实时三维超声造影对兔闭合性肾外伤的诊断价值

许瑞雪 XU Ruixue

李叶阔2 LI Yekuo

王莎莎2 WANG Shasha

袁桂忠2 YUAN Guizhong

李 婷2 LI Ting

周群芳2 ZHOU Qunfang

2. 广州军区广州总医院超声科 广东广州510010

闭合性肾外伤发病率较高，既往多采取手术治疗，随着治疗经验的积累，大部分肾外伤可以通过保守治疗而治愈，但仍有一部分患者必须接受手术治疗。因此，及时、准确合理地把握手术指征尤为重要。影像学检查可以为选择下一步救治措施提供重要的参考信息[1]。CT检查是诊断肾创伤的重要和主要方法[2,3]，但其存在一些缺陷，尤其是对患者无法避免的放射性损伤[4,5]。因此，其他无创的影像学方法越来越受到临床重视。超声具有无创、移动便捷、实时性及检查费用低廉等优点，是目前临床上诊断闭合性腹部外伤的首选影像学方法。随着超声新技术尤其是超声造影（CEUS）技术的发展，超声在诊断闭合性腹部外伤领域发挥着越来越重要的作用[6]。实时三维超声造影（RT3D-CEUS）是一种新的CEUS技术，可以实时、立体地显示病灶的三维灌注信息。本研究通过建立兔闭合性肾外伤模型，评估RT3D-CEUS对闭合性肾外伤的诊断价值，为临床诊治提供更多的参考信息。

1 材料与方法

1.1 实验动物 15只健康新西兰大耳白兔（由广州军区广州总医院动物实验中心提供），雌雄不限，体重2.0～2.6 kg，平均（2.3±0.2）kg，随机编号后平均分为 A、B、C组，每组5只。本实验经我院动物实验伦理委员会批准。

1.2 动物模型制作 实验兔经耳缘静脉注射3%戊巴比妥钠1 ml/kg进行麻醉并备皮，取仰卧位固定于动物板，于耳缘静脉留置22G套管针。采用SMS型撞击器（专利号201220162205.6），内部为不锈钢制弹簧。其刚性模数（G）=8000 kg/mm2，弹簧圈线径（d）=1.5 mm，外径（OD）=11 mm，内径（ID）=8 mm，中径（MD）=OD－d=9.5 mm，有效圈数（Nc）=15。弹簧常数（k）=（G×d4）/（8×MD3×Nc）≈0.3936 kgf/mm=3.86 N/mm。撞击头直径为10 mm，撞击面积（S）=3.14×（5 mm）2=78.5 mm2。固定撞击器的撞击深度为10 mm。调节调压螺丝为3个不同距离（X分别为20 mm、27.5 mm、35 mm），根据胡克定律F=kx，计算撞击力分别为77.2 N、106.2 N、135.1 N。A、B、C组分别接受77.2 N、106.2 N、135.1 N的撞击。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 Voluson E8 Expert彩色多普勒超声诊断仪，配备三维成像专用软件及编码造影软件包，RIC 5-9 D探头，CEUS状态，机械指数为0.14。将仪器调至RT3D-CEUS状态，超声造影剂采用声诺维（SonoVue，Bracco公司），使用前用5 ml生理盐水溶解造影剂冻干粉，振荡摇匀后抽取0.2 ml/次[7]，采用团注法经留置针管推入，快速尾推5.0 ml生理盐水冲管。团注造影剂的同时计时并连续记录动态图像，将数据存储于仪器硬盘。

1.4 增强CT检查 采用Siemens Somatom Dif i nition双螺旋CT，对肾进行平扫后，再通过美国Medra公司双筒高压注射器SCT 211经兔耳缘静脉注入非离子型对比剂碘帕醇注射液（商品名碘必乐，370 mgI/ml）2 ml/kg进行增强扫描，层厚0.75 mm，层间距0.5 mm，推注速度 1.5 ml/s。于注射对比剂 5～10 s、15～22 s、300～360 s采集肾增强信息，分别为皮质期、髓质期和排泄期的增强信息。

于撞击前、撞击后30 min内依次完成灰阶超声、CDFI、2D-CEUS、RT3D-CEUS和增强CT检查，将数据存储于仪器硬盘。应用RT3D-CEUS图像后处理软件分析超声造影特征，应用Siemens Syngo Multi Modality Workplace 后处理工作站分析增强CT图像。1.5 病理检查 检查结束后，采用气体栓塞法处死兔，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。

1.6 肾损伤分级 参照美国创伤外科协会（AAST）分级标准，将本实验兔肾损伤大致分为5级[8]。Ⅰ级：肾局灶性挫伤或包膜下血肿，无皮质裂伤；Ⅱ级：肾皮质裂伤，未超过皮髓质交界；Ⅲ级：肾实质裂伤超过皮髓交界；Ⅳ级：肾实质裂伤累及集合系统；Ⅴ级：肾碎裂伤、横断伤或肾蒂损伤。

2 结果

2.1 撞击前 灰阶超声清晰显示肾的内部结构；CEUS显示正常肾血流灌注，未见异常增强信号；RT3D-CEUS显示立体的肾血流灌注信息，未见异常增强信号。

2.2 撞击后

2.2.1 灰阶超声 15只实验兔均顺利完成灰阶超声检查。其中A组4只未见明显异常，1只包膜下可见液性暗区，肾皮质回声欠均匀；C组1只可见包膜下积液，但肾实质未见明显损伤病灶；其余9只可见肾轮廓不完整，肾皮质不连续，肾实质损伤区血肿形成且回声逐渐增高；包膜下可见液性暗区，液性暗区内部回声亦逐渐增高（图1A）。

2.2.2 CDFI 15只实验兔均顺利完成CDFI检查。A组4只肾血流灌注良好，1只损伤处可见血流信号局部缺失；C组1只兔肾内未见彩色血流信号，其余9只撞击后即刻伤肾血流灌注明显变弱，然后逐渐增多，肾实质损伤病灶血流信号呈不规则缺失（图1B）。

2.2.3 2D-CEUS 超声造影过程中，B组1只实验兔因麻醉深度不足，未能配合，行追加麻醉剂、击破流经肾脏的微泡等处理，于5 min后再次行造影检查。15只兔均成功进行超声造影。2D-CEUS下A组2只肾未见明显损伤，3只肾皮质可见细条状无增强区；C组1只兔肾全程未见增强；其余9只可见肾皮质连续性中断，肾实质内可见楔形或不规则形无增强区，与正常显影区域分界清晰，肾周液性暗区无增强（图1C）。

2.2.4 RT3D-CEUS RT3D-CEUS下A组2只未见明显损伤，余3只通过旋转不同角度，可以完整显示无增强区的形状与边界；C组1只兔肾始终不增强，其余9只通过调整不同的角度，可以立体、完整地显示出肾损伤病灶的部位、范围、深度及形态，病灶呈凹陷型灌注缺失区，边缘不规则，与正常显影的肾实质分界清晰，通过旋转不同切面，可以判断病灶与周围组织间的空间关系（图1D、E）。

2.2.5 增强CT A组1只兔肾增强CT未见明显损伤，4只肾周可见少量血肿，于皮质期可见肾皮质局部充盈缺损，髓质期及肾盂期未见明显异常。C组超声造影结果为肾全程未见增强的实验兔，注射造影剂时反应剧烈，增强CT检查失败；其余9只增强CT皮质期可见肾皮质完整性中断，未损伤区肾动脉走行清晰，血肿区肾动脉走行中断；髓质期肾实质内可见楔形或不规则形充盈缺损（图1F），肾周血肿无明显强化。肾盂期可见集合系统及输尿管显影，未见造影剂外溢，血肿区始终不强化。增强CT三维重建图像立体，损伤部位边界、范围清晰可辨（图1G、H）。

2.3 病理结果 大体病理可见肾损伤程度随撞击力的增加而加重：A组1只为Ⅰ级，仅见包膜下局限性血肿，肾表面未见明显撕裂伤；3只为Ⅱ级，肾皮质裂伤未超过皮髓质交界；1只为Ⅲ级，肾实质裂伤超过皮髓交界。B组1只为Ⅱ级，4只为Ⅲ级。C组3只为Ⅳ级，肾实质裂伤累及集合系统；2只为Ⅴ级，1只肾实质几乎断裂（图1I、J），另1只伤肾表面可见裂伤，但未见血液自肾主动脉向外涌出，诊断为肾主动脉损伤。均为单脏器损伤，无肝、脾、胃及肠道等其他脏器合并伤。光镜下可见肾包膜破裂，肾细胞发生不同程度的损伤，肾小球囊出血，肾实质损伤区及肾盂内可见红细胞分布，肾小管内可见红细胞管型及蛋白管型（图1K）。

图1 接受135.1 N撞击的实验兔。A.普通超声可见肾轮廓不完整，肾实质内血肿形成，边界模糊（箭）；B. CDFI可见伤肾血流灌注明显变弱，之后逐渐增多，肾实质损伤病灶血流信号呈不规则缺失；C. 2D-CEUS可见肾实质不规则形无增强区（箭），与正常显影区域分界清晰；D. RT3D-CEUS可见病灶呈凹陷型缺损（箭），图像立体、逼真，完整地显示出病灶的形态、范围及空间关系；E.通过调整不同角度，可以多方位观察病灶部位的损伤情况；F.增强CT可见肾动脉显影、肾皮质及髓质增强，损伤部位充盈缺损；G.增强CT三维重建，肾中部近楔形裂伤，未损伤部位正常显影；H.增强CT三维重建背面观，病灶界限清晰；I.大体病理可见肾实质裂伤，损伤区血凝块形成（箭）；J.沿长轴剖开后可见肾实质裂伤超过皮髓交界处，肾盂可见血凝块（箭）；K.光镜下可见肾细胞损伤，肾小球囊出血，肾小管内可见红细胞管型及蛋白管型（HE, ×20）

3 讨论

超声无辐射损伤，对于不宜移动的患者能在床边进行操作，允许多次造影以动态观察病情变化等优点，对闭合性肾损伤的诊断亦有重要价值。然而，超声对于轻微的肾损伤敏感性低，受操作者的水平影响也较大。CEUS的出现大大提高了闭合性腹部实质脏器外伤的诊断正确率[6,9,10]，但CEUS仅能显示单一断面的增强信息，无法显示肾损伤病灶的整体信息。3D-CEUS可以通过采集二维超声造影的信息，利用计算机重建出病灶的三维灌注，但其获得的是短暂的扫描资料，内容非常有限，如采集时机把握不好，会丢失非常重要的信息，而且图像质量容易受患者脏器动度的影响。RT3D-CEUS可以实时、立体地获得病灶造影全程的三维灌注信息，信息量大，采集时机及脏器动度对其影响较小，对诊断腹部实质脏器闭合伤的价值值得期待。

当肾实质受到损伤后，肾组织及微循环受损，血液外渗，此时灰阶超声可以发现包膜下积液。由于自身凝血功能的作用，外渗的血逐渐发生凝固并形成血肿，灰阶超声可见血肿区回声逐渐增高。CDFI可见肾灌注明显减低，回声增高的血肿区未探及或仅可探及零星血流信号，由于CDFI对高速血流敏感、对低速血流不敏感，无法确定血肿区是否存在低速血流灌注的可能。2D-CEUS为血池显像技术，损伤处血流循环被破坏，微泡造影剂不能到达的区域即表现为无增强区。然而2D-CEUS仅能显示单一平面的信息，对操作者水平要求高，若切面选取不当，易造成漏诊，从而出现假阴性。RT3D-CEUS可以立体地显示损伤病灶信息，回放分析造影全程的动态图像，通过调整不同角度、旋转不同切面，可以从各个方位观察到整个肾的情况，从而可能发现2D-CEUS所未能发现的损伤部位。本实验结果表明，RT3D-CEUS可以立体、完整、直观地显示肾实质损伤病灶的部位、范围和形态，其表现与增强CT相似。

与增强CT三维重建技术相比，RT3D-CEUS获得的肾血流灌注信号更完整。增强CT三维重建获得的是短暂的增强信息，其图像仅能反映扫描时间点的信息，扫描过早或过晚均会丢失重要数据，而且CT扫描过程易受脏器动度的影响。本实验中1只实验兔由于麻醉深度不足，注射CT造影剂时反应剧烈、动作幅度大，而造影剂排泄需要一定时间，短期内无法再次造影，未能成功进行增强CT检查。RT3D-CEUS可以实时显示造影全程的灌注信息，图像显影可以持续数分钟，信息量大，即使造影过程中动物不配合，由于微泡代谢较快，亦可以在短时间内再次造影。然而，RT3D-CEUS仅能观察单脏器损伤情况，在显示腹部脏器整体性及发现脏器复合伤方面不如CT。

本实验使用3种力度撞击兔肾建立闭合性肾外伤模型，结果显示，A组中大体病理证实为Ⅰ级及Ⅱ级的4例伤肾，灰阶超声及CDFI未发现明显异常，可能由于肾组织损伤较轻、实质内结构及血流灌注未出现明显异常，出血量较少因而未探及明显的液性暗区，加上肠气干扰等缘故，普通超声较难发现轻微的损伤；超声造影通过注射造影剂，增强正常组织与灌注异常组织之间的对比，可以提高对轻微损伤病灶的检出率，本实验中超声造影在A组2例Ⅱ级损伤的伤肾中出现灌注缺失，从而发现病灶，减少漏诊。对于中、重度肾外伤，普通超声多可显示，灰阶超声主要表现为发现血肿形成且回声逐渐增高，CDFI可见血肿区血流信号缺失，从而判断病灶部位，2D-CEUS可以表现为不同程度的灌注缺失，RT3D-CEUS可以直观、完整地显示出损伤病灶的形态及范围，有助于临床医师进行诊断。对于肾蒂损伤，若肾实质未受伤，灰阶超声可能无法发现肾实质异常或肾周积液，CDFI因肾主动脉损伤致肾血流灌注缺失，肾内未见彩色血流信号，二维及实时三维超声造影表现为肾全程无增强，有助于提高医师对肾主动脉损伤的诊断信心。

本实验中未见到肾活动性出血信息，这是由于兔的凝血功能较好，肾出血很快发生凝固，下一步研究将探讨RT3D-CEUS对诊断肾活动性出血的价值。

总之，RT3D-CEUS能实时、立体、逼真地显示闭合性肾外伤的部位、范围和形态，能为临床诊治提供重要的参考信息。

（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，广州军区广州总医院放射科欧陕兴主任、乔国庆医师，广州军区广州总医院泌尿外科胡卫列主任对本课题的大力支持）

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