兔急性閉合性腎外傷的灰階超聲特征觀察

袁桂忠，李葉闊，王莎莎，許瑞雪，周群芳，李婷

兔急性閉合性腎外傷的灰階超聲特征觀察

袁桂忠，李葉闊，王莎莎，許瑞雪，周群芳，李婷

目的研究急性閉合性腎外傷(BRT)灰階超聲的動態(tài)變化特征。方法健康新西蘭大耳白兔9只，采用SMS型撞擊器以106.2N的力量進(jìn)行撞擊建立急性BRT模型。撞擊前行超聲檢查，采用高頻灰階超聲全程觀察撞擊后1h聲像圖的變化情況并錄制影像。然后處死實驗動物，取出傷腎觀察大體損傷情況，并行腎組織HE染色，光鏡下觀察病理組織學(xué)變化。結(jié)果灰階超聲顯示：腎實質(zhì)損傷時，局部回聲增強(qiáng)，形態(tài)欠規(guī)則，邊界較清晰，但其顯示的損傷范圍小于實際損傷范圍；腎盂損傷時，其連續(xù)性中斷；根據(jù)腎包膜下和腎挫裂傷部位積液量和回聲的變化，可初步判斷是否存在活動性出血或因自凝而停止出血。大體檢查見兔腎損傷級別主要為Ⅱ～Ⅳ級。HE染色可見腎組織發(fā)生不同程度的損傷。所有實驗兔均存在肉眼及鏡下血尿。結(jié)論灰階超聲可初步判斷腎實質(zhì)和腎盂損傷情況，還可根據(jù)腎包膜下液性暗區(qū)量及回聲的變化初步判斷是否存在活動性出血及凝血塊，但難以準(zhǔn)確評估損傷級別。

超聲檢查；腎；創(chuàng)傷和損傷

灰階超聲采用亮度調(diào)制方式顯示組織器官的超聲回波，是其他超聲技術(shù)的基礎(chǔ)，也是臨床診斷腹部臟器外傷的首選檢查方法。有些學(xué)者認(rèn)為灰階超聲對閉合性腎外傷(blunt renal trauma，BRT)腎包膜下積液敏感性高，而對腎實質(zhì)和腎盂損傷的診斷價值不大，評估活動性出血的作用也非常有限[1]，但也有很多學(xué)者不同意以上觀點[2]。為進(jìn)一步探討灰階超聲對BRT的診斷作用，本研究建立兔急性BRT模型并對其灰階聲像圖的變化特征進(jìn)行了動態(tài)觀察。

1 材料與方法

1.1研究對象 健康新西蘭大耳白兔9只(廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院動物實驗中心提供)，雌雄各半，27.5±1.2周齡，體重2.7±0.5kg。本實驗經(jīng)廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院動物實驗倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2動物模型的建立 采用SMS型撞擊器(專利號201220162205.6)，撞擊深度為10mm，撞擊面積78.5mm2，調(diào)節(jié)調(diào)壓螺絲為27.5mm，根據(jù)胡克定律(F=kx)計算撞擊力為106.2N。

經(jīng)兔耳緣靜脈注射3%戊巴比妥鈉(1m l/kg)進(jìn)行麻醉，腎區(qū)備皮，仰臥位固定于動物板，于耳緣靜脈留置22G套管針。經(jīng)右側(cè)頸總動脈置管，接壓力傳感器。人工固定腎。調(diào)節(jié)好撞擊器，將撞擊頭對準(zhǔn)腎，按壓扳機(jī)，進(jìn)行撞擊。

1.3超聲檢查 采用GE公司生產(chǎn)的Vivid 7彩色多普勒超聲診斷儀，10L探頭，探頭發(fā)射頻率為10MHz。撞擊前行超聲檢查，全程觀察撞擊后即刻至1h超聲灰階圖像的動態(tài)變化情況并錄制影像。

1.4病理檢查 超聲檢查結(jié)束后，采用氣體栓塞法處死實驗動物。開腹暴露傷腎，觀察腎表面損傷情況。取出傷腎，沿長軸剖開，觀察內(nèi)部損傷情況。參照美國創(chuàng)傷外科協(xié)會(American association for the surgery of trauma，AAST)分級標(biāo)準(zhǔn)[3]評估傷情。之后將傷腎浸泡于10%的甲醛溶液24h，取樣進(jìn)行HE染色，光鏡下觀察病變情況。

1.5尿液檢查 采用按壓法取兔尿液進(jìn)行肉眼及鏡下檢查。

2 結(jié) 果

2.1腎實質(zhì)和腎盂損傷 與撞擊前(圖1A)相比，撞擊后即刻損傷的腎實質(zhì)回聲增強(qiáng)，邊界清晰(圖1B)，但顯示的損傷范圍小于實際損傷范圍。腎盂強(qiáng)回聲光帶連續(xù)性中斷(圖1B)。

2.2出血征 腎包膜及實質(zhì)內(nèi)凹。實質(zhì)損傷區(qū)及包膜下出現(xiàn)液性暗區(qū)，液區(qū)范圍逐漸擴(kuò)大(圖2)，傷后11.5±1.5m in達(dá)最大范圍，為(5.0±1.5) mm×(4.5±1.0)mm。腹腔內(nèi)逐漸出現(xiàn)液性暗區(qū)，量逐漸增多，至傷后12.5±2.5m in達(dá)最多，膀胱直腸陷窩處液區(qū)深度為3.5±1.2mm。

圖1 撞擊前及撞擊后即刻兔腎灰階超聲圖Fig. 1 Images of a normal kidney (A) and the moment of being impacted on (B)

圖2 實驗兔腎出血征灰階超聲圖Fig. 2 Images of an impacted kidney with hemorrhage sign

2.3自凝征 腎實質(zhì)和包膜下液性暗區(qū)逐漸擴(kuò)大的同時，內(nèi)部也可見點狀高回聲，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樾鯛罡呋芈?，并由周邊向中心擴(kuò)大，至傷后42.0±5.5m in液區(qū)完全變?yōu)楦呋芈?圖3)。至傷后12.5±2.5min，腹腔內(nèi)液性暗區(qū)范圍未見擴(kuò)大。

圖3 實驗兔腎自凝征灰階超聲圖Fig. 3 Images of a impacted kidney with self-clotting sign

2.4實驗兔血壓變化 撞擊前的實驗兔血壓為115±12mm Hg，撞擊后血壓逐漸下降，至傷后12.0±2.5m in達(dá)102±15mmHg，此后血壓平穩(wěn)，停止下降。

2.5實驗兔腎大體及鏡下病理變化 9只兔腎均發(fā)生閉合性外傷，傷腎表面裂開，多呈一字形，少數(shù)呈星芒狀。腎包膜均破裂，包膜下血腫形成，并凝固成塊狀(圖4A)。腎皮質(zhì)、髓質(zhì)和腎盂均發(fā)生挫裂傷(圖4B)。經(jīng)按壓法取得的尿液均可見肉眼血尿。HE染色光鏡下觀察見腎組織發(fā)生不同程度的損傷(圖4C)，腎包膜下可見大量紅細(xì)胞，腎小管內(nèi)可見紅細(xì)胞管型、蛋白管型。

2.6尿液檢查結(jié)果 所有實驗動物均存在肉眼血尿及鏡下大量血尿。

圖4 兔急性BRT病理觀察Fig. 4 Pathological pictures of an impacted kidney

3 討 論

BRT發(fā)病率和病死率較高，約占腹部外傷的10%[4]，在發(fā)生戰(zhàn)爭、強(qiáng)烈地震和道路交通事故情況下更甚。超聲和CT是臨床上診斷急性BRT的常用醫(yī)學(xué)影像方法[5-6]。大量研究證實，CT在診斷BRT方面優(yōu)于超聲[7-8]，但血流動力學(xué)不穩(wěn)定的患者難以進(jìn)行CT檢查，且因其可產(chǎn)生放射性損傷，也不適用于孕婦等特殊人群。超聲設(shè)備移動靈活，可在床旁對血流動力學(xué)不穩(wěn)定的患者進(jìn)行檢查，且具有無創(chuàng)的特點，適用于各類人群，同時還有實時、重復(fù)性好、檢查費用低廉等優(yōu)點[9-10]，是BRT的首選篩查方法。本研究采用灰階超聲對兔急性BRT進(jìn)行了動態(tài)觀察，以便進(jìn)一步明確其在BRT診斷方面的價值。

本研究結(jié)果證實，灰階超聲可準(zhǔn)確診斷腎實質(zhì)和腎盂損傷及其大致分布范圍。正常腎實質(zhì)致密、質(zhì)地較脆、組織排列規(guī)則，灰階超聲呈均勻分布的低回聲，髓質(zhì)結(jié)構(gòu)更加致密、均勻，其回聲較皮質(zhì)更低。發(fā)生鈍性撞擊后，腎組織發(fā)生斷裂、錯位，排列不規(guī)則，灰階超聲顯示為高回聲，據(jù)此可判斷腎實質(zhì)損傷的部位和范圍，且隨著腎內(nèi)出血和自凝，其損傷邊界更加明顯。腎盂由管壁致密的管道構(gòu)成，對超聲波的反射作用強(qiáng)，為高至強(qiáng)回聲，當(dāng)其發(fā)生損傷時，局部連續(xù)性中斷，灰階超聲可敏感地捕捉到該信息，同樣，隨著腎內(nèi)出血和自凝的發(fā)生，該特征更加明顯。

本研究結(jié)果顯示，通過持續(xù)觀察，灰階超聲可判斷BRT是否存在活動性出血以及出現(xiàn)是否停止。雖然灰階超聲無法直接顯示BRT活動性出血情況，但可通過腎內(nèi)和腎包膜下積液量的增多來判斷其是否存在活動性出血。如果腎內(nèi)和腎包膜下積液量逐漸增多，表明出血在持續(xù)。通過腎內(nèi)和腎包膜下積液回聲的變化還可判斷是否發(fā)生自凝而停止出血。腎外傷后體內(nèi)的凝血機(jī)制被激活，出血逐漸發(fā)生凝固，灰階超聲表現(xiàn)為積液的回聲逐漸增強(qiáng)。另外，本研究觀察到出血凝固表現(xiàn)為由從周邊向中心逐漸擴(kuò)展，這可能是由于外圍的血液先接觸到凝血因子所致。

通過與大體病理進(jìn)行比較，本研究發(fā)現(xiàn)灰階超聲所顯示的腎實質(zhì)損傷范圍較實際損傷要小，這可能是由于腎受撞擊變形后，變形大的部位組織錯位幅度大，超聲回波信號的改變明顯，而其周邊的腎組織雖然沒有受到直接打擊，但會受到不同程度的沖擊，雖然未發(fā)生大幅度變形，但組織也受到損傷，灰階超聲顯示的異常高回聲為變形最大的腎組織，而非全部受傷的腎組織。該現(xiàn)象給灰階超聲評估腎損傷級別帶來了一定困難。

綜上所述，灰階超聲不僅對急性BRT腎內(nèi)和腎包膜下血腫的敏感性高，而且也可準(zhǔn)確顯示腎實質(zhì)和腎盂損傷病灶，另外通過腎內(nèi)和腎包膜下積液量及回聲的變化可大致判斷是否存在活動性出血或出血因自凝而停止，但難以準(zhǔn)確評估腎損傷的級別。

志謝感謝中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院鄭海榮教授、嚴(yán)飛副教授，GE公司王平工程師對本課題的大力支持。

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Characteristics of gray-scale ultrasonic images of acute closed renal trauma in rabbits

YUAN Gui-zhong, LI Ye-kuo*, WANG Sha-sha, XU Rui-xue, ZHOU Qun-fang, LI Ting

Department of Ultrasound, Guangzhou General Hospital of Guangzhou Command, Guangzhou 510010, China

*Corresponding author, E-mail: yekuoli@163.com

This work was supported by the Science and Technology Planning Project of Guangdong Province (2011B080701019,2012B031800309) and the "Twelfth Five-Year Plan" Medical Science Development Foundation of PLA (CWS12J076)

ObjectiveTo observe the dynamic characteristics of gray-scale ultrasonic images of acute blunt renal trauma (BRT) in rabbits.MethodsThe acute BRT model was reproduced in 9 New Zealand white rabbits by SMS impactor with a 106.2N impact force. The gray-scale ultrasonic images of kidneys before impact, and immediate to 1 hour after impact were observed dynamically and videotaped. Then the rabbits were sacrificed and the kidneys were harvested, the macroscopic injury was observed, and the histopathological changes were evaluated under light m icroscope after HE staining.ResultsGray-scale ultrasonic exam ination revealed enhanced echo with irregular shapes and relatively clear margins in injured renal parenchyma, but the extent of damage detected by ultrasound was smaller than the actual damage; the sequence of echo was interrupted when renal pelvis was injured. The existence of active bleeding or bleeding stopped by spontaneous coagulation could be judged preliminarily according to the amount of fluid under the renal capsule and the echo changes in injured area. Macroscopic exam ination revealed trauma of grade Ⅱ-Ⅳ in most rabbits. Histopathological exam ination revealed renal tissue injuries in different degrees. Macroscopic and m icroscopic hematuria could be seen in all rabbits.ConclusionGray-scale ultrasound may be used to evaluate the trauma of renal parenchyma and pelvis, and roughly judge the existence of active bleeding and blood coagulation, but hard to estimate the degree of damage accurately.

ultrasonography; kidney; wounds and injuries

R445.1

A

0577-7402(2013)07-0565-04

2013-02-19；

2013-04-30)

(責(zé)任編輯：李恩江)

廣東省科技計劃項目(2011B 080701019，2012B031800309)；全軍醫(yī)學(xué)科研“十二五”計劃課題(CWS12J076)

袁桂忠，碩士研究生。主要從事腹部實質(zhì)臟器外傷超聲診斷方面的研究

510010 廣州 廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院超聲科(袁桂忠、李葉闊、王莎莎、許瑞雪、周群芳、李婷)

李葉闊，E-mail：yekuoli@163.com