结晶生长与聚集

考古学家证实早在太古时代，尿路结石就已有记载，距人类记载泌尿系统结石已有4 800多年的历史，但结石形成的机制目前还没有完全阐明。尿液是一个非常复杂的物理化学体系，尿路结石的形成也是一个尿液中液态物质转变，也为同态物质的复杂的物理化学过程。尿中的各种结石成分在尿中析出并形成结晶或晶核，一旦形成后，结晶或晶核将被尿液排出体外，或黏附于肾内某个管区内并集聚性生长，最终形成结石。结石的形成大致经过以下几个步骤:晶核形成→结晶生长→结晶黏附→结晶滞留→结石形成。

尿液中的离子与结晶超出正常的浓度。在一定温度和pH值下，少量氯化钠加入一杯水中将会完全溶解。当继续加入氯化钠时，溶液最终将会达到一个平衡状态，氯化钠不会继续溶于液体中，我们称之为饱和溶液。在这种状态下，离子与结晶保持着平衡状态，即氯化钠在液体中不断的溶解，同时，又有离子不断地形成结晶并在液体中析出。如果向饱和溶液中继续添加氯化钠，溶液里的氯化钠将会形成结晶并沉淀，饱和溶液下的浓度积叫溶度积。过饱和是指溶液中溶质的浓度超过其溶度积。

尿石形成的确切机制虽然尚不完全明确，但多数人认为尿石形成的早期与尿中晶体的形成有关。目前在尿石中已经发现了多种结晶物质，包括一水草酸钙、二水草酸钙、磷灰石、磷酸氢钙、磷酸镁铵、尿酸、胱氨酸等，在形成结晶之前，必须先形成晶核，这是从过饱和溶液中形成固相的第一步。当尿液浓度积大于生成积时，离子开始聚集成簇并排列有序，这种簇状晶体结构较松散，当簇的分子逐渐增多，达到一定数目后最终稳定的发展为核，这个数目称之为临界阈或临界尺寸，低于临界阈时簇分子还会分散。临界阈和过饱和度及成核反应的活化能有关，过饱和度越低，活化能越高，临界阈越大，越不易成核;反之，过饱和度越高，活化能越低，临界阈越小，越易成核。另外，过饱和度越高，成核的速度也越快，晶体的体积极小，为纳米级。在纯溶液中自发形成的晶核，称为同质性成核。而尿不是纯的溶液，是一种含有多种微粒的液体，包括上皮细胞碎片、各种管型、红细胞、基质等，这些微粒可以作为界面来诱发晶核形成，即异质性成核。异质性成核的特点是在现有的异质界面作用下，仅需远远低于同质性成核所需的过饱和度就可顺利成核。目前在尿石形成过程中异质性成核的确切作用还不十分明了，但研究表明，尿石通常是几种不同物质形成的晶体的混合物，间接说明在尿石形成过程中存在异质性成核。

草酸钙与磷酸钙混合构成的结石在尿石中占相当大的比例，草酸钙通过异质性成核形成结晶，磷酸钙在草酸钙异质性成核的过程中起重要作用。已有研究表明，羟磷灰石晶种在碳酸钙的稳态溶液中能够诱导碳酸钙结晶的生长。相反，一水碳酸钙晶种在羟磷灰石的亚稳态溶液中却不能诱导羟磷灰石结晶的生长。碱性液体中，羟磷灰石是热力学上磷酸钙最稳定的形式;二水磷酸二钙则在酸性尿液中是热力学上磷酸钙最稳定的形式。羟磷灰石可以由二水磷酸二钙转变而来，同时也发现，二水磷酸二钙同样可以诱导碳酸钙的异质性成核。而且在特发性肾结石患者中常发现羟磷灰石晶体尿，以及羟磷灰石所引起的结石患者中尿的抑制物减少。以上这些均表明，含钙结石的形成机制中确实存在着异质性成核的因素。

过饱和尿液中的离子不断沉积到晶核的表面，结合到晶核中，使晶体逐渐长大。已形成的结晶既可以进一步集聚形成尿石，也可以被尿液冲刷并排出体外，这取决于结晶成核、生长及聚集的速度和尿液从肾小球流至肾乳头所需的时间、尿液的多少、冲刷的力度。碳酸钙、磷酸钙、草酸钙结晶分别好发于亨勒袢、远端小管及集合管，其管径为50～200μm。据推算，自晶体核生长至生成直径200μm的结晶，随尿饱和度不同，需90～100 min，而尿液从肾小球流至肾乳头所需的时间为2～3 min。显然单靠结晶成核及生长所致的体积和所需的时间还不足以造成这些管腔的阻塞，结果是这些晶体被冲入肾盂，并随尿液排至体外而非形成结石。因此，单靠晶体生长还难以导致尿石的形成。

晶体与其自身质量相比有很大的表面积，自由能很高，极不稳定，有自发絮凝在一起的倾向。发生絮凝后自由能随着表面积的减小而降低，趋向于热力学的稳定。絮凝存在两种形式:一种是团聚，指颗粒之间通过非常弱的内聚力杂乱无序的集聚，表面积无显著减少，极易在水溶液或剪切力的作用下分散;另一种是尿中的晶核或结晶可借助化学或电化学的作用力相互聚合成较大的晶体颗粒簇，这一过程称为结晶聚集。这些作用力包括静电斥力、范德瓦耳斯力、液体桥、固体桥、毛细作用及黏结力等，其中主要是静电斥力与范德瓦耳斯力。当两离子距离较远时，引力大于斥力，两粒子逐渐接近，此时斥力逐渐增大，形成阻力;只有当离子的能量大于静电斥力形成的最大阻力，两粒子继续接近时，引力再次大于斥力使两粒子最终集聚在一起，最后还有黏结力加以巩固。现不断有研究发现在草酸钙、尿酸及磷酸钙结石中存在着结晶聚集结构。Kok等在一组泌尿系统结石患者和正常人的尿液研究中发现，泌尿系统结石患者的尿液抑制晶体生长聚集的能力明显低于正常人的尿液，从而认为泌尿系统结石患者尿液中对晶体聚集的抑制缺陷构成了草酸钙结石形成的主要物理化学机制。另外，有研究发现，结晶的聚集速度较快。甚至可发生在未饱和的尿中，晶体能够在数秒内快速生成20～300μm大小的聚集体，足以阻塞肾集合管和肾乳头管的管腔。临床上也证明，泌尿系统结石患者尿中较大结晶聚集体在数目上明显多于正常人。以上均表明结晶的聚集在尿石形成过程中发挥着极其重要的作用。

混合结石在临床上最为常见，当把这些结石剖开时，可以发现其结构通常为同心环，不同层为不同的成分，但每一层均为同一均质的晶体，取向附生可能是其机制之一。在某种成分的过饱和尿中存在与其不同的另一种结晶时，如果这两种晶体的晶格相似，过饱和溶液中的成石成分就会在后者现有的晶格上定向生长，即取向附生，这一现象被认为是成石过程中一种特殊的异质成核。

高尿酸性草酸钙结石是一种独立的、区别于其他含钙结石的临床综合征，其引起草酸钙结石的机制与异质性成核及取向附生有关。当尿的pH值在6．0左右时，大部分尿酸以尿酸盐的形式存在，当有足够钠离子时形成单钠尿酸盐，其可以诱导碳酸钙的异质性成核。尿液的pH值小于5．5时，尿酸在尿液中不溶解且形成尿酸晶体。现已知道一水草酸钙晶体的晶格与尿酸晶体的晶格十分相似，可以通过取向附生形成结石。对这些结石的超微结构观察可以见到结石的晶核为纯尿酸晶体，无基质及其他成分，其外周是一水草酸钙与尿酸晶体按一定方向相互围绕形成的同心层。临床上发现，通过别嘌呤醇或别嘌呤醇饮食治疗高尿酸尿症后，能够降低高尿酸性草酸钙结石患者的结石复发率。

对尿路结石的分析表明，它们不是由单纯的晶体构成，而是含有非晶蛋白样的组成成分，称为基质。按重量计算，不同的泌尿系统结石基质的比例各不相同，一般来说，基质在尿路结石中约占3%的重量。以基质为主形成的结石中可能含有约65%的基质。虽然所有的泌尿系统结石中均可以发现基质，但它是均匀分布的。Warpehoski等的研究发现，草酸钙结石核心中的基质比例平均为2．7%，但当对全部石块进行分析时发现总基质比例占5．7%。

基质的成分到现在还没有完全确认，基质中约含65%的己糖胺和10%的结合水。基质中还含有许多其他化合物，如基质物质A，含有大量γ羧基酸的蛋白质、肾钙素、T－H蛋白、白蛋白、多糖及游离糖类。

肾结石被认为是一种病理性钙化，包括所有的钙盐在软组织中的沉积、机体分泌和排泄通道中钙盐的凝集。钙盐沉积通常发生在形成骨骼时，在骨形成的过程中，成骨细胞首先产生细胞外有机基质、无机矿物盐，然后开始在整个基质中沉积。这些矿物沉积规模和数量逐渐增加，并开始凝聚逐步取代水，最终基质完全矿化。目前还不清楚尿石中的基质是否像骨基质一样发挥作用，是促进泌尿系统结石形成，还是只是结石形成过程中被非特异性掺加进来。虽然一些令人鼓舞的调查结果显示了基质在泌尿系统结石形成中的作用，但仍然没有令人满意的答案来解释基质在尿路结石发生发展中的重要性。

尿速缓慢，晶体聚集，久聚成核、增长和聚集并不能导致泌尿系统结石的形成，只有晶体生长大到足以阻塞肾小管或黏附在尿路上皮，从而延长了晶体暴露于饱和尿液和促进晶体生长、聚集时间。同时这些附着的结晶可从管腔迁移至上皮细胞基底膜，造成细胞的损伤和侵蚀直至肾乳头，为结石的发生提供了初始的“立足点”，才能逐渐形成临床结石。因而临床上提倡水化可预防泌尿系统结石的形成。

现已证明正常尿路上皮能够产生保护性机制，防止晶体成核或对尿路上皮的黏附。一旦尿路上皮受损，将失去这个保护机制，Gill等发现肝素可以恢复尿路上皮的损伤，防止晶体的粘连，对防止细菌或晶体与正常尿路上皮粘连，肝素的氨基酸基葡聚糖层发挥了重要作用。确切的作用机制尚不清楚，可能是硫基氨基葡聚糖分子上的硫基结合大量的水分子形成一个“水障”，从而抑制了草酸钙结晶和细菌对细胞表面的黏附。有学者认为，晶体对细胞的黏附是通过一种称为晶体结合分子的细胞表面物质介导的，包括丝氨酸磷脂、唾液酸、Ⅳ型胶原、骨桥蛋白和透明质酸都被认为可能是晶体结合分子。尽管侧重于晶体细胞相互作用的研究进行了几十年，复发性结石中晶体结合分子的作用和尿路损伤的机制还需要进一步明确。

多项研究均发现，草酸在结石生成上具有极其重要的地位。Miller等发现草酸能够损伤肾小管上皮细胞进而促进草酸钙晶体对细胞的黏附。在成石动物模型中给予高负载草酸能够导致草酸钙结晶的形成。尿中反应细胞损伤的酶标水平的提高，包括N－乙酰－β－葡萄糖苷酶和碱性磷酸酶，提示草酸能够损害肾小管上皮细胞。当肾上皮细胞直接暴露于草酸时，细胞的活性受到威胁，主要表现为细胞对于染色剂的通透性增加、细胞的释放、细胞密度的减少等。并且，草酸对肾上皮细胞生长的抑制作用呈浓度依赖性。

草酸诱导细胞损伤确切机制还不十分清楚，一些研究已经表明，细胞暴露于草酸溶液中可以引起细胞膜功能的一系列变化，从而促进结晶的黏附。实验发现草酸溶液可以引起肾上皮细胞膜自内向外的丝氨酸磷脂结构的重排，这种细胞膜表面特性的改变可以促进草酸磷脂、唾液酸和黏多糖(如透明质酸)等晶体结合分子，通过酶方法移除唾液或透明质酸从而破坏该区域，可以明显减少结晶的黏附。草酸作用下的细胞还可以引起磷脂酶A2的活化，该酶可以水解磷脂的2位酰基而产生一系列的游离脂肪酸，例如花生四烯酸和溶血磷脂酶。当予以磷脂酶A2抑制物时可以明显缓解草酸对肾上皮细胞的损伤作用。在结石患者血浆中花生四烯酸水平明显升高，其红细胞膜中花生四烯酸含量也有所变化，也间接说明磷脂酶A2的催化产物可能和细胞损伤作用有关。草酸还可以促进肾上皮细胞氧自由基的产生。Khand等发现，在肾上皮细胞的培养液中加入草酸溶液可以明显增加氧化还原敏感染料的氧化能力。Rashed等发现，予以过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、维生素E等抗氧化剂时，均能减少草酸引起的肾上皮细胞的死亡。草酸能够增加内层线粒体膜的通透性，该作用是细胞凋亡信号传导机制的关键。草酸还可以刺激线粒体谷胱甘肽的氧化，草酸引起的肾上皮细胞线粒体功能的改变，会造成细胞发生一系列变化，最终引起细胞的凋亡和坏死。一方面，凋亡和坏死细胞的膜结构改变促进了结晶对细胞表面的黏附;另一方面，凋亡和坏死细胞产生的细胞碎片促进结晶的生长和核化。目前一些已知预防肾结石的药物，均可能通过减少肾小管上皮细胞凋亡而发挥作用。

近年来的体外实验发现，不仅是高浓度的草酸对肾小管上皮细胞具有毒性，而且草酸钙晶体本身也能损伤细胞。已经证实草酸代谢障碍患者的肾小管上皮细胞能够内摄草酸钙结晶，这种晶体的内摄能够导致细胞死亡和晶体在间质中沉积，或者晶体从管腔到基底膜的运输可以促进细胞损伤并最终侵蚀到乳头表面。一些研究人员发现草酸对肾小管上皮细胞的损害更容易发生在底外侧而不是管腔侧，提示间质可能是潜在的结石发生部位。

1936年Randall发现，19．6%的尸肾中存在肾乳头钙化，从而认为，这些钙化沉积首先来源于受损的肾小管上皮基底膜，后来侵蚀到尿液集合系统。这些斑块被认为是泌尿系统结石形成的最初病灶。Sroller等利用高分辨率的X射线成像，显示出尸肾肾乳头钙化率为57%，同时发现高血压病史与肾乳头钙化之间有一定的相关性。为了进一步了解肾乳头钙化和泌尿系统结石形成之间的关系，通过内镜对肾乳头上皮下钙化表现形式、模式、分布进行检查，发现斑块的发病率随石头的主要成分的变化而有所不同。此外，肾乳头上皮下钙化明显常见于草酸钙(88%)和钙磷矿石(100%)的泌尿系统结石患者，而少见于无泌尿系统结石病史的患者(43%)。这些结果表明，乳头状斑块与肾结石相关，并且可能有助于理解含钙结石的发病机制。

Stoller等通过内镜对结石患者和非结石患者的乳头状斑块进行比较后认为结石的形成可能与肾乳头旁直小血管的血管壁损伤有关，修复损伤的血管壁引起动脉粥样硬化样反应，导致血管壁内皮细胞钙化并逐渐侵蚀到乳头间，最后到集合管，成为结石形成的病灶。

尽管尿中存在明显的异常因素，大多数人却不会形成结石。另外，一些患者尽管尿液成分正常但却生长结石。由此看来，问题不仅在于为何人类会发生尿石，还在于为何不会发生尿石。在20世纪60年代，人们就注意到，正常人的尿液能够防止波特兰水泥凝固，而尿石患者的尿则不能。当时推测尿液可能具有结晶抑制作用。目前，在尿液中已经发现了许多抑制结石形成的物质，但令人迷惑的是，尽管一些患者尿中这些已知抑制剂的含量正常或予以抑制剂替代治疗仍然生长结石。由此可见，泌尿系统结石的形成受一个复杂的综合的因素影响，既包括促进因素也有抑制因素。

1．焦磷酸　常吸附于微粒表面，能够提高碳酸钙、磷酸钙结晶形成所需的过饱和水平。焦磷酸曾被认为对磷酸钙结晶的抑制作用占整个尿液抑制活性25%～50%。但不同的方法所测量的结果差异较大，1978年FBiaaz等测定枸橼酸、镁及焦磷酸总共大约占整个尿液20%的抑制活性。焦磷酸在细胞内产生，通过细胞内焦磷酸酶再水解生成正磷酸盐，焦磷酸口服不吸收而且迅速分解，不能作为药物使用，但可以通过正磷酸盐的使用提高焦磷酸盐水平。

2．枸橼酸　通过螯合和吸附作用抑制草酸钙和磷酸钙结石形成。它可与尿中的钙离子络合，从而降低草酸钙饱和度，间接抑制了草酸钙结晶形成;其次，枸橼酸作为一种结晶抑制因子，可直接抑制草酸钙结晶的成核、生长和聚集过程。枸橼酸对抑制磷酸钙聚集具有更强的作用。最后，枸橼酸能够通过抑制单钠尿酸盐异质成核，从而防止草酸钙结石形成。不少泌尿系统结石患者有低枸橼酸尿，枸橼酸盐日前是防治结石最常用的药物。

3．镁　镁的抑制活性来源于其与草酸的络合，从而降低草酸离子浓度和草酸钙饱和程度。此外，镁是草酸钙和磷酸钙的结晶抑制因子，能够直接抑制结晶的成核、生长和聚集。镁是一种二价阳离子，可在肠道中与草酸结合，减少游离草酸的吸收。

4．多种聚阴离子　包括氨基葡聚糖、酸性黏多糖，这种聚阴离子能吸附在晶体及颗粒的表面，增加其静电斥力，对碳酸钙具有较强的抑制晶体成核和生长能力，对磷酸钙晶体的聚集也有抑制作用。其中氨基葡聚糖、硫酸乙酰肝素与一水草酸钙结晶的结合力较强。硫酸乙酰肝素主要分布于肾远曲和近曲小管上皮细胞表面。有研究发现，在肾结石的动物模型中，硫酸乙酰肝素蛋白多糖的表达明显增加，硫酸乙酰肝素可以减少草酸钙结晶的黏附，而在人工尿中纯化的硫酸乙酰肝素并没有抑制草酸钙结晶的作用。这些结果提示，细胞表面的硫酸乙酰肝素蛋白多糖主要是阻止结晶黏附的作用而非抑制结晶生长的作用。有人还发现，硫酸乙酰肝素有减轻草酸损伤肾上皮细胞线粒体和稳定细胞内钙离子水平的作用。

5．肾钙素　是一种以含有酸性氨基酸为主的酸性糖蛋白，能强有力地抑制草酸钙结晶水合物聚集，在近端肾小管和髓袢升支粗段合成。在较单纯的溶液中，肾钙素能够显著抑制一水草酸钙结晶的生长。目前肾钙素已确定有4个亚型，非结石患者排出的大量肾钙素的2个亚型具有抑制活性，而结石患者尿液中排泄丰富的2个亚型缺乏抑制活性。具有抑制活性的亚型被发现含有γ羧基谷氨残基，无抑制活性的亚型缺乏γ羧基谷氨残基。

6．T－H蛋白　是一种85 kD的糖蛋白，富含唾液酸，作为一个膜锚定蛋白在髓袢升支粗段和远曲小管的上皮细胞中表达，这种蛋白质被磷脂酶或蛋白酶水解后释放到尿液，是人尿中最常见的蛋白。T－H蛋白存在于肾结石中，过去一直认为它在肾结石形成过程中起着重要的作用，近来的研究有不同的发现。T－H蛋白能够有力地抑制一水草酸钙结晶的聚集而不是增长。目前T－H蛋白的作用是尿石的抑制剂，是推动者还是旁观者还不十分明确，可能取决于分子本身的状态，因为在一定的条件下，它本身可以聚集在一起。近来有实验发现，在肾上皮细胞的培养液中T－H蛋白可以减缓由草酸引起的氧自由基的产生，并减轻草酸引起的脂质过氧化和细胞的死亡。最近有一项研究是将乙二醇和维生素D喂食T－H蛋白基因敲除的小白鼠模型，发现在其肾脏中可以自发形成草酸钙晶体，提示T－H蛋白对钙的结晶盐可能具有保护作用。

7．骨桥蛋白　是一种44 kD的酸性、富含唾液酸的磷酸化糖蛋白，由骨基质和髓袢升支细段和远端肾小管的上皮细胞合成并分泌至尿液中，能够抑制草酸钙结晶的核化、生长、聚集。骨桥蛋白是一种重要的生物矿化调节剂，可以抑制骨和肾脏的结晶沉淀，但对肾细胞表面结晶黏附的调节作用研究结果存在矛盾。Wesson等用乙二醇喂食骨桥蛋白基因缺陷的大白鼠，发现其肾上皮细胞表面的草酸钙沉淀增加，而正常大白鼠未见明显结晶沉淀，且细胞表面骨桥蛋白上调，提示骨桥蛋白对结晶黏附起抑制作用。但体内和体外实验发现草酸可以明显刺激肾骨桥蛋白的产生，而且抗氧化剂可以阻断草酸引起的骨桥蛋白表达，表明骨桥蛋白的表达是继发于细胞氧自由基损伤的。另外Asselman等还发现，骨桥蛋白作用于草酸损伤的肾上皮细胞，能够使无结晶黏附的上皮细胞转变为有结晶黏附的上皮细胞。从而提示肾上皮细胞表面的骨桥蛋白是结晶黏附的先决条件。骨桥蛋白的具体作用还有待进一步阐明。

8．双库尼茨抑制剂　间－α－胰蛋白酶是由肝脏合成的包括3个多肽的一种糖蛋白，其中包括双库尼茨抑制剂轻链。双库尼茨抑制剂轻链可以在许多组织中表达，许多学者发现，在体外的草酸环境中和在体内大白鼠的高草酸模型中，双库尼茨抑制剂mRNA的水平上调。这种上调反应可能是肾细胞对于周围环境的适应性反应，另外双库尼茨抑制剂可以抑制人工尿中草酸钙结晶的形成，并且其在肾结石患者体内的水平较低。近来，在肾结石疾病的研究中，双库尼茨抑制剂轻链由于其有效的结晶抑制作用和炎症引起的组织修复调节作用，正逐步被人们重视。

泌尿系统结石的物理性质取决于其化学成分、形成过程及所在部位。不同化学成分的结石其外观、X射线显影程度、硬度等均不相同。结石所在部位和形成过程不同，其形状也不相同。

1．结石的形状　结石的外观多种多样，草酸钙或草酸钙、磷酸钙混合结石表面呈桑葚状，或为棘状突起，小的结石表面光滑，多呈褐色，质较硬。磷酸镁铵、磷酸钙混合结石呈白色或灰白色，表面粗糙，质脆易碎，常为鹿角形。尿酸结石表面光滑，质硬易裂，呈黄色或褐色。胱氨酸结石为黄蜡样，表面光滑或粗糙，质硬。

结石根据形成的部位和过程的不同，形状亦不相同，如鹿角形、星形、条索形、圆形、椭圆形或哑铃形等。只有在肾盂内才能形成鹿角形结石，在输尿管内呈条索形。在有梗阻的膀胱内由于尿潴留，已形成的结石又可在腔内不断滚动，故可形成较大的椭圆形结石，当结石嵌于膀胱颈及后尿道之间时，由于膀胱内部分结石继续增大，可形成哑铃状结石等。

2．结石的结构　大致可分3类:粒晶结构、管状结构及复合结构。粒晶结构约占半数以上，管状结构不足1/3。还有20%的结石可以看作是上述两种结构交替构成的，称为复合结构。只有个别结石不好归类。

(1)粒晶结构　粒晶结石主要由较大的晶体颗粒所构成，主要成分为二水草酸钙。略呈菱形的晶体互相聚集，排列成树枝状。晶体束之间充填羟磷灰石的胶状球粒。这种结石一般较小，在1 cm左右，少数大的可达2～3 cm。结石表面由晶体的尖端构成刺状，结石比较疏松，间质中多孔隙。从核心到外围没有明显的层次。

(2)管状结构　这种结石断面上的环纹很像树木的年轮，由于这种结构很像矿物学上的小鲕石，故称之为鲕状结构。圆形一水草酸钙或尿酸结石的环形条带很清楚，有十几层甚至几十层，层间晶体排列有一定方向性，呈放射状。一水草酸钙晶体柱构成的放射条纹细致、整齐;尿酸和磷灰石构成者粗糙不齐;胱氨酸构成者呈现弯曲的形状。有的鲕状石层间晶体排列无序，嵌于基质之中，或与其他成分和磷灰石杂处，例如磷酸镁铵即如此。有时一块结石由多个鲕构成，称之为复鲕。

(3)复合结构　具有这种结构的结石，则同时具有上述两种结构，有的先为粒晶结构，以后出现鲕状结构，有的则相反。这种结构的结石一般都较大，生长时间也较长。结石生长愈后期，成鲕倾向愈大。

(4)结石的核心部位　大多在结石的中央，肾盂内不均匀生长的结石核心也可位于一边，有些生长在乳头部位的凹形结石。大部分结石中心的成分与周围一致，少部分不一致，以磷灰石或尿酸为主。鲕状结构结石的核心大多是一水草酸钙和尿酸，有时也有少量的磷灰石和磷酸镁铵，核心部分的一水草酸钙主要是微晶和鲕。尿酸则以针状晶或鲕存在。利用扫描电镜观察，所有标本核心都可见到晶体与反差不均的空隙，或晶体被纤维状物质包裹，这些纤维状物质是矿化基质。尿结石核心的形态有6型:矿化基质型、团块型、绣球花型、鲕型、不规则型和束针型。标本核心以外的尿结石多分层，可见层间的无定形物质及其间反差不均的空隙。

3．X射线对结石硬度穿透的程度　尿结石硬的程度均匀不一，同一化学成分因晶体结构不同而硬度不同，不同晶体成分其硬度值不同。结石的硬度从高至低为磷灰石、二水草酸钙结石、一水草酸钙结石、尿酸结石、胱氨酸结石、磷酸镁铵结石。结石各种成分对X射线的吸收程度从高到低为草酸钙结石、磷酸钙结石、磷酸镁铵结石、胱氨酸结石、尿酸结石。用结石与附近的骨质相比，骨皮质致密度约相似于磷酸钙的致密度。尿酸结石吸收X射线的程度近似于软组织，在X射线片上不避影，故称阴性结石。胱氨酸结石绝大部分显影良好，影像光滑，质地均匀，呈毛玻璃样。草酸钙结石密度最高，大致分为光滑和不光滑的两种。当结石成分为混合性时，结石的致密度不均，表现为空心或环纹。另外，结石结构的松紧也是影响致密度的因素。

1．晶体　泌尿系统结石基本成分是由晶体及基质两部分组成。结石成分分析的方法很多，如一般化学定性定量分析、元素或组成分析(如原子吸收光谱、X射线发射光谱、电子探针)等。

结石的大部分是晶体物质，临床上常以晶体成分而命名，晶体成分多种多样，比较常见的有4种:含钙结石、感染性结石、尿酸结石及胱氨酸结石。如果某种成分含量达95%以上即称为纯结石。纯结石较少见，结石多以混合形式出现，但其中往往以一种晶体成分为主。

泌尿系统结石以含钙结石为主，占70%～80%，感染性结石占10%左右，尿酸结石占5%～10%，胱氨酸结石占1%，还有其他很多种类型结石，所占比例很少。含钙结石又包括一水草酸钙、二水草酸钙、羟磷灰石、碳酸磷灰石、磷酸三钙、磷酸八钙、磷酸氢钙、磷酸二铵钙、碳酸钙、二水碳酸钙及二水硫酸钙结石等，比较常见的是草酸钙结石及含钙的磷酸盐结石。感染性结石包括六水磷酸美铵、一水磷酸美铵、八水磷酸三美铵、八水磷酸镁、二十二水磷酸镁、五水磷酸镁、三水磷酸氢镁及尿酸铵结石等，常见的是各种磷酸镁铵结石。尿酸结石包括无水尿酸、二水尿酸、尿酸钾、一水尿酸钠结石等。胱氨酸结石的主要成分是左旋胱氨酸。另外结石中可以有一些少见的成分，如二水草酸铁、六水磷酸锌、黄嘌呤、二羟腺嘌呤、二氧化硅等。

结石中还含一些元素，含量超过1%的有钙、磷、钠、镁，含量超过0．01%的有锌、铁、钡、钾，含量低于0．05%的有铅、铜、钼、锰、镍、钒、银、钇等。

2．基质　基质是泌尿系统结石另一个重要的组成成分，在结石形成过程中，基质发挥了很重要的作用。基质在各种成分的结石中所占比例不同，在草酸钙和磷酸钙结石中占2%～5%，在尿酸结石中约占20%，在感染性结石中约占1%，在胱氨酸结石中所占比例约9%，偶尔见结石大部分由基质构成者，称基质结石。基质含钙65%，糖类15%，无机矿物10%，另外含水10%。结石中基质的元素组成比较恒定，含氮10%、硫1%、碳58%、氢7%、氧24%。基质的主要成分包括基质蛋白、酸性黏多糖和糖类。其中基质蛋白包括基质物质A、尿类黏蛋白、T－H蛋白;酸性黏多糖主要包括肝素、硫酸类肝素、软骨素A、软骨素C、硫酸软骨素B、透明质酸和硫酸角质素;糖类主要是己糖及己糖胺。