李 嬌 任 克*

隨著活體腎移植術(shù)的快速發(fā)展以及臨床需要對腎腫瘤病人患側(cè)腎選擇全切或部分切除，使得腎切除術(shù)前對腎功能，尤其是對單側(cè)腎功能的評價成為重要的環(huán)節(jié)。 影像技術(shù)的快速發(fā)展，使影像診斷正在逐漸擺脫純粹形態(tài)學(xué)的范疇，應(yīng)用醫(yī)學(xué)影像技術(shù)對腎臟功能進行評價，漸漸引起了國內(nèi)外研究者的關(guān)注。

1 腎臟組織構(gòu)成

腎臟實質(zhì)由皮質(zhì)和髓質(zhì)構(gòu)成。 腎臟中以腎皮質(zhì)血供最為豐富，使之成為腎臟多種功能的組織學(xué)基礎(chǔ)。 腎臟是全身血流量最多的器官，腎皮質(zhì)血流量約占整個腎臟血流的90%。 由于腎臟的血流灌注是成段分布、無側(cè)支循環(huán)，因此腎皮質(zhì)的血流灌注變化基本上可以反映整個腎臟的血供情況。 腎髓質(zhì)由10～20 個椎體組成，椎體主要由集合管構(gòu)成，具有重吸收和分泌的功能。 腎臟負責(zé)過濾血液中的雜質(zhì)、維持體液和電解質(zhì)的平衡，最后產(chǎn)生尿液經(jīng)后續(xù)管道排出體外，同時也具有內(nèi)分泌的功能。

2 腎核素顯像

目前，臨床上評價雙腎、單腎功能及測定分腎、總的腎小球濾過率（glomerular filtration rate,GFR）的金標準是腎核素顯像。 它是利用示蹤劑的快速團注（“彈丸”注射）和快速動態(tài)連續(xù)采集技術(shù)來觀察雙腎的血流灌注情況，并通過GATE’S 法定量計算雙側(cè)及單側(cè)GFR。 常用的示蹤劑有131I-OIH、99Tcm-MAG3 及99Tcm-DTPA。Muller-Suur 等[1]研究發(fā)現(xiàn)，由于近端腎小管分泌OIH 和MAG3，導(dǎo)致通過這兩種示蹤劑測得的GFR 值偏高， 所以99Tcm-DTPA 是較為理想的示蹤劑。 盡管如此，在相同個體中，以上幾類示蹤劑所測得的GFR 幾乎無差別。 但是，核素顯像的分辨力較低，不能為臨床手術(shù)提供清晰的腎血管影像以及腎組織及其周圍組織的解剖結(jié)構(gòu)，所以病人往往還需另外接受CT 增強檢查、腎CT 血管成像或MRI 檢查， 這不僅增加了時間和經(jīng)濟上的負擔(dān)，而且核素顯像具有一定的放射性危害。

3 CT 成像技術(shù)

腎腫瘤以及活體腎移植術(shù)病人于手術(shù)前通常進行增強CT、CT 血管成像 （computed tomographic angiography，CTA）檢查，以得到精確的腎解剖結(jié)構(gòu)，包括了解腎血管變異情況以及與周圍結(jié)構(gòu)的解剖關(guān)系，這為研究提供了的依據(jù)，從而可以通過碘對比劑清除率測定GFR。 Brown 等[2]研究表明，X 線增強對比劑的清除率等于GFR。 應(yīng)用CT 后處理軟件能快速、準確地測量出組織的CT 值，且增強后組織的CT 增加值與組織中碘對比劑的濃度存在一定的直線線性關(guān)系[3]。此外，CT 成像具有高時間分辨力和空間分辨力的優(yōu)勢， 因此國內(nèi)外研究者利用CT 數(shù)據(jù)，應(yīng)用多種方法對腎功能及單側(cè)腎功能評價進行了嘗試研究。

3.1 CT 灌注掃描 不同廠家的CT 掃描設(shè)備和相關(guān)工作軟件在不斷的開發(fā)和升級中，CT 灌注成像作為一種評價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。 普遍采用的計算GFR 的方法是Rutland 于1979 年首次提出的，基于單側(cè)示蹤劑從1 室轉(zhuǎn)移到2 室的一個兩室模型。Patlak 等于1983 年利用了基于該兩室模型的一種方法，即著名的Patlak 方程，測量出血腦屏障中的灌注常數(shù)。 1993 年，Dawson 等[4]最先通過Patlak 方程模型，使用動態(tài)增強CT 測量單腎GFR。Tsushima 等[5]將24 例伴有或不伴有腎功能障礙的糖尿病病人通過單層動態(tài)CT 掃描測量所得的用腎臟體積代表的單腎GFR，與采用24 h 肌酐清除率測得的總的GFR 進行了比較，結(jié)果顯示兩者具有很好的相關(guān)性（r=0.87，P＜0.000 1），但該研究亦存在局限性，即缺乏測量GFR 的參考標準（菊粉清除率）。 由于Patlak 方程模型將腎間質(zhì)作為第三室忽略掉，也會產(chǎn)生誤差。 Hackstein 等[6]以急性腎積水或腎盂腎炎或兩者皆有的病人作為研究對象， 應(yīng)用CT 測量腎間隙空間增大病人的單腎GFR， 對結(jié)果表明Patlak 方程可以準確算出腎間隙空間小的病人的GFR 值，但使用Patlak 方程會高估腎間隙空間增大病人的GFR 值。 隨著CT 動態(tài)灌注腎血管成像技術(shù)的發(fā)展，已有研究者應(yīng)用這一技術(shù)對腎功能評價進行了初步的探討。 Helck 等[7]應(yīng)用簡化的Patlak 方程，以腎核素顯像結(jié)果作為參考標準，結(jié)果顯示兩者具有顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.84?？梢?，CT 動態(tài)成像可用來評價腎組織的灌注情況，同時得到較準確的GFR（腎間隙空間?。┻@一功能參數(shù)，且其操作簡單、數(shù)據(jù)采集時間短、空間分辨力高、可重復(fù)性好，是活體狀態(tài)下研究腎功能及其血流動力學(xué)較為理想的方法。

但動態(tài)CT 掃描也存在以下幾方面局限性：①碘對比劑對腎功能減低病人的腎毒性；②以往進行動態(tài)掃描時，病人的呼吸運動會影響選擇興趣區(qū)層面的準確性，導(dǎo)致測量誤差，這就需要在檢查前訓(xùn)練病人的呼吸，以最大化地減少這種誤差；③由于要獲得必要的連續(xù)灌注參數(shù)，病人接受的輻射劑量增加，因而大大限制了其臨床應(yīng)用。 隨著螺旋CT性能的不斷提高，CT 灌注成像有了較快的發(fā)展，Helck 等[7]采用螺旋CT 對病人進行動態(tài)影像采集，應(yīng)用了VPCT-Body 軟件分析其腎功能，該軟件可以去除呼吸運動帶來的偽影，但其應(yīng)用還需進一步研究。 此外，隨著320 層螺旋CT 的出現(xiàn)，使全腎容積灌注掃描成為可能， 其所具備的160 mm 的z 軸覆蓋范圍，可使病人在平靜呼吸狀態(tài)下無需移動掃描床即可進行全腎灌注掃描[8-9]。 由于腹部器官自然對比度較低，尤其對于小病變分辨能力有限，能否在降低輻射的同時得到與標準掃描相媲美的影像質(zhì)量，一直為研究者們所關(guān)注。 雙能量概念的提出表示CT 已向能量掃描的方向發(fā)展，雙源雙能CT 及單源雙能CT 的出現(xiàn)，或許能夠成為降低動態(tài)CT 輻射劑量的新起點。李等[10]已經(jīng)應(yīng)用雙源CT 進行了腎灌注掃描，研究體外沖擊波碎石前后病人腎功能的變化， 結(jié)果表明腎CT 灌注成像可以應(yīng)用于腎功能評估，此外，應(yīng)用雙源CT 進行腎灌注掃描可有效降低病人的輻射劑量。

3.2 CT 多期增強掃描 Hackstein 等[11-12]曾先后研究了基于3 期全腎增強掃描所得到的對比劑血漿清除率的值同血漿檢驗得到的GFR 值以及核素估計值的相關(guān)性， 結(jié)果顯示均具有顯著的相關(guān)性 （r=0.889）。Daghini 等[13]近年驗證改進后的Patlak 模型，其中，影像上選定的興趣區(qū)僅包括皮質(zhì)，而在以前的研究中所關(guān)注的區(qū)域還包括髓質(zhì)，主動脈到腎臟對比劑的到達時間也被考慮在內(nèi)。 這個修改后的模型顯示出由CT 測量的GFR 和參考標準（菊粉清除率）之間的相關(guān)性更好，所以沒有急性腎損害的病人， 也可以使用多層螺旋CT 標準腹部掃描通過Patlak 方程進行測量，計算其腎功能，這不僅可以降低病人的輻射劑量， 而且還可以使CT 常規(guī)增強檢查成為提供腎解剖結(jié)構(gòu)和功能的一站式評估方法。但對于單腎功能的評價，則利用簡化Patlak 方程得到的相對腎功能的百分比，不過這只是對單腎功能的半定量評估。 孫等[14]應(yīng)用雙腎CTA 3 期增強檢查進行了單腎功能的定量研究，在應(yīng)用Patlak 方程時由于主動脈時間-密度曲線不如動態(tài)增強時準確，所得單腎GFR 值準確性較差，但與金標準腎核素顯像的相關(guān)性分析顯示，左、右腎GFR 相關(guān)系數(shù)均為0.877，總腎GFR 相關(guān)系數(shù)為0.867，結(jié)果表明應(yīng)用Patlak 方程對單腎功能進行定量測定是可行的，但尚需進一步的研究。

腎臟濾過膜面積是影響GFR 的重要因素，而濾過膜面積取決于腎皮質(zhì)，94%的腎小球位于腎皮質(zhì)，腎小球的形態(tài)和功能反映整個腎臟功能狀態(tài)[15]，所以腎臟解剖形態(tài)和生理功能的變化與GFR 具有相關(guān)性。吳等[16]通過增強CT 掃描對腎皮質(zhì)強化程度進行測量來間接判斷分腎功能，結(jié)果表明，在皮質(zhì)期腎皮質(zhì)CT 增強值與GFR 呈高度正相關(guān)。 Kim 等[17]通過測量腎增強掃描動脈期、實質(zhì)期皮質(zhì)和髓質(zhì)的CT 值來估計腎結(jié)石引起的急性單側(cè)輸尿管損害的腎功能。 以上研究結(jié)果均提示皮質(zhì)期腎皮質(zhì)CT 強化值或許可以作為一種判斷分腎功能的半定量分析手段。

雖然多期CT 掃描測定GFR 具有較高的準確性，但由于獲得的組織灌注信息少，繪制的主動脈時間-密度曲線精確度差，所以與動態(tài)增強CT 掃描技術(shù)相比其結(jié)果的精確度仍顯不足。 Hackstein 等[11]嘗試在常規(guī)標準腹部CT 掃描中加入低管電流的12層單層動態(tài)掃描， 旨在降低放射性輻射的同時，盡可能多地獲得動脈灌注信息，所得GFR 與參考標準的相關(guān)性較之前的研究結(jié)果[18]更好。 Su 等[19]對擬進行腎捐獻的人亦進行過相關(guān)研究，在常規(guī)腹部掃描動脈期和實質(zhì)期中分別加入了2 期動態(tài)掃描，每期共10 s，應(yīng)用Patlak 方程分別計算單腎功能，與核素顯像比較，左腎r＝0.894，右腎r＝0.881。 雖然加入動態(tài)掃描可以獲得更為準確的灌注信息，但與常規(guī)增強檢查相比，增加了病人的輻射劑量，所以能否將動態(tài)掃描加入常規(guī)腹部掃描中還需進一步的研究。竇等[20]于動脈期與實質(zhì)期之間加入低劑量全腎掃描，共5 次，結(jié)果總腎GFR、分腎GFR 與單光子發(fā)射體層成像之間的相關(guān)性分別為r=0.904，r=0.946，表明CT 多期增強掃描在腎功能評價中具有良好的應(yīng)用前景。

為了進一步降低增強CT 輻射劑量，Knox 等[21]使用對比劑三聯(lián)團注法， 應(yīng)用螺旋CT 同時獲取動脈期、實質(zhì)期及排泄期影像，并對影像質(zhì)量及單腎功能（百分比）進行評估。 由于該研究使用的對比劑劑量超出臨床常規(guī)使用量，可能會增加病人對比劑腎病的危險，因而其應(yīng)用尚需驗證。

此外， 在上述研究中利用CT 數(shù)據(jù)測量GFR時，腎臟體積的測量仍主要依靠手工繪制ROI，精確度低、耗費時間。 Muto 等[22]應(yīng)用一種新的軟件，可以半自動描繪腎輪廓、腎皮質(zhì)輪廓，從而定量得到全腎體積、腎皮質(zhì)體積及腎髓質(zhì)體積，縮短手工勾勒腎輪廓的時間，但其應(yīng)用還有待進一步研究。

3.3 CT 測量腎體積評估腎功能 腎臟體積與腎臟功能具有相關(guān)性[23]，腎移植術(shù)前對腎體積進行評價是關(guān)乎移植術(shù)預(yù)后的獨立決定因素[24]。 隨著快速螺旋CT 設(shè)備和3D 后重建技術(shù)的發(fā)展， 可以更快、更準確地測量腎體積和腎內(nèi)對比劑的濃度。3D 技術(shù)可半自動地測量腎CT 值和體積，Summerlin 等[25]研究了基于3D 技術(shù)所得的單腎功能與核醫(yī)學(xué)單腎功能的相關(guān)關(guān)系。 Halleck 等[26]利用3D 后重建方法進行了活體捐贈者腎體積與腎功能相關(guān)性的研究，結(jié)果顯示，3D 后重建所得腎體積與核素腎功能具有相關(guān)性（r=0.67，P＜0.001）。 Patankar 等[27]亦應(yīng)用了3D 后處理軟件， 通過隨訪分別對12 名接受過CTA 檢查的腎活體捐贈者的腎功能進行了研究，旨在評估CT測得的腎體積對捐贈者術(shù)后腎功能的預(yù)測能力，他們使用由Frennby 提出的， 隨后又被Summerlin 簡化的公式，分別計算全腎體積、腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)體積與腎功能的關(guān)系，最后將全腎體積所得單腎功能百分比同參考核醫(yī)學(xué)的數(shù)值進行比較，結(jié)果兩者的相關(guān)性很差（R2=0.22），但是兩組間每對數(shù)值之間的差異較小，所以這種常規(guī)腎CTA 檢查也有望代替腎核醫(yī)學(xué)檢查來評估活體腎捐獻者的單腎功能。 同樣，亦有針對單側(cè)腎功能障礙（如慢性腎盂積水）的病人進行的腎體積、腎皮質(zhì)厚度、腎皮髓質(zhì)增強程度與腎功能方面的研究， 這類病人的CT 結(jié)果與核醫(yī)學(xué)結(jié)果亦具有顯著的相關(guān)性，尤以腎盂積水程度為重度的病人相關(guān)性最好[28-31]。

應(yīng)用CT 測量腎體積來估算腎功能有很多種方法，Soga 等[32]對比了最為常用的6 種方法，分別為半自動測量體積、改良的橢球法測量腎體積、腎臟長×寬值、腎長徑、腎實質(zhì)面積及全腎平均衰減值。 結(jié)果表明經(jīng)改良后的橢球法所測得的腎體積代表的腎功能與核素腎功能相關(guān)性最好， 其次為由3D 后重建技術(shù)半自動測量所得到的腎體積。 然而，應(yīng)用CT測量腎體積來估算腎功能還沒有在正常人群中進行大樣本研究，而且這種方法所計算的腎功能也僅局限于半定量評估。 此外，超聲亦可以測量腎體積，有研究將超聲檢查所測得的腎長徑與99Tcm-DTPA所得參考GFR 比較，發(fā)現(xiàn)其相關(guān)性甚至強于全腎體積[25]。因此，利用CT 3D 法測量腎體積評價腎功能還需進一步的探討。

4 小結(jié)

綜上所述，CT 檢查技術(shù)結(jié)合圖像后處理軟件不僅能夠精確地顯示腎形態(tài)學(xué)解剖結(jié)構(gòu)，而且隨著功能成像的發(fā)展，CT 在評估腎形態(tài)的基礎(chǔ)上可同時評估腎功能，半定量或定量測定GFR 值，為術(shù)前的臨床評估提供更多的生理學(xué)指標。但由于各種原因，CT尚無法真正取代核醫(yī)學(xué)檢查，因此應(yīng)用影像技術(shù)評估腎功能，尤其是單側(cè)腎功能還需進一步的深入研究。

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