超聲造影定量評價(jià)兔急性腎功能衰竭腎皮質(zhì)血流灌注變化情況

袁新春 陳璐 張誠 諶芳群 周愛云 陳莉 徐盼

·實(shí)驗(yàn)研究·

超聲造影定量評價(jià)兔急性腎功能衰竭腎皮質(zhì)血流灌注變化情況

袁新春 陳璐 張誠 諶芳群 周愛云 陳莉 徐盼

目的 探討超聲造影定量技術(shù)評價(jià)早期兔急性腎功能衰竭腎皮質(zhì)血流灌注變化的應(yīng)用價(jià)值。方法16只健康家兔于后腿多點(diǎn)肌肉注射50%甘油（12～15 ml/kg），建立兔急性腎功能衰竭模型，分別在注射甘油前和注射甘油后24 h測量血肌酐、尿素氮水平，再行超聲造影檢查，應(yīng)用Q-LAB軟件對時(shí)間-強(qiáng)度曲線（TIC）進(jìn)行分析并比較注射甘油前后造影參數(shù)，包括造影劑始增時(shí)間（AT）、達(dá)峰時(shí)間（TTP）、峰值強(qiáng)度（A）、曲線上升支斜率（β）及曲線下面積（AUC）。結(jié)果16只兔均成功建立兔急性腎功能衰竭模型。注射甘油前兔腎皮質(zhì)A和β值分別為（17.24±10.31）dB和（5.24±2.10）dB/s，明顯高于注射甘油后24 h［（7.32±4.81）dB、（1.62±1.20）dB/s］，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。注射甘油前兔腎皮質(zhì)TTP和AUC值分別為（2.48±1.81）s和（325.27±121.60）dBs，明顯低于注射甘油后24 h［（6.10±3.41）s、（655.39±271.80）dBs］，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。注射甘油前和注射甘油后24 h AT、血肌酐、尿素氮、腎段動(dòng)脈阻力指數(shù)及收縮期峰值流速比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論超聲造影定量技術(shù)能較早并有效地反映兔急性腎功能衰竭腎皮質(zhì)的血流灌注情況，較血肌酐、尿素氮指標(biāo)更敏感，有助于對兔急性腎功能衰竭的早期診斷，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

超聲檢查；造影劑；腎功能衰竭，急性；兔

急性腎功能衰竭（acute renal failure，ARF）是由于腎小球?yàn)V過率急性下降引起，是存在潛在可逆的一種臨床綜合征，血流灌注減少是腎功能損害的早期改變［1］。在ARF早期，準(zhǔn)確定量分析腎血流灌注情況可為腎功能的評價(jià)提供重要信息。目前，CT、MRI及PET等多種影像學(xué)方法均可應(yīng)用于定量分析腎血流灌注情況，但在ARF早期并不敏感，且不同影像學(xué)方法所得參數(shù)變化也較大，對ARF的早期診斷存在一定困難［2］。超聲是最早用于ARF檢查的影像學(xué)方法，但在診斷及評價(jià)腎功能衰竭方面的敏感性和特異性均較低；彩色多普勒超聲在評價(jià)腎實(shí)質(zhì)動(dòng)脈方面也有一定的局限性［3］。超聲造影是近年來發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，其可以敏感地顯示組織內(nèi)微血管灌注情況。本實(shí)驗(yàn)通過分析兔ARF早期腎皮質(zhì)血流灌注的超聲造影參數(shù)變化，旨在探討超聲造影定量技術(shù)在評估兔ARF腎皮質(zhì)血流灌注變化中的應(yīng)用價(jià)值。

材料與方法

一、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

健康家兔16只，體質(zhì)量2.0～3.0 kg，平均2.5 kg，雄性、雌性各8只，由南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)部實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。

二、儀器與試劑

使用Philips iU 22彩色多普勒超聲診斷儀，L9-3線陣探頭，頻率6MHz，配備實(shí)時(shí)超聲造影編碼反相脈沖諧波造影技術(shù)，造影條件下的幀頻50 Hz（時(shí)間分辨力約17.0 ms），機(jī)械指數(shù)0.07，動(dòng)態(tài)范圍50 dB。超聲造影劑使用SonoVue（意大利Bracco公司），每瓶含六氟化硫氣體59mg，白色凍干粉25mg，其中微泡直徑1～10μm，平均約2.5 μm。

三、實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)經(jīng)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.兔ARF模型的建立：16只健康家兔造模前禁水24 h，于兔后腿多點(diǎn)肌肉注射50%甘油，劑量為12～15 ml/kg，注射后隨意進(jìn)食和飲水，觀察排尿情況。以肉眼觀察到棕紅色尿，血肌酐、尿素氮迅速升高作為兔AFR模型成功的標(biāo)志。

2.常規(guī)超聲和超聲造影檢查：實(shí)驗(yàn)兔于檢查前用8%硫化鋇脫去左腎區(qū)體毛，3%戊巴比妥鈉肌肉注射麻醉，劑量為1 ml/kg。麻醉后經(jīng)兔耳緣靜脈用9號(hào)套管針建立靜脈通道，以右側(cè)臥位固定于檢查床上，取兔腎長軸切面行二維及彩色多普勒超聲檢查，觀察腎臟的大小、血流情況，頻譜多普勒測量腎段動(dòng)脈阻力指數(shù)（resistance index，RI）和收縮期峰值流速（peak systolic velocity，PSV）。超聲造影時(shí)抽取5.0 ml生理鹽水注入SonoVue振搖5 s配制成混懸液，然后經(jīng)兔耳緣靜脈團(tuán)注0.2 ml，隨后快速推入2.0 ml生理鹽水進(jìn)行沖管。以腎臟長軸切面為超聲造影檢查的最佳觀察切面，啟動(dòng)超聲造影模式，設(shè)置諧波發(fā)射頻率15 Hz，機(jī)械指數(shù)0.07，增益90%，聚焦深度3～4 cm，保持探頭盡量固定不動(dòng)，注射造影劑后立即開始計(jì)時(shí)，采集4～5 min動(dòng)態(tài)造影數(shù)據(jù)并保存于儀器硬盤或外置工作站內(nèi)。

3.實(shí)驗(yàn)室檢查和病理檢查：在注射甘油前和注射甘油后24 h分別于兔耳緣靜脈抽血1 ml測量血肌酐、尿素氮水平。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，處死所有實(shí)驗(yàn)兔，取出腎臟送病理檢查。

四、圖像分析

調(diào)出存儲(chǔ)的超聲造影圖像資料，啟動(dòng)儀器內(nèi)置QLAB分析軟件，將感興趣區(qū)放于腎皮質(zhì)，利用時(shí)間-強(qiáng)度曲線（time intensity curve，TIC）進(jìn)行自動(dòng)描記，分析其造影參數(shù)，包括：①始增時(shí)間（arrival time，AT），即造影劑注射到腎皮質(zhì)開始強(qiáng)化的時(shí)間；②達(dá)峰時(shí)間（time to peak intensity，TTP），即造影劑從腎皮質(zhì)開始強(qiáng)化到最大峰值的時(shí)間；③曲線下面積（area under the curve，AUC）；④峰值強(qiáng)度（A）；⑤曲線上升支斜率（β）。

五、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié)果

一、病理及實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果

16只兔經(jīng)病理結(jié)果證實(shí)，注射甘油后24 h均成功建立兔ARF模型（圖1）。

注射甘油前測得兔血肌酐、尿素氮值分別為（7.10±2.41）mmol/L和（55.17±11.47）μmol/L，注射甘油后24 h血肌酐、尿素氮值分別為（9.92±1.34）mmol/L和（87.37±31.01）μmol/L，注射甘油前后血肌酐、尿素氮值比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 兔ARF病理圖示腎小管壞死及見蛋白管型（HE染色，×200）

二、注射甘油前后彩色多普勒超聲血流參數(shù)比較

注射甘油前兔腎段動(dòng)脈RI為0.43±0.21，PSV為（95.23±10.12）cm/s；注射甘油后24 h兔腎段動(dòng)脈RI為0.53±0.36，PSV為（77.13±12.50）cm/s，注射甘油前后彩色多普勒超聲血流參數(shù)比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

三、注射甘油前后造影灌注參數(shù)比較

注射甘油前和注射甘油后24 h兔ARF腎皮質(zhì)血流灌注參數(shù)比較見表1。注射甘油前腎皮質(zhì)TTP和AUC值均明顯低于注射后24 h，腎皮質(zhì)A和β值均明顯高于注射甘油后24 h，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。見圖2，3。

表1 注射甘油前和注射甘油后24 h兔ARF腎皮質(zhì)血流灌注參數(shù)比較（±s）

表1 注射甘油前和注射甘油后24 h兔ARF腎皮質(zhì)血流灌注參數(shù)比較（±s）

AT：始增時(shí)間；TTP：達(dá)峰時(shí)間；AUC：曲線下面積，A：峰值強(qiáng)度變化；β：曲線上升支斜率。

時(shí)間AT（s）TTP（s）AUC（dBs）A（dB）β（dB/s）注射甘油前6.48±2.982.48±1.81325.27±121.6017.24±10.315.24±2.10注射甘油后24 h7.94±2.726.10±3.41655.39±271.807.32±4.811.62±1.20 t值-1.518-3.750-4.4353.4885.987 P＞0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05

圖2 兔注射甘油前腎皮質(zhì)超聲造影TIC圖

討論

ARF是由于腎小球?yàn)V過率急性下降引起，伴隨排泄功能的降低及代謝產(chǎn)物堆積。同位素腎圖、增強(qiáng)CT及MRI是定量評價(jià)腎灌注最常用的方法，但具有放射性，費(fèi)用高，且依賴示蹤劑的使用［4］。超聲造影技術(shù)在二維超聲基礎(chǔ)上通過觀察造影劑的顯影過程體現(xiàn)血流灌注情況，并能繪出造影劑在血管內(nèi)分布曲線，即TIC曲線，使超聲在功能方面的研究得以首次實(shí)現(xiàn)［5］。通過分析感興趣區(qū)內(nèi)造影劑微泡回聲強(qiáng)度和濃度的變化，可定量評價(jià)血流的變化情況，為診斷提供重要的功能信息，且因?yàn)槲⑴菰谘軆?nèi)保持一定的空間形態(tài)，與血液中紅細(xì)胞有相似的血流動(dòng)力學(xué)，不受腎小球?yàn)V過及腎小管轉(zhuǎn)運(yùn)的影響［6］，故在腎功能衰竭患者中可以短時(shí)間內(nèi)多次使用。研究［7］結(jié)果表明在腎移植早期，超聲造影可以定量評價(jià)腎動(dòng)脈血流灌注，由于血流動(dòng)力學(xué)改變早于其形態(tài)學(xué)改變，與常規(guī)超聲相比，超聲造影可以更早檢測出排斥反應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)旨在應(yīng)用超聲造影定量分析兔ARF早期腎皮質(zhì)血流灌注變化，探討其應(yīng)用價(jià)值。

圖3 兔注射甘油后24 h腎皮質(zhì)超聲造影TIC圖

由于腎小管的急性缺血壞死是導(dǎo)致ARF的最常見原因之一，故本實(shí)驗(yàn)通過在兔后腿多點(diǎn)肌肉注射50%甘油，成功建立兔ARF模型。在兔ARF早期，兔腎臟就出現(xiàn)嚴(yán)重的血流灌注減少，遠(yuǎn)早于腎臟的病理改變。通過超聲造影TIC可反映腎臟內(nèi)造影劑進(jìn)入和退出的過程，隨著腎皮質(zhì)的血流量下降，進(jìn)入腎皮質(zhì)的造影劑微泡數(shù)量也相應(yīng)減少，導(dǎo)致引起超聲的背向散射信號(hào)減少，使腎皮質(zhì)的增強(qiáng)程度和血流灌注也明顯減低。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，注射甘油前和注射甘油后24 h兔腎皮質(zhì)的TTP、AUC、A及β值比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），表明在兔ARF早期，腎血流灌注參數(shù)即可作為反映血流灌注的敏感指標(biāo)。

目前臨床ARF診斷標(biāo)準(zhǔn)是血肌酐、尿素氮的濃度增高［8］，但本實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在兔ARF早期，血肌酐、尿素氮值變化與注射甘油前比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但其超聲造影血流灌注參數(shù)出現(xiàn)明顯改變（均P＜0.05）。分析原因是當(dāng)出現(xiàn)腎功能失代償，腎小球?yàn)V過率下降至正常水平1/3～1/2時(shí)，血肌酐、尿素氮值才會(huì)出現(xiàn)顯著的升高［9］。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在兔ARF早期，超聲造影血流灌注參數(shù)較血肌酐、尿素氮值更敏感、可靠，與毛世杰等［10］研究結(jié)果一致。

腎段動(dòng)脈RI和PSV作為無創(chuàng)評價(jià)腎血流灌注的常用參數(shù)，雖可以反映血管的阻力，但不能評價(jià)腎臟的功能變化。本研究結(jié)果顯示注射甘油前、后兔腎段動(dòng)脈的RI和PSV比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明在評價(jià)兔ARF早期血流動(dòng)力學(xué)的變化中，超聲造影血流灌注參數(shù)較彩色多普勒超聲參數(shù)更敏感、有效。

由于本研究樣本較小，對于臨床的指導(dǎo)意義還有待于進(jìn)一步深入研究，如使用超聲造影技術(shù)用于評價(jià)腎缺血再灌注損傷的研究等。

綜上所述，超聲造影在兔ARF早期能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的評估血流灌注情況，較血肌酐、尿素氮等實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)和RI、PSV等彩色多普勒超聲參數(shù)更敏感，有助于對兔ARF的早期診斷，具有一定的應(yīng)用前景。

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Quantitative evaluation of renal cortical perfusion in acute renal failure in rabbits by contrast-enhanced ultrasound

YUAN Xinchun，CHEN Lu，ZHANG Cheng，CHEN Fangqun，ZHOU Aiyun，CHEN Li，XU Pan
Department of Ultrasound，the First Affiliated Hospital of Nanchang University，Nanchang 330006，China

ObjectiveTo explone the application value of contrast-enhanced ultrasound（CEUS）in quantitative evaluation of renal cortical and medullary perfusion in acute renal failure（ARF）in rabbits.MethodsRabbit ARF models were established with intramuscular 50%glycerin（12～15 ml/kg）injection into 16 rabbits’thighs and carried out CEUS examination before and after injection 24 h，then the perfusion time-intensity curve（TIC）by Q-LAB was analyzed.The parameters including arrival time（AT），time to peak intensity（TTP），amplitude of peak intensity（A），slope rate of TIC（β）and area under the curve（AUC）.ResultsARF model was successfully established in all 16 rabbits.The values of A and β of renal cortex before injection were（17.24±10.31）dB and（5.24±2.10）dB/s respectively，which were significantly higher than those after injection 24 h［（7.32±4.81）dB and（1.62±1.20）dB/s］，there were significant differences（all P＜0.05）.The values of TTP and AUC of renal cortex before injection were（2.48±1.81）s and（325.27±121.60）dBs respectively，which were significantly lower than those after injection 24 h［（6.10±3.41）s and（655.39±271.80）dBs］，there were significant differences（all P＜0.05）.Compared before injection，the difference of AT，serum urea nitrogen，serum creatinine，resistance index and peak systolic velocity after injection 24 h were not significant.ConclusionThe CEUS quantitative technology can effectively reflect the condition of cortical and medullary perfusion in acute renal failure in rabbits，which is more sensitive than serum urea nitrogen and serum creatinine.It facilitates the early diagnosis of acute renal failure and has certain application value.

Ultrasonography；Contrast agent；Renal failure，acute；Rabbit

R322；R445.1

A

2017-03-19）

330006南昌市，南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院超聲科