醫學影像技術在腎功能評估的研究進展范文

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【摘要】慢性腎臟?。–KD）近年來發病率、住院率均有明顯上升，已經成為全球性的公共衛生健康問題。CKD早期腎功能損傷若未及時發現和有效診治，病情會持續加重并最終發展成為終末期腎病。單光子發射計算機斷層顯像（SPECT）、超聲造影（CEUS）、計算機斷層灌注成像（CTP）和磁共振灌注成像（MR-PWI）等功能成像技術可以定量分析腎臟微循環血流灌注狀態和腎臟濾過功能，在評估CKD早期腎功能損傷方面的診斷價值日益彰顯，已發展成為腎臟功能評估的影像學研究熱點。本文就醫學影像技術定量評估CKD早期腎功能損傷的研究與應用進展作簡要綜述，以期提高其臨床應用效益。

【關鍵詞】慢性腎臟??；單光子發射計算機斷層顯像；超聲造影；計算機斷層灌注成像；磁共振灌注成像；腎功能

引言

慢性腎臟?。╟hronickidneydisease，CKD）是由多種原因造成的慢性進展性腎臟結構和功能障礙，其發病率、住院率均有明顯上升，已經成為全球性的公共衛生健康問題[1-2]。多項研究表明，高血壓、高尿酸、糖尿病、肥胖、胰島素抵抗、飲食風險因素和代謝綜合征等與CKD發病率密切相關[3-4]。CKD是一種慢性進展性疾病，若未及時有效診治，病情最終將發展成為終末期腎?。╡nd-stagerenaldisease，ESRD），嚴重威脅著患者的生活質量，而早發現、早干預可顯著延緩CKD的進展，甚至避免ESRD的發生。CKD的發生、發展與腎臟血流灌注量減低密切相關，腎小管周圍毛細血管稀疏（renalcapillaryrarefaction，RCR）是導致CKD血流灌注減低的中心機制[5]。其基本病理特征主要包括腎小球硬化、腎間質纖維化和血管硬化。此外，腎素-血管緊張素系統（renin-angiotensinsystem，RAS）的激活也促進了CKD的發生、發展。臨床上常用的血生化指標在病變早期常無明顯變化，且受多種因素的影響，不利于用來評估腎臟早期病變[6]。目前，醫學影像技術定量評估CKD早期腎功能損傷的研究與應用日益增多，但其臨床應用效益卻有待提高。

1單光子發射計算機斷層腎動態顯像與CKD早期腎功能評估

單光子發射計算機斷層（singlephotonemissioncomputedtomography，SPECT）腎動態顯像，即核素腎動態顯像（radionucliderenaldynamicimaging），是經靜脈注射放射性藥物后，在體外用SPECT連續記錄雙腎的時間-放射性活度曲線，即腎圖。根據腎圖曲線，可以獲得腎小球濾過率（glomerularfiltrationrate，GFR）、腎血漿流量（renalplasmaflow，RPF）、峰值時間（timetopeak，TTP）、半排時間（C1/2）等參數。锝-二乙三胺五乙酸（diethylenetriaminepentaaceticacid，99mTc-DTPA）腎動態顯像不僅可以相對直觀地觀察雙腎形態、大小、位置，也可實時、動態地評估雙腎血流灌注量，測得的GFR值能直接反映總腎和分腎的腎小球濾過功能，與標準的雙血漿法測得的GFR值具有良好的相關性。目前99mTc-DTPA腎動態顯像測定的GFR值用來評估GFR已得到廣泛的臨床應用[7]。李繁等[8]對70例痛風患者行SPECT腎動態顯像，結果顯示早期腎損傷組血尿素氮（bloodureanitrogen，BUN）、肌酐（serumcreatinine，SCr）尚未發生明顯改變時，99mTc-DTPA腎動態顯像測得的GFR水平已明顯低于正常組（P<0.05），且GFR水平與尿酸（uricacid，SUA）、BUN、SCr呈負相關。UA、BUN、SCr不能真正反映早期腎功能損傷，尤其是分腎功能，而腎動態顯像則在早期評估總腎及分腎功能方面具有獨特優勢。Miftari等[9]研究發現，BUN和SCr診斷慢性腎衰竭的靈敏度、特異度和準確度分別為83.33%、63%、69%，99mTc-DTPA核素腎動態顯像分別為100%、47.5%、61.8%，提示核素腎動態顯像與生化指標結合是慢性腎功能衰竭早期診斷的敏感方法。SPECT腎動態顯像操作方便，安全無害，能準確、動態地評估雙腎的血流動力學變化及早期損傷程度，較血生化指標更為靈敏，有利于腎臟病變的及時診治。然而SPECT腎動態顯像也存在缺陷[10]，如：運動偽影可影響腎圖的準確性；檢查結果可受有效血容量、飲水量、本底感興趣區（regionofinterest，ROI）勾畫、腎臟深度及計算程序的誤差影響；圖像分辨率較低，腎臟皮髓質解剖細節分辨較差等。

2超聲造影與CKD早期腎功能評估

超聲造影（contrast-enhancedultrasound，CEUS）是一種能定量評價組織灌注與微循環的功能成像技術，當一定劑量的微泡對比劑注入體內后，可實時觀察到腎臟葉間動脈、弓狀動脈、腎皮質、腎髓質依次明顯強化，繪制時間-強度曲線（time-intensitycurve，TIC），得到TTP、灌注峰值強度（peakintensity，PI）、曲線下面積（areaundercurve，AUC）、平均通過時間（meantransittime，MTT）等參數，從而定量反映腎臟的血流灌注情況[11]。微泡對比劑經靜脈注射后僅局限于血池[12]，經肺而不是腎臟排泄，且不受腎小球過濾作用和管狀運輸的影響[11]。CEUS可以實時、動態、準確地評估腎臟微血管的灌注情況。目前，CEUS主要用于CKD，特別是糖尿病腎病（diabetickidneydisease，DKD）、急性腎損傷（acutekidneyinjury，AKI）、腎臟移植以及各種缺血性疾病等情況的腎臟循環灌注評估[11，13-14]。Wang等[15]用CEUS定量評估DKD血流灌注情況，發現早期DKD組較正常對照組上升段AUC降低（P<0.05），BUN、SUA、SCr則處于正常范圍；結果還發現腎臟微血管過度灌注可能導致蛋白尿增加，下降段AUC可能是DKD腎損傷和腎微血管高灌注的早期評估指標。此外，Wang等[16]研究還發現，DKD患者的高尿酸血癥與腎微血管高灌注顯著相關，上升段AUC有望作為腎微血管高灌注的評估指標，而下降段AUC可能是尿酸排泄減少的DKD患者GFR下降的有用評估指標。Cao等[17]研究發現CEUS測量的皮質灌注降低的嚴重程度可以預測AKI-CKD的進展情況，且腎臟灌注異常與腎小管間質損傷的嚴重程度和腎臟恢復功能的可能性顯著相關。CEUS能精確、敏感、微創、直觀地監測左、右腎微循環灌注情況，具有可重復性強、對比劑無腎毒性等優勢[11，18]。其局限性主要在于評估腎臟微血管灌注沒有國際標準，需要效能良好的臨床試驗來確定臨床評估的最佳參數和不同亞組的正常范圍[19]；對比劑不會排入集合系統，集合系統顯像較差[19]；嚴重心肺疾病患者不能接受CEUS且藥物成本較高[11]；另外，CEUS選取的是腎臟的一個切面，不能全面反映腎臟的血流灌注情況，且切面的選擇易受到呼吸運動的影響等。

3計算機斷層灌注成像與CKD早期腎功能評估

計算機斷層灌注成像（computerizedtomo-graphyperfusion，CTP）是一種可定量評估腎臟微循環灌注情況的功能成像技術，在經靜脈團注對比劑的同時，對選定層面進行動態連續掃描，獲取該層面每一像素的CT值隨時間變化的時間-密度曲線（timedensitycurve，TDC），得到對比劑在腎臟中的濃度變化，從而間接反映腎臟的血流灌注量[20]，可用于早期評價腎臟血流動力學狀態及其功能情況。利用不同的數學模型可以得到多種灌注參數，如血流量（bloodflow，BF）、血容量（bloodvolume，BV）、TTP、MTT、峰值強度（peakintensity，PI）等，進行圖像重建和偽彩處理后可以得到BF、BV、TTP、MTT等偽彩圖像，從而更加全面地評價腎臟血流動力學狀態及其功能情況。Jia等[21]用CTP評估原發性高血壓腎病腎皮質灌注情況，靶器官損害組BF值低于正常對照組與非靶器官損害組（P<0.01），而SCr、UA差異無統計學意義；高血壓病程、eGFR和體質指數（bodymassindex，BMI）是BF降低的獨立相關因素。Yuan等[6]研究發現，以雙血漿法99mTc-DTPA血漿清除率為標準，CTP測得的GFR值比99mTc-DTPA腎動態顯像Gates法測得的GFR值更為準確，盡管有輕微的系統性高估。另有研究發現[22]，CTP聯合CT血管造影不僅可用于缺血性腎病的早期診斷，還可對病灶的良惡性做出鑒別診斷。CTP操作簡單，空間分辨力高，可重復性較好，數據采集時間較短，可定量分析腎臟微循環血流灌注情況。其局限性主要在于只能掃描探查腎臟的某一層面而不能進行全腎掃描，腎臟局部功能受損容易漏診；碘化對比劑可導致對比劑腎?。╟ontrast-inducednephropathy，CIN）[23]；需要連續對所選層面進行不同時相掃描，輻射劑量較大；掃描較慢，呼吸運動可能影響掃描層面錯位，導致測量誤差等。最近一項研究發現，雙相CTP可以使輻射劑量減少75%，不需要長時間閉氣，還能減少運動偽影[24]。

4磁共振灌注成像與CKD早期腎功能評估

磁共振灌注成像（magneticresonanceperfusionweightedimaging，MR-PWI）是一種能反映腎臟微血管分布和血流灌注情況的功能成像技術，經靜脈團注順磁性對比劑后，通過設定組織器官的ROI來獲得信號強度-時間曲線，經過PWI后處理技術調整分析得到定量或半定量數據，如BF、BV、TTP、MTT等，反映腎臟生理或病理狀態下的血流動力學變化，獲得腎臟微循環灌注信息[25-26]，可用于腎臟血流動力學狀態及其功能情況的早期評價?；谕庠葱皂槾判詫Ρ葎┑墓嘧⒊上癖环Q之為對比劑動態増強磁共振成像（dynamiccontrast-enhancedmagneticresonanceimaging，DCE-MRI），能夠評估對比劑在腎皮質、腎髓質和集合系統中的排泄過程以及信號動態變化情況。臨床上最常用的低分子量釓對比劑（Gd-DTPA）是血管外和細胞外示蹤劑，約98%被腎小球濾過消除，不被腎小管分泌和重吸收，因此可以經過后處理計算GFR值[27]。Jiang等[26]在單側腎動脈狹窄小鼠模型中研究發現，MR-GFR與異硫氰酸熒光素-菊粉清除率相當，并能定性和定量分析總腎及分腎血流灌注信息。Eikefjord等[28]研究發現，MR-GFR與碘海醇-GFR之間具有良好的一致性以及單側腎功能測量的可重復性，提示DCE-MRI在早期腎功能評估中具有高度的臨床應用潛力。但也有研究報道，腎臟MR-PWI與核醫學顯像相比其結果沒有很好的一致性，尚存有爭議[29]。MR-PWI具有軟組織分辨率高、多層面成像及無輻射、無射線損傷等優點，特別是隨著超快速成像序列、多通道線圈、高性能梯度磁場[30]的發展，MR-PWI評估腎功能具有廣闊的應用前景。然而在臨床應用中仍有一些挑戰，如：Gd-DTPA可導致腎功能損傷；圖像后處理問題如動態數據空間定位、組織分割，以及對圖像的分析方法缺乏共識[31]；呼吸運動偽影沒有消除，成像數據將受到偽影和操作者的影響等。

5小結與展望

綜上所述，醫學影像功能成像技術可以定量分析CKD早期腎實質損傷及其微循環灌注情況，反映總腎及分腎的腎小球濾過功能障礙及腎實質功能損害程度，較血生化指標更為敏感，便于CKD的早期診治，進而改善預后。各種功能成像技術在早期評估腎臟功能方面各有優勢，相互彌補，已經從傳統的解剖形態學診斷逐漸轉變為集形態、功能與代謝為一體的綜合性診斷。SPECT腎動態顯像已成為臨床上廣泛運用的早期定量評估腎小球濾過功能的檢查技術，CEUS、CTP與MR-PWI用 來定量評估腎臟血流灌注和腎小球濾過功能的研究則剛剛起步，且大多為基礎實驗，需要更多大樣本量的臨床研究來加以證實。盡管目前臨床上還未建議將這些功能成像技術作為腎功能早期損傷的初級常規檢查，但在評估CKD早期腎功能損傷方面的診斷價值已日益彰顯。相信隨著現代影像設備與技術的更新與發展，功能成像技術將在CKD腎功能早期診斷、損傷程度分級以及隨訪等方面有著更廣泛的應用前景，對提升醫療質量、改善患者生存質量有著重要的臨床價值。

作者：李玉琴 游金輝 單位：川北醫學院附屬醫院核醫學科