彩色多普勒感兴趣区定量技术评价肾病综合征患者肾皮质血流灌注

洪 柳 HONG Liu

王 静 WANG Jing

谢明星 XIE Mingxing

彩色多普勒感兴趣区定量技术评价肾病综合征患者肾皮质血流灌注

洪 柳 HONG Liu

王 静 WANG Jing

谢明星 XIE Mingxing

肾病综合征（nephrotic syndrome，NS）是一组主要累及肾小球基膜及毛细血管多种病变的临床症群[1]。在疾病早期，NS的临床症状、形态功能改变尚不明显，但可能存在细小动脉损害。早期明确末梢循环受累程度有助于临床准确评估患者病程与制订治疗方案。本研究应用彩色多普勒超声血流定量技术检测肾脏皮质血流灌注状态，以期为NS早期损害的诊断及监测提供诊断依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性2014年9月—2015年1月期间分析华中科技大学同济医学院附属协和医院收治原发性NS患者21例，其中男13例，女8例；平均（47.8±3.2）岁，病程12 d～2年余。NS组患者依据实验室检查（每日尿蛋白＞ 3.5 g/1.73 m2体表面积，血浆白蛋白＜30 g/L）、水肿、伴/不伴有高脂血症等，诊断为NS肾功能代偿期。所有患者均经肾脏穿刺病理检查排除各种继发性NS，病理提示小管间质病变均为轻-中度，管周小动脉均存在不同程度细胞变性。另选取性别、年龄匹配的29名健康志愿者为对照组，其中男13例，女16例；平均（43.9±4.3）岁。既往无慢性肾病、糖尿病、高血压等病史，实验室检查血、尿正常。

1.2 仪器及方法 采用Philips iU22超声诊断仪，C5-1探头，频率3.5 MHz，固定二维灰阶增益、彩色多普勒条件设置。受检者取仰卧位，连接心电图，选取标准左肾冠状切面。测量肾脏长径、厚度及截面积（S=π×1/2长×1/2厚）以及肾脏皮质厚度；观察实质及皮髓质回声。动态观察彩色血流信号的分布与强弱程度以及血流束的连续性等。嘱患者屏住呼吸，测量左肾中部肾柱间叶间动脉、皮髓交界处弓形动脉及皮质边缘处小叶间动脉的收缩期峰值流速（peak systolic velocity，PSV）、舒张期末流速（end of diastolic velocity，EDV）及阻力指数（resistance index，RI），采集3个心动周期彩色血流动态图像储存，以供离线分析处理。数据采集均于肾脏穿刺操作前1～2 d完成。

1.3 图像分析 使用Q-lab 8.0分析软件，选择肾脏中部锥体皮质勾画感兴趣区（ROI），保持ROI面积恒定，系统自动分析获得血管指数（vascularity index，VI）、血流指数（f l ow index，FI）和血管血流指数（vascularization flow index，VFI）在心动周期内不同时间点的变化曲线，记录VI、FI、VFI峰值。图像由2名超声主治医师采用双盲法进行分析。

ROI技术采用血管色谱数据系统（vascular chromatography data system，V-CDS），通过采集原始射频信号，分析图像中影像数据的像素内容，计算彩色定量指数（也称颜色指数），系统提供时间-强度曲线（time-intensity curve，TIC），可提供相应定量参数评价肾血流灌注。相关定量指标与公式如下：VI=彩色像素数量/总像素数量，代表ROI内的血管床数量；FI=幅度加权彩色像素总和/彩色像素数量，代表ROI血管内血流速度的平均值；VFI=幅度加权彩色像素总和/总像素数量，即VFI=VI×FI，代表血流信号的数量和强度，代表ROI内的血流灌注量[12]。上述指标理论上可作为评价血流灌注的定量指标。

2 结果

2.1 病理结果 本组21例NS患者的肾穿刺病理组织学结果显示，病变主要局限于肾小球系膜及毛细血管，未见明显肾小球纤维化及硬化，无明确的肾动脉病变（图1）。

图1 男，43岁，NS患者肾脏穿刺病理组织图（病理诊断为系膜增生性肾小球肾炎）。肾小球系膜细胞及基质弥漫增生（PAS，×400，A）；肾小球毛细血管袢僵硬扩张（PAS，×400，B）；电镜示肾小球脏层上皮细胞足突广泛融合（×4000，C）

2.2 二维图像特征 NS组肾脏切面形态饱满，体积增大，皮质回声增高，皮髓质分界尚清（图2）。NS组肾脏长径、厚度、截面积测值均大于对照组，组间比较差异有统计学意义（P＜0.05）；两组间皮质厚度差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 二维图像测值比较（x±s）

2.3 肾皮质彩色多普勒血流分布及参数比较 对照组肾皮质内可见丰富的血流信号，叶间动脉、弓形动脉及其分支内血流呈树枝状分布，血流信号均可达包膜下皮质边缘（图3A）。NS组肾皮质内血流信号明显减少，血流束纤细，分布稀疏，大部分患者皮质边缘血流信号明显减少（图3B）。组间比较，对照组叶间动脉PSV、EDV测值均高于NS组，差异有统计学意义（P＜0.05）；而两组间叶间动脉、小叶间动脉RI值差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

2.4 ROI指数指标对比分析 NS组TIC曲线较对照组走行平滑，峰值均较对照组低，两组肾皮质血流定量曲线见图4。两组间肾皮质VI、FI、VFI测值差异有统计学意义（P＜0.01），见表2。

对观察者间及观察者自身测得VI、FI、VFI数据进行Bland-Altman分析显示：数据均位于±1.96倍标准差区间内，观察差值均位于95% CI区间内，在临床允许的范围内，观察者间及观察者自身测得的数据具有较好的一致性（图5）。

3 讨论

肾皮质血供丰富，血流量约占整个肾脏血流的90%，其血流灌注情况直接影响肾脏功能。肾功能受损后，随着肾皮质血流量进行性减少，肾脏启动自身调节机制维持血流灌注的稳定，肾小球高压使小动脉壁增厚和毛细血管壁张力增高，进而引起缺血和内皮细胞损害，促使残余肾小球代偿性肥大，进一步加重硬化及加大肾入球小动脉阻力，造成恶性循环。因此肾脏血流动力学的改变是影响肾脏功能的重要因素[2-3]。

NS是一组以肾小球基膜通透性增加伴肾小球滤过率降低等肾小球病变为主的综合征，临床典型表现为大量蛋白尿、低白蛋白血症、水肿、伴/不伴有高脂血症等。肾活检组织形态表现为多种类型的病变，其中以微小病变、系膜增生性膜性病变、膜增殖性病变和局灶性肾小球硬化较多见[1]。

由于肾小球受损，肾脏皮质血管灌注较正常肾脏明显减少，早期准确评价肾脏血流灌注受损情况对于早期评估肾脏损害和监测极为重要[4]。目前临床常用评价肾脏血流灌注的影像学方法包括放射学核素显像、增强CT造影、MRI及超声等，而超声因其无创性、实时性、可重复性等优点成为首选评价方法[5]。

表2 两组肾脏彩色多普勒临床常用血流参数及血流定量指标比较（x±s）

图4 肾脏皮质边缘感兴趣区TIC曲线比较，NS组曲线明显比对照组低平，峰值减低。男，39岁，对照组皮质血流TIC曲线VI、FI、VFI曲线（A～C）；男，41岁，NS组皮质血流TIC曲线VI、FI、VFI曲线（D～F）

目前临床通常以肾脏皮质厚度及肾皮质血流RI作为衡量NS肾脏形态学及血流动力学改变的参考依据。但本研究证实在疾病早期，临床常用指标难以及时反映疾病变化及进展。NS组较对照组肾脏体积增大，皮质厚度较对照组略大，但差异无统计学意义（P＞0.05），说明单纯二维图像特征不足反映疾病早期功能改变。如何早期明确可能存在的细小动脉受累及末梢循环受累损害将有助于临床准确评估患者病程与治疗方案。传统彩色多普勒技术受仪器设置、患者水肿以及体位等各种因素的影响及干扰，难以早期定量诊断肾脏受损。既往研究应用能量多普勒分析肾实质血流灌注，但因无法显示血流方向，后处理分析繁琐耗时而缺乏应用前景[6-7]。

RI可反映肾血管床的阻力状态，与血管弹性及肾间质改变有关，与肾脏功能呈正相关，是临床反映肾损伤及程度的传统指标；且不受角度的影响，可真实地反映肾血管的血流动力学状态[8-10]。当病变仅局限于肾小球，各级肾动脉RI与对照组之间可无显著性差异[11-14]。大量研究表明小管间质病变的有无和程度轻重是决定预后的重要因素[8-12]。本研究中，NS组与对照组叶间动脉、小叶间动脉的RI值差异无统计学意义（P＞0.05）。本研究中患者病理组织学显示主要是系膜增生性膜性病变、非典型膜增殖性病变等，病变主要局限于肾小球，间质早期未受累，肾功能处于代偿状态，故RI值在NS早期评估的应用也具有局限性[15]。

彩色多普勒ROI定量技术是一种定量评价感兴趣区内血流信号的技术。通过在靶器官内勾画ROI，计算其内彩色指数，对靶器官内血流灌注情况进行定量分析。其中VI代表ROI内的血管床数量；FI代表ROI血管内血流速度的平均值；而VFI则是两者的乘积，可代表ROI内的血流灌注量。既往曾有研究将彩色多普勒定位技术应用于评价原发性高血压患者早期肾脏末梢循环血流灌注状态的改变，也存在末梢血管床的减少，灌注减少及灌注时间延长的改变[16]。本研究显示NS患者VI、FI、VFI均低于对照组，患者血管床数量减少、血管内血流速度减慢，肾脏皮质血流灌注明显减少，可敏感反映肾皮质的血流灌注。

研究中注意通过多种方式控制测量误差：①于标准体位、固定位置选取ROI，均选取左肾中部实质进行取样测量；②固定图像彩色的二维及彩色多普勒条件设定；③于固定呼吸时相采集多心动周期彩色多普勒图像进行测量；④制订严格的测量规范，保证观察者间及观察者自身之间测量的一致性。本研究中一致性分析彩色多普勒定量技术提供的定量指标准确可行，可重复性较强，可敏感地定量反映NS患者肾脏血流动力学的改变，在疾病早期反映肾脏损害程度。

总之，彩色多普勒超声结合Q-lab定量技术能快捷、简便、准确、无创地对肾皮质血流进行计算，反映NS肾血流灌注的早期改变，为NS的早期诊疗和病情监测提供有价值的依据。但由于本研究样本量较小，其临床应用价值尚有待进一步探讨。

图5 观察者间及观察者自身测得VI、FI、VFI数据Bland-Altman分析

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（本文编辑 闻 浩）

《中国医学影像学杂志》2017年征稿启事

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《中国医学影像学杂志》编辑部

2016-03-23

Evaluation of Renal Peripheral Inf l ow Perfusion in Patients with Nephrotic Syndrome by Region of Interest Quantif i cation

目的 探讨彩色多普勒感兴趣区（ROI）定量技术评价肾病综合征（NS）患者肾皮质血流灌注状态的应用价值。资料与方法 收集华中科技大学同济医学院附属协和医院2014年9月—2015年1月收治的21例原发性NS患者作为病例组，另纳入29名性别、年龄匹配的健康志愿者为对照组。应用Philips iU22超声诊断仪采集所有受检者左肾中部高帧频彩色血流动态图像。测量叶间动脉、弓形动脉和小叶间动脉阻力指数（RI）；Q-LAB工作站定量分析ROI内肾皮质血流灌注的各项指数，包括血管指数（VI）、血流指数（FI）和血管血流指数（VFI）。结果 ①对照组肾皮质内血流信号连续，多可达皮质边缘；NS患者肾皮质内血流信号稀疏，血流束纤细；②与对照组比较，病例组患者肾叶间动脉、小叶间动脉RI测值差异均无统计学意义（P＞0.05）；③NS患者肾脏血流灌注明显减低，肾皮质VI、FI、VFI测值均减低，差异有统计学意义（P＜0.01）；④一致性分析显示，VI、FI、VFI测值重复性良好。结论彩色多普勒ROI定量技术评价肾皮质血流灌注准确可行，可为临床早期明确肾损害提供新依据。

肾病综合征；超声检查，多普勒，彩色；肾皮质；血液灌注；血流动力学

Purpose To investigate renal cortical blood perfusion in patients with nephrotic syndrome (NS) by region of interest (ROI) quantif i cation. Materials and Methods Twenty-one patients with NS treated at Wuhan Union Hospital from September 2014 to January 2015 (NS group) and twenty-nine matched healthy subjects (control group) were enrolled in our study. High frequency blood flow dynamic images of the left kidney for all the subjects were acquired by color Doppler (Philips iU22). Resistance index (RI) of interlobar artery, arcuate artery and interlobular artery were measured. Vascularization index (VI), flow index (FI), vascularization flow index (VFI) were further analyzed by ROI quantif i cation at Q-LAB work station. Results ①The signals of renal cortical blood flow in NS patients were sparse and slim; while the signals in the control group were continuous, most of which reached the edge of renal cortical. ②No statistical differences of RI values of interlobar artery and interlobular artery were found between the two groups (P＞0.05);③The renal cortical blood perfusion in the NS patients decreased signif i cantly compared with that in control group, and the renal cortical VI, FI and VFI values in NS group were signif i cantly lower (P＜0.01). ④Bland-Altman analysis showed that there was good repeatability in the measurement of renal cortical VI, FI and VFI. Conclusion Color Doppler flow imaging combined with ROI quantitative technique can assess renal cortical blood perfusion accurately, which provides diagnostic information for early detection of renal damage.

Nephrotic syndrome; Ultrasonography, Doppler, color; Kidney cortex; Hemoperfusion; Hemodynamics

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.02.015

作者单位
华中科技大学同济医学院附属协和医院超声影像科 湖北武汉 430022

王 静

Department of Ultrasound, Union Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430022, China

Address Correspondence to: WANG Jing

E-mail: 2419676@qq.com

R445.1；R692

2016-10-12

修回日期： 2016-12-02

中国医学影像学杂志

2017年 第25卷 第2期：131-135

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (2): 131-135