上尿路的组织学、解剖学和生理学概念

  上尿路由肾盂和输尿管组成，通过蠕动收缩.了解上尿路的内部配置，以及地形及其组成段的关系，对于正确整合内窥镜检查和透视监测提供的信息至关重要。此外，使输尿管镜技术适应该段的微观和宏观解剖学特性，可以以最高的效率和安全性进行内窥镜干预。

Răzvan Mulţescu, Dragoş Georgescu, Petrişor A. Geavlete, Bogdan Geavlete,

Chapter 2 - Notions of Histology, Anatomy, and Physiology of the Upper Urinary Tract,

Editor(s): Petrişor A. Geavlete,

Retrograde Ureteroscopy,

Academic Press,

2016,

Pages 7-19,

ISBN 9780128024034,

https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802403-4.00002-4.

(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128024034000024)

Abstract: The upper urinary tract, composed of the pyelocaliceal system and the ureter, ensures the function of vector of the urine from the kidney to the urinary bladder through peristaltic contractions. Knowing the internal configuration of the upper urinary tract, as well as the topography and the relations of its composing segments, is essential for the proper integration of information provided by endoscopy and fluoroscopic monitoring. Also, adapting the ureteroscopic technique to the micro- and macroscopic anatomical particularities of this segment makes it possible to perform endoscopic interventions with maximum efficiency and safety.

Keywords: urinary tract; pyelocaliceal system; ureter; ureteroscope; endoscopy; urothelium; vascularization

2.1. 概述

     上尿路由肾盂和输尿管组成，通过蠕动收缩确保尿液载体从肾脏到膀胱的功能。了解上尿路的内部配置，以及地形及其组成段的关系，对于正确整合内窥镜检查和透视监测提供的信息至关重要。此外，使输尿管镜技术适应该段的微观和宏观解剖学特性，可以以最高的效率和安全性进行内窥镜干预。

2.2. 上尿路组织学的概念

     输尿管、肾盂和肾盏的组织学结构对上尿路输尿管镜入路有重大影响。在内镜操作期间，这些结构中的病变相对频繁，需要对组织学特异性有充分的了解。

输尿管壁由三层组成：

•tunica adventitia  浆膜层

•tunica muscularis 肌层

•tunica mucosa 粘膜层

   外层浆膜层由弹性结缔组织组成。肌肉层由纵向和圆形平滑肌纤维组成。其丰富的血管形成可以解释输尿管穿孔时发生的重要出血。

    在输尿管的上部2/3中，有两个肌肉层：浅表层（圆形，薄层）和深层（纵向，厚层）。在下部1/3中，添加了具有纵向纤维的第三个外部肌肉层。这些层通过相邻层之间交换的肌肉纤维相互连接。由于这种广泛的相互联系，各个肌肉层在输尿管周围没有严格的螺旋排列（Gosling，1970）。近端输尿管中肌肉纤维的密度降低。因此，近端输尿管壁比远端输尿管壁薄，这意味着输尿管穿孔的风险增加。

      输尿管-膀胱交界处的肌肉层主要由纵向纤维组成。外纵层的侧纤维朝向输尿管口，而内侧纤维与来自另一侧的纤维交织在一起，形成输尿管间杆。通过这种方式，膀胱三角形被限定。圆形层消失，其纤维以岛屿的形式排列，并与内部纵向层的纤维混合，形成螺旋体系统。肌纤维在输尿管 - 膀胱连接处水平的这种配置在抗反流机制中起着非常重要的作用。输尿管肌肉层和膀胱肌层的结构之间存在显着的结构差异。

    输尿管壁光滑的肌肉组织在尿液的运输中起主要作用。通过蠕动收缩，尿液以连续的，有节奏的喷射形式推进，频率为每分钟1-4次。

    输尿管粘膜以纵向褶皱的形式设置，在横向部分，赋予输尿管腔其特征性的星状面。它由位于致密皮质上的假分层上皮（覆盖上皮、尿路上皮或过渡性上皮的多态性类型）组成，由不规则排列的纤维弹性结缔组织组成。上皮通过基底膜与皮质分离。

    过渡性上皮代表一种特殊形式的分层上皮，其细胞呈现高度可塑性。它能够根据它在给定时刻必须覆盖的表面范围在多个图层上显示其单元格。通常，尿路上皮有三个细胞层：基底层、中间层和浅层。事实上，这个上皮的所有细胞都到达基底膜，而游离表面仅由细胞的一部分到达，这些细胞具有凸起和囊泡的顶极。尿路上皮腔细胞的特征在于存在专门的顶端膜，通过连接复合体附着在位于输尿管腔的顶端膜上。在苏木精 -曙红染色中观察到多分子分层的细胞核。来自基底膜的第一层立方体棱柱细胞属于基底层或发芽层。细胞具有多态性（多面体或梭形，梨状或“网球拍”细胞），具有代表不充分的细胞间连接，允许它们滑动。这层细胞在上皮扩张后变得不明显。

     可以在表面上观察到由扁平细胞组成的层。它们中的每一个都可以覆盖下层的一个或多个细胞（伞状细胞）。它们包含一到两个圆形细胞核，而细胞质在顶端质膜下游离表面的水平上呈现具有密封粘膜作用的缩合（角质层）。

尿路上皮最重要的特征之一是细胞间室的大小增加。

在正常的上尿路中，输尿管-肾盂交界处与上尿路其余部分之间没有组织学差异。在梗阻的情况下，肌肉纤维周围的胶原蛋白量和纵向肌肉纤维的比例增加，但肌肉组织量总体上减少。

肾盂腔系统与输尿管具有相似的组织学结构。粘膜层轮廓分明，厚实。肌肉相对较薄，由结缔组织分离的斜纤维组成，没有呈现来自输尿管水平的不同层。在小花腥中，描述了插入基部的深纵向肌纤维。圆形肌纤维，其收缩在从乳头管排出尿液方面起作用，也存在于该水平。

所有肾盏和肾盂的一部分都被肾实质和肾窦脂肪包围。肾盂远端部分的外翻由肾囊继续。

2.3. 上尿路的描述性解剖结构

2.3.1. 肾盂腔系统

     肾盂系统由肾盂和肾盏组成。来自集合管（穿过肾锥体以进入肾乳头）的尿液被收集在小盏中（次要或继发）。在肾脏水平上，有 8 - 18 个锥体，但只有 7 - 13 个小盏，其中一些后者有一个以上的。这些盏汇聚形成大盏，而大盏又通过漏斗部凹陷进入肾盂。肾盂通过位于L1椎骨水平的输尿管-肾盂交界处继续进入输尿管。

图：肾锥体位于肾髓质内的圆锥样结构。一般为15～20个。锥体的底朝向皮质，尖朝肾窦，有许多放射状条纹从锥体尖部向皮质方向扩展。条纹是由肾直小管和血管平行排列而成。

根据肾盂肾盏系统的架构，Sampaio提出了以下分类（Sampaio，2007）：

1.A组 - 肾盂腔系统有两个主要的盏组（上部和下部），内侧区域依赖于其中之一

a.亚组A1 – 肾中部区域由次级肾盏引流，这些肾盏依赖于上肾盏组或下肾盏组，甚至同时依赖于两者

b.亚组A2 - 肾中部区域由交叉的肾盏引流，一些朝向上盏组，另一些朝向下盏组，它们与肾盂之间有一个空间，称为肾盂间空间

2.B组 – 肾中部区域的引流独立于上盏和下盏组。

a.亚组B1 – 肾中部区域由独立于上或下盏的主要盏组引

b.B2亚组 – 肾中区由 1-4 个直接通向肾盂的次级肾盏引流。

Graves(格雷夫斯)提出的另一种分类描述了四种类型的肾盂系统;两个主要和两个次要。因此，对于A型，上下盏漏斗部呈字母“Y”形排列，合并成一个细长的肾盂。 在 B 型中，下盏延续到上盏，两者以 90° 角与肾盂合并，呈字母“T”形。 C型呈现“球囊”型肾盂，肾盏短而厚。 D型表现为小而圆的肾盂和突出的肾盏，漏斗部较长。 A型和C型被认为是主要的，而B型和D型是次要的，可能是中间形式。

1901 年，Brodel （布罗德尔）描述了一个肾盂系统模型，其前盏位于后盏内侧。随后，Hodson 还描述了一个模型，该模型反映了前面描述的模型，其中后盏处于中间位置，前盏处于侧向位置。这场争论于 1984 年结束，当时 Kaye 和 Reinke 在计算机断层扫描观察后证明 Brodel 型肾脏更常见于右侧（69%），而 Hodson 型更常见于左侧（79%） 。然而，在体内，由于肾门的前向旋转，在 74% 的病例中，前肾盏比后肾盏位于更外侧。肾盂可以在窦内或窦外，前面与肾静脉和四节段动脉、肾动脉分支、后面与第五节段动脉有关系。

血管形成

    肾盂系统的血管形成由输尿管上动脉和肾动脉的分支确保。在肾内镜干预期间，了解这些动脉源的末端分支的分布至关重要，以便选择安全进行切口或切除的部位，以及评估不同并发症的可能性。Sampaio研究了肾盂肾上腺系统与肾内动脉和静脉之间的关系，描述了一个具有非常重要意义的模型。

      上极动脉起源于前上节段动脉的前支。上极组在前侧和后侧都有密切的关系，86% 的病例与节段性或小叶间动脉有关，84.6% 的病例与静脉吻合成神经丛。

对于中肾区域，动脉起源于肾动脉的前支，在其中间部分保持肾盂水平的水平轨迹。在 65% 的病例中，中盏与节段或漏斗动脉有前向关系，在 75% 的病例中与静脉有前向关系。在后方，至少有一个中盏与后段动脉的中支（肾盂后动脉）有密切关系，21%的病例与肾静脉的支静脉分支有密切关系。

      下极的动脉源起源于肾动脉的前支（62.2%）或后支（37.8%）。在所有情况下，下盏都与下动脉或前下节段动脉的分支以及肾内静脉存在前缘关系。在32%的病例中，该腔组与后节段动脉分支具有后缘关系，在21%的病例中具有高水平肾静脉分支。此外，Sampaio描述了在重要比例的病例中，围绕下盏杯状漏斗部的静脉环。

    为了避免血管损伤，在肾盂系统水平上进行的切口（在该水平上治疗狭窄或憩室）必须进行浅表（不超过1-2mm），短距离和纵向定向。这些切口应特别在上象限和/或下象限进行，切勿在前象限进行。

    Sampaio 报告，在 65% 的病例中，存在与输尿管-肾盂交界处前侧密切接触的动脉和/或静脉血管（45% 的病例以节段下动脉为代表）。在6.2%的病例中，输尿管 - 肾盂交界处的后侧由显着的口径动脉或静脉穿过，而在另外20.5%的病例中，输尿管由交界处以下1.5厘米处的血管穿过（Sampaio，2007）。由于这些关系，建议在输尿管-肾盂交界处的外侧或后外侧区域进行内镜切口，其中拦截异常交叉血管的风险非常低。

输尿管

    输尿管是一对管状器官，是一个完全位于腹膜后，从肾盂延伸到膀胱的肌肉导管。上尿路这一段的长度约为22-30厘米，从一个个体到另一个个体以及从一个解剖结构到另一个解剖结构的变化。右输尿管缩短约 1 cm。沿着该器官的轨迹，已经描述了口径增加的区域，称为输尿管梭（位于腰椎和肾盂区域），其直径在5毫米至10毫米（12-30 F）之间，以及称为 -输尿管峡的较窄区域，其直径范围在2毫米至4毫米（6-12 F）之间。三个峡窄被描述为：

•上 – 在输尿管-肾盂交界处

•中间 – 在与髂血管交叉处

•远端 – 在输尿管-膀胱交界处

2.3.2.1. 轨迹和关系

    输尿管具有向下的下部和内侧轨迹，形状为斜体字母“S”，无论是在横向还是在矢状面。有三种输尿管屈曲：在肾脏水平和肾盂处，边缘弯曲（输尿管与末端线的交点）。输尿管和中线之间的距离变化如下：在上段 - 4.5厘米，在边缘弯曲水平 - 3厘米，以及在输尿管 - 膀胱连接处 - 1厘米。

根据与骶骨的关系，一些作者将输尿管的三个部分描述如下：

•上部 – 从肾盂到骶骨上缘

•中间 – 从骶骨的上缘到下缘

•下 – 从骶骨下缘到膀胱

另一种分类将输尿管分为两部分：

•腹部 – 从肾盂到骨盆上缘

•骨盆 – 完全位于骨盆中

腹部输尿管包括一个较长的段，14-16 cm，直到髂嵴，称为腰部，以及一个髂段，位于髂血管水平。在其起源上，输尿管与肾脏的下缘接触（甚至已经描述了肾输尿管韧带），之后它具有腰大肌前方的轨迹，它伴随着肾盂的上峡处。

腰椎部分具有以下解剖关系：

•后部 – 腰大肌、腰椎横突（四肢内侧 1 cm 处）和腰丛分支（股骨皮肤和生殖-肩神经），这解释了肾绞痛的照射。

•前部 - 与壁腹膜，它是粘附的，并在右侧将其与十二指肠，胰腺，Toldt筋膜I，回肠 - 比塞科 - 垂直动脉和肠系膜的末端部分分开;在左侧，通过托尔特的筋膜II，从左上结肠动脉。

•内侧 – 右侧为下腔静脉，左侧为主动脉和 Treitze 血管弓。

•外侧 – 肾脏的下极，右侧的上行结肠和左侧的下行结肠，以及起源于L3椎骨水平的腹主动脉的生殖器血管，其向后穿过输尿管。

      根据Luschka定律，腹部输尿管的髂骨部分穿过髂血管，在髂总动脉分叉处下方1.5厘米处向右，在该分部上方1.5厘米处向左。通过后壁腹膜，它与右侧肠系膜的末端段和左侧的中胚层及其血管具有前缘关系，输尿管位于乙状窝上边缘的水平。盆腔输尿管位于腹膜外组织，从肾盂上部延伸到通过输尿管口进入膀胱的开口。它向后部和外侧（顶节）下降，向前通过下胃动脉，内侧传递到闭胸动脉和神经。在坐骨脊柱水平，它向内侧和前部（内脏节段）改变方向，由男性输精管前交叉，女性由宽韧带底部的子宫动脉交叉，最终进入膀胱壁（壁内段）。输尿管的黏膜下轨迹长约2厘米，止于输尿管口。

血管形成和神经支配

    输尿管具有复杂的节段性血管形成，其各个部分被附近的血管血管化。对于腹部，动脉血管形成由输尿管上动脉（起源于前动脉，肾动脉的一个分支）和输尿管中动脉（主动脉，睾丸/卵巢动脉或髂总动脉的分支）确保。在盆腔部分，输尿管下动脉（男性膀胱上动脉或输精管动脉的分支，分别是女性子宫动脉）确保血管形成。所有这些动脉源均存在多个吻合，形成尿道周围动脉丛。在输尿管的上部，动脉源位于内侧，而下部则从外侧接收动脉源。在进行内窥镜切口时，应考虑这种处置以及各个输尿管段的关系。

     静脉血被引流到与动脉相对应的血管中，动脉流入下腔静脉、髂静脉和外囊泡生殖器丛。

淋巴系统代表毛细血管的粘膜下网络，从这个水平开始，淋巴液通过收集躯干向主动脉旁，腰椎和髂淋巴结引流。

     输尿管的神经支配由来自肾脏，睾丸（或卵巢）和下胃（盆腔部分）神经丛的神经线提供，并沿着血管到达输尿管。传入纤维伴随交感神经，并在前两个腰椎段进入脊髓。在输尿管壁中，有成群的营养细胞形成壁内淋巴结。

2.4. 上尿路的内窥镜解剖结构

     了解上尿路的内窥镜解剖结构对于在适当条件下进行诊断和治疗性输尿管镜检查至关重要。将内窥镜插入膀胱后，膀胱三角形立即变得可见，在子宫颈后唇和两个输尿管口之间划定。其基部由称为输尿管间嵴的突出区域表示（图2.1），并在两个孔之间延伸。

图 2.1.输尿管间嵴(的内窥镜方面。

1969年，里昂，马歇尔和塔纳戈根据其方面对输尿管口进行分类（图2.2），如下所示：

•0 级 – 具有正常锥体或“火山”方面的孔口

•1 级 – 体育场形孔

•2级 – “马蹄形”孔口

•3 级 – “高尔夫球洞”型孔口

图 2.2.特定形式的输尿管口。

（a） 锥形，（b） 马蹄铁，（c） 高尔夫球洞，（d） 体育场。

此外，根据孔的位置，它们被分类如下：

•A – 朝向中线的位置，距中线 1–2 厘米

•B – 中间位置

•C – 在附近甚至在侧墙上

从内窥镜的角度来看，输尿管分为三个大致相等的部分：

•远端或盆腔 – 从腔内泌尿系统的角度来看，有两个不同的部分（膀胱外和壁内）

•中段 – 位于骶髂关节的两端之间

•近端 – 从肾盂到骶髂关节近端，在L5横向过程的水平

正常的输尿管非常容易膨胀，并且在整个路线上具有可变口径。输尿管口径的变异性是多种解剖学和功能因素的结果，具有重要的临床意义。沿着输尿管，描述了三个峡处和两个较大的区域，称为纺锤体（图2.3）。

图 2.3.盆段输尿管 （a）腰部 （b） 输尿管的（输尿管镜下）。

壁内输尿管（图2.4）具有粘膜下部分，长度约为0.5 cm，后外侧方向，随后是1 cm的段，其斜向穿过逼尿肌。在这个水平上，输尿管腔最小（1.5-3 mm），当使用较大口径的输尿管镜时，需要其扩张。

图 2.4.三个输尿管束的放射学（左）和内窥镜（右）方面：壁内输尿管（a）、髂区（b）和输尿管-肾盂交界处（c）。

第二峡处（图2.4）的输尿管口径约为4毫米，位于其穿过髂血管的区域。这种交叉是输尿管镜检查的一个重要标志，通过输尿管壁在后内观察到髂动脉搏动。

具有相对直线轨迹的下一个部分由位于腰大肌上的部分表示。与近端输尿管的接近是由其与呼吸的同步运动引起的。这些是继发于膈肌偏移，膈肌偏移决定了肾脏的下降或上升。

第三峡处（图2.4）由输尿管 - 肾盂交界处（2-4 mm）表示，肾盂位于其上方。在交界处可见后外侧褶皱，呼吸运动加重。

在内窥镜检查中观察到的峡的大小程度因人而异。因此，在有些情况下，无法发现这些区域，而在其他情况下，海峡非常狭窄，不允许仪器在没有事先扩张的情况下通过。口径较窄的输尿管区域可以阻止结石的通过，并且在输尿管镜上升过程中也可能引起重大问题。在这种情况下，输尿管镜可能会在前进时对输尿管壁进行检查，其积极的处理可导致撕脱或穿孔。此外，腹膜后纤维化，特发性或连续腹膜后手术或放射治疗，引起输尿管壁硬度，从而限制了其扩张的可能性。输尿管痉挛也与输尿管镜检查期间观察到的管腔可能的节段性狭窄有关。短而纤维节段性狭窄可以用球囊探针扩张。胰高血糖素、氨茶碱和利多卡因凝胶等各种药理药物可以缓解输尿管痉挛。

肾盂通常呈圆锥形，尖端朝向输尿管-肾盂交界处。在将输尿管镜上升到肾盂后，主要盏的圆形口变得可见（图2.5），由称为carinas的突出区域隔开（图2.6）。

图 2.5.主要盏的口的的输尿管软镜外观，在背景中可见小盏。

图 2.6.分隔主要盏口的隆突。

位于肾内的肾盂通常很小，有短的分隔，而肾外盂宽，内肾盂有长的隆突。大盏分支的凹陷（图2.7）进入小盏或二级盏（图2.8）。

图 2.7.从大盏的水平可见小盏的Osttia。

图 2.8.小盏的内窥镜方面。

在内镜检查期间，在这些盏末端可见肾。它们通常是圆盘形（图2.9）或圆锥形（图2.10），被粉红色的粘膜覆盖，条纹向中心收敛。

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图 2.9.肾的输尿管镜方面。

图 2.10.锥形肥厚性肾。

在的外围，有一个较浅的粘膜环：穹窿。几个可以打开成次级盏。这些被称为复杂盏（ 图 2 . 11 ）。

图 2.11.复杂的肾乳头

逆行输尿管软镜方法的一个重要解剖参数是肾盂肾下盏夹角（Geavlete等人，2007）。这是输尿管上部轴与下盏内轴线之间的角度（图2.12），在实践中，与该导管组接近时输尿管软镜偏转的振幅相等。该角度的平均值为40°，它与下盏的输尿管软镜入路的难度成反比。

图 2.12.肾盂肾下盏夹角。

2.5. 上尿路生理学

     尿液从肾脏到膀胱的运输效率取决于输尿管功能。在正常情况下，蠕动波确保尿推注向膀胱的推进。当尿液被收集在肾盂中时，盆压增加并引发蠕动收缩，沿着输尿管传播到膀胱。蠕动波可以将尿液移动到障碍物上，压力高达50-100 mm Hg。

      在尿流增加的情况下，不再发生输尿管壁凝固;尿液运输是通过连续的柱子而不是一系列推注来实现的。尿液运输不足可以通过输尿管尿流的重要增加或减少来确定（Griffith，1983）。在正常情况下，输尿管蠕动由位于尿液收集系统近端部分的起搏器中心（“起搏器部位”）的电活动决定（Constantinou和Djurhuus，1981）。电活动向远端传播并产生机械蠕动波，输尿管收缩，将尿液推向远端。蠕动波的传递是由于沿输尿管壁的合胞平滑肌传播的动作电位而发生的。

输尿管平滑肌纤维是第一个解剖学和功能性输尿管单位。肌肉细胞非常小，长度约为250-400μm，直径约为5-7μm。在所有可兴奋组织中，电性能取决于离子在细胞膜两侧的分布。        输尿管平滑肌细胞中电活动的基础尚未完全破译，但许多性质与其他可兴奋组织的性质相似。输尿管蠕动在移植或去神经支配后也持续存在，自发活动也发生在体外分离的输尿管节段。正常的顺行性蠕动在原位输尿管节段倒置后也继续。这些发现得出的结论是，输尿管蠕动不依赖于神经支配。然而，对已发表数据的分析表明，神经系统在输尿管蠕动中至少起调节作用。输尿管中存在毒蕈碱和肾上腺素能受体也已得到证实。一些作者认为，这种自主输尿管运动是由于存在受交感神经和副交感神经支配影响的壁内神经丛。副交感神经刺激可以增加，而交感神经刺激可以减少，蠕动波的频率并且可能影响收缩的强度。因此，交感神经系统通常对输尿管平滑肌具有放松作用，而副交感神经系统则具有刺激作用。输尿管神经支配良好，传递疼痛刺激的神经纤维密度增加在此水平上突出显示。通过刺激疼痛受体，输尿管中障碍物的出现对其肌肉组织产生强烈的收缩作用。此外，疼痛冲动决定了肾脏水平的交感神经反射，伴有小动脉血管收缩，从而减少肾脏中的尿液形成。这种机制称为输尿管肾反射。在下部，输尿管斜向进入膀胱并通过尿路上皮下方几厘米，因此膀胱内压力压迫输尿管，防止排尿期间尿液反流。输尿管功能在输尿管镜入路中具有重要意义。患者的水合作用或使用利尿剂会增加尿流和蠕动的频率。尿流增加有助于维持内窥镜视野的清晰度。1987年，Eshghi及其同事评估了输尿管镜检查期间灌溉的生理效应（Schwalb等人，1993）。逆行压力根据拉普拉斯定律确定：研究表明，如果施加超过30分钟的时间，压力超过200厘米H2O可以确定肾脏损伤。