醫(yī)學(xué)影像技術(shù)在腎功能評(píng)估的研究進(jìn)展

李玉琴 游金輝

摘要：慢性腎臟病（CKD）近年來(lái)發(fā)病率、住院率均有明顯上升，已經(jīng)成為全球性的公共衛(wèi)生健康問(wèn)題。CKD早期腎功能損傷若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效診治，病情會(huì)持續(xù)加重并最終發(fā)展成為終末期腎病。單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像（SPECT）、超聲造影（CEUS）、計(jì)算機(jī)斷層灌注成像（CTP）和磁共振灌注成像（MR-PWI）等功能成像技術(shù)可以定量分析腎臟微循環(huán)血流灌注狀態(tài)和腎臟濾過(guò)功能，在評(píng)估CKD早期腎功能損傷方面的診斷價(jià)值日益彰顯，已發(fā)展成為腎臟功能評(píng)估的影像學(xué)研究熱點(diǎn)。本文就醫(yī)學(xué)影像技術(shù)定量評(píng)估CKD早期腎功能損傷的研究與應(yīng)用進(jìn)展作簡(jiǎn)要綜述，以期提高其臨床應(yīng)用效益。

關(guān)鍵詞：慢性腎臟病;單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像;超聲造影;計(jì)算機(jī)斷層灌注成像;磁共振灌注成像;腎功能

引言

慢性腎臟病（chronickidneydisease，CKD）是由多種原因造成的慢性進(jìn)展性腎臟結(jié)構(gòu)和功能障礙，其發(fā)病率、住院率均有明顯上升，已經(jīng)成為全球性的公共衛(wèi)生健康問(wèn)題。多項(xiàng)研究表明，高血壓、高尿酸、糖尿病、肥胖、胰島素抵抗、飲食風(fēng)險(xiǎn)因素和代謝綜合征等與CKD發(fā)病率密切相關(guān)。CKD是一種慢性進(jìn)展性疾病，若未及時(shí)有效診治，病情最終將發(fā)展成為終末期腎病（end-stagerenaldisease，ESRD），嚴(yán)重威脅著患者的生活質(zhì)量，而早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)可顯著延緩CKD的進(jìn)展，甚至避免ESRD的發(fā)生。CKD的發(fā)生、發(fā)展與腎臟血流灌注量減低密切相關(guān)，腎小管周?chē)?xì)血管稀疏（renalcapillaryrarefaction，RCR）是導(dǎo)致CKD血流灌注減低的中心機(jī)制。其基本病理特征主要包括腎小球硬化、腎間質(zhì)纖維化和血管硬化。此外，腎素-血管緊張素系統(tǒng)（renin-angiotensinsystem，RAS）的激活也促進(jìn)了CKD的發(fā)生、發(fā)展。臨床上常用的血生化指標(biāo)在病變?cè)缙诔o(wú)明顯變化，且受多種因素的影響，不利于用來(lái)評(píng)估腎臟早期病變。目前，醫(yī)學(xué)影像技術(shù)定量評(píng)估CKD早期腎功能損傷的研究與應(yīng)用日益增多，但其臨床應(yīng)用效益卻有待提高。

1單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層腎動(dòng)態(tài)顯像與CKD早期腎功能評(píng)估

單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層（singlephotonemissioncomputedtomography，SPECT）腎動(dòng)態(tài)顯像，即核素腎動(dòng)態(tài)顯像（radionucliderenaldynamicimaging），是經(jīng)靜脈注射放射性藥物后，在體外用SPECT連續(xù)記錄雙腎的時(shí)間-放射性活度曲線(xiàn)，即腎圖。根據(jù)腎圖曲線(xiàn)，可以獲得腎小球?yàn)V過(guò)率（glomerularfiltrationrate，GFR）、腎血漿流量（renalplasmaflow，RPF）、峰值時(shí)間（timetopeak，TTP）、半排時(shí)間（C1/2）等參數(shù)。锝-二乙三胺五乙酸（diethylenetriaminepentaaceticacid，99mTc-DTPA）腎動(dòng)態(tài)顯像不僅可以相對(duì)直觀(guān)地觀(guān)察雙腎形態(tài)、大小、位置，也可實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地評(píng)估雙腎血流灌注量，測(cè)得的GFR值能直接反映總腎和分腎的腎小球?yàn)V過(guò)功能，與標(biāo)準(zhǔn)的雙血漿法測(cè)得的GFR值具有良好的相關(guān)性。目前99mTc-DTPA腎動(dòng)態(tài)顯像測(cè)定的GFR值用來(lái)評(píng)估GFR已得到廣泛的臨床應(yīng)用。李繁等對(duì)70例痛風(fēng)患者行SPECT腎動(dòng)態(tài)顯像，結(jié)果顯示早期腎損傷組血尿素氮（bloodureanitrogen，BUN）、肌酐（serumcreatinine，SCr）尚未發(fā)生明顯改變時(shí)，99mTc-DTPA腎動(dòng)態(tài)顯像測(cè)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(fù)相關(guān)。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(dòng)態(tài)顯像則在早期評(píng)估總腎及分腎功能方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。Miftari等研究發(fā)現(xiàn)，BUN和SCr診斷慢性腎衰竭的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確度分別為83.33%、63%、69%，99mTc-DTPA核素腎動(dòng)態(tài)顯像分別為100%、47.5%、61.8%，提示核素腎動(dòng)態(tài)顯像與生化指標(biāo)結(jié)合是慢性腎功能衰竭早期診斷的敏感方法。SPECT腎動(dòng)態(tài)顯像操作方便，安全無(wú)害，能準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)地評(píng)估雙腎的血流動(dòng)力學(xué)變化及早期損傷程度，較血生化指標(biāo)更為靈敏，有利于腎臟病變的及時(shí)診治。然而SPECT腎動(dòng)態(tài)顯像也存在缺陷，如：運(yùn)動(dòng)偽影可影響腎圖的準(zhǔn)確性;檢查結(jié)果可受有效血容量、飲水量、本底感興趣區(qū)（regionofinterest，ROI）勾畫(huà)、腎臟深度及計(jì)算程序的誤差影響;圖像分辨率較低，腎臟皮髓質(zhì)解剖細(xì)節(jié)分辨較差等。

2超聲造影與CKD早期腎功能評(píng)估

超聲造影（contrast-enhancedultrasound，CEUS）是一種能定量評(píng)價(jià)組織灌注與微循環(huán)的功能成像技術(shù)，當(dāng)一定劑量的微泡對(duì)比劑注入體內(nèi)后，可實(shí)時(shí)觀(guān)察到腎臟葉間動(dòng)脈、弓狀動(dòng)脈、腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)依次明顯強(qiáng)化，繪制時(shí)間-強(qiáng)度曲線(xiàn)（time-intensitycurve，TIC），得到TTP、灌注峰值強(qiáng)度（peakintensity，PI）、曲線(xiàn)下面積（areaundercurve，AUC）、平均通過(guò)時(shí)間（meantransittime，MTT）等參數(shù)，從而定量反映腎臟的血流灌注情況。微泡對(duì)比劑經(jīng)靜脈注射后僅局限于血池，經(jīng)肺而不是腎臟排泄，且不受腎小球過(guò)濾作用和管狀運(yùn)輸?shù)挠绊憽EUS可以實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確地評(píng)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(huán)灌注評(píng)估。Wang等用CEUS定量評(píng)估DKD血流灌注情況，發(fā)現(xiàn)早期DKD組較正常對(duì)照組上升段AUC降低（P<0.05），BUN、SUA、SCr則處于正常范圍;結(jié)果還發(fā)現(xiàn)腎臟微血管過(guò)度灌注可能導(dǎo)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(píng)估指標(biāo)。此外，Wang等研究還發(fā)現(xiàn)，DKD患者的高尿酸血癥與腎微血管高灌注顯著相關(guān)，上升段AUC有望作為腎微血管高灌注的評(píng)估指標(biāo)，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(píng)估指標(biāo)。Cao等研究發(fā)現(xiàn)CEUS測(cè)量的皮質(zhì)灌注降低的嚴(yán)重程度可以預(yù)測(cè)AKI-CKD的進(jìn)展情況，且腎臟灌注異常與腎小管間質(zhì)損傷的嚴(yán)重程度和腎臟恢復(fù)功能的可能性顯著相關(guān)。CEUS能精確、敏感、微創(chuàng)、直觀(guān)地監(jiān)測(cè)左、右腎微循環(huán)灌注情況，具有可重復(fù)性強(qiáng)、對(duì)比劑無(wú)腎毒性等優(yōu)勢(shì)。其局限性主要在于評(píng)估腎臟微血管灌注沒(méi)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，需要效能良好的臨床試驗(yàn)來(lái)確定臨床評(píng)估的最佳參數(shù)和不同亞組的正常范圍;對(duì)比劑不會(huì)排入集合系統(tǒng)，集合系統(tǒng)顯像較差;嚴(yán)重心肺疾病患者不能接受CEUS且藥物成本較高;另外，CEUS選取的是腎臟的一個(gè)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(yùn)動(dòng)的影響等。

3計(jì)算機(jī)斷層灌注成像與CKD早期腎功能評(píng)估

計(jì)算機(jī)斷層灌注成像（computerizedtomo-graphyperfusion，CTP）是一種可定量評(píng)估腎臟微循環(huán)灌注情況的功能成像技術(shù)，在經(jīng)靜脈團(tuán)注對(duì)比劑的同時(shí)，對(duì)選定層面進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續(xù)掃描，獲取該層面每一像素的CT值隨時(shí)間變化的時(shí)間-密度曲線(xiàn)（timedensitycurve，TDC），得到對(duì)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，可用于早期評(píng)價(jià)腎臟血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)及其功能情況。利用不同的數(shù)學(xué)模型可以得到多種灌注參數(shù)，如血流量（bloodflow，BF）、血容量（bloodvolume，BV）、TTP、MTT、峰值強(qiáng)度（peakintensity，PI）等，進(jìn)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(píng)價(jià)腎臟血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)及其功能情況。Jia等用CTP評(píng)估原發(fā)性高血壓腎病腎皮質(zhì)灌注情況，靶器官損害組BF值低于正常對(duì)照組與非靶器官損害組（P<0.01），而SCr、UA差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;高血壓病程、eGFR和體質(zhì)指數(shù)（bodymassindex，BMI）是BF降低的獨(dú)立相關(guān)因素。Yuan等研究發(fā)現(xiàn)，以雙血漿法99mTc-DTPA血漿清除率為標(biāo)準(zhǔn)，CTP測(cè)得的GFR值比99mTc-DTPA腎動(dòng)態(tài)顯像Gates法測(cè)得的GFR值更為準(zhǔn)確，盡管有輕微的系統(tǒng)性高估。另有研究發(fā)現(xiàn)，CTP聯(lián)合CT血管造影不僅可用于缺血性腎病的早期診斷，還可對(duì)病灶的良惡性做出鑒別診斷。CTP操作簡(jiǎn)單，空間分辨力高，可重復(fù)性較好，數(shù)據(jù)采集時(shí)間較短，可定量分析腎臟微循環(huán)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(jìn)行全腎掃描，腎臟局部功能受損容易漏診;碘化對(duì)比劑可導(dǎo)致對(duì)比劑腎病（contrast-inducednephropathy，CIN）;需要連續(xù)對(duì)所選層面進(jìn)行不同時(shí)相掃描，輻射劑量較大;掃描較慢，呼吸運(yùn)動(dòng)可能影響掃描層面錯(cuò)位，導(dǎo)致測(cè)量誤差等。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，雙相CTP可以使輻射劑量減少75%，不需要長(zhǎng)時(shí)間閉氣，還能減少運(yùn)動(dòng)偽影。

4磁共振灌注成像與CKD早期腎功能評(píng)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(shù)，經(jīng)靜脈團(tuán)注順磁性對(duì)比劑后，通過(guò)設(shè)定組織器官的ROI來(lái)獲得信號(hào)強(qiáng)度-時(shí)間曲線(xiàn)，經(jīng)過(guò)PWI后處理技術(shù)調(diào)整分析得到定量或半定量數(shù)據(jù)，如BF、BV、TTP、MTT等，反映腎臟生理或病理狀態(tài)下的血流動(dòng)力學(xué)變化，獲得腎臟微循環(huán)灌注信息，可用于腎臟血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)及其功能情況的早期評(píng)價(jià)。基于外源性順磁性對(duì)比劑的灌注成像被稱(chēng)之為對(duì)比劑動(dòng)態(tài)増強(qiáng)磁共振成像（dynamiccontrast-enhancedmagneticresonanceimaging，DCE-MRI），能夠評(píng)估對(duì)比劑在腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)和集合系統(tǒng)中的排泄過(guò)程以及信號(hào)動(dòng)態(tài)變化情況。臨床上最常用的低分子量釓對(duì)比劑（Gd-DTPA）是血管外和細(xì)胞外示蹤劑，約98%被腎小球?yàn)V過(guò)消除，不被腎小管分泌和重吸收，因此可以經(jīng)過(guò)后處理計(jì)算GFR值。Jiang等在單側(cè)腎動(dòng)脈狹窄小鼠模型中研究發(fā)現(xiàn)，MR-GFR與異硫氰酸熒光素-菊粉清除率相當(dāng)，并能定性和定量分析總腎及分腎血流灌注信息。Eikefjord等研究發(fā)現(xiàn)，MR-GFR與碘海醇-GFR之間具有良好的一致性以及單側(cè)腎功能測(cè)量的可重復(fù)性，提示DCE-MRI在早期腎功能評(píng)估中具有高度的臨床應(yīng)用潛力。但也有研究報(bào)道，腎臟MR-PWI與核醫(yī)學(xué)顯像相比其結(jié)果沒(méi)有很好的一致性，尚存有爭(zhēng)議。MR-PWI具有軟組織分辨率高、多層面成像及無(wú)輻射、無(wú)射線(xiàn)損傷等優(yōu)點(diǎn)，特別是隨著超快速成像序列、多通道線(xiàn)圈、高性能梯度磁場(chǎng)的發(fā)展，MR-PWI評(píng)估腎功能具有廣闊的應(yīng)用前景。然而在臨床應(yīng)用中仍有一些挑戰(zhàn)，如：Gd-DTPA可導(dǎo)致腎功能損傷;圖像后處理問(wèn)題如動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)空間定位、組織分割，以及對(duì)圖像的分析方法缺乏共識(shí);呼吸運(yùn)動(dòng)偽影沒(méi)有消除，成像數(shù)據(jù)將受到偽影和操作者的影響等。

5小結(jié)與展望

綜上所述，醫(yī)學(xué)影像功能成像技術(shù)可以定量分析CKD早期腎實(shí)質(zhì)損傷及其微循環(huán)灌注情況，反映總腎及分腎的腎小球?yàn)V過(guò)功能障礙及腎實(shí)質(zhì)功能損害程度，較血生化指標(biāo)更為敏感，便于CKD的早期診治，進(jìn)而改善預(yù)后。各種功能成像技術(shù)在早期評(píng)估腎臟功能方面各有優(yōu)勢(shì)，相互彌補(bǔ)，已經(jīng)從傳統(tǒng)的解剖形態(tài)學(xué)診斷逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧螒B(tài)、功能與代謝為一體的綜合性診斷。SPECT腎動(dòng)態(tài)顯像已成為臨床上廣泛運(yùn)用的早期定量評(píng)估腎小球?yàn)V過(guò)功能的檢查技術(shù)，CEUS、CTP與MR-PWI用?來(lái)定量評(píng)估腎臟血流灌注和腎小球?yàn)V過(guò)功能的研究則剛剛起步，且大多為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，需要更多大樣本量的臨床研究來(lái)加以證實(shí)。盡管目前臨床上還未建議將這些功能成像技術(shù)作為腎功能早期損傷的初級(jí)常規(guī)檢查，但在評(píng)估CKD早期腎功能損傷方面的診斷價(jià)值已日益彰顯。相信隨著現(xiàn)代影像設(shè)備與技術(shù)的更新與發(fā)展，功能成像技術(shù)將在CKD腎功能早期診斷、損傷程度分級(jí)以及隨訪(fǎng)等方面有著更廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)提升醫(yī)療質(zhì)量、改善患者生存質(zhì)量有著重要的臨床價(jià)值。