增強CT評估腎積水患者腎功能受損

夏建峰，黃澤和，陳松

腎臟是人體必不可少的生命器官，具有排泄、調節及內分泌等重要的生理功能。腎功能不全時會出現內分泌功能、水電解質及酸堿平衡紊亂以及多種代謝產物、毒物稽留等危害。造成腎功能不全的原因很多，包括全身血液循環障礙、全身代謝障礙及腎臟疾病、尿路疾病等，其中，尿路疾病引起梗阻性腎積水是導致腎功能不全的重要原因之一[1,2]。腎小球濾過率(glomerular filtration rate,GFR)作為評估腎臟功能狀態的最佳指標[2-9]，已廣泛應用于臨床。GFR測定以菊粉清除率為金標準[3]，但其測定程序繁瑣、費時，不適合臨床廣泛應用。目前臨床上一直沿用改良的簡化腎臟疾病飲食調整(MDRD)公式來估算腎小球濾過率(estimated glomerular filtration rate,eGFR)[4-6]，但其無法提供分腎功能情況。單光子發射計算機體層成像(SPECT)腎動態顯像方法可直觀反映分腎的GFR值及尿路排泄情況，具有較好的準確性，已得到臨床認可[7-9]，但在臨床實踐中存在昂貴、耗時、額外輻射、設備要求高及圖像空間分辨率低等局限性。CT檢查具有準確、簡便、少輻射、圖像分辨率高等優勢，已廣泛應用于臨床。CT增強檢查獲得腎臟濾過功能信息并證實利用增強CT測定分腎GFR具有可行性[7-9]。增強CT檢查多被用于了解腎積水患者泌尿系梗阻情況，如果同時能評估腎臟功能則有可能成為臨床最信賴、便捷、安全的檢查手段。本研究通過分析增強CT多個參數與eGFR的相關性，探索增強CT在評估腎積水患者腎功能受損中的臨床價值。

材料與方法

1.一般資料

回顧性分析2017年1月-2020年2月到我院就診并行雙腎增強CT檢查74例患者(表1)，男44例，女30例，年齡21～89(55.61±14.96)歲，BMI 14.22～35.67(22.17±3.56)。雙腎積水患者38例(腎積水組)，雙腎無積水者36例(無腎積水組)。納入標準：成年人，臨床疑似腎功能不全患者，已行雙腎增強CT檢查及血生化腎功能檢查者。排除標準：近期(行雙腎增強CT檢查前后2日內)未行腎功檢查者，有增強CT檢查禁忌癥者，增強CT圖像不清晰者，臨床資料不齊全者，單側腎積水者，重度腎積水、腎實質明顯變薄者，巨大鑄狀腎結石患者，腎患巨大占位性病變者，急、慢性腎小球腎炎或腎臟結核患者，腎動脈栓塞或腎梗死者，惡病質患者，患有心功能不全、高血壓、全身性血液循環障礙、代謝障礙及免疫性疾病等影響腎功能的其他疾病患者。

表1 基本資料

2.CT掃描參數及圖像后處理

使用德國西門子炫速雙源CT掃描儀(Somatom Definition Flash)。常規腹盆部CT平掃后行增強掃描，掃描范圍自膈上至盆底水平。掃描參數：管電壓120 kV，管電流采用自動毫安技術，重建層厚0.6 mm，螺距為1。使用高壓注射器經右肘前靜脈團注對比劑碘克沙醇注射液(320 mg I/mL)，用量1.5 mL/kg，注射流率3 mL/s，之后以相同流率注射生理鹽水20 mL。皮質期采用閾值觸發掃描，選取雙側腎門水平的腹主動脈為監測點，觸發閾值設為100 HU，皮質期掃描結束后25 s啟動髓質期掃描。由兩位具有5年以上工作經驗的放射科醫師分別進行數據采集。具體測量方法：①選取測量層面：各期測量均選用腎靜脈入腎門層面。②腎大小測量：穿腎門測腎前后徑，并與之垂直測腎內外徑。③腎皮質厚度測量：于皮質期腎前后徑方向測腎后皮質厚度，腎內外徑方向測腎內、外皮質厚度，避開腎柱，取三者均值為最終測量值。④腎實質厚度測量：于髓質期腎前后徑線方向測腎后實質厚度，腎內外徑線上測腎內、外實質厚度，取三者均值為最終測量值。⑤主動脈CT值：腎門層面各期測1個圓形ROI，ROI面積為100～150 mm2。⑥腎皮質CT值測量：腎門層面各期相同位置測5個平均分布的圓形ROI，ROI面積為10～15 mm2，取平均值為最終測量值。⑦腎髓質CT值測量：腎門層面各期相同位置測3個不同腎錐體(近腎錐體底部區域)的圓形ROI，ROI面積為20～30 mm2，取平均值為最終測量值。⑧計算各期分腎強化值及腹主動脈強化值：強化值=CT增強-CT平掃。⑨計算各期雙腎強化均值：雙腎強化均值=左右兩腎強化值之和/2。⑩計算各期雙腎強化率：雙腎強化率=雙腎強化均值/同期腹主動脈強化值。⑾.計算雙腎髓質期CT升高均值：雙腎髓質期CT升高均值=雙腎髓質期CT均值-雙腎皮質期CT均值。⑿.計算雙腎皮質、實質厚度均值：厚度均值=左右兩腎厚度值之和/2。⒀.參考腎積水0～4級分級標準[10]進行分組：腎積水0級歸為無腎積水組，腎積水Ⅰ～Ⅳ級均歸為腎積水組(圖1、2)。

圖1 測量方法。a)腎實質前后、內外徑測量方法；b)腎皮質厚度測量方法；c)腎實質厚度測量方法；d～f)平掃、皮質期、髓質期腹主動脈CT值測量方法；g～i)平掃、皮質期、髓質期腎皮質CT值測量方法；j～l)平掃、皮質期、髓質期腎髓質CT值測量方法。

3.臨床指標

記錄每例受試者一般臨床情況：性別、年齡、身高、體重及eGFR，eGFR在CT掃描前后2d內測量。據身高、體重計算體質指數(BMI)，計算公式：BMI(kg/m2)=體重(kg)/身高2(cm2)。

4.統計分析

結 果

1.腎積水組與無腎積水組間的差異分析

腎積水組eGFR、皮質期雙腎皮質強化均值、髓質期雙腎皮質強化均值、髓質期雙腎髓質CT升高均值、髓質期雙腎髓質強化均值、皮質期雙腎皮質強化率、髓質期雙腎皮質強化率、髓質期雙腎髓質強化率、雙腎皮質厚度均值及雙腎實質厚度均值都低于無腎積水組，而髓質期雙腎皮質CT升高均值高于無積水組。以上差異均有統計學意義(P<0.05,圖3、表2)。

圖2 腎積水分級方法。a)無腎盂腎盞擴張，0級；b)僅腎盂擴張，Ⅰ級；c)腎盂腎盞輕度擴張Ⅱ級；d)腎盂腎盞重度擴張，Ⅲ級；e)腎盂腎盞擴張并腎實質萎縮，Ⅳ級。

圖3 兩組增強CT各項參數差異比較

表2 腎積水組與無積水組間的差異分析

2.腎積水組雙腎增強CT參數與eGFR的相關性分析

本研究腎積水組eGFR與皮質期雙腎皮質強化均值(r=0.663，P<0.001)、皮質期雙腎髓質強化均值(r=0.344，P<0.05)、髓質期雙腎皮質強化均值(r=0.562，P<0.001)、髓質期雙腎髓質CT升高均值(r=0.489，P<0.01)、髓質期雙腎髓質強化均值(r=0.601，P<0.001)、皮質期雙腎皮質強化率(r=0.720，P<0.001)、髓質期雙腎皮質強化率(r=0.725，P<0.001)、髓質期雙腎髓質強化率(r=0.607，P<0.001)均具有相關性。其中皮質期雙腎皮質強化均值、髓質期雙腎髓質強化均值、皮質期雙腎皮質強化率、髓質期雙腎皮質強化率及髓質期雙腎髓質強化率均為強相關(圖4)，尤以髓質期雙腎皮質強化率(r=0.725，P<0.001)為最(表3)。

表3 腎積水組雙腎增強CT各項參數與eGFR間的相關性分析

圖4 a)髓質期雙腎皮質強化率與eGFR的相關性散點圖(r=0.725,P<0.001)；b)皮質期雙腎皮質強化率與eGFR的相關性散點圖(r=0.720,P<0.001)；c)皮質期雙腎皮質強化均值與eGFR的相關性散點圖(r=0.663,P<0.001)；d)髓質期雙腎髓質強化率與eGFR的相關性散點圖(r=0.607,P<0.001)；e)髓質期雙腎髓質強化均值與eGFR的相關性散點圖(r=0.601,P<0.001)。

討 論

單側腎積水只要對側腎完好可功能代償而無腎功能受損，但雙側尿路梗阻性腎積水可致急性腎損傷引起腎小球濾過功能障礙，導致腎功能不全甚至腎功能衰竭[1,2]。非離子型碘對比劑在腎臟代謝過程與菊粉相似[3,7,9]，主要通過腎臟排泄，可用于eGFR的測量標志物[3,5-9]。CT-GFR與Gates-GFR具有顯著相關性[7-9]。這使得增強CT可成為了解腎積水尿路梗阻情況及評估腎功能受損程度的一站式檢查項目。

增強CT腎功能測算主要基于Patlak法將腎臟分為血管空間(腎小球)和腎小管空間的腎臟模型[9]。本研究發現平掃、皮質期及髓質期3期腎皮質強化呈輕度上升趨勢，其中腎積水組上升幅度(髓質期雙腎皮質CT升高值)大于無腎積水組；腎髓質強化呈明顯上升趨勢，其中腎積水組上升幅度(髓質期雙腎髓質CT升高值)小于無腎積水組。腎皮質富含血管，主要由腎小體及腎小管構成。血流經過腎臟主要分布于腎皮質，腎皮質強化反映了腎皮質(血管空間)的灌注。腎積水時腎小管受壓變窄可以引起腎小球囊內壓升高，造成腎小球有效濾過壓降低，阻礙腎小球濾過，影響腎皮質灌注。故腎積水組皮、髓兩期腎皮質強化均值及強化率均低于無腎積水組并與eGFR正相關。另外由于皮質灌注在皮質期受影響比髓質期明顯，所以腎積水組皮質強化程度在皮質期降低比髓質期更顯著，故腎積水組髓質期腎皮質CT升高值大于無腎積水組；然而髓質期腎皮質CT升高值只反映腎皮質在髓質期灌注狀態是否持續，并不影響腎小球濾過，故與eGFR無相關性。腎髓質含血管較少，主要腎錐體構成，其內含較多細小管道，主要有腎小管及集合管。腎髓質強化反映了對比劑進入腎髓質(腎小管空間)的量，由于對比劑通過腎小球濾過后不被腎小管及集合管吸收或分泌，所以也可反映腎小球的濾過功能[2,3,6-9]，故腎髓質強化與GFR具有相關性。但在皮質期，腎髓質僅有少量對比劑流入，不能全面的反映腎髓質的強化表現，故本研究中皮質期腎髓質強化均值及強化率在兩組間差異均無統計學意義，腎積水組皮質期腎髓質強化均值與eGFR僅具有弱相關性。髓質期腎髓質強化呈明顯上升趨勢,主要由于對比劑在腎臟血管空間(腎小球)濾過到腎小管空間的過程中需要經過血管外空間(鮑曼囊)，而這個過程是不可逆的[9]。當腎積水時腎盂腎盞因壓力增大而擴張，進而引起腎集合管及腎小管受壓變窄，引起腎小球有效濾過壓降低，從而降低腎小球濾過功能，故髓質期對比劑流入腎髓質的量減少，表現為腎積水組髓質期腎髓質強化值及強化率低于無腎積水組，并與eGFR正相關。此外因皮質期雙腎髓質強化均值在兩組間差異無統計學意義，所以腎積水組髓質期雙腎髓質CT升高值亦低于無積水組。雙腎皮質厚度反映了腎單位的數量，腎積水腎盂腎盞壓力增大，造成腎小管及腎血管受壓引起腎單位壞死丟失致腎皮質變薄。雙腎實質厚度包括腎皮質及腎髓質，前者已分析，而后者反映了腎錐體的體積。腎積水腎盂腎盞擴張，壓力增大直接壓迫腎錐體造成腎錐體縮小甚至壞死進而導致腎實質變薄。

GFR作為評估腎功能程度最常用的臨床指標之一。前人在CT-GFR研究中多以研究腎皮質[2,6]或腎實質為主[7-9]，而腎髓質研究較少文獻報道。本研究發現髓質期腎髓質各增強CT參數在腎積水組與無腎積水組間差異均具有統計學意義；eGFR與腎積水組髓質期腎髓質各增強CT參數及皮質期腎髓質強化值均具有相關性。證明了腎髓質參數可能是增強CT評估腎功能的可靠指標。由于腎小球對比劑濾過流入腎小管的過程不可逆，以及腎髓質存在滲透濃度梯度現象，故在一定時間內腎髓質強化處于上升階段，而該階段持續時間比皮質長，掃描時容易捕捉。楊征宇等[9]認為實質體積和強化值乘積(VE)與Gates-GFR相關系數在實質期(延時120s)比動脈期、靜脈期(延時30s)高，而延時120s的腎臟強化以腎髓質為主，表明適當延遲掃描腎髓質的價值更高，同時也證明了腎髓質在評估腎功能中具有可觀的研究價值。

本研究中皮質期腎皮質強化程度與eGFR呈正相關，與相關文獻一致[2,6]；髓質期皮質強化均值與eGFR呈正相關(r=0.562,P<0.001)與相關文獻(r=0.104,P=0.286)不一致[6]。分析原因可能是該文獻所研究引起腎功能受損的病因是肝硬化而非梗阻性腎積水所造成的；另該文獻的掃描方案與本研究不同，亦有可能造成一定影響。

本研究具有一些局限性：①本研究的樣本量較小，部分數據存在偏差，需進一步加大樣本量。②所有腎臟數據采用手工測量存在人為誤差，后續研究將圍繞如何通過計算機軟件自動獲取各項參數。③GFR沒有采用菊粉清除率為金標準來檢驗。④沒有采集單側腎積水患者樣本。

總之，腎積水患者雙腎增強CT檢查不僅能提供腎臟解剖結構信息，還能對早期腎功能受損程度進行評估，為臨床診治提供參考信息。