實(shí)時(shí)三維超聲造影對(duì)兔閉合性腎外傷的診斷價(jià)值

許瑞雪 XU Ruixue

李葉闊2 LI Yekuo

王莎莎2 WANG Shasha

袁桂忠2 YUAN Guizhong

李 婷2 LI Ting

周群芳2 ZHOU Qunfang

2. 廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院超聲科 廣東廣州510010

閉合性腎外傷發(fā)病率較高，既往多采取手術(shù)治療，隨著治療經(jīng)驗(yàn)的積累，大部分腎外傷可以通過(guò)保守治療而治愈，但仍有一部分患者必須接受手術(shù)治療。因此，及時(shí)、準(zhǔn)確合理地把握手術(shù)指征尤為重要。影像學(xué)檢查可以為選擇下一步救治措施提供重要的參考信息[1]。CT檢查是診斷腎創(chuàng)傷的重要和主要方法[2,3]，但其存在一些缺陷，尤其是對(duì)患者無(wú)法避免的放射性損傷[4,5]。因此，其他無(wú)創(chuàng)的影像學(xué)方法越來(lái)越受到臨床重視。超聲具有無(wú)創(chuàng)、移動(dòng)便捷、實(shí)時(shí)性及檢查費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，是目前臨床上診斷閉合性腹部外傷的首選影像學(xué)方法。隨著超聲新技術(shù)尤其是超聲造影（CEUS）技術(shù)的發(fā)展，超聲在診斷閉合性腹部外傷領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[6]。實(shí)時(shí)三維超聲造影（RT3D-CEUS）是一種新的CEUS技術(shù)，可以實(shí)時(shí)、立體地顯示病灶的三維灌注信息。本研究通過(guò)建立兔閉合性腎外傷模型，評(píng)估RT3D-CEUS對(duì)閉合性腎外傷的診斷價(jià)值，為臨床診治提供更多的參考信息。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 15只健康新西蘭大耳白兔（由廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供），雌雄不限，體重2.0～2.6 kg，平均（2.3±0.2）kg，隨機(jī)編號(hào)后平均分為 A、B、C組，每組5只。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)我院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 動(dòng)物模型制作 實(shí)驗(yàn)兔經(jīng)耳緣靜脈注射3%戊巴比妥鈉1 ml/kg進(jìn)行麻醉并備皮，取仰臥位固定于動(dòng)物板，于耳緣靜脈留置22G套管針。采用SMS型撞擊器（專利號(hào)201220162205.6），內(nèi)部為不銹鋼制彈簧。其剛性模數(shù)（G）=8000 kg/mm2，彈簧圈線徑（d）=1.5 mm，外徑（OD）=11 mm，內(nèi)徑（ID）=8 mm，中徑（MD）=OD－d=9.5 mm，有效圈數(shù)（Nc）=15。彈簧常數(shù)（k）=（G×d4）/（8×MD3×Nc）≈0.3936 kgf/mm=3.86 N/mm。撞擊頭直徑為10 mm，撞擊面積（S）=3.14×（5 mm）2=78.5 mm2。固定撞擊器的撞擊深度為10 mm。調(diào)節(jié)調(diào)壓螺絲為3個(gè)不同距離（X分別為20 mm、27.5 mm、35 mm），根據(jù)胡克定律F=kx，計(jì)算撞擊力分別為77.2 N、106.2 N、135.1 N。A、B、C組分別接受77.2 N、106.2 N、135.1 N的撞擊。人工固定腎，調(diào)節(jié)好撞擊器，將撞擊頭對(duì)準(zhǔn)腎，按壓扳機(jī)進(jìn)行撞擊。

1.3 超聲檢查 采用GE Voluson E8 Expert彩色多普勒超聲診斷儀，配備三維成像專用軟件及編碼造影軟件包，RIC 5-9 D探頭，CEUS狀態(tài)，機(jī)械指數(shù)為0.14。將儀器調(diào)至RT3D-CEUS狀態(tài)，超聲造影劑采用聲諾維（SonoVue，Bracco公司），使用前用5 ml生理鹽水溶解造影劑凍干粉，振蕩搖勻后抽取0.2 ml/次[7]，采用團(tuán)注法經(jīng)留置針管推入，快速尾推5.0 ml生理鹽水沖管。團(tuán)注造影劑的同時(shí)計(jì)時(shí)并連續(xù)記錄動(dòng)態(tài)圖像，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于儀器硬盤。

1.4 增強(qiáng)CT檢查 采用Siemens Somatom Dif i nition雙螺旋CT，對(duì)腎進(jìn)行平掃后，再通過(guò)美國(guó)Medra公司雙筒高壓注射器SCT 211經(jīng)兔耳緣靜脈注入非離子型對(duì)比劑碘帕醇注射液（商品名碘必樂(lè)，370 mgI/ml）2 ml/kg進(jìn)行增強(qiáng)掃描，層厚0.75 mm，層間距0.5 mm，推注速度 1.5 ml/s。于注射對(duì)比劑 5～10 s、15～22 s、300～360 s采集腎增強(qiáng)信息，分別為皮質(zhì)期、髓質(zhì)期和排泄期的增強(qiáng)信息。

于撞擊前、撞擊后30 min內(nèi)依次完成灰階超聲、CDFI、2D-CEUS、RT3D-CEUS和增強(qiáng)CT檢查，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于儀器硬盤。應(yīng)用RT3D-CEUS圖像后處理軟件分析超聲造影特征，應(yīng)用Siemens Syngo Multi Modality Workplace 后處理工作站分析增強(qiáng)CT圖像。1.5 病理檢查 檢查結(jié)束后，采用氣體栓塞法處死兔，開腹暴露傷腎，觀察腎表面損傷情況。取出傷腎，沿長(zhǎng)軸剖開，觀察內(nèi)部損傷情況。

1.6 腎損傷分級(jí) 參照美國(guó)創(chuàng)傷外科協(xié)會(huì)（AAST）分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將本實(shí)驗(yàn)兔腎損傷大致分為5級(jí)[8]。Ⅰ級(jí)：腎局灶性挫傷或包膜下血腫，無(wú)皮質(zhì)裂傷；Ⅱ級(jí)：腎皮質(zhì)裂傷，未超過(guò)皮髓質(zhì)交界；Ⅲ級(jí)：腎實(shí)質(zhì)裂傷超過(guò)皮髓交界；Ⅳ級(jí)：腎實(shí)質(zhì)裂傷累及集合系統(tǒng)；Ⅴ級(jí)：腎碎裂傷、橫斷傷或腎蒂損傷。

2 結(jié)果

2.1 撞擊前 灰階超聲清晰顯示腎的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；CEUS顯示正常腎血流灌注，未見異常增強(qiáng)信號(hào)；RT3D-CEUS顯示立體的腎血流灌注信息，未見異常增強(qiáng)信號(hào)。

2.2 撞擊后

2.2.1 灰階超聲 15只實(shí)驗(yàn)兔均順利完成灰階超聲檢查。其中A組4只未見明顯異常，1只包膜下可見液性暗區(qū)，腎皮質(zhì)回聲欠均勻；C組1只可見包膜下積液，但腎實(shí)質(zhì)未見明顯損傷病灶；其余9只可見腎輪廓不完整，腎皮質(zhì)不連續(xù)，腎實(shí)質(zhì)損傷區(qū)血腫形成且回聲逐漸增高；包膜下可見液性暗區(qū)，液性暗區(qū)內(nèi)部回聲亦逐漸增高（圖1A）。

2.2.2 CDFI 15只實(shí)驗(yàn)兔均順利完成CDFI檢查。A組4只腎血流灌注良好，1只損傷處可見血流信號(hào)局部缺失；C組1只兔腎內(nèi)未見彩色血流信號(hào)，其余9只撞擊后即刻傷腎血流灌注明顯變?nèi)?，然后逐漸增多，腎實(shí)質(zhì)損傷病灶血流信號(hào)呈不規(guī)則缺失（圖1B）。

2.2.3 2D-CEUS 超聲造影過(guò)程中，B組1只實(shí)驗(yàn)兔因麻醉深度不足，未能配合，行追加麻醉劑、擊破流經(jīng)腎臟的微泡等處理，于5 min后再次行造影檢查。15只兔均成功進(jìn)行超聲造影。2D-CEUS下A組2只腎未見明顯損傷，3只腎皮質(zhì)可見細(xì)條狀無(wú)增強(qiáng)區(qū)；C組1只兔腎全程未見增強(qiáng)；其余9只可見腎皮質(zhì)連續(xù)性中斷，腎實(shí)質(zhì)內(nèi)可見楔形或不規(guī)則形無(wú)增強(qiáng)區(qū)，與正常顯影區(qū)域分界清晰，腎周液性暗區(qū)無(wú)增強(qiáng)（圖1C）。

2.2.4 RT3D-CEUS RT3D-CEUS下A組2只未見明顯損傷，余3只通過(guò)旋轉(zhuǎn)不同角度，可以完整顯示無(wú)增強(qiáng)區(qū)的形狀與邊界；C組1只兔腎始終不增強(qiáng)，其余9只通過(guò)調(diào)整不同的角度，可以立體、完整地顯示出腎損傷病灶的部位、范圍、深度及形態(tài)，病灶呈凹陷型灌注缺失區(qū)，邊緣不規(guī)則，與正常顯影的腎實(shí)質(zhì)分界清晰，通過(guò)旋轉(zhuǎn)不同切面，可以判斷病灶與周圍組織間的空間關(guān)系（圖1D、E）。

2.2.5 增強(qiáng)CT A組1只兔腎增強(qiáng)CT未見明顯損傷，4只腎周可見少量血腫，于皮質(zhì)期可見腎皮質(zhì)局部充盈缺損，髓質(zhì)期及腎盂期未見明顯異常。C組超聲造影結(jié)果為腎全程未見增強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)兔，注射造影劑時(shí)反應(yīng)劇烈，增強(qiáng)CT檢查失敗；其余9只增強(qiáng)CT皮質(zhì)期可見腎皮質(zhì)完整性中斷，未損傷區(qū)腎動(dòng)脈走行清晰，血腫區(qū)腎動(dòng)脈走行中斷；髓質(zhì)期腎實(shí)質(zhì)內(nèi)可見楔形或不規(guī)則形充盈缺損（圖1F），腎周血腫無(wú)明顯強(qiáng)化。腎盂期可見集合系統(tǒng)及輸尿管顯影，未見造影劑外溢，血腫區(qū)始終不強(qiáng)化。增強(qiáng)CT三維重建圖像立體，損傷部位邊界、范圍清晰可辨（圖1G、H）。

2.3 病理結(jié)果 大體病理可見腎損傷程度隨撞擊力的增加而加重：A組1只為Ⅰ級(jí)，僅見包膜下局限性血腫，腎表面未見明顯撕裂傷；3只為Ⅱ級(jí)，腎皮質(zhì)裂傷未超過(guò)皮髓質(zhì)交界；1只為Ⅲ級(jí)，腎實(shí)質(zhì)裂傷超過(guò)皮髓交界。B組1只為Ⅱ級(jí)，4只為Ⅲ級(jí)。C組3只為Ⅳ級(jí)，腎實(shí)質(zhì)裂傷累及集合系統(tǒng)；2只為Ⅴ級(jí)，1只腎實(shí)質(zhì)幾乎斷裂（圖1I、J），另1只傷腎表面可見裂傷，但未見血液自腎主動(dòng)脈向外涌出，診斷為腎主動(dòng)脈損傷。均為單臟器損傷，無(wú)肝、脾、胃及腸道等其他臟器合并傷。光鏡下可見腎包膜破裂，腎細(xì)胞發(fā)生不同程度的損傷，腎小球囊出血，腎實(shí)質(zhì)損傷區(qū)及腎盂內(nèi)可見紅細(xì)胞分布，腎小管內(nèi)可見紅細(xì)胞管型及蛋白管型（圖1K）。

圖1 接受135.1 N撞擊的實(shí)驗(yàn)兔。A.普通超聲可見腎輪廓不完整，腎實(shí)質(zhì)內(nèi)血腫形成，邊界模糊（箭）；B. CDFI可見傷腎血流灌注明顯變?nèi)酰笾饾u增多，腎實(shí)質(zhì)損傷病灶血流信號(hào)呈不規(guī)則缺失；C. 2D-CEUS可見腎實(shí)質(zhì)不規(guī)則形無(wú)增強(qiáng)區(qū)（箭），與正常顯影區(qū)域分界清晰；D. RT3D-CEUS可見病灶呈凹陷型缺損（箭），圖像立體、逼真，完整地顯示出病灶的形態(tài)、范圍及空間關(guān)系；E.通過(guò)調(diào)整不同角度，可以多方位觀察病灶部位的損傷情況；F.增強(qiáng)CT可見腎動(dòng)脈顯影、腎皮質(zhì)及髓質(zhì)增強(qiáng)，損傷部位充盈缺損；G.增強(qiáng)CT三維重建，腎中部近楔形裂傷，未損傷部位正常顯影；H.增強(qiáng)CT三維重建背面觀，病灶界限清晰；I.大體病理可見腎實(shí)質(zhì)裂傷，損傷區(qū)血凝塊形成（箭）；J.沿長(zhǎng)軸剖開后可見腎實(shí)質(zhì)裂傷超過(guò)皮髓交界處，腎盂可見血凝塊（箭）；K.光鏡下可見腎細(xì)胞損傷，腎小球囊出血，腎小管內(nèi)可見紅細(xì)胞管型及蛋白管型（HE, ×20）

3 討論

超聲無(wú)輻射損傷，對(duì)于不宜移動(dòng)的患者能在床邊進(jìn)行操作，允許多次造影以動(dòng)態(tài)觀察病情變化等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)閉合性腎損傷的診斷亦有重要價(jià)值。然而，超聲對(duì)于輕微的腎損傷敏感性低，受操作者的水平影響也較大。CEUS的出現(xiàn)大大提高了閉合性腹部實(shí)質(zhì)臟器外傷的診斷正確率[6,9,10]，但CEUS僅能顯示單一斷面的增強(qiáng)信息，無(wú)法顯示腎損傷病灶的整體信息。3D-CEUS可以通過(guò)采集二維超聲造影的信息，利用計(jì)算機(jī)重建出病灶的三維灌注，但其獲得的是短暫的掃描資料，內(nèi)容非常有限，如采集時(shí)機(jī)把握不好，會(huì)丟失非常重要的信息，而且圖像質(zhì)量容易受患者臟器動(dòng)度的影響。RT3D-CEUS可以實(shí)時(shí)、立體地獲得病灶造影全程的三維灌注信息，信息量大，采集時(shí)機(jī)及臟器動(dòng)度對(duì)其影響較小，對(duì)診斷腹部實(shí)質(zhì)臟器閉合傷的價(jià)值值得期待。

當(dāng)腎實(shí)質(zhì)受到損傷后，腎組織及微循環(huán)受損，血液外滲，此時(shí)灰階超聲可以發(fā)現(xiàn)包膜下積液。由于自身凝血功能的作用，外滲的血逐漸發(fā)生凝固并形成血腫，灰階超聲可見血腫區(qū)回聲逐漸增高。CDFI可見腎灌注明顯減低，回聲增高的血腫區(qū)未探及或僅可探及零星血流信號(hào)，由于CDFI對(duì)高速血流敏感、對(duì)低速血流不敏感，無(wú)法確定血腫區(qū)是否存在低速血流灌注的可能。2D-CEUS為血池顯像技術(shù)，損傷處血流循環(huán)被破壞，微泡造影劑不能到達(dá)的區(qū)域即表現(xiàn)為無(wú)增強(qiáng)區(qū)。然而2D-CEUS僅能顯示單一平面的信息，對(duì)操作者水平要求高，若切面選取不當(dāng)，易造成漏診，從而出現(xiàn)假陰性。RT3D-CEUS可以立體地顯示損傷病灶信息，回放分析造影全程的動(dòng)態(tài)圖像，通過(guò)調(diào)整不同角度、旋轉(zhuǎn)不同切面，可以從各個(gè)方位觀察到整個(gè)腎的情況，從而可能發(fā)現(xiàn)2D-CEUS所未能發(fā)現(xiàn)的損傷部位。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，RT3D-CEUS可以立體、完整、直觀地顯示腎實(shí)質(zhì)損傷病灶的部位、范圍和形態(tài)，其表現(xiàn)與增強(qiáng)CT相似。

與增強(qiáng)CT三維重建技術(shù)相比，RT3D-CEUS獲得的腎血流灌注信號(hào)更完整。增強(qiáng)CT三維重建獲得的是短暫的增強(qiáng)信息，其圖像僅能反映掃描時(shí)間點(diǎn)的信息，掃描過(guò)早或過(guò)晚均會(huì)丟失重要數(shù)據(jù)，而且CT掃描過(guò)程易受臟器動(dòng)度的影響。本實(shí)驗(yàn)中1只實(shí)驗(yàn)兔由于麻醉深度不足，注射CT造影劑時(shí)反應(yīng)劇烈、動(dòng)作幅度大，而造影劑排泄需要一定時(shí)間，短期內(nèi)無(wú)法再次造影，未能成功進(jìn)行增強(qiáng)CT檢查。RT3D-CEUS可以實(shí)時(shí)顯示造影全程的灌注信息，圖像顯影可以持續(xù)數(shù)分鐘，信息量大，即使造影過(guò)程中動(dòng)物不配合，由于微泡代謝較快，亦可以在短時(shí)間內(nèi)再次造影。然而，RT3D-CEUS僅能觀察單臟器損傷情況，在顯示腹部臟器整體性及發(fā)現(xiàn)臟器復(fù)合傷方面不如CT。

本實(shí)驗(yàn)使用3種力度撞擊兔腎建立閉合性腎外傷模型，結(jié)果顯示，A組中大體病理證實(shí)為Ⅰ級(jí)及Ⅱ級(jí)的4例傷腎，灰階超聲及CDFI未發(fā)現(xiàn)明顯異常，可能由于腎組織損傷較輕、實(shí)質(zhì)內(nèi)結(jié)構(gòu)及血流灌注未出現(xiàn)明顯異常，出血量較少因而未探及明顯的液性暗區(qū)，加上腸氣干擾等緣故，普通超聲較難發(fā)現(xiàn)輕微的損傷；超聲造影通過(guò)注射造影劑，增強(qiáng)正常組織與灌注異常組織之間的對(duì)比，可以提高對(duì)輕微損傷病灶的檢出率，本實(shí)驗(yàn)中超聲造影在A組2例Ⅱ級(jí)損傷的傷腎中出現(xiàn)灌注缺失，從而發(fā)現(xiàn)病灶，減少漏診。對(duì)于中、重度腎外傷，普通超聲多可顯示，灰階超聲主要表現(xiàn)為發(fā)現(xiàn)血腫形成且回聲逐漸增高，CDFI可見血腫區(qū)血流信號(hào)缺失，從而判斷病灶部位，2D-CEUS可以表現(xiàn)為不同程度的灌注缺失，RT3D-CEUS可以直觀、完整地顯示出損傷病灶的形態(tài)及范圍，有助于臨床醫(yī)師進(jìn)行診斷。對(duì)于腎蒂損傷，若腎實(shí)質(zhì)未受傷，灰階超聲可能無(wú)法發(fā)現(xiàn)腎實(shí)質(zhì)異常或腎周積液，CDFI因腎主動(dòng)脈損傷致腎血流灌注缺失，腎內(nèi)未見彩色血流信號(hào)，二維及實(shí)時(shí)三維超聲造影表現(xiàn)為腎全程無(wú)增強(qiáng)，有助于提高醫(yī)師對(duì)腎主動(dòng)脈損傷的診斷信心。

本實(shí)驗(yàn)中未見到腎活動(dòng)性出血信息，這是由于兔的凝血功能較好，腎出血很快發(fā)生凝固，下一步研究將探討RT3D-CEUS對(duì)診斷腎活動(dòng)性出血的價(jià)值。

總之，RT3D-CEUS能實(shí)時(shí)、立體、逼真地顯示閉合性腎外傷的部位、范圍和形態(tài)，能為臨床診治提供重要的參考信息。

（志謝：感謝中國(guó)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，廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院放射科歐陜興主任、喬國(guó)慶醫(yī)師，廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院泌尿外科胡衛(wèi)列主任對(duì)本課題的大力支持）

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