biến nhất?

Hay gặp nhất (chiếm 60-80%), gồm hai loại canxi oxalat và canxi phosphat.

Sỏi canxi oxalat có thành phần chính là canxi oxalat, có thể kết hợp với canxi phosphat. Sỏi canxi oxalat có màu nâu đen, nhiều gai, rất rắn, cản quang rõ, gặp ở nam giới nhiều hơn nữ giới.

Sỏi canxi phosphat dưới dạng brusit hay apatit, có màu trắng ngà, có nhiều lớp đồng tâm, bở dễ vỡ, thường có kích thước lớn, cản quang rõ, tỉ lệ gặp ở nam và nữ như nhau.

Khoảng 80-85% bệnh nhân bị sỏi canxi không có bệnh nền dễ tạo sỏi và được gọi là bệnh sỏi canxi nguyên phát. Khoảng 15-20% số bệnh nhân bị sỏi canxi có bệnh nền dễ tạo sỏi, đó là bệnh cường chức năng tuyến cận giáp nguyên phát, tăng oxalat niệu, oxalat niệu bẩm sinh, nhiễm acid ống thận, hội chứng cushing, điều trị steroid kéo dài, nhiễm độc vitamin D, bất động kéo dài, hội chứng sữa-kiềm, bệnh tủy thận xốp. Bệnh sỏi canxi loại này được gọi là bệnh sỏi calci thứ phát. Ngoài ra, giảm thể tích nước tiểu, giảm bài tiết citrat và magne, cũng làm tăng thêm nguy cơ tạo sỏi.

Sỏi struvit, hay sỏi do nhiễm khuẩn, thành phần hóa học là Magnesium ammonium phosphat, chiếm 5-15%.

Sỏi thường có kích thước to, hình san hô, màu trắng ngà, rắn, cản quang. Tỷ lệ bệnh gặp ở nữ gấp hai lần nam giới, tương ứng với tỷ lệ nhiễm khuẩn đường tiết niệu ở nữ gấp hai lần nam giới. Nhiễm khuẩn đường tiết niệu ở trẻ em, xảy ra ở cả hai giới tương đương nhau, và thường kết hợp với các bất thường đường tiết niệu.

Nhiễm khuẩn đường tiết niệu mạn tính ở người trẻ, thường gặp do tổn thương bàng quang thần kinh, liệt hai chi dưới, bất động kéo dài sau tai nạn, hoạt động tình dục và có thai cũng là nguy cơ nhiễm khuẩn đường tiết niệu ở phụ nữ. Không phải tất cả các trường hợp nhiễm khuẩn đường tiết niệu đều có nguy cơ tạo sỏi. Chỉ một số vi khuẩn có khả năng phân hủy ure để tạo ra ammonium, bicarbonate, và ion hydroxyl, cùng với kiềm hóa nước tiểu, mới có nguy cơ tạo sỏi. Các vi khuẩn đó là: Escherichia Coli, Proteus, Krebsiella, Streptococcus, Staphylococcus, Pseudomonas.

Thường kết hợp với carbonat apatit hay canxi carbonat khi pH nước tiểu trên 7,8, hoặc thêm ammonium hydrogen urat khi có cả vi khuẩn phân giải ure và axit uric niệu.

Thành phần hóa học gồm axit uric và amonium urat, chiếm 1-20%.

Sỏi có màu nâu sẫm, rắn, thường tròn đều, nhẵn như viên đá cuội, không cản quang trên phim X quang, trên CLVT nó thường có tỷ trọng 100- 200 HU (so với sỏi có can xi thường > 400 HU). Sỏi acid uric hay kết hợp với canxi oxalat, thường gặp ở nam giới cao tuổi. Các nước Châu Âu và các nước có nền công nghiệp phát triển, mức sống cao, gặp tỉ lệ sỏi axit uric cao hơn các nước Châu Á và các nước có nền kinh tế chậm phát triển, có mức sống thấp.

Có khoảng 20% bệnh nhân bị bệnh gout nguyên phát, và 40% bệnh nhân bị bệnh gút thứ phát có sỏi axit uric ở đường tiết niệu. Yếu tố nguy cơ tạo sỏi axit uric là tăng axit uric niệu, pH nước tiểu thấp, thể tích nước tiểu thấp.

Sỏi cystin thường do tăng axit amin cysteine niệu do di truyền, chiếm tỷ lệ 1-2%.

Sỏi có màu vàng nhạt hoặc trắng ngà, rắn, cản quang. Sỏi cystin thường kết hợp với sỏi calci phosphat (apatit), hay gặp ở người trẻ.

Giới thiệu về CLVT hai mức năng lượng (DECT) hay CLVT phổ (GSI):

Chụp cắt lớp vi tính (CLVT) thông thường (hay CLVT một mức năng lượng) là một công cụ vô giá trong chẩn đoán sỏi thận. Tuy nhiên, CLVT thông thường có một số hạn chế trong việc phân tích thành phần của sỏi, chủ yếu dựa trên giá trị của tỷ trọng (đơn vị: HU). Vì vậy, tìm một phương pháp có thể xác định thành phần của sỏi có thể giúp bệnh nhân điều trị tốt hơn bệnh lý này. Điều này đặc biệt quan trọng để lựa chọn giữa điều trị nội khoa, phẫu thuật hay các thủ thuật can thiệp, chẳng hạn như có thể điều trị nội khoa với sỏi axit uric. Gần đây, CLVT hai mức năng lượng (DECT) hay còn gọi là CT phổ (GSI) đã được chứng minh là mang lại hữu ích trong việc đánh giá sỏi thận.

Tại bệnh viện ĐKQT Vinmec Times City được trang bị máy CLVT mới nhất của GE, với nguyên lý phát hai mức năng lượng được tạo ra từ một nguồn phát, có sự chuyển đổi nhanh giữa mức năng lượng cao (140 kVp) và thấp (80kVp) chỉ khoảng 0,5 mili giây. Dữ liệu thu được đó được xử lý và chuyển đổi thành các phổ năng lượng khác nhau. Sự suy giảm năng lượng tia X khi đi qua một mô cơ thể được đo ở mức năng lượng khác nhau (cao và thấp), có thể được biến đổi thành phép đo suy giảm dưới dạng mật độ (hoặc số lượng) của hai vật liệu cần thiết để tạo ra sự suy giảm đo được. Quá trình này được gọi là phân tách cặp vật chất, có thể mang lại khả năng mô tả đặc tính của mô. Vật liệu có mức suy giảm thấp (nước) và cao (iốt) được chọn làm cặp cơ sở, ngoài ra còn có nhiều cặp vật liều khác, thậm chí phân tách 3 vật chất.

Từ dữ liệu thu được, có thể suy ra được số nguyên tử hiệu dụng (Z) của vật chất cấu tạo mô đó, hay có thể phân biệt được thành phần cấu tạo mô cơ thể. Hơn nữa, thông qua việc tái tạo ra các ảnh đơn sắc (monochromatic), có thể giảm thiểu nhiễu ảnh ở vùng thăm khám do hiện tượng làm cứng chùm tia.

Với phương pháp này, ta đo tỷ trọng trung bình của viên sỏi ở mức năng lượng thấp, sau đó so sánh với mức năng lượng cao.

Theo một số nghiên cứu như của Hidas năm 2010, Dawoud năm 2017 đánh giá thành phần sỏi trên DECT có so sánh với phân tích tinh thể học sỏi thì có thể phân biệt được 3 loại sỏi là sỏi canxi, sỏi axit uric và sỏi cystine, cụ thể: sỏi axit uric có tỷ trọng khoảng 325-550 HU ở mức năng lượng thấp, khoảng 300-550 HU ở mức năng lượng cao. Sỏi cystine có tỷ trọng khoảng 1000-1800 HU ở mức năng lượng thấp, khoảng 900 – 1500 HU ở mức năng lượng cao. Sỏi canxi có tỷ trọng 650-1900 HU ở mức năng lượng thấp, khoảng 450 – 1350 HU ở mức năng lượng cao.

Tỷ lệ HU ở mức năng lượng thấp/ cao nếu < 1.1, gợi ý sỏi axit uric, từ 1.1-1.24 gợi ý sỏi cystine, từ 1.25-2.4 gợi ý sỏi canxi.

Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là không phân biệt được sỏi canxi oxalate với sỏi canxi phosphat, không phân biệt được giữa sỏi struvite với sỏi canxi vì chúng có tỷ lệ suy giảm năng lượng trùng với tỷ lệ suy giảm của canxi, không xác định được thành phần sỏi hỗn hợp (đặc biệt sỏi kết hợp giữa axit uric với hydroxy apatite).

Dữ liệu thu được khi chụp CLVT hai mức năng lượng sẽ được xử lý với phân tách cặp vật chất, trong xác định thành phần sỏi thận thường sử dụng cặp vật chất canxi và nước, canxi và axit uric, tạo ra các ảnh đơn sắc với thông tin xóa canxi hoặc xóa axit uric. Với phương pháp này có thể phân biệt được sỏi axit uric và sỏi không phải axit uric.

Sỏi axit uric sẽ quan sát rõ trên ảnh xóa canxi, không thấy phủ màu trên ảnh mã hóa màu canxi, và không còn quan sát rõ trên ảnh xóa axit uric. Còn với sỏi không phải axit uric thì ngược lại, quan sát không rõ trên ảnh xóa canxi, có phủ màu trên ảnh màu canxi, quan sát rõ trên ảnh xóa axit uric.

Phân loại sỏi dựa vào số nguyên tử hiệu dụng (Z): do mỗi loại sỏi có những thành phần hóa học với nguyên tử hiệu dụng khác nhau, từ đó ta có thể suy ra thành phần hóa học của sỏi nhờ xác định Z. Để xác định được Z thì ta đo bằng cách đặt ROI vào viên sỏi ở mặt cắt axial với diện tích tối đa, nên lặp lại và tính trung bình để giảm thiểu sai số. Chỉ những viên sỏi có kích thước từ 5mm trở nên mới đo để giảm thiểu sai số do lấy trung bình thể tích từng phần. Với Z thu được, nếu < 7.8 có thể hướng tới thành phần sỏi là axit uric, từ 9.2 – 10 thì hướng tới struvite, còn >10 thì thành phần sỏi là cystine hoặc canxi.

Bài viết tham khảo nguồn:

1. Chaytor R.J., Rajbabu K., Jones P.A., et al. (2016). Determining the composition of urinary tract calculi using stone-targeted dual-energy CT: evaluation of a low-dose scanning protocol in a clinical environment. Br J Radiol, 89(1067), 20160408.
2. Dawoud M.M., Dewan K.A.A.W.A., Zaki S.A., et al. (2017). Role of dual energy computed tomography in management of different renal stones. Egypt J Radiol Nucl Med, 48(3), 717–727.
3. Hidas G., Eliahou R., Duvdevani M., et al. (2010). Determination of Renal Stone Composition with Dual-Energy CT: In Vivo Analysis and Comparison with X-ray Diffraction. Radiology, 257(2), 394–401.
4. Kriegshauser J.S., Paden R.G., He M., et al. (2018). Rapid kV-switching single-source dual-energy CT ex vivo renal calculi characterization using a multiparametric approach: refining parameters on an expanded dataset. Abdom Radiol, 43(6), 1439–1445.
5. Kulkarni N.M., Eisner B.H., Pinho D.F., et al. (2013). Determination of Renal Stone Composition in Phantom and Patients Using Single-Source Dual-Energy Computed Tomography:. J Comput Assist Tomogr, 37(1), 37–45.
6. Leng S., Huang A., Cardona J.M., et al. (2016). Dual-Energy CT for Quantification of Urinary Stone Composition in Mixed Stones: A Phantom Study. Am J Roentgenol, 207(2), 321–329.
7. Vasilyeva E. (2011). Dual Energy CT (DECT) for determination of renal stones composition before extracorporeal shock-wave lithotripsy (ESWL). 1–24.