揭秘尿结石：探索其形态特征与晶体结构，从根本防治结石

摘要：首先要明确何为晶体（crystal）？晶体是有明确衍射图案的固体，其原子或分子在空间按一定规律周期重复地排列。晶体中原子或分子的排列具有三维空间的周期性，隔一定的距离重复出现，这种周期性规律是晶体结构中最基本的特征。各种尿结石均具有其晶体结构。

明确泌尿系结石的主要晶体成分，对于临床尿石症的诊断非常重要，事实上，只有明确了结石的成分，才有可能从根本上治疗结石，防治结石的复发。

首先要明确何为晶体（crystal）？晶体是有明确衍射图案的固体，其原子或分子在空间按一定规律周期重复地排列。晶体中原子或分子的排列具有三维空间的周期性，隔一定的距离重复出现，这种周期性规律是晶体结构中最基本的特征。各种尿结石均具有其晶体结构。

尿结石的形态及晶体结构有着多种差异性，同一化学成分的结石有着结晶结构的差异。临床上常见的尿结石晶体成分,大约有10多余种，根据化学成分可概括为五大类：草酸钙类，磷酸钙类，尿酸类，磷酸铵镁，胱氨酸。多数结石是混合性结石，含两种以上的成分，以其中的一种为结石主体。尿结石的形态及晶体结构有着多种差异性，同一化学成分的结石有着结晶结构的差异。

不同成分的结石，性质上差别明显，具体如下表所示

类型

比率(%)

晶体

性状

pH值对溶解度的影响

X光密度

(骨骼=1.0)

力学特性

草酸钙类

86.7

一水草酸钙、

二水草酸钙

前者呈褐色,铸形或桑椹状,质地坚硬;后者呈白色,表面有晶莹的刺状突起,质地松脆

影响不大

0.50

脆性

磷酸钙类

5.0

羟基磷灰石、碳酸磷灰石、二水磷酸氢钙、磷酸三钙

浅灰色，坚硬，可有同心层

＜5.5时升高

1.0

脆性

磷酸铵镁

3.0

六水磷酸铵镁

深灰色，鹿角形，松散易碎

＜5.5时升高

0.20

脆性

尿酸类

5.1

无水尿酸、二水尿酸、尿酸铵、一水尿酸钠

黄色或砖红色，圆形光滑，结构致密，稍硬

＞6.8时升高

0.05

脆性

胱氨酸

0.2

胱氨酸

土黄色，腊样外观，表面光滑，可呈鹿角形

＞7.5时升高

0.15

韧性

草酸钙是人类结石的主要成分，有两种不同的晶体形态：一水合物和二水合物结构的复合物。草酸钙是一种二羧酸(草酸）的钙盐。晶格中水分的差异决定不同的晶体结构，不同的生长形态，不同的晶体表面的原子结构，以及不同的生物学活力。其次的主要结石成分的分类是磷酸盐。在结石中有四种磷酸钙盐及两种磷酸镁盐。磷酸钙盐随钙/磷比例，羟基/氢离子含量，以及晶格中水分而变化。磷酸镁盐随铵或氢离子，和晶格中水分的差别而有所不同。在应用红外线光谱法分析时常常会碰到化学成分相似，而晶体结构不同的问题。

所有的钙盐和镁盐都有不同的晶体结构，采用XRD法易于区别，但检测的敏感度困扰着分析的完成。同样，嘌呤结构含有像6/5个苯环结构的尿酸的微妙化学成分及结构的变化。嘌呤环中引入羰基团可以区分诸如次黄嘌呤，黄嘌呤及尿酸的这样的相似结构。嘌呤的有机酸盐分和晶体水分的变化导致了明确成分分析的鉴定标准的差异。先前有关结石中草酸盐及磷酸盐的描述同样适合于嘌呤及其盐分。类似的化学成分产生红外光谱的微妙差异，但在XRD数值中存在显著差异。直白地讲，对于XRD或FTIR法，各种各样的成分具有足够差别来提供准确的分析标准。

判断结晶尿及可能性的晶体成分可以采用新鲜排泄尿和偏光显微镜完成。结晶尿中不同的晶体的成分在镜下表现出不同的生长形态。很多晶体表现出双折射，因而生长形态的观察通常更加明确。一水合草酸钙晶体可以观察到椭圆形或哑铃形，二水合草酸钙晶体为双椎形。磷灰石晶体表现为无定形的沉淀，常常以很小晶体的簇状形式生长。尿粪石呈典型的棺木盖样形式生长。尿酸晶体表现为扁平的平行六面体薄片形状，胱氨酸晶体表现为六角形的薄片形状。

一、草酸钙结石

一水草酸钙结石通常较硬，咖啡色，经常具有暗灰色的外观。切开时，这些结石从楔形巢以辐射形状生长，末端较圆形成比较光滑的外观。二水合草酸钙纯二水合结石通常较小，圆形，由黄褐色或黄色的盘状物串组成。盘状物尖锐，以各种方式排列。一水合/二水合混合结石常常具有更多的二水合结石的特征，主要的原因是二水合结石更易出现在混合结石的表面。这些结石一般比单纯二水合结石要大，圆形，黄色的盘状物串包绕坚硬的咖啡色内核表面。盘状物尖锐，以各种方式排列。偶尔内核呈浅棕色，具有颗粒状。

二、磷灰石

纯磷灰石结石通常较小，白色，具有非常细腻的颗粒状表面，及柔软的白色粉笔样内核。偶然，这些结石也具有浅棕色，光亮的表面。最常见的结石是磷灰石，或一水合草酸钙及二水合草酸钙的混合物，通常光滑，圆形，表面呈浅棕色的盘状外观。内部的切面通常呈白色和浅棕色的层状结构。常常可以看到，乳头管型位于结石的一侧，磷灰石位于管型的内，其原因是磷灰石一般是首先沉淀的晶体物。在乳头管型的另一侧通常可以看到二水合盘状物。

三、鸟粪石

纯鸟粪石通常是米色到浅棕色，具有粗糙的外在质地。结石的内部切面呈白色的同心圆状，偶尔内部见有白色多孔的颗粒样物质。鸟粪石常常生长成鹿角形状。鸟粪石/磷灰石混合结石通常呈浅棕色，粗糙的颗粒样外观。内部通常具有白色和浅棕色的层次。

四、透钙磷石

纯透钙磷石通常是米色，小节样物质成串包绕菜花样的晶体内部。偶尔，表面呈黄色或白色。

五、尿酸结石

尿酸结石呈圆形，具有光滑的橙黄色表面。切面内部呈现为肉眼基本看不到的构架的橙色同心圆。二水合尿酸结石的表面一般是深橙色，由小球形区域组成。结石的切面具有境界清楚的密集的同心圆灶，而同心圆由自结石中心放射状的细针尖物组成。

六、L-胱氨酸结石

纯L-胱氨酸结石由非常小的黄色球状物均匀组成。

七、基质

基质结石呈非晶状，具有多种外观和颜色。这类结石由尿液大分子及细胞膜碎片等多种有机分子组成。

八、其他结石

结石中也报道了其他物质，包括磺胺甲恶唑，印地那韦，愈创甘油醚，氨苯蝶啶，5-氟胞嘧啶，黄嘌呤，2,8-二羟腺嘌呤，石膏，抗酸剂治疗后的硅酸盐。这些成分的生长形态通常易变。