多普勒超声监测急性失血性休克肾血流动力学的实验研究

刘锐洪，何晶玲，孙彬录，李国英，袁桂忠，王莎莎，李叶阔

多普勒超声监测急性失血性休克肾血流动力学的实验研究

刘锐洪，何晶玲，孙彬录，李国英，袁桂忠，王莎莎，李叶阔

目的 探讨彩色多普勒(CDFI)及频谱多普勒(PW)技术监测急性失血性休克兔肾血流动力学改变的价值。方法 16只健康新西兰大耳白兔通过放血建立失血性休克模型，分为正常对照[100%MAP(平均动脉压)]、轻度休克(70%MAP)、中度休克(50%MAP)、重度休克(40%MAP)4个组(n=4)。采用灰阶超声(2DUS)、CDFI及PW检查动物模型右肾。采用2DUS观察右肾内结构并测量右肾的长径及宽径，采用CDFI观察兔右肾内血流分布情况，用PW分别测量右主肾动脉(MRA)、右肾段动脉(SRA)、右肾叶间动脉(IRA)血流参数，包括收缩期峰值流速(Vmax)、舒张期最小血流速度(Vmin)及阻力指数(RI)。结果 成功建立失血性休克动物模型，实验结束时14只兔存活，2只死于重度休克。从正常对照组到重度休克组，平均动脉压逐渐下降，呼吸、心率逐渐上升(P<0.05)。在休克前及休克后各阶段，2DUS观察肾脏大小、回声未见明显异常。从正常对照组到重度休克组，CDFI结果显示肾内血流分布逐渐减少；PW测得各级肾动脉Vmax及Vmin逐渐降低，RI逐渐升高，RI在各组间差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 多普勒超声监测能准确反映兔不同程度失血性休克状态下的肾血流动力学改变，可作为无创性监测工具。

超声检查，多普勒；休克，出血性；肾；血流动力学

失血性休克(hemorrhagic shock，HS)属于低血容量性休克，是一种常见的临床急危重症。HS可导致急性肾功能损害(acute kidney injury，AKI)，发生率约35%[1]。研究发现，肾血流动力学变化与肾损害程度密切相关[2-3]，因此监测HS肾血流动力学变化意义重大。本研究通过建立HS动物模型，应用彩色多普勒(CDFI)及频谱多普勒(PW)技术对HS动物模型肾血流动力学变化进行研究，评估CDFI 及PW在监测HS肾血流动力学改变方面的价值，以期为临床提供更多参考信息。

1 材料与方法

1.1 实验动物 健康新西兰大耳白兔16只(由广州军区广州总医院动物实验中心提供)，体重2.5～3.0kg，雌雄不限。本研究经广州军区广州总医院实验动物伦理委员会批准。

1.2 动物模型的建立 实验兔经耳缘静脉注射3%戊巴比妥钠1ml/kg进行麻醉并备皮，取仰卧位固定于动物板。经耳缘静脉置入22G留置针作为注射通道，并注射200U/kg肝素钠(规格2ml:1.25万U，批号20121008，天津生物化学制药有限公司)。分离颈动脉并插管连接三通管，一端作为间歇放血通道[0.5ml/(kg·min)]，控制放血到特定水平的低血压。一端连接心电监护仪，测量动物平均动脉压(mean arterial pressure，MAP)。通过放血或输血方式，维持每个等级休克血压稳定。将16只兔分为正常对照组(100%MAP)、轻度休克组(70%MAP)、中度休克组(50%MAP)及重度休克组(40%MAP)，每组4只。成功建立HS模型，实验结束时14只兔存活，2只死于重度休克。

1.3 仪器与方法 仪器采用LOGIQ-E9超声诊断仪(GE公司，美国)，9L-D探头，频率为6～9MHz。休克前及休克后每个阶段血压稳定5min后，记录相对应的心率(heart rate，HR)、呼吸频率(respiratory rate，RR)。采用灰阶超声清晰显示兔右肾纵切面，测量双肾的长径及宽径，同时观察肾内结构，特别是肾皮质厚度及回声强度。采用CDFI观察右肾内血流分布情况，用PW测量右侧的主肾动脉(MRA)、肾段动脉(SRA)、肾叶间动脉(IRA)血流参数，包括收缩期峰值流速(Vmax)、舒张期最小血流速度(Vmin)及阻力指数(resistive index，RI)。为保证测得数据具有可比性，在实验中固定机器参数(Frq=6.3，Gn=30.0，L/A=2/7，PRF=2.6，WF=139，S/P=4/16，AO=100%)，统一测量右肾，多普勒声束与血流夹角<60°。

1.4 统计学处理 采用SPSS 19.0软件进行统计分析。计量数据以±s表示，每只兔休克前后每个阶段行自身对照，符合正态分布的计量资料多组间比较采用方差分析，两两比较采用LSD-t检验；非正态分布数据采用非参数检验或进行变量转换再行方差分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 生理指标测量 与正常对照相比，随着休克程度加重，MAP逐渐下降，呼吸、心率呈逐渐上升趋势，差别有统计学意义(P<0.01，表1)。

表1 不同休克阶段生理参数的比较(±s, n=4)Tab.1 The physiological parameters in different stages of shock (±s, n=4)

表1 不同休克阶段生理参数的比较(±s, n=4)Tab.1 The physiological parameters in different stages of shock (±s, n=4)

MAP. Mean arterial pressure; RR. Respiratory rate; HR. Heart rate. (1)P<0.05 compared with normal group; (2)P<0.05 compared with mild shock group; (3)P<0.05 compared with moderate shock group

2.2 灰阶超声检测结果 各组兔肾脏的形态、大小无明显变化，实质回声均质、无明显变化，肾实质与肾窦比例未见明显变化。

2.3 彩色多普勒超声检测结果 CDFI检查可见肾脏血管树结构。正常对照组肾动静脉各级血管树显示清晰、明亮(图1A)。轻度休克组肾动脉末端部分血管树显示不清，血管树亮度减低；肾静脉血管树不完整，内径变细，亮度稍减低(图1B)。中度休克组肾动脉血管树进一步减少，内径变细，亮度减低；肾静脉血管树进一步减少，管径变细，亮度减低(图1C)。重度休克组肾动脉血管末梢分支显示不清，内径变细，亮度暗淡；肾静脉血管树呈点状分布，失去放射状分布形态，管径细小，颜色暗淡(图1D)。

图1 不同休克阶段CDFI肾血流图Fig.1 Renal CDFI in different stages of shock

2.4 频谱多普勒超声检测结果 各组肾动脉血流多普勒参数值见表2。正常状态下兔肾动脉血流频谱呈双峰低阻型，按MRA、SRA、IRA顺序，Vmax、Vmin逐渐下降，RI逐渐上升。休克后肾动脉血流频谱呈单峰低速高阻型；随着休克程度加重，同一级血管Vmax及Vmin逐渐下降，RI逐渐上升，且各组间差异均有统计学意义(P<0.05)。

表2 不同休克阶段肾动脉血流参数比较(±s，n=4)Tab.2 Parameters of renal artery in different stages of shock (±s, n=4)

表2 不同休克阶段肾动脉血流参数比较(±s，n=4)Tab.2 Parameters of renal artery in different stages of shock (±s, n=4)

MRA. Main renal arteries; SRA. Segmental renal arteries; IRA. Interlobar renal arteries. (1)P<0.05 compared with normal group; (2)P<0.05 compared with mild shock group; (3)P<0.05 compared with moderate shock group

3 讨 论

HS是一种常见的临床急危重症，是44岁以下年龄段的第一位死因[4]。HS的病理生理机制十分复杂，主要为大量失血引起全身氧输及氧耗之间的失衡[5]，血液流失后依次导致血流动力学不稳定、凝血功能障碍、氧输送下降、组织灌注下降，继而引起全身性炎症反应、多个重要器官功能障碍，最终导致患者死亡[6-7]。HS治疗的关键是保证组织灌流量，因此，监测脏器血流灌注对于HS的诊治具有重要意义。肾脏血供丰富，对缺血十分敏感，肾血流灌注直接影响肾功能，且测定肾血流灌注情况可反映全身循环状态[8]。从临床角度看，监测HS肾脏血流变化对指导临床诊治、保护肾脏功能有积极意义。超声检查具有实时、无创、重复性好、移动灵活、无明显禁忌等优点，已广泛用于各种肾脏疾病的检查[9-11]。常规超声能够清晰显示肾脏的形态、结构，CDFI及PW能显示肾血管树结构，检测肾内各级动脉血流动力学的变化，并获取各血流参数，如Vmax、Vmin及RI，Vmax和Vmin直接反映了肾动脉血供情况，RI则反映血管弹性和血管床阻力情况，上述各指标在一定程度上可反映肾脏的血供情况及肾功能状态[8,12]。

本研究建立了HS动物模型，并采用超声检查获取肾动脉血流动力学变化的资料，结果显示在正常对照及不同休克程度下，兔肾脏大小、灰阶图像均未出现异常改变。HS起病较急，早期一般未发生明显形态学改变，常规灰阶超声对休克过程的肾脏监测意义不大。

CDFI检查可清楚显示肾脏血管树结构，随休克进展彩色血流信号逐渐减少。随休克严重程度增加，PW测得肾内血管Vmax及Vmin逐渐下降，Vmin较Vmax下降程度明显，RI逐渐升高，各组间差异有统计学意义(P<0.05)。休克后因全身血容量减少，肾动脉收缩导致RI增加，RI增加也会进一步影响肾脏血供。Corradi等[13]推荐将RI作为休克状态下肾血流监测的重要指标。Bossard等[12]研究发现RI与肾损害密切相关，RI值越高，肾损害越严重。CDFI及PW的临床应用也有一定的局限性，它们只能观察肾脏较大血管的信息，对细小低速血管的敏感性较低，这在一定程度上影响了对肾血流灌注的全面评估。尽管如此，RI测量简便、准确、无创，可作为HS脏器血流灌注的初步评估指标。

多普勒超声是临床上应用非常成熟的技术，对超声设备要求不高，具有价廉、简便、快速、无创、移动灵活等优点，其检查结果能反映HS肾脏主要血管血流改变，血流参数Vmax、Vmin、RI与休克程度密切相关，故多普勒超声可作为HS脏器血流灌注的无创性监测工具，为临床诊治HS提供重要的参考信息。

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Monitoring of renal hemodynamics during acute hemorrhagic shock with Doppler ultrasonic imaging: an experimental study

LIU Rui-hong1, HE Jing-ling1, SUN Bin-lu2, LI Guo-ying3, YUN Gui-zhong3, WANG Sha-sha3, LI Ye-kuo3*1Graduate School of Southern Medical University, Guangzhou 510515, China
2Medical Team of PLA Troop 75752, Foshan, Guangdong 528100, China
3Department of Ultrasound, Guangzhou General Hospital of Guangzhou Command, Guangzhou 510010, China
*

, E-mail: yekuoli@163.com
This work was supported by the "Twelfth Five-Year Plan" Medical Science Development Foundation of PLA (CWS12J076) and the Science and Technology Planning Project of Guangdong Province (2011B080701019, 2012B031800309)

Objective To evaluate the value of color Doppler flow imaging (CDFI) and pulsed-wave Doppler (PWD) in monitoring renal hemodynamics in rabbits with acute hemorrhagic shock. Methods The experimental model of acute hemorrhagic shock was reproduced in 16 normal New Zealand white rabbits by controlled exsanguination which was divided into 4 different grades: normal (100% MAP), mild (70% MAP), moderate (50% MAP), and severe (40% MAP). The right kidney of the experimental animal was examined by gray-scale ultrasound (2DUS), CDFI and PWD. The structure of the right kidney was observed with 2DUS. CDFI was used to monitor the change in right renal hemodynamics along with the progression of shock. The hemodynamic parameters of main renal artery (MRA), segmental renal artery (SRA) and interlobar renal artery (IRA) were measured by PWD, including the peak systolic velocity (Vmax), minimum diastolic velocity (Vmin) and resistive index (RI). Results The animal model of hemorrhagic shock was successfully reproduced in 16 healthy New Zealand rabbits, of which 14 rabbits survived at the end of the experiment, and 2 died of severe shock. The mean arterial pressure (MAP) declined, while the respiratory rate and heart rate increased as the circulation changed from normal to severe shock (P<0.05). Observation of the right renal structure by 2DUS revealed no obvious changes after bleeding in different degrees. CDFI showed a gradually reduced distribution of blood flow in renal hemodynamics along with the progression of hemorrhagic shock. Vmaxand Vmindeclined gradually, while RI intensity increased as the hemorrhagic shock progressed from minor to severe. There was statistically significant difference in RI intensity betweendifferent grades of shock (P<005).ConclusionCDFI and PWD can quantitatively assess the renal hemodynamics during acute hemorrhagic shock, so it can be used as a noninvasive monitoring tool in the diagnosis and treatment of hemorrhagic shock.

ultrasonography, Doppler; shock, hemorrhagic; kidney; hemodynamics

R445.1

A

0577-7402(2015)06-0454-04

10.11855/j.issn.0577-7402.2015.06.06

2014-12-19；

2015-03-13)

(责任编辑：李恩江)

军队“十二五”医学科研基金(CWS12J076)；广东省科技计划项目(2011B080701019、2012B031800309)

刘锐洪，硕士研究生。主要从事超声造影方面的研究

510515 广州 南方医科大学研究生学院(刘锐洪、何晶玲)；528100 广东佛山 解放军75752部队卫生队(孙彬录)；510010 广州 广州军区广州总医院超声科(李国英、袁桂忠、王莎莎、李叶阔)

李叶阔，E-mail：yekuoli@163.com