超声评价创伤危重患者肾血流灌注的应用进展

林 倩，唐 杰

解放军总医院 超声科，北京 100853

超声评价创伤危重患者肾血流灌注的应用进展

林 倩，唐 杰

解放军总医院 超声科，北京 100853

肾是创伤危重患者最易受损的重要脏器之一，急性肾功能损害(acute kideney injury，AKI)的发生率及死亡率高。及时预测AKI发生的能力在监测病情进展中起着至关重要的作用。其中，评估肾血流灌注变化对于AKI早期诊断和保护肾功能具有重要的临床意义。本文就超声检查在创伤危重患者肾血流灌注变化中的研究进展作一概述。

急性肾损伤；血流灌注；超声；重症监护

肾是创伤危重患者最易受损的重要器官之一，急性肾功能损害(acute kideney injury，AKI)的发生率高达35%，可能成为导致死亡的唯一危险因素[1-4]。因此，预测AKI发生的能力在监测病情进展中起着至关重要的作用。临床上，常以尿量作为重要监测指标，但是，因为代偿机制的存在，尿量在病程早期表现相对迟钝和不敏感[1-3]。此外，相关肾功能研究中，实验室检查肾功能的指标多局限在肌酐清除率、血肌酐的水平，尚不能代表肾损害的早期状况[5-6]。研究表明，肾血流动力学的改变早于肾的病理变化，并在一定程度上代表肾损害的程度[7]。及时评估肾血流灌注变化对于AKI早期诊断和保护肾功能具有重要的临床意义。

影像学检查是现代医学进展的重要内容，大大拓宽了人们对疾病认识的深度和广度。与常规实验室检查相比，影像学检查空间和时间分辨力更高，不仅显示解剖结构，还能提供功能学信息。近年来，国内外学者尝试通过超声造影、CT或MRI增强扫描技术研究脏器血流灌注与器官功能之间的关系。超声作为一种简便、实时、无创、无辐射、可重复的影像学检查，更适于评价创伤危重患者的肾血流灌注，凭借自身技术的不断发展完善，对肾血流灌注的研究也逐渐从定性走向定量，诊断水平大大提升，现综述如下。

1 彩色多普勒超声肾检查

1.1 技术及理论依据 主肾动脉起自腹主动脉侧壁，经肾门入肾后分为数支叶间动脉，在肾柱内上行至皮质与髓质交界处，横行分支为弓形动脉。弓形动脉分出若干小叶间动脉，呈放射状走行于皮质迷路内。肾血流速度可以直接反映肾血管充盈度和血供情况，肾血管阻力指数与血管弹性和肾间质改变有关，能反映血管弹性和肾血管床阻力情况。肾内血管阻力增加是早期肾功能受损的基础[7]。目前，彩色多普勒超声(color doppler flow imaging，CDFI)结合脉冲多普勒超声(pulsed wave doppler，PW)最常用于评估肾血流灌注情况。通过测量肾动脉收缩期峰值血流速度(Vmax)、舒张末期血流速度(Vmin)、阻力指数(resistance index，RI)、搏动指数(pulse index，PI)，间接反应肾实质的血流灌注情况。其中，最常应用的监测指标是各级肾动脉的RI，它反映了动脉某一横断面的顺应性和血流弹性阻力，是对肾实质损害程度的客观定量评价[8]。动物和临床研究均表明，应用CDFI技术测量RI值，是一种简单、迅速、无创和重复性强的方法，适合作为创伤危重患者发生AKI的危险评估工具，进而提供休克时调整血流动力学变化的策略[7-8]。

正常成人肾RI值为0.6，上限为0.7，测量肾叶间-弓形动脉的RI值会取得更为一致的结果参数[8]。

1.2 实验研究与临床应用 肾血管急剧收缩是AKI发生的重要病理生理因素，Platt等应用RI值监测梗阻性肾损伤，提出RI≥0.7即可诊断急性梗阻性肾损伤，并早于肾盂肾盏扩张的发生。Clancy等[9]通过研究持续性失血的动物模型，发现主肾动脉、肾叶间动脉及弓形动脉的RI都明显增加。其中，4只实验猪平均动脉压降至26 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)时，肾皮质区多普勒彩色血流信号消失。回输血液及平衡液后，仅肾叶间动脉RI值显著不同于基础值。国内杨红等[10]应用超声监测大鼠失血性休克及再灌注过程中肾血流动力学的改变，分别于大鼠失血性休克前、后及再灌注24 h内行常规二维及CDFI检查，发现休克期大鼠肾实质回声无明显改变，休克及再灌注过程肾体积及实质厚度无显著改变，提示常规二维超声监测大鼠休克过程意义不大。应用CDFI检查后发现，休克期肾脏各级动脉Vmax、Vmin均下降，其中以Vmin下降最明显(P＜0.01)，此时病理显示肾细胞损害，但肾生化指标并未发生显著改变，表明CDFI检查能够较早提示肾损害。再灌注后，大鼠肾内血流信号较休克时明显增多，皮质区可探及血流信号，提示再灌注后，心输出量增加，肾血流灌注增多。Corradi等[11]对急诊收住的52名多发创伤患者进行监测，记录RI值、血红蛋白、标准碱剩余、乳酸、收缩压、pH、心率和下腔静脉内径值预测失血性休克的发生。回归分析得出，创伤患者肾皮质血流重新分配是对隐匿性出血的早期响应。作为一种非侵入性诊断方法，超声测定RI＞0.7时即可预测失血性休克的发生。

此外，临床上还需进一步区分功能性AKI和器质性AKI。功能性AKI源于肾血流灌注减少，迅速可逆；器质性AKI源于肾结构损伤，并进一步发展为肾功能不全。假设，病理生理进程是从短暂可逆的功能性AKI最终发展至持续的器质性AKI。单纯尿液检验并不能区分开两者[12]。许多检测AKI的新型生物学标记物，如C反应蛋白，白介素18，肾损伤因子1等可以提高两者的鉴定正确率。实验室及临床研究提示，取得RI值可以辅助预测AKI的发生[13]。可逆性AKI实验兔模型显示，在AKI发生、发展及恢复期的变化中，RI值增高早于血清肌酐的变化[14]。Platt等[15]在91名AKI患者中测得，持续AKI患者平均RI值显著高于短暂AKI患者(0.67±0.09 vs 0.74±0.13，respectively； P＜0.01)。Darmon等[13]观察51名内科重症监护病房(ICU)患者，35人发生了AKI。通过测量非AKI组、短暂AKI和持续AKI组的RI值，发现相比尿量监测，RI值能够更好地诊断持续AKI，并得出结论：临床重症患者，通过CDFI检查，测量RI值可以预测可逆性AKI。Corradi等[11]推荐，肾RI值作为多发性创伤出血患者重要的监测指标。

但是CDFI受声束与血流方向夹角的影响，显示细小、低流速血管的敏感性较低，对深部组织的血流也不敏感；PW测量流速时角度依赖性大，单纯RI值尚不能做到全面评价整体肾实质灌注，尤其是对肾皮质血流的评估不足。此外，RI值的测量同样受到取样容积和患者体位的影响[16]。患者自身疾患，如动脉粥样硬化、糖尿病肾病、原发性高血压、慢性肾损伤等均能影响RI值的变化[17]。

2 能量多普勒超声肾检查

2.1 技术及理论依据 能量多普勒超声(power doppler ultrasound，PDUS)检查是以血流中的红细胞能量反射为基础，彩色信号的颜色和亮度代表多普勒信号的能量，该能量的大小与产生多普勒频移的红细胞数目关系密切，在检测低速血流时可通过调节阈值实现，目前可检测出内径约0.2 mm细小血管的低速血流。并可以通过计算机软件测算出血流分布的彩色像素面积(CPA)、彩色亮度值(CV)及血管指数(VI)等。2.2 实验研究与临床应用 1994年Bude等[18]首次正式报道应用PDUS显示肾血流灌注，其敏感度较CDFI高3 ～ 5倍，显示最低血流速度的精确度可达μm/min，并且不受血流方向及血流与声束夹角的影响，尤其有利于低能量、低流速及细小血流的检测。Kuwa等[19]在猪肾血管闭塞和再灌注模型中尝试应用PDUS技术，通过测量肾皮质血流的平均灰阶强度，发现肾动脉闭塞时强度下降，再灌注后强度增强，肾皮质血流与PDUS强度相关性好(r2=0.844)。Kuwa等[20]经动物实验得出，应用PDUS评估休克期及复苏期肾皮质微血管血流变化优于尿量监测。王建宏等[21]制作犬肾不同程度血流灌注模型，利用计算机定量分析得出肾灌注参数CPA和CV，发现CPA、CV均与肾动脉血流量呈线性正相关(r=0.99)。当肾血流量减少50%和75%时，CPA明显减少；CV则仅在血流减少75%时明显下降。提示，PDUS对反映犬肾血流灌注的异常变化较为准确。

但是PDUS显示的是血流能量信息，并非速度信息，故不能直接显示血流性质和方向。同时，PDUS会受到彩色增益、彩色灵敏度、灰阶增益及仪器输出功率等条件的影响，如高频探头显示的彩色像素面积较低频探头更大，当彩色外溢时，VI值会高估血流灌注。此外，定量参数也存在局限性：1)量化指标均基于血流显示满意时所得的肾超声能量图，所测得值为一个切面的瞬时值，但肾血流速度受心动周期影响较大，而且由于其只是平面显像，亦无法准确显示器官整体的血流灌注情况；2)VI值仅代表感兴趣区内血管床的数量，而CPA仅代表血流充盈时最大范围，CV大小仅与充盈满意时所测得血液中红细胞数量有关，均不能全面反映感兴趣区内肾血管血流的异常变化，更无法评估肾小血管的弹性病理改变。

3 超声造影肾检查

3.1 技术与理论依据 超声造影(contrast enhanced ultrasound，CEUS)是近年来发展起来的一种评价微循环及组织灌注的新技术。不同于CT、MRI或同位素等造影剂，超声造影剂微泡仅在血池循环，不渗入血管间质也不被肾小球滤过和肾小管转运，其血流动力学与红细胞相似，是理想的红细胞示踪剂，从而达到血管结构可视化，检测毛细血管水平的血液流动的目的[22]。肾丰富的血供及特殊的微血管分布模式为利用超声造影评价肾血流灌注状态提供了有利的条件。

造影增强信号随着时间的改变可被描记为时间-强度曲线，通过分析曲线参数得到任意时间点和时间段内的造影剂强度变化，得出相应的灌注参数和图像，以量化的方式接近真实地反映了肾血流灌注情况，从而对血流动力学改变作出评价，体现其功能成像的特征。

3.2 实验研究与临床应用 在肾移植、肾血管病变等方面，该技术均有大量的临床应用研究，但在休克方面，相关研究则以动物实验居多。Taylor等[23]采用超声造影联合能量多普勒对兔失血性低血压状态下肾实质血流灌注变化进行定量研究，结果显示，在基础血压的70%、50%及40%状态时，造影前由能量多普勒图像取得的肾皮质彩色像素值相比基础状态差异无统计学意义(P＞0.1)，造影后各低血压状态时的肾皮质彩色像素值较基础状态降低(P＜0.000 1)，不同低血压状态下由彩色像素值的时间-强度曲线所测得的曲线下面积与经放射性微球测得的肾皮质血流量高度相关(r=0.86，P＜0.000 1)。George等制作兔动脉灌注压下降模型，研究造影增强能量图在评价肾灌注形态学方面的价值，结果显示造影增强能量图能够直观反映出外周肾皮质血流灌注量随着灌注压递减，并且随着血压的降低，检测不到血流的皮质部分厚度逐渐增厚。团注声学造影剂后，通过肾皮质局部的时间-强度曲线变化，描绘局部组织动态增强过程。并且，通过递进性低血压动物实验，显示肾及局部的曲线下面积与其血流量密切正相关。Kishimoto等[24]则通过给急性肾衰竭患者外周静脉注入Levovist，然后采用能量多普勒显像观察其肾皮质血流灌注情况，并与造影前的灌注情况相对比，从而对患者预后作出判断，结果发现肾皮质在造影前后均存在血流灌注的患者，大多数预后良好；而那些造影前肾皮质无血流灌注，而仅在造影后显示有灌注的患者，约有半数死亡。Granata等[25]回顾文献后，对CEUS评估肾缺血的优势及意义予以肯定。Schneider等[26]认为重症监护室中应用CEUS可以定量评价AKI患者肾血流灌注变化，是极具应用前景的监测工具。

尽管应用CEUS评价肾血流方面的报道众多，但其仍处于初期阶段，缺乏系统、全面阐述肾不同功能区域血流灌注的研究。尚需大量动物及临床试验探索低血容量休克下肾血流灌注的规律。低血容量休克下患者的心动周期波动大，必然会影响肾血流灌注。虽然利用心动触发模式可以减少这种影响，但仍会存在误差。切实改进动态序列图像的准确定位、灌注参数标准化等问题，以期为临床提供快速、可靠、直观的定量方法。由于目前采集的超声造影灌注参数仍是以二维为主，并不能全面反映肾整体的血流灌注状态，因此随着超声造影定量技术的发展，三维血流灌注成像将具有更广阔的应用前景。

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Application of ultrasonography in assessment of renal perfusion in critical trauma patients

LIN Qian, TANG Jie
Department of Ultrasonography, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China

TANG Jie. Email: txiner@vip.sina.com

Kidney is one of the most frequently injured organs in critical trauma patients. The incidence and mortality of acute kidney injury (AKI) remain high. The ability to predict the occurrence of AKI plays an important role in monitoring its progression.Assessment of renal perfusion is of great clinical significance in early diagnosis of AKI and protection of renal function. Following is a review of the application of ultrasonography in assessment of renal perfusion in critical trauma patients.

acute kidney injury; renal perfusion; ultrasound; intensive care

R 445.1

A

2095-5227(2014)04-0392-03

10.3969/j.issn.2095-5227.2014.04.025

时间：2014-01-10 10:24 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3275.R.20140110.1024.001.html

2013-02-07

国家自然科学基金项目(81071279)

Supported by National Natural Science Foundation of China(81071279)作者简介：林倩，女，在读博士，主治医师。研究方向：超声医学。Email: lq786130@sina.com

唐杰，男，主任医师，教授，博士生导师。Email: txiner@vip.sina.com