腎動態顯像患者腎臟深度估算公式的研究

雒 瑾，鄧 偉，李 娟

腎小球濾過率(GFR)是評價腎功能的重要參數，準確測定或計算GFR對于分腎功能的分期、治療及預后均有重要意義。菊粉清除率是公認的測定GFR的“金標準”，但其測定程序繁瑣，價格昂貴，臨床開展困難。目前臨床廣泛使用測定GFR的方法為腎動態顯像Gates法，其不僅可以測定總腎和分腎的GFR，還可以判斷上尿路引流的通暢情況。腎動態顯像測定GFR是通過靜脈注射一定劑量的99mTc-DTPA(99m锝-二乙烯三胺五乙酸)后，測量單位時間內腎的放射性攝取計數，再根據 Gates法計算出GFR[1]。而腎臟深度是影響Gates法獲得GFR結果最重要的因素[2]。目前，國內臨床工作中常用李乾公式[3]、Tonnesen公式[4]來估算腎臟深度，但有時仍出現GFR結果的高估或低估。考慮到當一側腎臟發生病變時，對側腎臟也會發生代償性改變以及接受核醫學科腎動態顯像的患者疾病類型多樣性，本研究根據疾病類型的不同特點，探索接受腎動態顯像患者的腎臟深度的估算公式。

1 資料與方法

1.1 一般資料：回顧性分析234例2018年5-12月在寧夏醫科大學總醫院核醫學科行SPECT/CT腎動態顯像Gates法測定GFR的患者資料，排除診斷為腹水、孤立腎、雙腎積水、惡性腫瘤以及影響腎臟位置的其他腹部疾病如脾腫大、脾切除的患者。納入年齡≥18歲患者234例，其中男125例，女109例；年齡19～88歲，平均(53.96±15.72)歲。疾病分布為雙腎病變組130例(主要疾病包括高血壓11例、糖尿病16例、冠心病3例、慢性腎小球腎炎25例、各類型腎病及結締組織病導致的腎功能不全75例)，單純左腎病變組46例(主要疾病包括左腎結核4例、泌尿系梗阻導致的左腎積水32例及左腎良性腫瘤10例)，單純右腎病變組58例(主要疾病包括右腎結核6例、泌尿系梗阻導致的右腎積水38例及右腎血管平滑肌瘤14例)。3組共收集到左腎188只、右腎176只，每側腎均按7∶3比例隨機將左、右腎分成2組。一組用于推導公式，稱生成組；另一組用于驗證公式，稱驗證組。

1.2 檢查前準備：腎動態顯像當天患者早晨正常飲食，注射顯像劑前30 min飲水300～500 mL，顯像前排空尿液。

1.3 顯像方法：采用德國西門子 symbia T 雙探頭SPECT/CT顯像儀，99mTc-DTPA由江蘇原子能研究所生產并提供。按說明書進行DTPA核素標記，獲得放化純>95%的99mTc-DTPA。檢查時患者仰臥于檢查床上，探頭置于后位(檢查床下30 cm處)，視野包括雙側腎臟和膀胱。經肘靜脈“彈丸”式注射99mTc-DTPA 185 MBq(體積<1 mL)，立即開始圖像的采集。圖像采集條件:低能高分辨率準直器，能峰140 keV,窗寬20%,矩陣64×64。血流相：每幀2 s，采集1 min，共30幀；功能相：每幀30 s，采集15 min，共30幀。

1.4 腎臟深度：利用同機SPECT/CT在自由呼吸狀態下行低劑量CT腎臟平掃。CT掃描參數：管電壓120 kV，管電流30～70 mA(自動)，掃描層厚度5 mm。由2名核醫學工作超過5年獲得上崗證的醫師進行腎臟深度測量，取二者平均值。在腎門水平分別測定腎臟前、后緣到背部體表皮膚的垂直距離，再取二者的平均值作為單側腎臟深度，具體測量方法見圖1(封三)。

李乾公式[3]計算腎臟深度為：左腎(cm)=16.772×W/H+0.010 25×年齡+0.224；右腎(cm)=15.449×W/H+0.009 637×年齡+0.782 [W:體重(kg)，H：身高(cm)]

Tonnesen公式[4]計算腎臟深度為：左腎(cm)=13.2×W/H+0.7；右腎(cm)=13.3×W/H+0.7[W:體重(kg)，H：身高(cm)]

李氏方程[5]計算腎臟深度為：左腎(cm)=0.013×年齡+0.117×性別-0.044×身高+0.087×體重+7.951；右腎(cm)=0.005×年齡+0.013×性別-0.035×身高+0.082×體重+7.266 [W:體重(kg)，H：身高(cm)，性別：女=0，男=1]

2 結果

2.1 2組患者一般資料的比較：2組患者性別、年齡、身高、體重、體重/身高、身高/體重、BMI差異無統計學意義(P>0.05)。結果表明可用驗證組資料來驗證生成組推導的新公式，見表1-表2。

表1 左腎生成組、驗證組患者一般資料的比較

表2 右腎生成組、驗證組患者一般資料的比較

2.2 腎臟深度公式的生成：使用多元線性回歸逐步法分析生成組左、右腎的CT腎臟深度與患者性別、年齡、身高、體重、身高/體重、體重/身高、BMI 7個變量的關系，結果見表3。得到的腎臟深度計算新公式為：左腎深度(cm)=0.735+14.561×體重/身高+0.011×年齡；右腎深度(cm)=1.833 +13.383×體重/身高(身高cm，體重kg)。

表3 左、右腎臟深度的多元回歸分析結果

2.3 3種公式計算腎臟深度與CT腎臟深度的比較：新公式計算的腎臟深度與CT腎臟深度差異無統計學意義(P>0.05)；李乾公式計算的左腎腎臟深度與CT腎臟深度差異有統計學意義(P<0.05)，右腎與CT腎臟深度差異無統計學意義(P>0.05)；Tonnesen公式計算的腎臟深度與CT腎臟深度差異有統計學意義(P<0.05),結果見表4。

表4 驗證組中3種公式計算腎臟深度與CT計算腎臟深度的比較

2.4 新公式與李氏方程的對比分析：整合188只左腎和176只右腎數據，分別將新公式與李氏方程計算的腎臟深度與CT計算腎臟深度進行比較，可見新公式與李氏方程計算在腎臟深度與CT腎臟深度差異均無統計學意義(P<0.05)，結果見表5。新公式與李氏方程之間具有良好相關性，見散點圖2-圖3(目錄后)。

表5 新公式與李氏方程計算腎臟深度與CT計算腎臟深度的比較

3 討論

腎動態顯像法較菊粉持續灌注、多血漿法、收集24 h尿液等傳統方法測定GFR更為簡便、高效[6]，同時還能動態觀察腎臟的血流灌注及腎臟濾過、尿路排泄的整個過程，故被廣泛應用于臨床。腎動態顯像Gates法測定GFR受多種因素影響，如99mTc的衰減系數、腎臟及腎周組織本底ROI的勾畫、腎臟深度等，其中腎臟深度是最顯著的影響因素[7]。由于人體組織的散射作用，99mTc的實際有效衰減系數小于0.153[8]，依照99mTc在軟組織的衰減系數U=0.153計算，腎臟深度變化1 cm，根據Gates法計算的GFR就會產生14%～16%的偏差[9]。因此，對腎臟深度的準確測量或計算顯得尤其重要。實際工作中有些患者腎動態檢查前并沒接受過CT腎臟平掃顯像。我們利用SPECT/CT腎動態顯像的同時對患者行低劑量CT平掃，根據CT平掃獲得腎臟深度進行GFR測定，這改變了80～90%患者由德國西門子Symbia所帶軟件Gates獲得的GFR結果。雖然利用SPECT/CT的CT功能可以在大多數患者身上獲取清晰的腎臟輪廓圖像，但部分患者的腎臟輪廓圖像模糊，特別是體形消瘦者因其內臟脂肪少，腎臟與周圍軟組織很難辨別，而這部分患者的腎臟深度可以用預測公式來估算。

為了探討如何準確地估算腎臟深度，1976年TONNESEN等以歐洲人群為樣本推導出Tonnesen腎臟深度估算公式，但因其樣本量較小及種族差異等問題，沒有得到多數人的認可和引用。2004年李乾等人以147例北京地區患者為樣本推導出李乾估算公式，在一定程度上提高了估算腎臟深度的準確性，但在實際工作中仍存在一定誤差。接受腎動態顯像的檢查人群根據疾病特點，可分為雙腎病變、單純左腎病變、單純右腎病三類。當一側腎臟發生病變時，對側腎臟啟動代償機制，腎臟形態發生變化。CHEN[10]等對29例健康腎臟捐贈者在手術前后行CT掃描，結果發現79.3%的人存在剩余腎臟代償性增大，平均剩余腎臟體積增加22.4%。張翠薇的研究同樣表明結扎大鼠單側輸尿管，健側腎臟會有不同程度的增大[11]。既往研究的對象重點是雙腎病變者，單側腎臟病變的患者并未納入，這就可能會削弱代償機制對腎臟的影響。為此，本研究改進了目標人群，擬推導適應于寧夏地區腎動態顯像患者的腎臟深度估算公式。

從新公式來看，左、右腎腎臟深度均與體重/身高呈正相關性，而年齡對左、右腎腎臟深度的貢獻卻不同。新公式反映出右腎深度與年齡無關，但這并不能說明年齡對右腎深度沒有影響，可能是年齡的標準系數過小，右腎深度回歸模型未納入的緣故。左腎腎臟深度與年齡呈正相關性，即隨著年齡的增大，腎臟深度有增加趨勢。這與隨著年齡的增大，腎臟體積縮小的客觀事實相矛盾。TAYLOR等[12]認為腎臟深度與年齡相關的原因可能是年齡相關的中央脂肪組織增加。我們研究也同意這一觀點，查閱文獻[13]發現腎臟體積是由平均73%腎皮質和27%腎髓質構成。腎皮質隨著年齡增加而減少，腎髓質隨年齡增加而增加。但在50歲之前腎臟總體積變化不明顯，這是由于腎皮質的減少被腎髓質的增加所代償，而年齡相關的脂肪組織向心性分部，會增加體重/身高比值，間接地影響腎臟的深度。

李乾公式計算的右腎腎臟深度與CT計算腎臟深度之間差異無統計學意義，其計算的左腎腎臟深度卻與CT腎臟深度存在統計學差異，這是以往研究中未提及過的。這可能與李乾公式的數據來源不同有關。Tonnesen公式計算的左、右腎臟深度值均小于CT腎臟深度，差異有統計學意義。因此，本研究認為Tonnesen公式低估了實際腎臟深度，這與既往的研究結果一致[3]。與李乾公式和Tonnesen公式比較，本研究依據新公式計算的腎臟深度與CT計算腎臟深度的絕對估計誤差最小，其在估算腎臟深度的準確性上優于李乾公式、Tonnesen公式。

近期李乾教授領銜的團隊在中國6大片區、26個影像中心，納入2 502例成人患者，成功開發出一個新的腎臟深度計算公式—李氏方程[5]。該研究彌補了既往單中心、小樣本的局限性，被認為是腎臟深度計算公式的評價標準。為此，我們整合188只左腎和177只右腎數據，進一步比較新公式和李氏方程。結果發現新公式和李氏方程計算的腎臟深度與CT腎臟深度之間差異均無統計學意義(新公式左/右腎分別P=0.829、0.672，李氏方程左/右腎分別P=0.241、0.901)。二者的相關性分析顯示，新公式與李氏方程具有良好的相關性(左腎r=0.997和右腎r=0.995)，這從側面說明新公式與李氏方程同樣準確。就簡便性而言，新公式比李氏方程簡單，便于計算。本次研究的樣本年齡在19～88歲，故新公式并不適應于估算兒童的腎臟深度。

研究還發現新公式和李氏方程分別計算的腎臟深度與CT計算腎臟深度之間的差值>1 cm以上的例數：188只左腎中新公式有47例，李氏方程有50例；176例右腎中新公式有37例，李氏方程有37例。相應的誤差率：新公式左腎=25%，新公式右腎=21%；李氏方程左=26.5%，李氏方程右=21%，與Inoue[8]的研究報道20%類似。分析這部分人的臨床資料，暫未發現誤差的直接原因。

綜上所述，新公式適用于成人腎臟深度的估算，且公式更簡單，值得推廣。希望今后能進一步探究誤差的相關因素，以便提高估算的精度。