核醫(yī)學腎臟顯像對兒童腎積水患者分腎功能的評估價值

楊吉剛 王 巍

腎積水是引起兒童腎功能不全的主要原因，常見病因是腎盂輸尿管連接部狹窄(ureteropelvic junction obstruction,UPJO)，表現(xiàn)為腎盂腎盞擴張積水。了解積水腎臟功能和引流情況對選擇治療方案至關重要。目前多種影像學檢查方法已用于兒童腎積水的評估，包括超聲、靜脈腎盂造影、CT尿路成像、MR尿路成像、核醫(yī)學腎臟顯像等。每種檢查手段都存在一定的優(yōu)勢與劣勢。本文主要對核醫(yī)學腎臟顯像在腎積水患者分腎功能評估中的價值進行評述。

一、核醫(yī)學腎臟顯像的概述

核醫(yī)學腎臟顯像包括腎動態(tài)顯像和腎靜態(tài)顯像。腎動態(tài)顯像是指在靜脈注射能被腎實質(zhì)攝取并迅速隨尿液排出的顯像劑后，用單光子發(fā)射計算機斷層掃描(single photon emission computed tomography,SPECT)連續(xù)動態(tài)采集，可獲得顯像劑經(jīng)腎動脈灌注并逐漸濃聚于腎實質(zhì)，然后隨尿流經(jīng)腎盂腎盞和輸尿管進入膀胱的系列影像。通過計算機處理可獲得腎臟時間-放射性曲線，得到分腎功能比例(differential renal function,DRF)，半定量計算分腎腎小球濾過率(glomerular filtration,GFR)、腎臟有效血漿流量(effective renal plasma flow,ERPF)，還可以了解上尿路引流情況。常用顯像劑包括腎小球濾過型99mTc-噴替酸(99mTc-DTPA)及腎小管分泌型99mTc-雙半胱氨酸(99mTc-EC)、99mTc-巰基乙酰基三甘氨酸(99mTc-MAG3)、131I-鄰碘馬尿酸(131I-OIH)。99mTc-DTPA、99mTc-EC在國內(nèi)應用較多，而國外多應用99mTc-MAG3。兒童是一個身體器官正在發(fā)育的特殊群體，2歲前嬰兒腎臟發(fā)育不成熟，腎小球濾過功能低，應用腎小球濾過型顯像劑時，本底顯影增高，圖像質(zhì)量差，評估不準確，故建議應用腎小管分泌型顯像劑評估DRF[1]。腎臟于18個月左右發(fā)育成熟[2]，因此建議2歲以上兒童應用腎小球濾過型顯像劑，可在獲得DRF的同時測得GFR值。歐洲小兒泌尿外科協(xié)會建議在出生4～6周進行核醫(yī)學腎臟顯像檢查，而美國胎兒泌尿外科協(xié)會建議在出生后6～8周檢查，目的都是等待腎臟發(fā)育成熟后能夠獲得更加準確的DRF。但國際腎臟核素科學協(xié)會提出，產(chǎn)前腎積水嚴重患者出生后1周即可行99mTc-MAG3腎動態(tài)顯像，判斷腎功能情況。對隨訪觀察的患者建議應用首次檢查的顯像劑進行復查，以便于前后比較。對于腎積水患者，建議行利尿腎動態(tài)顯像檢查，其原理是促使腎臟短時間內(nèi)產(chǎn)生大量尿液，加速排出淤積在上尿路的顯像劑，腎圖表現(xiàn)為排泄段(c段)下降增快，當存在尿路梗阻時腎內(nèi)顯像劑無法排出，c段持續(xù)上升。利尿腎動態(tài)顯像不僅可以評估分腎功能，還可以協(xié)助臨床鑒別機械性尿路梗阻和非機械性尿路擴張。

腎靜態(tài)顯像是利用慢速通過腎臟的顯像劑流經(jīng)腎臟時，與腎近曲小管上皮細胞的功能基團結合而較長時間滯留于腎實質(zhì)內(nèi)，不僅可獲得DRF，還可靈敏地顯示腎萎縮、腎盂擴張伴皮質(zhì)變薄、腎盂腎炎、瘢痕等腎實質(zhì)受累的表現(xiàn)，精確評估局部腎功能。常用的顯像劑為99mTc-二巰基丁乙酸(99mTc-DMSA)。

二、腎動態(tài)顯像對腎積水患者DRF評估的價值

(一)基于腎動態(tài)顯像的DRF

腎動態(tài)顯像檢查測定DRF、GFR、ERPF都是基于顯像開始后1～2 min的圖像，圍繞腎臟輪廓及本底勾畫感興趣區(qū)(region of interest,ROI)，利用腎臟攝取率(腎區(qū)顯像劑主要來自腎小球濾過或腎小管重吸收)計算得到。

DRF是目前指導臨床決策較為可靠的指標，DRF在45%～55%為正常，<45%為功能受損。歐洲泌尿外科學會指南及我國兒童腎積水治療共識均指出：單側腎積水DRF<40%或短時間內(nèi)DRF下降>10%，腎圖呈梗阻型曲線，可作為UPJO的手術指征[3]。但兒童腎積水具有自愈性，其手術時機選擇尚存爭議，一些學者觀察到部分首次腎動態(tài)顯像DRF<40%的患者經(jīng)一段時間的隨訪，DRF可自行恢復至40%以上，故認為無論DRF基線值如何都應先保守治療[4]。然而，有研究指出首次腎動態(tài)顯像提示DRF下降，仍是腎功能進一步惡化和需要手術干預的危險因素，OR值(相對危險度)分別為3.2和1.9[5,6]。大多數(shù)UPJO患者患腎DRF<45%，但個別>55%，被認為“超正常”現(xiàn)象，其病理生理機制尚不明確。有研究認為積水是腎臟某階段病理狀態(tài)的體現(xiàn)(一過性血流量增加、梗阻造成反應性腎臟超濾過、擴張腎盂的代償效應及腎實質(zhì)的肥大等[7])；還有研究認為是技術誤差造成的DRF被高估(顯像劑偽影、DRF評估時間窗異常、腎臟及本底ROI勾畫不準確、積水腎面積大等)。有研究顯示“超正常”現(xiàn)象在<2歲嬰兒及腎臟體積增大時更易出現(xiàn)，進行腎臟面積及本底校正后GFR可得到改善[8]。如出現(xiàn)“超正常”現(xiàn)象，需嚴格規(guī)范并消除技術因素影響，如DRF仍較高且腎盂前后徑≥30 mm，需結合臨床及超聲密切隨訪，不可因放松警惕而延誤治療，積水加重時(腎盂前后徑進一步擴大、腎圖梗阻加重)，盡管DRF較高也應及早手術，避免腎功能不可逆性損傷[9]。

當雙腎功能受損時，DRF評估不能體現(xiàn)腎臟的絕對功能，需結合GFR綜合判定。核醫(yī)學常用的評價方法有血漿清除法和腎動態(tài)顯像法(常用Gates’法)。雙血漿法是注射腎小球濾過型顯像劑99mTc-DTPA后于2 h、4 h分別采集靜脈血，測定血漿放射性計數(shù)變化，通過多房室模型獲得絕對GFR，此結果準確可靠，但因有創(chuàng)、操作復雜，臨床應用受限。現(xiàn)多采用腎動態(tài)顯像法獲得相對GFR，但是Gates’法計算GFR是基于成人數(shù)據(jù)，兒童GFR的準確性仍需要更多研究去驗證。兒童GFR的評估容易受到多種因素的影響，其中腎臟深度是重要的影響因素之一。可采用超聲、CT、側位核醫(yī)學顯像進行深度校正，得到校正后的GFR[10]。但目前國內(nèi)尚無基于兒童的正常數(shù)據(jù)庫，分析GFR絕對值時，需謹慎。腎小球濾過型顯像劑可以得到GFR；腎小管分泌型顯像劑可以得到ERPF，除急性腎小管壞死外，其他情況下二者評價腎功能的結果是一致的。

利用腎動態(tài)顯像計算DRF和GFR過程中，易受諸多因素影響，如本底ROI位置(由于腎上極存在與肝、脾重疊可能，而通常本底ROI勾畫在雙腎下方，可造成DRF、GFR被高估，這種高估程度與腎臟損傷程度成正比，如在腎周勾畫ROI可改善這種情況[11])、腎臟ROI大小、腎臟深度(深度每變化1 cm，GFR變化14%)、采集計數(shù)時間窗等。因此需嚴格依照檢查規(guī)范操作，做好質(zhì)量控制，消除影響因素才能得到可靠結果[12]。

(二)基于腎動態(tài)顯像的其他功能參數(shù)

基于雙腎時間-放射性曲線，還可獲得半排時間(T1/2)、30 min清除率(C30)、重力作用后排尿相(post micturition,PM)、患側腎皮質(zhì)通過時間(parenchymal transit time,PTT)等半定量指標。

T1/2：從放射性計數(shù)最高點下降50%所需的時間。應用利尿腎動態(tài)顯像評估腎積水患者上尿路梗阻情況時，若腎圖曲線于利尿后才下降，通常認為T1/2<10 min，表示非梗阻性腎盂擴張； 10～20 min為中間狀態(tài)，>20 min為機械性梗阻。

C30：利尿腎動態(tài)顯像開始后30 min，腎臟內(nèi)放射性滯留量與最大放射性計數(shù)的比例。C30>50%為正常；C30<50%提示存在梗阻。

PM：腎動態(tài)顯像結束后，患者站立15 min，排尿后行后位靜態(tài)像，利用了重力及排尿作用，較T1/2及C30min更能提示尿路引流情況。

PTT：根據(jù)腎皮質(zhì)攝取及清除顯像劑的速率，將PTT分為正常和延遲。 PTT正常為慢動態(tài)像第2幀時，腎皮質(zhì)攝取率達高峰，隨后腎皮質(zhì)顯影逐漸減淡。存在下列情況之一者，為PTT延遲： ①慢動態(tài)第2～9幀，腎皮質(zhì)放射性分布無變化； ②慢動態(tài)像第2～7幀，腎盂內(nèi)未見放射性填充； ③腎皮質(zhì)放射性攝取持續(xù)增加，放射性清除過程明顯延緩。部分研究認為術前患側PTT延遲是腎盂成形術后腎功能改善的預測指標[13]。

基于腎動態(tài)顯像評估腎積水患者DRF時，需要結合半定量數(shù)據(jù)、腎圖曲線、影響因素等綜合評估才能更加準確[14]。

三、腎靜態(tài)顯像對腎積水患者DRF評估的價值

國內(nèi)常用的腎靜態(tài)顯像劑為99mTc-DMSA，主要通過腎小管分泌，大部分被近曲小管上皮細胞重吸收并與胞漿內(nèi)巰基結合，較長時間滯留于腎皮質(zhì)內(nèi)，通過平面或斷層顯像清晰顯示腎皮質(zhì)影像。急性腎盂腎炎時由于腎小管周圍水腫、間隙壓力增高及細胞碎屑對腎小管栓塞等作用可導致腎臟局灶性缺血，表現(xiàn)為局部顯像劑稀疏缺損。腎靜態(tài)顯像是診斷急性腎盂腎炎、慢性腎盂腎炎合并瘢痕的金標準[15]。有學者應用兔子模型，證實腎靜態(tài)顯像也可在腎積水時靈敏發(fā)現(xiàn)腎功能受損，99mTc-DMSA也是評估DRF的重要方法[16]。較腎動態(tài)顯像的腎小球濾過或分泌型顯像劑其優(yōu)勢如下： ①腎靜態(tài)顯像為注射顯像劑2～3 h后待顯像劑分布穩(wěn)定后的圖像，為靜態(tài)采集。具有計數(shù)高，圖像清晰，統(tǒng)計誤差少等優(yōu)點；而腎動態(tài)顯像是注射顯像劑后前1～2 min圖像，為動態(tài)采集。具有每幀圖像采集時間短，計數(shù)低，統(tǒng)計誤差較大等缺點。②99mTc-DMSA除評估DRF外，還可提供腎臟具體區(qū)域功能情況(可將腎臟分為12個區(qū)[17])，可發(fā)現(xiàn)較小的腎損害，靈敏度高。③腎動態(tài)顯像DRF是基于雙腎ROI的后位放射性計數(shù)得出的，腎靜態(tài)顯像基于前位和后位放射性計數(shù)的幾何平均數(shù)得出，其在很大程度上矯正了由于腎臟深度差異造成的誤差，尤其是腎臟畸形及異位腎時[18]。但其同時存在一定缺點：①由于約10%的99mTc-DMSA分泌并排泄到尿液中，如存在腎積水，腎盂中顯像劑的滯留會高估積水側腎功能；另外注射99mTc-DMSA時存在游離的99mTc，也會通過腎臟排泄到尿液中，從而影響DRF評估的準確性；而腎動態(tài)顯像評估DRF時，是基于顯像開始后前1～2 min的圖像，尿液滯留的影響較小[19]。②由于99mTc-DMSA在腎臟內(nèi)滯留時間較長，患者受到的輻照劑量較腎動態(tài)顯像稍大。③注射顯像劑后等候時間較長、掃描時間較長。④國內(nèi)DMSA藥物短缺。上述原因限制了其在臨床的廣泛應用。

99mTc-DMSA腎靜態(tài)平面顯像評估DRF時，雙腎及本底ROI的勾畫、腎臟深度、腎盂顯像劑滯留、組織衰減等均是DRF評估結果的影響因素。99mTc-DMSA腎靜態(tài)SPECT斷層顯像可利用計算機進行自動閾值勾畫、深度及軟組織衰減校正，并去除了腎盂顯像劑滯留的干擾，得到的DRF較靜態(tài)顯像更加準確[20]。近年來出現(xiàn)了一些新型顯像劑，如68Ga-PSMA(prostate specific membrane antigen)配體或抑制劑，其空間分辨率高，在評估成人腎盂腎炎方面顯示出較高的優(yōu)越性，但其在兒童分腎功能評估中的應用尚未見報道[21]。

四、腎動態(tài)與腎靜態(tài)顯像評估兒童腎積水腎功能的比較

研究顯示DRF處于正常范圍時腎動態(tài)顯像與腎靜態(tài)顯像評估DRF價值相似，如Ritchie等[19]研究顯示二者評估腎積水患者的DRF差異無統(tǒng)計學意義。因此，若患者已行99mTc-MAG3顯像以評估上尿路引流或反流情況，則無需再進行99mTc-DMSA顯像評估DRF，但前提是99mTc-MAG3顯像時DRF在正常范圍內(nèi)，且既往影像學檢查可排除腎臟瘢痕形成[19]。當出現(xiàn)嚴重腎積水或嬰兒腎發(fā)育不成熟時建議應用腎小管型顯像劑99mTc-MAG3或99mTc-EC[22]。腎動態(tài)顯像與腎靜態(tài)顯像在評估DRF的同時，還可以提供其他方面的信息，如腎動態(tài)顯像還可以提供雙腎血流灌注、尿液引流、反流等。腎靜態(tài)顯像對于輔助診斷腎盂腎炎以及瘢痕形成有重要意義。對于UPJO患者，術前行腎動態(tài)顯像對腎盂成形術手術時機選擇及術后療效評價有重要意義[23，24]。對于重復腎患者，重復腎常呈上下排列，腎動態(tài)、腎靜態(tài)顯像均可進行上下半腎ROI的勾畫，獲得重復腎DRF[25]。利尿腎動態(tài)還可根據(jù)腎圖曲線評估重復腎分腎尿路引流情況；行SPECT/CT斷層顯像，可協(xié)助評價輸尿管梗阻及輸尿管異位開口部位，協(xié)助手術方式制定。診療過程中，臨床醫(yī)生可根據(jù)需要選擇顯像類型。

腎動態(tài)及靜態(tài)顯像的輻射劑量較低，均在安全范圍內(nèi)。如99mTc-MAG3腎動態(tài)顯像時，5歲兒童的平均有效劑量為0.2～0.38 mSv；99mTc-DMSA腎靜態(tài)顯像的平均有效劑量稍高，約為1 mSv[26]。

綜上所述，小于2歲腎積水患者腎功能評估行99mTc-EC腎動態(tài)顯像；2歲以上腎積水患者腎功能評估行99mTc-DTPA腎動態(tài)顯像評估腎功能。腎靜態(tài)顯像與腎動態(tài)顯像相似，不僅可以評估DRF，還可以輔助診斷腎盂腎炎以及瘢痕形成。

與超聲、CT、MRI檢查關注腎臟結構和形態(tài)學改變不同，核醫(yī)學腎臟顯像更傾向腎功能評估，其具有無創(chuàng)、簡便、靈敏、安全及可重復性好等優(yōu)勢，被廣泛應用于腎功能的監(jiān)測、療效評估等方面。但其影響因素較多，尚具有一定局限性，需遵循操作規(guī)范，綜合分析。基于腎動態(tài)、腎靜態(tài)顯像半定量數(shù)據(jù)的人工智能，在預測腎積水患者手術時機選擇、腎臟功能結局等方面的研究可能是熱點之一。