超声造影定量评价兔急性肾功能衰竭肾皮质血流灌注变化情况

袁新春 陈璐 张诚 谌芳群 周爱云 陈莉 徐盼

·实验研究·

超声造影定量评价兔急性肾功能衰竭肾皮质血流灌注变化情况

袁新春 陈璐 张诚 谌芳群 周爱云 陈莉 徐盼

目的 探讨超声造影定量技术评价早期兔急性肾功能衰竭肾皮质血流灌注变化的应用价值。方法16只健康家兔于后腿多点肌肉注射50%甘油（12～15 ml/kg），建立兔急性肾功能衰竭模型，分别在注射甘油前和注射甘油后24 h测量血肌酐、尿素氮水平，再行超声造影检查，应用Q-LAB软件对时间-强度曲线（TIC）进行分析并比较注射甘油前后造影参数，包括造影剂始增时间（AT）、达峰时间（TTP）、峰值强度（A）、曲线上升支斜率（β）及曲线下面积（AUC）。结果16只兔均成功建立兔急性肾功能衰竭模型。注射甘油前兔肾皮质A和β值分别为（17.24±10.31）dB和（5.24±2.10）dB/s，明显高于注射甘油后24 h［（7.32±4.81）dB、（1.62±1.20）dB/s］，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。注射甘油前兔肾皮质TTP和AUC值分别为（2.48±1.81）s和（325.27±121.60）dBs，明显低于注射甘油后24 h［（6.10±3.41）s、（655.39±271.80）dBs］，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。注射甘油前和注射甘油后24 h AT、血肌酐、尿素氮、肾段动脉阻力指数及收缩期峰值流速比较，差异均无统计学意义。结论超声造影定量技术能较早并有效地反映兔急性肾功能衰竭肾皮质的血流灌注情况，较血肌酐、尿素氮指标更敏感，有助于对兔急性肾功能衰竭的早期诊断，具有一定的应用价值。

超声检查；造影剂；肾功能衰竭，急性；兔

急性肾功能衰竭（acute renal failure，ARF）是由于肾小球滤过率急性下降引起，是存在潜在可逆的一种临床综合征，血流灌注减少是肾功能损害的早期改变［1］。在ARF早期，准确定量分析肾血流灌注情况可为肾功能的评价提供重要信息。目前，CT、MRI及PET等多种影像学方法均可应用于定量分析肾血流灌注情况，但在ARF早期并不敏感，且不同影像学方法所得参数变化也较大，对ARF的早期诊断存在一定困难［2］。超声是最早用于ARF检查的影像学方法，但在诊断及评价肾功能衰竭方面的敏感性和特异性均较低；彩色多普勒超声在评价肾实质动脉方面也有一定的局限性［3］。超声造影是近年来发展的一项新技术，其可以敏感地显示组织内微血管灌注情况。本实验通过分析兔ARF早期肾皮质血流灌注的超声造影参数变化，旨在探讨超声造影定量技术在评估兔ARF肾皮质血流灌注变化中的应用价值。

材料与方法

一、实验动物

健康家兔16只，体质量2.0～3.0 kg，平均2.5 kg，雄性、雌性各8只，由南昌大学医学部实验动物中心提供。

二、仪器与试剂

使用Philips iU 22彩色多普勒超声诊断仪，L9-3线阵探头，频率6MHz，配备实时超声造影编码反相脉冲谐波造影技术，造影条件下的帧频50 Hz（时间分辨力约17.0 ms），机械指数0.07，动态范围50 dB。超声造影剂使用SonoVue（意大利Bracco公司），每瓶含六氟化硫气体59mg，白色冻干粉25mg，其中微泡直径1～10μm，平均约2.5 μm。

三、实验方法

本实验经我院伦理委员会批准。

1.兔ARF模型的建立：16只健康家兔造模前禁水24 h，于兔后腿多点肌肉注射50%甘油，剂量为12～15 ml/kg，注射后随意进食和饮水，观察排尿情况。以肉眼观察到棕红色尿，血肌酐、尿素氮迅速升高作为兔AFR模型成功的标志。

2.常规超声和超声造影检查：实验兔于检查前用8%硫化钡脱去左肾区体毛，3%戊巴比妥钠肌肉注射麻醉，剂量为1 ml/kg。麻醉后经兔耳缘静脉用9号套管针建立静脉通道，以右侧卧位固定于检查床上，取兔肾长轴切面行二维及彩色多普勒超声检查，观察肾脏的大小、血流情况，频谱多普勒测量肾段动脉阻力指数（resistance index，RI）和收缩期峰值流速（peak systolic velocity，PSV）。超声造影时抽取5.0 ml生理盐水注入SonoVue振摇5 s配制成混悬液，然后经兔耳缘静脉团注0.2 ml，随后快速推入2.0 ml生理盐水进行冲管。以肾脏长轴切面为超声造影检查的最佳观察切面，启动超声造影模式，设置谐波发射频率15 Hz，机械指数0.07，增益90%，聚焦深度3～4 cm，保持探头尽量固定不动，注射造影剂后立即开始计时，采集4～5 min动态造影数据并保存于仪器硬盘或外置工作站内。

3.实验室检查和病理检查：在注射甘油前和注射甘油后24 h分别于兔耳缘静脉抽血1 ml测量血肌酐、尿素氮水平。实验结束后，处死所有实验兔，取出肾脏送病理检查。

四、图像分析

调出存储的超声造影图像资料，启动仪器内置QLAB分析软件，将感兴趣区放于肾皮质，利用时间-强度曲线（time intensity curve，TIC）进行自动描记，分析其造影参数，包括：①始增时间（arrival time，AT），即造影剂注射到肾皮质开始强化的时间；②达峰时间（time to peak intensity，TTP），即造影剂从肾皮质开始强化到最大峰值的时间；③曲线下面积（area under the curve，AUC）；④峰值强度（A）；⑤曲线上升支斜率（β）。

五、统计学处理

结果

一、病理及实验室检查结果

16只兔经病理结果证实，注射甘油后24 h均成功建立兔ARF模型（图1）。

注射甘油前测得兔血肌酐、尿素氮值分别为（7.10±2.41）mmol/L和（55.17±11.47）μmol/L，注射甘油后24 h血肌酐、尿素氮值分别为（9.92±1.34）mmol/L和（87.37±31.01）μmol/L，注射甘油前后血肌酐、尿素氮值比较，差异均无统计学意义。

图1 兔ARF病理图示肾小管坏死及见蛋白管型（HE染色，×200）

二、注射甘油前后彩色多普勒超声血流参数比较

注射甘油前兔肾段动脉RI为0.43±0.21，PSV为（95.23±10.12）cm/s；注射甘油后24 h兔肾段动脉RI为0.53±0.36，PSV为（77.13±12.50）cm/s，注射甘油前后彩色多普勒超声血流参数比较，差异均无统计学意义。

三、注射甘油前后造影灌注参数比较

注射甘油前和注射甘油后24 h兔ARF肾皮质血流灌注参数比较见表1。注射甘油前肾皮质TTP和AUC值均明显低于注射后24 h，肾皮质A和β值均明显高于注射甘油后24 h，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。见图2，3。

表1 注射甘油前和注射甘油后24 h兔ARF肾皮质血流灌注参数比较（±s）

表1 注射甘油前和注射甘油后24 h兔ARF肾皮质血流灌注参数比较（±s）

AT：始增时间；TTP：达峰时间；AUC：曲线下面积，A：峰值强度变化；β：曲线上升支斜率。

时间AT（s）TTP（s）AUC（dBs）A（dB）β（dB/s）注射甘油前6.48±2.982.48±1.81325.27±121.6017.24±10.315.24±2.10注射甘油后24 h7.94±2.726.10±3.41655.39±271.807.32±4.811.62±1.20 t值-1.518-3.750-4.4353.4885.987 P＞0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05

图2 兔注射甘油前肾皮质超声造影TIC图

讨论

ARF是由于肾小球滤过率急性下降引起，伴随排泄功能的降低及代谢产物堆积。同位素肾图、增强CT及MRI是定量评价肾灌注最常用的方法，但具有放射性，费用高，且依赖示踪剂的使用［4］。超声造影技术在二维超声基础上通过观察造影剂的显影过程体现血流灌注情况，并能绘出造影剂在血管内分布曲线，即TIC曲线，使超声在功能方面的研究得以首次实现［5］。通过分析感兴趣区内造影剂微泡回声强度和浓度的变化，可定量评价血流的变化情况，为诊断提供重要的功能信息，且因为微泡在血管内保持一定的空间形态，与血液中红细胞有相似的血流动力学，不受肾小球滤过及肾小管转运的影响［6］，故在肾功能衰竭患者中可以短时间内多次使用。研究［7］结果表明在肾移植早期，超声造影可以定量评价肾动脉血流灌注，由于血流动力学改变早于其形态学改变，与常规超声相比，超声造影可以更早检测出排斥反应。本实验旨在应用超声造影定量分析兔ARF早期肾皮质血流灌注变化，探讨其应用价值。

图3 兔注射甘油后24 h肾皮质超声造影TIC图

由于肾小管的急性缺血坏死是导致ARF的最常见原因之一，故本实验通过在兔后腿多点肌肉注射50%甘油，成功建立兔ARF模型。在兔ARF早期，兔肾脏就出现严重的血流灌注减少，远早于肾脏的病理改变。通过超声造影TIC可反映肾脏内造影剂进入和退出的过程，随着肾皮质的血流量下降，进入肾皮质的造影剂微泡数量也相应减少，导致引起超声的背向散射信号减少，使肾皮质的增强程度和血流灌注也明显减低。本实验结果显示，注射甘油前和注射甘油后24 h兔肾皮质的TTP、AUC、A及β值比较，差异均有统计学意义（均P＜0.05），表明在兔ARF早期，肾血流灌注参数即可作为反映血流灌注的敏感指标。

目前临床ARF诊断标准是血肌酐、尿素氮的浓度增高［8］，但本实验结果发现，在兔ARF早期，血肌酐、尿素氮值变化与注射甘油前比较差异均无统计学意义，但其超声造影血流灌注参数出现明显改变（均P＜0.05）。分析原因是当出现肾功能失代偿，肾小球滤过率下降至正常水平1/3～1/2时，血肌酐、尿素氮值才会出现显著的升高［9］。本实验结果表明，在兔ARF早期，超声造影血流灌注参数较血肌酐、尿素氮值更敏感、可靠，与毛世杰等［10］研究结果一致。

肾段动脉RI和PSV作为无创评价肾血流灌注的常用参数，虽可以反映血管的阻力，但不能评价肾脏的功能变化。本研究结果显示注射甘油前、后兔肾段动脉的RI和PSV比较差异均无统计学意义，说明在评价兔ARF早期血流动力学的变化中，超声造影血流灌注参数较彩色多普勒超声参数更敏感、有效。

由于本研究样本较小，对于临床的指导意义还有待于进一步深入研究，如使用超声造影技术用于评价肾缺血再灌注损伤的研究等。

综上所述，超声造影在兔ARF早期能实时动态的评估血流灌注情况，较血肌酐、尿素氮等实验室指标和RI、PSV等彩色多普勒超声参数更敏感，有助于对兔ARF的早期诊断，具有一定的应用前景。

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Quantitative evaluation of renal cortical perfusion in acute renal failure in rabbits by contrast-enhanced ultrasound

YUAN Xinchun，CHEN Lu，ZHANG Cheng，CHEN Fangqun，ZHOU Aiyun，CHEN Li，XU Pan
Department of Ultrasound，the First Affiliated Hospital of Nanchang University，Nanchang 330006，China

ObjectiveTo explone the application value of contrast-enhanced ultrasound（CEUS）in quantitative evaluation of renal cortical and medullary perfusion in acute renal failure（ARF）in rabbits.MethodsRabbit ARF models were established with intramuscular 50%glycerin（12～15 ml/kg）injection into 16 rabbits’thighs and carried out CEUS examination before and after injection 24 h，then the perfusion time-intensity curve（TIC）by Q-LAB was analyzed.The parameters including arrival time（AT），time to peak intensity（TTP），amplitude of peak intensity（A），slope rate of TIC（β）and area under the curve（AUC）.ResultsARF model was successfully established in all 16 rabbits.The values of A and β of renal cortex before injection were（17.24±10.31）dB and（5.24±2.10）dB/s respectively，which were significantly higher than those after injection 24 h［（7.32±4.81）dB and（1.62±1.20）dB/s］，there were significant differences（all P＜0.05）.The values of TTP and AUC of renal cortex before injection were（2.48±1.81）s and（325.27±121.60）dBs respectively，which were significantly lower than those after injection 24 h［（6.10±3.41）s and（655.39±271.80）dBs］，there were significant differences（all P＜0.05）.Compared before injection，the difference of AT，serum urea nitrogen，serum creatinine，resistance index and peak systolic velocity after injection 24 h were not significant.ConclusionThe CEUS quantitative technology can effectively reflect the condition of cortical and medullary perfusion in acute renal failure in rabbits，which is more sensitive than serum urea nitrogen and serum creatinine.It facilitates the early diagnosis of acute renal failure and has certain application value.

Ultrasonography；Contrast agent；Renal failure，acute；Rabbit

R322；R445.1

A

2017-03-19）

330006南昌市，南昌大学第一附属医院超声科