I. 尿路結石の原因に関する新しい考え方と仮説
1.特発性シュウ酸カルシウム結石の形成には.膜リン脂質の異常が関与する
膜のシュウ酸輸送の増加は.高オキソ尿の形成を促進し.シュウ酸カルシウム結石の原因となる。
2.特発性再発性カルシウム含有結石（IRCU）：細胞レベルで発生する疾患で.酸化・抗酸化のアンバランスやミネラル代謝の乱れが病態に関与している可能性があるとされています。 血漿中の抗酸化物質の濃度が著しく低下している。 血中尿酸およびアルブミン濃度の低下.尿酸排泄量の増加.代謝率の低下と関連しており.尿中リンの排泄を促進する可能性があります。
3.炎症と尿路系病態の関連性
Monocyte chemotactic protein-1（MCP-1）は強力な走化性サイトカインであり.その中でもMCP-1を介した炎症反応は.非感染性結石の形成の初期段階における重要なステップである.MCP-1を介した炎症反応は.結石の形成に重要な役割を果たす。
4.低酸素による尿路形成の誘導
腎乳頭の低酸素状態は.尿細管障害や尿の異常な酸性化を引き起こし.結晶の付着を促進させる。血管障害（動脈硬化）が結石形成に関与する間質性石灰化を引き起こせば.低酸素状態はさらに悪化する。 乳頭の低酸素状態はシュウ酸毒性に対する感受性を高める。シュウ酸は尿細管や間質細胞に作用し.尿細管内の結晶性接着をもたらす。
5.特発性結石の多因子遺伝学的基盤
特発性結石症は.遺伝的要因と環境要因の組み合わせにより生じる.複雑で複合的な疾患群である。 明確に認識されている危険因子としては.高岡酸尿症.高カルシウム尿症.高尿酸血症.リトジェニックインヒビターの欠乏などがあり.これらの危険因子の作用に関与する可能性のある遺伝子が示唆されている。 また.感受性遺伝子やリード遺伝子に着目した研究は.将来の遺伝子治療のターゲットになります。
関連する可能性のある感受性遺伝子としては.以下のものが知られています。
( 1) 特発性高オキサリール症
( 2) 特発性高カルシウム尿症
( 3) 特発性低尿酸血症
( 4) 特発性シュウ酸カルシウム結石形成マトリックスまたはインヒビター異常
6.シスチン尿症は.遺伝子の変異により発症する遺伝性疾患です。
腎尿細管でのシスチンの再吸収が障害され.尿中のシスチンの溶解度が低下し.シスチン結石が形成される。
7.尿酸結石とシュウ酸カルシウム結石の相互関係
尿酸結晶は.上皮のメカニズムによってシュウ酸カルシウム結晶を誘発したり.尿中の抑制因子のレベルを低下させることによってシュウ酸カルシウム結石の形成を促進することができる。 水溶性尿酸塩は塩析によりシュウ酸カルシウムの結晶の核生成と凝集を促進する。 また.尿酸による尿のpH低下はシュウ酸カルシウムの結晶形成を促進する。
シュウ酸カルシウム結石の患者さんは.尿酸値が正常値より高く.アロプリノールで尿酸値を下げることで.シュウ酸カルシウム結石の再発を抑制することができます。
8.肥満患者における尿異常による結石発生率の高さ
(1) 尿中の各種結晶生成関連成分の分泌量が著しく増加し.高尿酸尿.高カルシウム尿.高シュウ酸尿などになる。
(2) 尿石形成抑制物質であるクエン酸塩が減少すると.結石形成のリスクがさらに高まります。
3) 食事で動物性タンパク質を多く摂取すると.体内の酸負荷が高まり.尿のpHが低下し.カルシウムの排泄が増加し.クエン酸の排泄が減少します。
(4) 糖尿病の発症率が高く.糖度が高いことが高カルシウム尿症の形成に寄与している。
(5)高尿酸血症の発症を促進する痛風が多いこと。
6) インスリン抵抗性により腎臓からのアンモニア分泌が減少し.尿pHの低下（酸性化）が起こり.体重と尿pHには逆相関があり.体重が重いほど尿は酸性になり.結石ができやすくなります。
9.コレステロールと尿路結石の相関関係
結石の成分を分析すると.結石にはコレステロールが含まれており.非エステル化コレステロールとエステル化コレステロールの両方が含まれていることが判明しました。 結石形成には血管因子（動脈硬化などエステル化コレステロール値に関連する）が関与している可能性があり.結石形成の初期イベントである可能性があります。
10.尿路結石と神経内分泌の相関性
ストレスの多い生活環境では.尿中の結晶化関連成分（尿中カルシウム.シュウ酸.尿酸）の排泄が増加する。 神経心理学的要因は.尿路結石の種類と関連しています。 結石の発生に神経内分泌が関与している可能性がある。
11.尿路結石の生成におけるマトリックスの役割
マトリックスの主成分は.マトリックスタンパク質.アミノグルカン（別名：酸性ムコ多糖類）.糖質であり.尿石形成におけるマトリックスの作用機序としては.マトリックスが不均一核生成の誘導剤として働き核生成を促進する.尿中のタンパク質がカルシウムやリンと強く結合できるため.マトリックスの形成過程でカルシウムやリンが過飽和状態となり結晶生成を促進する.結石形成過程においてマトリックスが結合剤として作用する.等が具体的な例として挙げられる。 マトリックスは.結晶形成時にバインダーとして作用して結晶の凝集を強化したり.テンプレートとして作用して結晶の秩序ある鉱物化を提供したり.繊維状のネットワークとして結晶をクラスターに絡め取ったり.結晶の周りを埋める塊として作用したり.マトリックスが結晶クラスターを尿路上皮の表面に結合させて固定粒子を形成して成長を継続したり.結晶または粒子の表面を囲むマトリックスが保護膜となって結晶が不飽和になったときに溶解を防いだりすることができる。
尿路結石対策における最近の注目点
(i) 食事による予防の重要な役割
1.水をたくさん飲む
水分摂取量の低下は尿路結石発生の重要な危険因子であり.結石形成には結晶の凝集と滞留が必要であるとされています。
2.カルシウムを多く含む食事
カルシウムの多い食事は.腸内のシュウ酸がカルシウムと結合して吸収されないシュウ酸カルシウムとなり.尿路結石形成の大きな危険因子であるシュウ酸の吸収を抑制することができます。 高カルシウム食は尿路結石の発生率を低下させるが.カルシウムのサプリメントを摂取している人は結石の発生率を上昇させるというのは興味深いことである。 尿路結石の予防には.高カルシウム食と高水分摂取を組み合わせ.カリウム.マグネシウム.リン酸塩を補給することが不可欠で.そうしないと尿路結石の発生リスクが高まります。
3.アイソトニック・スポーツドリンクは避ける
アイソトニック・スポーツドリンクは.膀胱内の結石マトリックスの形成を誘発することにより.結石の発生リスクを高める可能性があります。
4.食物繊維を多く摂る
食物繊維の摂取は尿路結石の発生率と負の相関があり.その理由はおそらく次のとおりである：(i) シュウ酸の腸管での吸収が減少する。 (2) 腸管通過時間の短縮。 (iii) 腸内環境の変化。 (iv) ホルモン反応の変化。 高繊維質の食品からのカロリー産生が少ない。 これらが組み合わさることで.尿酸の生成が抑えられ.結石の形成が抑制されるのです。 そのため.食物繊維を摂取することは有効ですが.腸内由来のシュウ酸の吸収を抑えるために.チョコレート.ほうれん草.トマト.ジャガイモ.ビート.コーヒー.コーラ.ナッツ.ルバーブ.イチゴ.お茶.ぬかなどのシュウ酸を多く含む食品を控えるよう注意する必要があります。
5.食生活の変化
結石は.動物性たんぱく質や糖分の多い食事.水分摂取量の少なさ.塩辛いものや漬物を好むこと.運動量の低下などと密接に関係しています。
(ii) 尿路結石に対する薬剤の予防効果
1.腸内フローラの規制.ギ酸産生バチルス oxalicus の石の炎症性腸疾患の治療 (消化管のシュウ酸の通常のフローラを破壊することができます） コロニーの減少は.尿路結石の原因因子の一つです。 腸内フローラを整えることで.高オキソ尿の腸内起源を抑え.結石治療の目的を達成することができるのです。
抗生物質の使用により.ヒトの消化管内のギ酸産生菌が減少し.腸管性高シュウ酸血症が発症することがあります。 抗生物質.特に第4世代キノロン系のモキシフロキサシンなど.消化管内のグラム陰性嫌気性菌に作用する抗生物質の誤用を抑制すること。
3.ビタミン類
ビタミンCは.腎臓上皮のフリーラジカルによる損傷を防ぎ.シュウ酸カルシウムの結晶ができるのを防ぐ.優れた抗酸化物質です。
ビタミンB6：ビタミンB6は.グリオキサレートからグリシンの生成を触媒する補酵素であり.これが不足するとグリオキサレートがグリシンを生成できず.シュウ酸を上昇させシュウ酸カルシウム結石の形成に寄与する。
ビタミンK：尿中シュウ酸を有意に減少させ.腎シュウ酸カルシウム結晶の数を減少させることができます。
ビタミンE：過酸化物による損傷を防ぎ.腎組織の抗酸化機構とグルタチオンレドックスシステムのバランスを回復し.シュウ酸カルシウム結晶の沈着を抑制することができる。
チアジド系利尿剤
サイアザイド系利尿薬は.尿中シュウ酸および腸内シュウ酸吸収を低下させ.尿中カルシウムを減少させるため.血中カルシウムが正常でも副甲状腺機能亢進症の診断の見落としにつながり.糖尿病.痛風.勃起不全を悪化させる弊害があります。
5.クエン酸根
クエン酸塩は尿中の主要アニオンであり.カルシウム尿石症の重要な抑制因子である。
6.再発性カルシウム含有結石に対するチオ硫酸ナトリウムの投与
チオ硫酸ナトリウムは結石生成抑制剤であると同時に抗酸化損傷作用を持ち.特発性再発性カルシウム結石患者の酸化・抗酸化のアンバランスを逆転させる可能性があります。
7.酸化的チオ硫酸バチルス溶解療法
動物実験では.特殊な独立栄養生物であり.極めて好酸性のチオバチルス・オキシダンスは.あらゆるタイプの尿路結石を溶解し.特にリン酸カルシウム結石の溶解に優れた結果を示すことが証明されています。 ESWL後の残存結石の溶解や.尿道ステントで見えなくなった結石結晶の溶解に使用できる画期的な治療法です。
(薬理学的結石破砕術
1.カルシウム拮抗薬：ニフェジピン
尿管壁は主に平滑筋細胞からなり.その蠕動運動機能は細胞内のカルシウムイオン濃度によって制御されているため.細胞内のカルシウムイオン濃度を下げることで尿管収縮を抑制し.痛みを緩和して腎疝痛の発生を抑制することができるのです。 除石率が向上します。
2.α-アドレナリン受容体拮抗薬。
α1A受容体は.尿管収縮に大きな役割を果たしている。 遠位尿管では近位尿管や中位尿管よりも発現密度が高い。 タムスロシンなどの高選択的α1受容体拮抗薬は.ESMLやURL手術後の尿管結石の排出を促進し.腎疝痛を軽減し.結石排出率を向上させることができます。
尿路結石治療の新たな展開
低侵襲手術技術の絶え間ない発展により.尿路結石の治療は.開腹手術を中心とした長年の伝統的な治療法から一変し.急激な変化を遂げています。 近年では.光電子技術や生体材料の開発.新しい結石破砕技術の開発なども.結石治療の方法やアプローチの進歩に寄与しています。
(i) 開腹手術
尿路結石の治療には.従来から開腹手術が行われています。 現在でも.巨大鹿角結石のような複雑な腎結石や.感染症.腎嚢胞の併発.骨盤内尿管接合部狭窄の存在に対しては.手術が治療の中心となっています。
(ii) 低侵襲治療の進歩 低侵襲治療の選択肢は以下の通り。
体外衝撃波結石破砕装置(ESWL)
尿道鏡下結石破砕術 (URL)
経皮的腎結石除去術（PCNL）
低侵襲性経皮的腎結石破砕術（ミニPCNL）
腹腔鏡下結紮術
体外衝撃波結石破砕装置(ESWL)
1980年2月.ドイツのドブニエ社によって世界初のESWL装置が開発され.人類の医学史に結石治療のための非開腹手術の新しい時代を切り開いたのである。
1982年に中国で最初のESWL装置が開発され.1985年から臨床で使用されるようになりました。
適応：ESWLはすべての尿路結石に対して実施可能であり.直径2cm未満の腎結石および直径1cm未満の尿管結石に対しては好ましい方法である。
禁忌：①全身性出血性疾患.心肺機能不全.腎機能不全.コントロールされていない糖尿病.極度の肥満 ②コントロールされていない感染症.結石破砕後の細菌の流出により重篤な尿路感染症を引き起こす可能性がある ③結石破砕後の細菌の流出により重篤な尿路感染症を引き起こす可能性がある
(iii) 結石部位より下の尿路の閉塞。
下部尿管結石の場合.X線照射により胎児.卵巣.卵管に損傷を与える可能性があるため.妊娠中または不妊の女性 ④大きな角状結石の場合.病院での補助的な治療が不可能な場合。
ESWLは.ほとんどの上部尿路結石に対して.非侵襲的で痛みを伴わない治療法です。 結石破砕が2回失敗した場合は.失敗の原因を探り.結石破砕の繰り返しによる組織損傷を避けるために.他の方法で治療する必要があります。
結石除去のための内石症
1）経皮的腎結石摘出術（PCNL）.低侵襲性PCNL（ミニPCNL）
経皮的腎結石摘出術の既往歴あり
1940年代.PapelとBrowは.内視鏡を使って腎瘻から残留結石を除去することに初めて成功した。
1976年.Fernstromらは腎臓鏡を用いて.経皮的に穿刺・拡張した腎瘻孔から結石除去用バスケットを用いて腎盂からの結石除去に成功し.経皮的腎結石除去術の先駆者となった。
1980年代にはAlken.Claymanらがこれをもとに腎結石除去術に成功し.さらに超音波結石破砕機や電気油圧結石破砕機がPCNLに応用され.その低侵襲性から徐々に世界の泌尿器科医や患者の間で普及が進んでいます。
1997年.Jackmanらは結石を持つ小児に低侵襲な腎臓超音波検査を導入した（F11）。 低侵襲の腎臓内視鏡検査は.腔内結石破砕術の普及の礎となった。
1982年以降.PCNL手術は中国の北京.広州.南京で導入された。
従来の経皮的腎瘻造設術とその1～2週間後に結石破砕術を行うPCNL法では.2段階目の手術として太い口径の腎瘻造設術とF26～30（直径10mm）以上の拡張チャネルが必要であった。
1992年.広州医科大学第一付属病院泌尿器科の李迅は.微小瘻孔経皮的腎結石摘出術を提唱し.経皮的腎瘻孔と経皮微小瘻孔尿管鏡による抜石術を革新したが.まだ2段階目の抜石術が必要となり.抜石率も低かった。
低侵襲PCNL：1998年.Li Xunらは中国の特徴を生かした低侵襲PCNL.すなわち.作業チャンネルF14またはF16で.腎臓鏡の代わりにF8/9.8尿管鏡を用い.作業チャンネルを通して腎集合体または上部尿管にアクセスして第一段階の結石破砕を行う経皮的腎瘻造設術を提唱した。腎臓や尿管の上部にある複雑な結石に対して.理想的な低侵襲治療法です。
PCNLは.特に開腹手術後に結石を再発した患者や開腹手術に耐えられない患者に対して.泌尿器科医が腎臓を切り開いて鹿の子石を回収しなければならなかった厄介な状況を一変させました。
2）尿管鏡下結石破砕術（URL)
尿管鏡下結石破砕術の病歴
1977年.グッドマンは小児用膀胱鏡を尿管鏡として使用し.成人の尿管を観察することを報告した。
1979年にLyonらとRichard WolfがF14.5とF16のシースを持つ特殊な尿管鏡F13を設計・製造した。
1980年.Perez-Castroは最初の硬性尿管鏡F11の製造に成功し.尿管検査と結石破砕に使用した。
1983年から1985年にかけて.中国に初めて尿管鏡が北京と広州に導入されました。
1990年代以降.尿管鏡は絶えず改良され.光ファイバービームの導入により.尿管鏡の口径は大幅に縮小されました。 光ファイバービームの導入により.尿管鏡の直径は大幅に縮小されました。
尿管鏡技術は.尿路結石治療の状況を大きく変え.内視鏡泌尿器科での地位を確立しています。 現在.中下部尿管結石の治療において.URLに代わるものはありません。
3.体外式結石破砕装置
腔内結石破砕術の最終的な実現は.さまざまな結石破砕機の使用にかかっており.結石破砕機の技術の進歩は内視鏡技術の進歩を補完するものである。
1）電解液式結石破砕機
原理：電気油圧式結石破砕機（EHL）は.スパークギャップ技術を応用した結石破砕機で.1980年代に広く使用されました。
欠点：電極の熱の広がりが不均一で.電極が結石と接触していない時に放電し.発生した火花が内視鏡の円錐レンズや尿路系を損傷し.穿孔や出血を引き起こす可能性がある。 このため.EHLは上部尿路結石に対するルーチンの治療法としては使用されなくなりました。
2) 超音波結石破砕装置
原理：超音波砕石器は.プローブから高周波振動を発生させ.その振動が超音波を誘起し.プローブロッドのヘッドエンドに伝わり.接触している結石を振動・破砕させるものです。
欠点：結石破砕効率が低く.臨床医に広く受け入れられていない。
3）レーザー（Ho:YAG）結石破砕機
泌尿器科領域におけるレーザーの使用に関するレビュー
1966年.Parsonsらは犬の開口組織に対するパルスルビーレーザーの効果を実証し.これが泌尿器科におけるレーザーの最初の使用例となった。
Nd : YAGレーザーは.1984年にBeislandとSanderによって前立腺がんの治療に使用されました。
1992年にJohsonらが泌尿器科におけるホルミウムレーザーの使用に関するパイロットスタディを報告し.泌尿器科におけるホルミウムレーザーの使用を先駆けました。
1995年.Bagleyは上部尿道結石に対する腔内結石破砕機としてのホルミウムレーザーの使用を初めて報告した。
原理：ホルミウムレーザーは光熱効果を利用して.ガスキャビテーションにより結石を破砕します。
ホルミウムレーザーは.組織に最も多く含まれる水への吸収係数が高いため.ホルミウムレーザーの主エネルギーを組織の表層に集中させ.優れた切断・組織除去能力を発揮します。
メリット：①一次結石破砕率が高い.②入院期間・結石排出時間が大幅に短縮.③ポリープ.尿管・尿道狭窄.出血を同時に管理.④手術時間が短く組織損傷が少ない.術後結石排出が容易で治癒率が高まる。
欠点：ホルミウムレーザーの光熱効果により.誤って照射すると腎盂・尿管に損傷・穿孔を起こしやすく.また腎集塊系にある大きな結石にはやや力不足である。 ホルミウムレーザーは.尿管壁から1mm以上離すことで.穿孔の危険性が少なくなります。
今のところ.ホルミウムレーザーは体内結石破砕に最適なシステムであり.現在第一選択となっています。 ホルミウムレーザー結石破砕装置は.あらゆる組成.密度.位置の結石を破砕し.ポリープを焼灼し.狭い尿管壁を切断することで.開腹手術と同様の結果を得ることができます。
(4) 超音波空圧バリスティック結石破砕装置複合機
1986年.スイスのEMS社が世界で初めて開発した腔内埋め込み型空気圧バラスト結石破砕機。
2001年には第3世代の結石破砕装置（EMS III）が開発され.低侵襲な結石破砕と結石除去を同時に行う時代がやってきました。
結石破砕機は.新たに発明された高性能超音波結石破砕機システム.強力空気圧式バリスティック結石破砕機システム.負圧吸着装置で構成されています。 負圧吸着 ,
利点：①2つの高効率結石破砕装置の相乗効果により.大きな石や特に硬い石を破砕できる.②同時結石破砕が可能.③結石破砕時.尿路系に低圧または無圧がかかり.腎内フラッシングによる腎内高血圧による感染の潜在リスクを回避し.施術の安全性を高めることができる。 他の砕石器と比較して.処置時間.結石処理時間が短いのが特徴です。 空気圧弾道や超音波による結石破砕法単独よりも効果的です。
欠点：作業流路が狭いため.尿管内視鏡では複合結石破砕術は使用できない。
結石除去のための超音波と空気圧による弾道砕石の併用は.安全な砕石法である。
4 腹腔鏡下尿管切開術による結石破砕術
Wickhamは1979年に腹腔鏡技術を用い.後腹膜ルートによる尿管結石破砕術を初めて成功させた。
1990年代にテレビ腹腔鏡が導入され.上部尿路結石に対する腹腔鏡下手術は急速に発展しました。
適応症：様々な理由でESWLやURLが不可能な場合や.治療が失敗した腎外骨盤内結石。
中上部尿管に大きな硬い結石があり.周辺に著しい線維性・肉芽腫性増殖がある場合。
腹腔鏡ルート
腹腔鏡ルート：スペースが広く.解剖学的ランドマークが明確で.上部.中部.下部の尿管結石を同時に治療でき.また両側の尿管結石を同じ切開で治療できるが.手術が広範囲で.腹腔を汚染し.腹部臓器を損傷したり術後に腸管癒着を起こす可能性があり.後腹膜ルートほど上部.中部尿管セグメントの露出度は高くない。
後腹膜ルートは.手術スペースが狭い.気腹の確立が複雑.術後液の吸収が遅いなどの欠点がありますが.アクセスが容易で.腎臓の分離・露出や尿管の発見が容易で.泌尿器科医は後腹膜ルートにより精通していると言えます。 そのため.腹腔鏡下尿管手術では最も一般的に使用されるルートです。
論争：尿路結石症治療における意義は薄いと考える学者もいる。その理由は.第一に.費用が高く.学習曲線が長いこと.第二に.腹腔鏡手術に適した患者はURLやミニPCNLでより簡単に.より簡単に治療できること.などである。
IV まとめ
科学技術の進歩により.ほとんどの尿路結石は低侵襲かつ無痛で治療できるようになりました。
ESWLは.ほとんどの上部尿路結石に対する低侵襲な治療法として.現在も推奨されています。
尿管結石の治療は.結石の性質.位置.大きさ.個数.尿路閉塞の程度.腎機能.装置の技術的条件によって.尿管鏡下での抜去や結石破砕.ESWL.あるいは両者の組み合わせで行われます。
尿管鏡下結石破砕術はレーザー結石破砕術と比較してより効果的である。
腎臓や尿管の上部にある複雑な結石の治療には.空気圧式バラスト結石破砕機.ホルミウムレーザー結石破砕機.または超音波と空気圧式バラスト結石破砕機を組み合わせた低侵襲なPCNLが望ましいとされています。
腹腔鏡手術：上部尿路結石に対するもう一つの選択肢で.ほとんどの開腹手術に代わり.低侵襲泌尿器科の方向性を示している。
低侵襲な手術を組み合わせることで.95％以上の尿路結石を治すことができます。
結石除去のための開腹手術は.ESWLやURLなどの低侵襲治療が失敗した場合や.骨盤-尿管接合部の合併症や先天性奇形などの個別症例に適しています。
結論として.治療方法の選択は.結石の位置.大きさ.密度だけでなく.病院の設備.術者の技術レベル.患者の全身状態.患者の治療に対する意欲.治療費などを考慮し.妥当かつ適切な選択をする必要があります。