超聲評價創(chuàng)傷危重患者腎血流灌注的應用進展

林 倩，唐 杰

解放軍總醫(yī)院 超聲科，北京 100853

超聲評價創(chuàng)傷危重患者腎血流灌注的應用進展

林 倩，唐 杰

解放軍總醫(yī)院 超聲科，北京 100853

腎是創(chuàng)傷危重患者最易受損的重要臟器之一，急性腎功能損害(acute kideney injury，AKI)的發(fā)生率及死亡率高。及時預測AKI發(fā)生的能力在監(jiān)測病情進展中起著至關重要的作用。其中，評估腎血流灌注變化對于AKI早期診斷和保護腎功能具有重要的臨床意義。本文就超聲檢查在創(chuàng)傷危重患者腎血流灌注變化中的研究進展作一概述。

急性腎損傷；血流灌注；超聲；重癥監(jiān)護

腎是創(chuàng)傷危重患者最易受損的重要器官之一，急性腎功能損害(acute kideney injury，AKI)的發(fā)生率高達35%，可能成為導致死亡的唯一危險因素[1-4]。因此，預測AKI發(fā)生的能力在監(jiān)測病情進展中起著至關重要的作用。臨床上，常以尿量作為重要監(jiān)測指標，但是，因為代償機制的存在，尿量在病程早期表現相對遲鈍和不敏感[1-3]。此外，相關腎功能研究中，實驗室檢查腎功能的指標多局限在肌酐清除率、血肌酐的水平，尚不能代表腎損害的早期狀況[5-6]。研究表明，腎血流動力學的改變早于腎的病理變化，并在一定程度上代表腎損害的程度[7]。及時評估腎血流灌注變化對于AKI早期診斷和保護腎功能具有重要的臨床意義。

影像學檢查是現代醫(yī)學進展的重要內容，大大拓寬了人們對疾病認識的深度和廣度。與常規(guī)實驗室檢查相比，影像學檢查空間和時間分辨力更高，不僅顯示解剖結構，還能提供功能學信息。近年來，國內外學者嘗試通過超聲造影、CT或MRI增強掃描技術研究臟器血流灌注與器官功能之間的關系。超聲作為一種簡便、實時、無創(chuàng)、無輻射、可重復的影像學檢查，更適于評價創(chuàng)傷危重患者的腎血流灌注，憑借自身技術的不斷發(fā)展完善，對腎血流灌注的研究也逐漸從定性走向定量，診斷水平大大提升，現綜述如下。

1 彩色多普勒超聲腎檢查

1.1 技術及理論依據 主腎動脈起自腹主動脈側壁，經腎門入腎后分為數支葉間動脈，在腎柱內上行至皮質與髓質交界處，橫行分支為弓形動脈。弓形動脈分出若干小葉間動脈，呈放射狀走行于皮質迷路內。腎血流速度可以直接反映腎血管充盈度和血供情況，腎血管阻力指數與血管彈性和腎間質改變有關，能反映血管彈性和腎血管床阻力情況。腎內血管阻力增加是早期腎功能受損的基礎[7]。目前，彩色多普勒超聲(color doppler flow imaging，CDFI)結合脈沖多普勒超聲(pulsed wave doppler，PW)最常用于評估腎血流灌注情況。通過測量腎動脈收縮期峰值血流速度(Vmax)、舒張末期血流速度(Vmin)、阻力指數(resistance index，RI)、搏動指數(pulse index，PI)，間接反應腎實質的血流灌注情況。其中，最常應用的監(jiān)測指標是各級腎動脈的RI，它反映了動脈某一橫斷面的順應性和血流彈性阻力，是對腎實質損害程度的客觀定量評價[8]。動物和臨床研究均表明，應用CDFI技術測量RI值，是一種簡單、迅速、無創(chuàng)和重復性強的方法，適合作為創(chuàng)傷危重患者發(fā)生AKI的危險評估工具，進而提供休克時調整血流動力學變化的策略[7-8]。

正常成人腎RI值為0.6，上限為0.7，測量腎葉間-弓形動脈的RI值會取得更為一致的結果參數[8]。

1.2 實驗研究與臨床應用 腎血管急劇收縮是AKI發(fā)生的重要病理生理因素，Platt等應用RI值監(jiān)測梗阻性腎損傷，提出RI≥0.7即可診斷急性梗阻性腎損傷，并早于腎盂腎盞擴張的發(fā)生。Clancy等[9]通過研究持續(xù)性失血的動物模型，發(fā)現主腎動脈、腎葉間動脈及弓形動脈的RI都明顯增加。其中，4只實驗豬平均動脈壓降至26 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)時，腎皮質區(qū)多普勒彩色血流信號消失。回輸血液及平衡液后，僅腎葉間動脈RI值顯著不同于基礎值。國內楊紅等[10]應用超聲監(jiān)測大鼠失血性休克及再灌注過程中腎血流動力學的改變，分別于大鼠失血性休克前、后及再灌注24 h內行常規(guī)二維及CDFI檢查，發(fā)現休克期大鼠腎實質回聲無明顯改變，休克及再灌注過程腎體積及實質厚度無顯著改變，提示常規(guī)二維超聲監(jiān)測大鼠休克過程意義不大。應用CDFI檢查后發(fā)現，休克期腎臟各級動脈Vmax、Vmin均下降，其中以Vmin下降最明顯(P＜0.01)，此時病理顯示腎細胞損害，但腎生化指標并未發(fā)生顯著改變，表明CDFI檢查能夠較早提示腎損害。再灌注后，大鼠腎內血流信號較休克時明顯增多，皮質區(qū)可探及血流信號，提示再灌注后，心輸出量增加，腎血流灌注增多。Corradi等[11]對急診收住的52名多發(fā)創(chuàng)傷患者進行監(jiān)測，記錄RI值、血紅蛋白、標準堿剩余、乳酸、收縮壓、pH、心率和下腔靜脈內徑值預測失血性休克的發(fā)生?；貧w分析得出，創(chuàng)傷患者腎皮質血流重新分配是對隱匿性出血的早期響應。作為一種非侵入性診斷方法，超聲測定RI＞0.7時即可預測失血性休克的發(fā)生。

此外，臨床上還需進一步區(qū)分功能性AKI和器質性AKI。功能性AKI源于腎血流灌注減少，迅速可逆；器質性AKI源于腎結構損傷，并進一步發(fā)展為腎功能不全。假設，病理生理進程是從短暫可逆的功能性AKI最終發(fā)展至持續(xù)的器質性AKI。單純尿液檢驗并不能區(qū)分開兩者[12]。許多檢測AKI的新型生物學標記物，如C反應蛋白，白介素18，腎損傷因子1等可以提高兩者的鑒定正確率。實驗室及臨床研究提示，取得RI值可以輔助預測AKI的發(fā)生[13]?？赡嫘訟KI實驗兔模型顯示，在AKI發(fā)生、發(fā)展及恢復期的變化中，RI值增高早于血清肌酐的變化[14]。Platt等[15]在91名AKI患者中測得，持續(xù)AKI患者平均RI值顯著高于短暫AKI患者(0.67±0.09 vs 0.74±0.13，respectively； P＜0.01)。Darmon等[13]觀察51名內科重癥監(jiān)護病房(ICU)患者，35人發(fā)生了AKI。通過測量非AKI組、短暫AKI和持續(xù)AKI組的RI值，發(fā)現相比尿量監(jiān)測，RI值能夠更好地診斷持續(xù)AKI，并得出結論：臨床重癥患者，通過CDFI檢查，測量RI值可以預測可逆性AKI。Corradi等[11]推薦，腎RI值作為多發(fā)性創(chuàng)傷出血患者重要的監(jiān)測指標。

但是CDFI受聲束與血流方向夾角的影響，顯示細小、低流速血管的敏感性較低，對深部組織的血流也不敏感；PW測量流速時角度依賴性大，單純RI值尚不能做到全面評價整體腎實質灌注，尤其是對腎皮質血流的評估不足。此外，RI值的測量同樣受到取樣容積和患者體位的影響[16]。患者自身疾患，如動脈粥樣硬化、糖尿病腎病、原發(fā)性高血壓、慢性腎損傷等均能影響RI值的變化[17]。

2 能量多普勒超聲腎檢查

2.1 技術及理論依據 能量多普勒超聲(power doppler ultrasound，PDUS)檢查是以血流中的紅細胞能量反射為基礎，彩色信號的顏色和亮度代表多普勒信號的能量，該能量的大小與產生多普勒頻移的紅細胞數目關系密切，在檢測低速血流時可通過調節(jié)閾值實現，目前可檢測出內徑約0.2 mm細小血管的低速血流。并可以通過計算機軟件測算出血流分布的彩色像素面積(CPA)、彩色亮度值(CV)及血管指數(VI)等。2.2 實驗研究與臨床應用 1994年Bude等[18]首次正式報道應用PDUS顯示腎血流灌注，其敏感度較CDFI高3 ～ 5倍，顯示最低血流速度的精確度可達μm/min，并且不受血流方向及血流與聲束夾角的影響，尤其有利于低能量、低流速及細小血流的檢測。Kuwa等[19]在豬腎血管閉塞和再灌注模型中嘗試應用PDUS技術，通過測量腎皮質血流的平均灰階強度，發(fā)現腎動脈閉塞時強度下降，再灌注后強度增強，腎皮質血流與PDUS強度相關性好(r2=0.844)。Kuwa等[20]經動物實驗得出，應用PDUS評估休克期及復蘇期腎皮質微血管血流變化優(yōu)于尿量監(jiān)測。王建宏等[21]制作犬腎不同程度血流灌注模型，利用計算機定量分析得出腎灌注參數CPA和CV，發(fā)現CPA、CV均與腎動脈血流量呈線性正相關(r=0.99)。當腎血流量減少50%和75%時，CPA明顯減少；CV則僅在血流減少75%時明顯下降。提示，PDUS對反映犬腎血流灌注的異常變化較為準確。

但是PDUS顯示的是血流能量信息，并非速度信息，故不能直接顯示血流性質和方向。同時，PDUS會受到彩色增益、彩色靈敏度、灰階增益及儀器輸出功率等條件的影響，如高頻探頭顯示的彩色像素面積較低頻探頭更大，當彩色外溢時，VI值會高估血流灌注。此外，定量參數也存在局限性：1)量化指標均基于血流顯示滿意時所得的腎超聲能量圖，所測得值為一個切面的瞬時值，但腎血流速度受心動周期影響較大，而且由于其只是平面顯像，亦無法準確顯示器官整體的血流灌注情況；2)VI值僅代表感興趣區(qū)內血管床的數量，而CPA僅代表血流充盈時最大范圍，CV大小僅與充盈滿意時所測得血液中紅細胞數量有關，均不能全面反映感興趣區(qū)內腎血管血流的異常變化，更無法評估腎小血管的彈性病理改變。

3 超聲造影腎檢查

3.1 技術與理論依據 超聲造影(contrast enhanced ultrasound，CEUS)是近年來發(fā)展起來的一種評價微循環(huán)及組織灌注的新技術。不同于CT、MRI或同位素等造影劑，超聲造影劑微泡僅在血池循環(huán)，不滲入血管間質也不被腎小球濾過和腎小管轉運，其血流動力學與紅細胞相似，是理想的紅細胞示蹤劑，從而達到血管結構可視化，檢測毛細血管水平的血液流動的目的[22]。腎豐富的血供及特殊的微血管分布模式為利用超聲造影評價腎血流灌注狀態(tài)提供了有利的條件。

造影增強信號隨著時間的改變可被描記為時間-強度曲線，通過分析曲線參數得到任意時間點和時間段內的造影劑強度變化，得出相應的灌注參數和圖像，以量化的方式接近真實地反映了腎血流灌注情況，從而對血流動力學改變作出評價，體現其功能成像的特征。

3.2 實驗研究與臨床應用 在腎移植、腎血管病變等方面，該技術均有大量的臨床應用研究，但在休克方面，相關研究則以動物實驗居多。Taylor等[23]采用超聲造影聯合能量多普勒對兔失血性低血壓狀態(tài)下腎實質血流灌注變化進行定量研究，結果顯示，在基礎血壓的70%、50%及40%狀態(tài)時，造影前由能量多普勒圖像取得的腎皮質彩色像素值相比基礎狀態(tài)差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.1)，造影后各低血壓狀態(tài)時的腎皮質彩色像素值較基礎狀態(tài)降低(P＜0.000 1)，不同低血壓狀態(tài)下由彩色像素值的時間-強度曲線所測得的曲線下面積與經放射性微球測得的腎皮質血流量高度相關(r=0.86，P＜0.000 1)。George等制作兔動脈灌注壓下降模型，研究造影增強能量圖在評價腎灌注形態(tài)學方面的價值，結果顯示造影增強能量圖能夠直觀反映出外周腎皮質血流灌注量隨著灌注壓遞減，并且隨著血壓的降低，檢測不到血流的皮質部分厚度逐漸增厚。團注聲學造影劑后，通過腎皮質局部的時間-強度曲線變化，描繪局部組織動態(tài)增強過程。并且，通過遞進性低血壓動物實驗，顯示腎及局部的曲線下面積與其血流量密切正相關。Kishimoto等[24]則通過給急性腎衰竭患者外周靜脈注入Levovist，然后采用能量多普勒顯像觀察其腎皮質血流灌注情況，并與造影前的灌注情況相對比，從而對患者預后作出判斷，結果發(fā)現腎皮質在造影前后均存在血流灌注的患者，大多數預后良好；而那些造影前腎皮質無血流灌注，而僅在造影后顯示有灌注的患者，約有半數死亡。Granata等[25]回顧文獻后，對CEUS評估腎缺血的優(yōu)勢及意義予以肯定。Schneider等[26]認為重癥監(jiān)護室中應用CEUS可以定量評價AKI患者腎血流灌注變化，是極具應用前景的監(jiān)測工具。

盡管應用CEUS評價腎血流方面的報道眾多，但其仍處于初期階段，缺乏系統(tǒng)、全面闡述腎不同功能區(qū)域血流灌注的研究。尚需大量動物及臨床試驗探索低血容量休克下腎血流灌注的規(guī)律。低血容量休克下患者的心動周期波動大，必然會影響腎血流灌注。雖然利用心動觸發(fā)模式可以減少這種影響，但仍會存在誤差。切實改進動態(tài)序列圖像的準確定位、灌注參數標準化等問題，以期為臨床提供快速、可靠、直觀的定量方法。由于目前采集的超聲造影灌注參數仍是以二維為主，并不能全面反映腎整體的血流灌注狀態(tài)，因此隨著超聲造影定量技術的發(fā)展，三維血流灌注成像將具有更廣闊的應用前景。

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Application of ultrasonography in assessment of renal perfusion in critical trauma patients

LIN Qian, TANG Jie
Department of Ultrasonography, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China

TANG Jie. Email: txiner@vip.sina.com

Kidney is one of the most frequently injured organs in critical trauma patients. The incidence and mortality of acute kidney injury (AKI) remain high. The ability to predict the occurrence of AKI plays an important role in monitoring its progression.Assessment of renal perfusion is of great clinical significance in early diagnosis of AKI and protection of renal function. Following is a review of the application of ultrasonography in assessment of renal perfusion in critical trauma patients.

acute kidney injury; renal perfusion; ultrasound; intensive care

R 445.1

A

2095-5227(2014)04-0392-03

10.3969/j.issn.2095-5227.2014.04.025

時間：2014-01-10 10:24 網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3275.R.20140110.1024.001.html

2013-02-07

國家自然科學基金項目(81071279)

Supported by National Natural Science Foundation of China(81071279)作者簡介：林倩，女，在讀博士，主治醫(yī)師。研究方向：超聲醫(yī)學。Email: lq786130@sina.com

唐杰，男，主任醫(yī)師，教授，博士生導師。Email: txiner@vip.sina.com