兔急性闭合性肾外伤的灰阶超声特征观察

袁桂忠，李叶阔，王莎莎，许瑞雪，周群芳，李婷

兔急性闭合性肾外伤的灰阶超声特征观察

袁桂忠，李叶阔，王莎莎，许瑞雪，周群芳，李婷

目的研究急性闭合性肾外伤(BRT)灰阶超声的动态变化特征。方法健康新西兰大耳白兔9只，采用SMS型撞击器以106.2N的力量进行撞击建立急性BRT模型。撞击前行超声检查，采用高频灰阶超声全程观察撞击后1h声像图的变化情况并录制影像。然后处死实验动物，取出伤肾观察大体损伤情况，并行肾组织HE染色，光镜下观察病理组织学变化。结果灰阶超声显示：肾实质损伤时，局部回声增强，形态欠规则，边界较清晰，但其显示的损伤范围小于实际损伤范围；肾盂损伤时，其连续性中断；根据肾包膜下和肾挫裂伤部位积液量和回声的变化，可初步判断是否存在活动性出血或因自凝而停止出血。大体检查见兔肾损伤级别主要为Ⅱ～Ⅳ级。HE染色可见肾组织发生不同程度的损伤。所有实验兔均存在肉眼及镜下血尿。结论灰阶超声可初步判断肾实质和肾盂损伤情况，还可根据肾包膜下液性暗区量及回声的变化初步判断是否存在活动性出血及凝血块，但难以准确评估损伤级别。

超声检查；肾；创伤和损伤

灰阶超声采用亮度调制方式显示组织器官的超声回波，是其他超声技术的基础，也是临床诊断腹部脏器外伤的首选检查方法。有些学者认为灰阶超声对闭合性肾外伤(blunt renal trauma，BRT)肾包膜下积液敏感性高，而对肾实质和肾盂损伤的诊断价值不大，评估活动性出血的作用也非常有限[1]，但也有很多学者不同意以上观点[2]。为进一步探讨灰阶超声对BRT的诊断作用，本研究建立兔急性BRT模型并对其灰阶声像图的变化特征进行了动态观察。

1 材料与方法

1.1研究对象 健康新西兰大耳白兔9只(广州军区广州总医院动物实验中心提供)，雌雄各半，27.5±1.2周龄，体重2.7±0.5kg。本实验经广州军区广州总医院动物实验伦理委员会批准。

1.2动物模型的建立 采用SMS型撞击器(专利号201220162205.6)，撞击深度为10mm，撞击面积78.5mm2，调节调压螺丝为27.5mm，根据胡克定律(F=kx)计算撞击力为106.2N。

经兔耳缘静脉注射3%戊巴比妥钠(1m l/kg)进行麻醉，肾区备皮，仰卧位固定于动物板，于耳缘静脉留置22G套管针。经右侧颈总动脉置管，接压力传感器。人工固定肾。调节好撞击器，将撞击头对准肾，按压扳机，进行撞击。

1.3超声检查 采用GE公司生产的Vivid 7彩色多普勒超声诊断仪，10L探头，探头发射频率为10MHz。撞击前行超声检查，全程观察撞击后即刻至1h超声灰阶图像的动态变化情况并录制影像。

1.4病理检查 超声检查结束后，采用气体栓塞法处死实验动物。开腹暴露伤肾，观察肾表面损伤情况。取出伤肾，沿长轴剖开，观察内部损伤情况。参照美国创伤外科协会(American association for the surgery of trauma，AAST)分级标准[3]评估伤情。之后将伤肾浸泡于10%的甲醛溶液24h，取样进行HE染色，光镜下观察病变情况。

1.5尿液检查 采用按压法取兔尿液进行肉眼及镜下检查。

2 结 果

2.1肾实质和肾盂损伤 与撞击前(图1A)相比，撞击后即刻损伤的肾实质回声增强，边界清晰(图1B)，但显示的损伤范围小于实际损伤范围。肾盂强回声光带连续性中断(图1B)。

2.2出血征 肾包膜及实质内凹。实质损伤区及包膜下出现液性暗区，液区范围逐渐扩大(图2)，伤后11.5±1.5m in达最大范围，为(5.0±1.5) mm×(4.5±1.0)mm。腹腔内逐渐出现液性暗区，量逐渐增多，至伤后12.5±2.5m in达最多，膀胱直肠陷窝处液区深度为3.5±1.2mm。

图1 撞击前及撞击后即刻兔肾灰阶超声图Fig. 1 Images of a normal kidney (A) and the moment of being impacted on (B)

图2 实验兔肾出血征灰阶超声图Fig. 2 Images of an impacted kidney with hemorrhage sign

2.3自凝征 肾实质和包膜下液性暗区逐渐扩大的同时，内部也可见点状高回声，逐步转变为絮状高回声，并由周边向中心扩大，至伤后42.0±5.5m in液区完全变为高回声(图3)。至伤后12.5±2.5min，腹腔内液性暗区范围未见扩大。

图3 实验兔肾自凝征灰阶超声图Fig. 3 Images of a impacted kidney with self-clotting sign

2.4实验兔血压变化 撞击前的实验兔血压为115±12mm Hg，撞击后血压逐渐下降，至伤后12.0±2.5m in达102±15mmHg，此后血压平稳，停止下降。

2.5实验兔肾大体及镜下病理变化 9只兔肾均发生闭合性外伤，伤肾表面裂开，多呈一字形，少数呈星芒状。肾包膜均破裂，包膜下血肿形成，并凝固成块状(图4A)。肾皮质、髓质和肾盂均发生挫裂伤(图4B)。经按压法取得的尿液均可见肉眼血尿。HE染色光镜下观察见肾组织发生不同程度的损伤(图4C)，肾包膜下可见大量红细胞，肾小管内可见红细胞管型、蛋白管型。

2.6尿液检查结果 所有实验动物均存在肉眼血尿及镜下大量血尿。

图4 兔急性BRT病理观察Fig. 4 Pathological pictures of an impacted kidney

3 讨 论

BRT发病率和病死率较高，约占腹部外伤的10%[4]，在发生战争、强烈地震和道路交通事故情况下更甚。超声和CT是临床上诊断急性BRT的常用医学影像方法[5-6]。大量研究证实，CT在诊断BRT方面优于超声[7-8]，但血流动力学不稳定的患者难以进行CT检查，且因其可产生放射性损伤，也不适用于孕妇等特殊人群。超声设备移动灵活，可在床旁对血流动力学不稳定的患者进行检查，且具有无创的特点，适用于各类人群，同时还有实时、重复性好、检查费用低廉等优点[9-10]，是BRT的首选筛查方法。本研究采用灰阶超声对兔急性BRT进行了动态观察，以便进一步明确其在BRT诊断方面的价值。

本研究结果证实，灰阶超声可准确诊断肾实质和肾盂损伤及其大致分布范围。正常肾实质致密、质地较脆、组织排列规则，灰阶超声呈均匀分布的低回声，髓质结构更加致密、均匀，其回声较皮质更低。发生钝性撞击后，肾组织发生断裂、错位，排列不规则，灰阶超声显示为高回声，据此可判断肾实质损伤的部位和范围，且随着肾内出血和自凝，其损伤边界更加明显。肾盂由管壁致密的管道构成，对超声波的反射作用强，为高至强回声，当其发生损伤时，局部连续性中断，灰阶超声可敏感地捕捉到该信息，同样，随着肾内出血和自凝的发生，该特征更加明显。

本研究结果显示，通过持续观察，灰阶超声可判断BRT是否存在活动性出血以及出现是否停止。虽然灰阶超声无法直接显示BRT活动性出血情况，但可通过肾内和肾包膜下积液量的增多来判断其是否存在活动性出血。如果肾内和肾包膜下积液量逐渐增多，表明出血在持续。通过肾内和肾包膜下积液回声的变化还可判断是否发生自凝而停止出血。肾外伤后体内的凝血机制被激活，出血逐渐发生凝固，灰阶超声表现为积液的回声逐渐增强。另外，本研究观察到出血凝固表现为由从周边向中心逐渐扩展，这可能是由于外围的血液先接触到凝血因子所致。

通过与大体病理进行比较，本研究发现灰阶超声所显示的肾实质损伤范围较实际损伤要小，这可能是由于肾受撞击变形后，变形大的部位组织错位幅度大，超声回波信号的改变明显，而其周边的肾组织虽然没有受到直接打击，但会受到不同程度的冲击，虽然未发生大幅度变形，但组织也受到损伤，灰阶超声显示的异常高回声为变形最大的肾组织，而非全部受伤的肾组织。该现象给灰阶超声评估肾损伤级别带来了一定困难。

综上所述，灰阶超声不仅对急性BRT肾内和肾包膜下血肿的敏感性高，而且也可准确显示肾实质和肾盂损伤病灶，另外通过肾内和肾包膜下积液量及回声的变化可大致判断是否存在活动性出血或出血因自凝而停止，但难以准确评估肾损伤的级别。

志谢感谢中国科学院深圳先进技术研究院郑海荣教授、严飞副教授，GE公司王平工程师对本课题的大力支持。

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Characteristics of gray-scale ultrasonic images of acute closed renal trauma in rabbits

YUAN Gui-zhong, LI Ye-kuo*, WANG Sha-sha, XU Rui-xue, ZHOU Qun-fang, LI Ting

Department of Ultrasound, Guangzhou General Hospital of Guangzhou Command, Guangzhou 510010, China

*Corresponding author, E-mail: yekuoli@163.com

This work was supported by the Science and Technology Planning Project of Guangdong Province (2011B080701019,2012B031800309) and the "Twelfth Five-Year Plan" Medical Science Development Foundation of PLA (CWS12J076)

ObjectiveTo observe the dynamic characteristics of gray-scale ultrasonic images of acute blunt renal trauma (BRT) in rabbits.MethodsThe acute BRT model was reproduced in 9 New Zealand white rabbits by SMS impactor with a 106.2N impact force. The gray-scale ultrasonic images of kidneys before impact, and immediate to 1 hour after impact were observed dynamically and videotaped. Then the rabbits were sacrificed and the kidneys were harvested, the macroscopic injury was observed, and the histopathological changes were evaluated under light m icroscope after HE staining.ResultsGray-scale ultrasonic exam ination revealed enhanced echo with irregular shapes and relatively clear margins in injured renal parenchyma, but the extent of damage detected by ultrasound was smaller than the actual damage; the sequence of echo was interrupted when renal pelvis was injured. The existence of active bleeding or bleeding stopped by spontaneous coagulation could be judged preliminarily according to the amount of fluid under the renal capsule and the echo changes in injured area. Macroscopic exam ination revealed trauma of grade Ⅱ-Ⅳ in most rabbits. Histopathological exam ination revealed renal tissue injuries in different degrees. Macroscopic and m icroscopic hematuria could be seen in all rabbits.ConclusionGray-scale ultrasound may be used to evaluate the trauma of renal parenchyma and pelvis, and roughly judge the existence of active bleeding and blood coagulation, but hard to estimate the degree of damage accurately.

ultrasonography; kidney; wounds and injuries

R445.1

A

0577-7402(2013)07-0565-04

2013-02-19；

2013-04-30)

(责任编辑：李恩江)

广东省科技计划项目(2011B 080701019，2012B031800309)；全军医学科研“十二五”计划课题(CWS12J076)

袁桂忠，硕士研究生。主要从事腹部实质脏器外伤超声诊断方面的研究

510010 广州 广州军区广州总医院超声科(袁桂忠、李叶阔、王莎莎、许瑞雪、周群芳、李婷)

李叶阔，E-mail：yekuoli@163.com