彩色多普勒感興趣區(qū)定量技術(shù)評(píng)價(jià)腎病綜合征患者腎皮質(zhì)血流灌注

洪 柳 HONG Liu

王 靜 WANG Jing

謝明星 XIE Mingxing

彩色多普勒感興趣區(qū)定量技術(shù)評(píng)價(jià)腎病綜合征患者腎皮質(zhì)血流灌注

洪 柳 HONG Liu

王 靜 WANG Jing

謝明星 XIE Mingxing

腎病綜合征（nephrotic syndrome，NS）是一組主要累及腎小球基膜及毛細(xì)血管多種病變的臨床癥群[1]。在疾病早期，NS的臨床癥狀、形態(tài)功能改變尚不明顯，但可能存在細(xì)小動(dòng)脈損害。早期明確末梢循環(huán)受累程度有助于臨床準(zhǔn)確評(píng)估患者病程與制訂治療方案。本研究應(yīng)用彩色多普勒超聲血流定量技術(shù)檢測(cè)腎臟皮質(zhì)血流灌注狀態(tài)，以期為NS早期損害的診斷及監(jiān)測(cè)提供診斷依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性2014年9月—2015年1月期間分析華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院收治原發(fā)性NS患者21例，其中男13例，女8例；平均（47.8±3.2）歲，病程12 d～2年余。NS組患者依據(jù)實(shí)驗(yàn)室檢查（每日尿蛋白＞ 3.5 g/1.73 m2體表面積，血漿白蛋白＜30 g/L）、水腫、伴/不伴有高脂血癥等，診斷為NS腎功能代償期。所有患者均經(jīng)腎臟穿刺病理檢查排除各種繼發(fā)性NS，病理提示小管間質(zhì)病變均為輕-中度，管周小動(dòng)脈均存在不同程度細(xì)胞變性。另選取性別、年齡匹配的29名健康志愿者為對(duì)照組，其中男13例，女16例；平均（43.9±4.3）歲。既往無慢性腎病、糖尿病、高血壓等病史，實(shí)驗(yàn)室檢查血、尿正常。

1.2 儀器及方法 采用Philips iU22超聲診斷儀，C5-1探頭，頻率3.5 MHz，固定二維灰階增益、彩色多普勒條件設(shè)置。受檢者取仰臥位，連接心電圖，選取標(biāo)準(zhǔn)左腎冠狀切面。測(cè)量腎臟長(zhǎng)徑、厚度及截面積（S=π×1/2長(zhǎng)×1/2厚）以及腎臟皮質(zhì)厚度；觀察實(shí)質(zhì)及皮髓質(zhì)回聲。動(dòng)態(tài)觀察彩色血流信號(hào)的分布與強(qiáng)弱程度以及血流束的連續(xù)性等。囑患者屏住呼吸，測(cè)量左腎中部腎柱間葉間動(dòng)脈、皮髓交界處弓形動(dòng)脈及皮質(zhì)邊緣處小葉間動(dòng)脈的收縮期峰值流速（peak systolic velocity，PSV）、舒張期末流速（end of diastolic velocity，EDV）及阻力指數(shù)（resistance index，RI），采集3個(gè)心動(dòng)周期彩色血流動(dòng)態(tài)圖像儲(chǔ)存，以供離線分析處理。數(shù)據(jù)采集均于腎臟穿刺操作前1～2 d完成。

1.3 圖像分析 使用Q-lab 8.0分析軟件，選擇腎臟中部錐體皮質(zhì)勾畫感興趣區(qū)（ROI），保持ROI面積恒定，系統(tǒng)自動(dòng)分析獲得血管指數(shù)（vascularity index，VI）、血流指數(shù)（f l ow index，F(xiàn)I）和血管血流指數(shù)（vascularization flow index，VFI）在心動(dòng)周期內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)的變化曲線，記錄VI、FI、VFI峰值。圖像由2名超聲主治醫(yī)師采用雙盲法進(jìn)行分析。

ROI技術(shù)采用血管色譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)（vascular chromatography data system，V-CDS），通過采集原始射頻信號(hào)，分析圖像中影像數(shù)據(jù)的像素內(nèi)容，計(jì)算彩色定量指數(shù)（也稱顏色指數(shù)），系統(tǒng)提供時(shí)間-強(qiáng)度曲線（time-intensity curve，TIC），可提供相應(yīng)定量參數(shù)評(píng)價(jià)腎血流灌注。相關(guān)定量指標(biāo)與公式如下：VI=彩色像素?cái)?shù)量/總像素?cái)?shù)量，代表ROI內(nèi)的血管床數(shù)量；FI=幅度加權(quán)彩色像素總和/彩色像素?cái)?shù)量，代表ROI血管內(nèi)血流速度的平均值；VFI=幅度加權(quán)彩色像素總和/總像素?cái)?shù)量，即VFI=VI×FI，代表血流信號(hào)的數(shù)量和強(qiáng)度，代表ROI內(nèi)的血流灌注量[12]。上述指標(biāo)理論上可作為評(píng)價(jià)血流灌注的定量指標(biāo)。

2 結(jié)果

2.1 病理結(jié)果 本組21例NS患者的腎穿刺病理組織學(xué)結(jié)果顯示，病變主要局限于腎小球系膜及毛細(xì)血管，未見明顯腎小球纖維化及硬化，無明確的腎動(dòng)脈病變（圖1）。

圖1 男，43歲，NS患者腎臟穿刺病理組織圖（病理診斷為系膜增生性腎小球腎炎）。腎小球系膜細(xì)胞及基質(zhì)彌漫增生（PAS，×400，A）；腎小球毛細(xì)血管袢僵硬擴(kuò)張（PAS，×400，B）；電鏡示腎小球臟層上皮細(xì)胞足突廣泛融合（×4000，C）

2.2 二維圖像特征 NS組腎臟切面形態(tài)飽滿，體積增大，皮質(zhì)回聲增高，皮髓質(zhì)分界尚清（圖2）。NS組腎臟長(zhǎng)徑、厚度、截面積測(cè)值均大于對(duì)照組，組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；兩組間皮質(zhì)厚度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表1 二維圖像測(cè)值比較（x±s）

2.3 腎皮質(zhì)彩色多普勒血流分布及參數(shù)比較 對(duì)照組腎皮質(zhì)內(nèi)可見豐富的血流信號(hào)，葉間動(dòng)脈、弓形動(dòng)脈及其分支內(nèi)血流呈樹枝狀分布，血流信號(hào)均可達(dá)包膜下皮質(zhì)邊緣（圖3A）。NS組腎皮質(zhì)內(nèi)血流信號(hào)明顯減少，血流束纖細(xì)，分布稀疏，大部分患者皮質(zhì)邊緣血流信號(hào)明顯減少（圖3B）。組間比較，對(duì)照組葉間動(dòng)脈PSV、EDV測(cè)值均高于NS組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；而兩組間葉間動(dòng)脈、小葉間動(dòng)脈RI值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

2.4 ROI指數(shù)指標(biāo)對(duì)比分析 NS組TIC曲線較對(duì)照組走行平滑，峰值均較對(duì)照組低，兩組腎皮質(zhì)血流定量曲線見圖4。兩組間腎皮質(zhì)VI、FI、VFI測(cè)值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），見表2。

對(duì)觀察者間及觀察者自身測(cè)得VI、FI、VFI數(shù)據(jù)進(jìn)行Bland-Altman分析顯示：數(shù)據(jù)均位于±1.96倍標(biāo)準(zhǔn)差區(qū)間內(nèi)，觀察差值均位于95% CI區(qū)間內(nèi)，在臨床允許的范圍內(nèi)，觀察者間及觀察者自身測(cè)得的數(shù)據(jù)具有較好的一致性（圖5）。

3 討論

腎皮質(zhì)血供豐富，血流量約占整個(gè)腎臟血流的90%，其血流灌注情況直接影響腎臟功能。腎功能受損后，隨著腎皮質(zhì)血流量進(jìn)行性減少，腎臟啟動(dòng)自身調(diào)節(jié)機(jī)制維持血流灌注的穩(wěn)定，腎小球高壓使小動(dòng)脈壁增厚和毛細(xì)血管壁張力增高，進(jìn)而引起缺血和內(nèi)皮細(xì)胞損害，促使殘余腎小球代償性肥大，進(jìn)一步加重硬化及加大腎入球小動(dòng)脈阻力，造成惡性循環(huán)。因此腎臟血流動(dòng)力學(xué)的改變是影響腎臟功能的重要因素[2-3]。

NS是一組以腎小球基膜通透性增加伴腎小球?yàn)V過率降低等腎小球病變?yōu)橹鞯木C合征，臨床典型表現(xiàn)為大量蛋白尿、低白蛋白血癥、水腫、伴/不伴有高脂血癥等。腎活檢組織形態(tài)表現(xiàn)為多種類型的病變，其中以微小病變、系膜增生性膜性病變、膜增殖性病變和局灶性腎小球硬化較多見[1]。

由于腎小球受損，腎臟皮質(zhì)血管灌注較正常腎臟明顯減少，早期準(zhǔn)確評(píng)價(jià)腎臟血流灌注受損情況對(duì)于早期評(píng)估腎臟損害和監(jiān)測(cè)極為重要[4]。目前臨床常用評(píng)價(jià)腎臟血流灌注的影像學(xué)方法包括放射學(xué)核素顯像、增強(qiáng)CT造影、MRI及超聲等，而超聲因其無創(chuàng)性、實(shí)時(shí)性、可重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)成為首選評(píng)價(jià)方法[5]。

表2 兩組腎臟彩色多普勒臨床常用血流參數(shù)及血流定量指標(biāo)比較（x±s）

圖4 腎臟皮質(zhì)邊緣感興趣區(qū)TIC曲線比較，NS組曲線明顯比對(duì)照組低平，峰值減低。男，39歲，對(duì)照組皮質(zhì)血流TIC曲線VI、FI、VFI曲線（A～C）；男，41歲，NS組皮質(zhì)血流TIC曲線VI、FI、VFI曲線（D～F）

目前臨床通常以腎臟皮質(zhì)厚度及腎皮質(zhì)血流RI作為衡量NS腎臟形態(tài)學(xué)及血流動(dòng)力學(xué)改變的參考依據(jù)。但本研究證實(shí)在疾病早期，臨床常用指標(biāo)難以及時(shí)反映疾病變化及進(jìn)展。NS組較對(duì)照組腎臟體積增大，皮質(zhì)厚度較對(duì)照組略大，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），說明單純二維圖像特征不足反映疾病早期功能改變。如何早期明確可能存在的細(xì)小動(dòng)脈受累及末梢循環(huán)受累損害將有助于臨床準(zhǔn)確評(píng)估患者病程與治療方案。傳統(tǒng)彩色多普勒技術(shù)受儀器設(shè)置、患者水腫以及體位等各種因素的影響及干擾，難以早期定量診斷腎臟受損。既往研究應(yīng)用能量多普勒分析腎實(shí)質(zhì)血流灌注，但因無法顯示血流方向，后處理分析繁瑣耗時(shí)而缺乏應(yīng)用前景[6-7]。

RI可反映腎血管床的阻力狀態(tài)，與血管彈性及腎間質(zhì)改變有關(guān)，與腎臟功能呈正相關(guān)，是臨床反映腎損傷及程度的傳統(tǒng)指標(biāo)；且不受角度的影響，可真實(shí)地反映腎血管的血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)[8-10]。當(dāng)病變僅局限于腎小球，各級(jí)腎動(dòng)脈RI與對(duì)照組之間可無顯著性差異[11-14]。大量研究表明小管間質(zhì)病變的有無和程度輕重是決定預(yù)后的重要因素[8-12]。本研究中，NS組與對(duì)照組葉間動(dòng)脈、小葉間動(dòng)脈的RI值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。本研究中患者病理組織學(xué)顯示主要是系膜增生性膜性病變、非典型膜增殖性病變等，病變主要局限于腎小球，間質(zhì)早期未受累，腎功能處于代償狀態(tài)，故RI值在NS早期評(píng)估的應(yīng)用也具有局限性[15]。

彩色多普勒ROI定量技術(shù)是一種定量評(píng)價(jià)感興趣區(qū)內(nèi)血流信號(hào)的技術(shù)。通過在靶器官內(nèi)勾畫ROI，計(jì)算其內(nèi)彩色指數(shù)，對(duì)靶器官內(nèi)血流灌注情況進(jìn)行定量分析。其中VI代表ROI內(nèi)的血管床數(shù)量；FI代表ROI血管內(nèi)血流速度的平均值；而VFI則是兩者的乘積，可代表ROI內(nèi)的血流灌注量。既往曾有研究將彩色多普勒定位技術(shù)應(yīng)用于評(píng)價(jià)原發(fā)性高血壓患者早期腎臟末梢循環(huán)血流灌注狀態(tài)的改變，也存在末梢血管床的減少，灌注減少及灌注時(shí)間延長(zhǎng)的改變[16]。本研究顯示NS患者VI、FI、VFI均低于對(duì)照組，患者血管床數(shù)量減少、血管內(nèi)血流速度減慢，腎臟皮質(zhì)血流灌注明顯減少，可敏感反映腎皮質(zhì)的血流灌注。

研究中注意通過多種方式控制測(cè)量誤差：①于標(biāo)準(zhǔn)體位、固定位置選取ROI，均選取左腎中部實(shí)質(zhì)進(jìn)行取樣測(cè)量；②固定圖像彩色的二維及彩色多普勒條件設(shè)定；③于固定呼吸時(shí)相采集多心動(dòng)周期彩色多普勒?qǐng)D像進(jìn)行測(cè)量；④制訂嚴(yán)格的測(cè)量規(guī)范，保證觀察者間及觀察者自身之間測(cè)量的一致性。本研究中一致性分析彩色多普勒定量技術(shù)提供的定量指標(biāo)準(zhǔn)確可行，可重復(fù)性較強(qiáng)，可敏感地定量反映NS患者腎臟血流動(dòng)力學(xué)的改變，在疾病早期反映腎臟損害程度。

總之，彩色多普勒超聲結(jié)合Q-lab定量技術(shù)能快捷、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、無創(chuàng)地對(duì)腎皮質(zhì)血流進(jìn)行計(jì)算，反映NS腎血流灌注的早期改變，為NS的早期診療和病情監(jiān)測(cè)提供有價(jià)值的依據(jù)。但由于本研究樣本量較小，其臨床應(yīng)用價(jià)值尚有待進(jìn)一步探討。

圖5 觀察者間及觀察者自身測(cè)得VI、FI、VFI數(shù)據(jù)Bland-Altman分析

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（本文編輯 聞 浩）

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2016-03-23

Evaluation of Renal Peripheral Inf l ow Perfusion in Patients with Nephrotic Syndrome by Region of Interest Quantif i cation

目的 探討彩色多普勒感興趣區(qū)（ROI）定量技術(shù)評(píng)價(jià)腎病綜合征（NS）患者腎皮質(zhì)血流灌注狀態(tài)的應(yīng)用價(jià)值。資料與方法 收集華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院2014年9月—2015年1月收治的21例原發(fā)性NS患者作為病例組，另納入29名性別、年齡匹配的健康志愿者為對(duì)照組。應(yīng)用Philips iU22超聲診斷儀采集所有受檢者左腎中部高幀頻彩色血流動(dòng)態(tài)圖像。測(cè)量葉間動(dòng)脈、弓形動(dòng)脈和小葉間動(dòng)脈阻力指數(shù)（RI）；Q-LAB工作站定量分析ROI內(nèi)腎皮質(zhì)血流灌注的各項(xiàng)指數(shù)，包括血管指數(shù)（VI）、血流指數(shù)（FI）和血管血流指數(shù)（VFI）。結(jié)果 ①對(duì)照組腎皮質(zhì)內(nèi)血流信號(hào)連續(xù)，多可達(dá)皮質(zhì)邊緣；NS患者腎皮質(zhì)內(nèi)血流信號(hào)稀疏，血流束纖細(xì)；②與對(duì)照組比較，病例組患者腎葉間動(dòng)脈、小葉間動(dòng)脈RI測(cè)值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；③NS患者腎臟血流灌注明顯減低，腎皮質(zhì)VI、FI、VFI測(cè)值均減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；④一致性分析顯示，VI、FI、VFI測(cè)值重復(fù)性良好。結(jié)論彩色多普勒ROI定量技術(shù)評(píng)價(jià)腎皮質(zhì)血流灌注準(zhǔn)確可行，可為臨床早期明確腎損害提供新依據(jù)。

腎病綜合征；超聲檢查，多普勒，彩色；腎皮質(zhì)；血液灌注；血流動(dòng)力學(xué)

Purpose To investigate renal cortical blood perfusion in patients with nephrotic syndrome (NS) by region of interest (ROI) quantif i cation. Materials and Methods Twenty-one patients with NS treated at Wuhan Union Hospital from September 2014 to January 2015 (NS group) and twenty-nine matched healthy subjects (control group) were enrolled in our study. High frequency blood flow dynamic images of the left kidney for all the subjects were acquired by color Doppler (Philips iU22). Resistance index (RI) of interlobar artery, arcuate artery and interlobular artery were measured. Vascularization index (VI), flow index (FI), vascularization flow index (VFI) were further analyzed by ROI quantif i cation at Q-LAB work station. Results ①The signals of renal cortical blood flow in NS patients were sparse and slim; while the signals in the control group were continuous, most of which reached the edge of renal cortical. ②No statistical differences of RI values of interlobar artery and interlobular artery were found between the two groups (P＞0.05);③The renal cortical blood perfusion in the NS patients decreased signif i cantly compared with that in control group, and the renal cortical VI, FI and VFI values in NS group were signif i cantly lower (P＜0.01). ④Bland-Altman analysis showed that there was good repeatability in the measurement of renal cortical VI, FI and VFI. Conclusion Color Doppler flow imaging combined with ROI quantitative technique can assess renal cortical blood perfusion accurately, which provides diagnostic information for early detection of renal damage.

Nephrotic syndrome; Ultrasonography, Doppler, color; Kidney cortex; Hemoperfusion; Hemodynamics

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.02.015

作者單位
華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院超聲影像科 湖北武漢 430022

王 靜

Department of Ultrasound, Union Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430022, China

Address Correspondence to: WANG Jing

E-mail: 2419676@qq.com

R445.1；R692

2016-10-12

修回日期： 2016-12-02

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2017年 第25卷 第2期：131-135

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (2): 131-135