螺旋CT評(píng)價(jià)腎功能的研究進(jìn)展

曹琳 夏慶來 吳虹儀 張燕燕 武明豪 劉爽 張雪寧*

泌尿放射學(xué)

隨著影像技術(shù)的快速發(fā)展及臨床需要，對(duì)慢性腎臟病及腎腫瘤病人腎功能的評(píng)價(jià)，尤其是腎腫瘤病人術(shù)前單側(cè)腎功能的評(píng)價(jià)非常重要。放射性核素腎顯像是臨床公認(rèn)的評(píng)價(jià)腎功能的金標(biāo)準(zhǔn)，但因其空間分辨率低、輻射劑量大，在臨床實(shí)踐中具有潛在局限性。CT可無創(chuàng)性測(cè)量非離子型碘對(duì)比劑的濃度變化，可用于評(píng)價(jià)腎臟功能[1]，還可以獲得腎臟血管系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)的解剖結(jié)構(gòu)信息，較傳統(tǒng)的影像方法具有顯著優(yōu)勢(shì)。

1 CT測(cè)量腎體積

腎小球的形態(tài)和功能反映了整個(gè)腎臟的功能狀態(tài)，而94%腎小球位于腎皮質(zhì)。有研究[2]證實(shí)腎部分切除術(shù)后影響腎功能最重要的決定因素是腎臟的質(zhì)量（術(shù)前腎功能和保留的腎單位）。而腎體積是預(yù)測(cè)活體腎移植后移植物功能的關(guān)鍵因素[3-4]。關(guān)于腎體積與腎功能之間相關(guān)性的研究也多見報(bào)道，如Adibi等[5]研究發(fā)現(xiàn)利用CT掃描測(cè)得的左腎和右腎體積與基于Cockcroft-Gault（CG）方程得出的腎小球?yàn)V過率（glomerular filtration rate,GFR）呈線性相關(guān)關(guān)系。龐等[6]研究發(fā)現(xiàn)CT檢查腎盂積水病人得到的腎實(shí)質(zhì)厚度及增強(qiáng)CT值與單光子發(fā)射體層成像（SPECT）得出的GFR之間相關(guān)性良好，尤以重度腎盂積水病人的相關(guān)性最好。此外，Patankar等[7]發(fā)現(xiàn)供體腎切除術(shù)后殘余單腎體積與放射性核素腎顯像測(cè)得的單腎功能之間相關(guān)性中等。Liu等[8]對(duì)腎腫瘤病人經(jīng)腹腔鏡行腎部分切除術(shù)前后的腎皮質(zhì)體積和腎實(shí)質(zhì)體積與腎功能的相關(guān)性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)腎皮質(zhì)體積和腎實(shí)質(zhì)體積在手術(shù)前后均與腎功能呈中度相關(guān)。Hamed[9]發(fā)現(xiàn)在單側(cè)阻塞性腎病病人中，基于99Tcm-DTPA測(cè)得的腎功能百分比和CT掃描的腎臟體積百分比之間具有高度相關(guān)性。由于腎體積與GFR密切相關(guān)，許多研究者也嘗試?yán)肅T測(cè)量的腎體積來定量評(píng)估腎功能。Funahashi等[10]研究發(fā)現(xiàn)GFR與腎實(shí)質(zhì)體積相關(guān)性良好，并可通過計(jì)算腎實(shí)質(zhì)體積來估算GFR。隨著三維（3D）重建CT成像技術(shù)的快速發(fā)展，已實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)地測(cè)量腎臟CT值和體積，操作更加簡(jiǎn)便，結(jié)果更加準(zhǔn)確?；谶@些研究，Herts等[11]利用腎體積開發(fā)了一種新的計(jì)算模型以預(yù)測(cè)活體腎移植供體GFR。Goh等[12]隨后報(bào)道，使用Herts模型測(cè)定的GFR與使用同位素測(cè)定的金標(biāo)準(zhǔn)GFR的相關(guān)性優(yōu)于腎臟疾病膳食改善工作組（modification of diet in renal disease，MDRD）方程和慢性腎臟疾病流行病學(xué)協(xié)作組 （chronic kidney disease epidemiology collaboration，CKD-EPI）方程。但由于Herts模型沒有考慮性別因素對(duì)GFR的影響，因此在臨床應(yīng)用上有一定的限制性。Choi等[13]根據(jù)腎臟體積和性別等不同參數(shù)開發(fā)了新的基于腎體積的 GFR計(jì)算公式：（新）GFR=217.48-0.39×A+0.25×W-0.46×H-54.01×sCr+0.02×V-19.89 （女性），A=年齡，W=體質(zhì)量（kg），H=身高（cm），sCr=血清肌酐水平，V=雙側(cè)腎體積。與Herts模型相比，新公式具有更高的準(zhǔn)確性和低偏差性，并且其對(duì)女性病人測(cè)量的結(jié)果一致性優(yōu)于男性病人。盡管CT 3D后處理重建技術(shù)具有測(cè)量器官體積真實(shí)可靠、節(jié)省時(shí)間及勞動(dòng)力、在加快評(píng)估速度的同時(shí)減少輻射劑量等多種優(yōu)勢(shì)，但應(yīng)用CT 3D技術(shù)測(cè)量腎體積進(jìn)而評(píng)價(jià)腎功能還需要進(jìn)一步探討。

2 動(dòng)態(tài)CT灌注成像

動(dòng)態(tài)CT灌注成像所用的非離子型碘對(duì)比劑與菊粉有相似的藥代動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，增強(qiáng)后組織CT值的增加量與對(duì)比劑濃度呈線性關(guān)系，且不受血流的干擾[1,14-16]，CT灌注成像作為一種評(píng)價(jià)器官組織血流灌注狀態(tài)的功能成像方法，已逐步開始應(yīng)用于腎功能定量分析研究。

目前國(guó)內(nèi)外研究CT成像測(cè)量腎功能普遍采用的計(jì)算方法是Patlak方程或其改良版[17]。由于Patlak方法是基于兩室模型理論，即假設(shè)碘對(duì)比劑從血管內(nèi)的空間（腎小球）到血管外細(xì)胞外空間（鮑曼囊）進(jìn)行代謝，而忽略了腎臟的細(xì)胞間隙。在增強(qiáng)時(shí)，對(duì)比劑由血管腔隙向腎小管系統(tǒng)分泌的同時(shí)（即GFR）也向腎間質(zhì)內(nèi)濾過，而這部分對(duì)比劑的濾過也被計(jì)算入GFR，因此會(huì)造成GFR值的高估。Zhang等[17]的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明改良版Patlak方程計(jì)算的單腎GFR與標(biāo)準(zhǔn)Patlak方程法相關(guān)性良好，在臨床人體試驗(yàn)中顯示這兩種方法計(jì)算的GFR仍具有良好的相關(guān)性，表明應(yīng)用更為簡(jiǎn)單的改良版Patlak方程指導(dǎo)臨床評(píng)估單腎GFR可行。Daghini等[18]將菊粉清除率作為參考標(biāo)準(zhǔn)，比較了標(biāo)準(zhǔn)Patlak方法和改良版Patlak方法用于評(píng)估CTGFR的準(zhǔn)確性，標(biāo)準(zhǔn)Patlak方法的興趣區(qū)（ROI）包括CT影像上的整個(gè)腎臟，這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于它符合Patlak方法的假設(shè)，即對(duì)比劑必須在相關(guān)時(shí)間內(nèi)保留在ROI中。而對(duì)于改良的Patlak方法，ROI僅包括皮質(zhì)，在峰值之后停止采樣，當(dāng)對(duì)比劑流向髓質(zhì)后將導(dǎo)致其從ROI流出。結(jié)果顯示改良版Patlak方法計(jì)算的GFR與菊粉清除率顯著相關(guān)，而標(biāo)準(zhǔn)Patlak方法與之相關(guān)性較差。

動(dòng)態(tài)CT灌注成像不僅可以評(píng)價(jià)腎組織的灌注情況，還可以得到較準(zhǔn)確的GFR。但動(dòng)態(tài)CT灌注成像在臨床實(shí)踐中具有明顯的局限性，它包括形態(tài)學(xué)和功能兩種成像，前者需要橫斷面成像，后者需要?jiǎng)討B(tài)掃描，使病人接受更多的輻射劑量。因此，能否在保證掃描范圍和影像質(zhì)量的同時(shí)降低病人輻射劑量，一直為研究者們所關(guān)注。Yuan等[19]最近采用雙期掃描CT灌注成像所獲得的全腎及局部的灌注數(shù)據(jù)與常規(guī)動(dòng)態(tài)CT灌注成像相仿，而前者輻射劑量明顯減少，表明發(fā)展新的CT灌注成像技術(shù)也是腎功能評(píng)價(jià)研究的另一方向。

3 螺旋CT增強(qiáng)成像

常規(guī)螺旋CT增強(qiáng)掃描僅需掃描2~3次 （平掃與增強(qiáng)后兩期掃描），輻射劑量大大低于灌注成像。Kim等[20]發(fā)現(xiàn)測(cè)量腎皮質(zhì)動(dòng)脈期CT值評(píng)價(jià)腎功能可行。孫等[21]根據(jù)Patlak方程原理計(jì)算活體腎移植供體GFR，結(jié)果顯示其與SPECT測(cè)得的GFR值存在高度相關(guān)性，驗(yàn)證了CT增強(qiáng)掃描測(cè)定活體腎移植供體GFR的可行性。盡管目前已有很多運(yùn)用Patlak方法或改良版進(jìn)行CT測(cè)定GFR的研究報(bào)道[17]，但由于研究者對(duì)最佳成像協(xié)議和數(shù)據(jù)分析程序仍有爭(zhēng)議，因此尚未確立檢測(cè)單腎功能的CT技術(shù)。Yuan等[1]采用動(dòng)脈期和排泄期CT增強(qiáng)掃描來相對(duì)分離腎灌注和過濾效應(yīng)，提出一種新的計(jì)算CT-GFR的方法，并以雙血漿取樣99Tcm-DTPA清除率（“True-GFR”）作為參考標(biāo)準(zhǔn)，與目前臨床常規(guī)的蓋茨方法（“Gates-GFR”）進(jìn)行比較,結(jié)果顯示CT-GFR比Gates-GFR更準(zhǔn)確，盡管有輕微（6.09%）系統(tǒng)性高估。Yuan等[15]開發(fā)了一種方便快捷的單腎CT-GFR技術(shù)，掃描時(shí)間約2.5 min。研究顯示假設(shè)濾過的對(duì)比劑全部滯留在腎臟，則對(duì)比劑的腎積聚分?jǐn)?shù)（fractional renal accumulation,FRA）與腎功能及主動(dòng)脈增強(qiáng)時(shí)間間隔呈正相關(guān)。如果確定了時(shí)間間隔，F(xiàn)RA和GFR之間呈簡(jiǎn)單線性關(guān)系，根據(jù)這種相關(guān)性，推導(dǎo)出單腎CT-GFR計(jì)算公式：y=1665x+1.5（x=FRA）。同時(shí)該研究還提出該計(jì)算公式仍需要對(duì)其他管電壓如120 kV或80 kV進(jìn)一步分析，并且Gates-GFR受背景興趣區(qū)（ROI）的選擇或者腎臟深度等因素影響，可能會(huì)導(dǎo)致參考標(biāo)準(zhǔn)的不準(zhǔn)確性，使其結(jié)果受一定影響。

4 CT尿路成像

CT尿路成像 （computed tomography urography,CTU）已廣泛應(yīng)用于臨床，可以有效評(píng)價(jià)泌尿系統(tǒng)疾?。ń馄首儺?、結(jié)石、感染、腫瘤等）。朱[22]比較了CTU和排泄性靜脈尿路造影（intravenous urography,IVU）對(duì)泌尿系統(tǒng)疾病的檢出率和敏感度，發(fā)現(xiàn)CTU較IVU敏感度高、耗時(shí)少。黃等[23]在99Tcm-DTPA腎動(dòng)態(tài)顯像聯(lián)合CTU評(píng)價(jià)重度腎積水患腎功能的研究中發(fā)現(xiàn)，99Tcm-DTPA腎動(dòng)態(tài)顯像評(píng)價(jià)患腎功能較CTU更為敏感，且能定量分析腎小球?yàn)V過功能，但是CTU對(duì)結(jié)石的顯示明顯優(yōu)于腎動(dòng)態(tài)顯像，2種檢查方法相結(jié)合可為評(píng)價(jià)患腎功能損害程度提供更客觀的臨床依據(jù)。近年已有研究者提出利用CTU進(jìn)行腎臟功能的評(píng)估。You等[14]根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)腎清除方程提出了應(yīng)用CTU測(cè)量腎積水病人單腎CT-GFR的新方法，即總CT-GFR可通過整個(gè)泌尿系統(tǒng)在排泄期和實(shí)質(zhì)期兩期之間的CT值增加量與腎體積的乘積除以該段期間內(nèi)主動(dòng)脈碘濃度的時(shí)間曲線下面積，再乘以（1-血細(xì)胞比容）校正獲得，然后根據(jù)左、右腎比例因子將總CT-GFR分為單腎CT-GFR，結(jié)果顯示單腎CT-GFR與單腎Gates-GFR具有良好的相關(guān)性，表明應(yīng)用CTU評(píng)估尿路形態(tài)、測(cè)定病人單腎功能在臨床中可行，尤其對(duì)評(píng)估非對(duì)稱性腎病的腎功能提供了新的研究思路。

5 小結(jié)

綜上所述，隨著螺旋CT掃描技術(shù)的發(fā)展，CT成像不僅能夠顯示腎臟及其毗鄰器官的解剖結(jié)構(gòu)，還能半定量或定量地測(cè)定腎臟功能。但由于目前CT成像評(píng)價(jià)腎功能的相關(guān)研究存在樣本量小、研究側(cè)重點(diǎn)不一、測(cè)定GFR的計(jì)算方法尚有爭(zhēng)議、難以統(tǒng)計(jì)分析螺旋CT成像評(píng)估單側(cè)腎功能的準(zhǔn)確性等問題，致使CT尚無法真正取代核醫(yī)學(xué)檢查，因此應(yīng)用CT成像評(píng)估腎功能，尤其是單側(cè)腎功能還需進(jìn)一步深入研究。