螺旋CT评价肾功能的研究进展

曹琳 夏庆来 吴虹仪 张燕燕 武明豪 刘爽 张雪宁*

泌尿放射学

随着影像技术的快速发展及临床需要，对慢性肾脏病及肾肿瘤病人肾功能的评价，尤其是肾肿瘤病人术前单侧肾功能的评价非常重要。放射性核素肾显像是临床公认的评价肾功能的金标准，但因其空间分辨率低、辐射剂量大，在临床实践中具有潜在局限性。CT可无创性测量非离子型碘对比剂的浓度变化，可用于评价肾脏功能[1]，还可以获得肾脏血管系统和泌尿系统的解剖结构信息，较传统的影像方法具有显著优势。

1 CT测量肾体积

肾小球的形态和功能反映了整个肾脏的功能状态，而94%肾小球位于肾皮质。有研究[2]证实肾部分切除术后影响肾功能最重要的决定因素是肾脏的质量（术前肾功能和保留的肾单位）。而肾体积是预测活体肾移植后移植物功能的关键因素[3-4]。关于肾体积与肾功能之间相关性的研究也多见报道，如Adibi等[5]研究发现利用CT扫描测得的左肾和右肾体积与基于Cockcroft-Gault（CG）方程得出的肾小球滤过率（glomerular filtration rate,GFR）呈线性相关关系。庞等[6]研究发现CT检查肾盂积水病人得到的肾实质厚度及增强CT值与单光子发射体层成像（SPECT）得出的GFR之间相关性良好，尤以重度肾盂积水病人的相关性最好。此外，Patankar等[7]发现供体肾切除术后残余单肾体积与放射性核素肾显像测得的单肾功能之间相关性中等。Liu等[8]对肾肿瘤病人经腹腔镜行肾部分切除术前后的肾皮质体积和肾实质体积与肾功能的相关性进行研究，发现肾皮质体积和肾实质体积在手术前后均与肾功能呈中度相关。Hamed[9]发现在单侧阻塞性肾病病人中，基于99Tcm-DTPA测得的肾功能百分比和CT扫描的肾脏体积百分比之间具有高度相关性。由于肾体积与GFR密切相关，许多研究者也尝试利用CT测量的肾体积来定量评估肾功能。Funahashi等[10]研究发现GFR与肾实质体积相关性良好，并可通过计算肾实质体积来估算GFR。随着三维（3D）重建CT成像技术的快速发展，已实现半自动地测量肾脏CT值和体积，操作更加简便，结果更加准确。基于这些研究，Herts等[11]利用肾体积开发了一种新的计算模型以预测活体肾移植供体GFR。Goh等[12]随后报道，使用Herts模型测定的GFR与使用同位素测定的金标准GFR的相关性优于肾脏疾病膳食改善工作组（modification of diet in renal disease，MDRD）方程和慢性肾脏疾病流行病学协作组 （chronic kidney disease epidemiology collaboration，CKD-EPI）方程。但由于Herts模型没有考虑性别因素对GFR的影响，因此在临床应用上有一定的限制性。Choi等[13]根据肾脏体积和性别等不同参数开发了新的基于肾体积的 GFR计算公式：（新）GFR=217.48-0.39×A+0.25×W-0.46×H-54.01×sCr+0.02×V-19.89 （女性），A=年龄，W=体质量（kg），H=身高（cm），sCr=血清肌酐水平，V=双侧肾体积。与Herts模型相比，新公式具有更高的准确性和低偏差性，并且其对女性病人测量的结果一致性优于男性病人。尽管CT 3D后处理重建技术具有测量器官体积真实可靠、节省时间及劳动力、在加快评估速度的同时减少辐射剂量等多种优势，但应用CT 3D技术测量肾体积进而评价肾功能还需要进一步探讨。

2 动态CT灌注成像

动态CT灌注成像所用的非离子型碘对比剂与菊粉有相似的药代动力学特点，增强后组织CT值的增加量与对比剂浓度呈线性关系，且不受血流的干扰[1,14-16]，CT灌注成像作为一种评价器官组织血流灌注状态的功能成像方法，已逐步开始应用于肾功能定量分析研究。

目前国内外研究CT成像测量肾功能普遍采用的计算方法是Patlak方程或其改良版[17]。由于Patlak方法是基于两室模型理论，即假设碘对比剂从血管内的空间（肾小球）到血管外细胞外空间（鲍曼囊）进行代谢，而忽略了肾脏的细胞间隙。在增强时，对比剂由血管腔隙向肾小管系统分泌的同时（即GFR）也向肾间质内滤过，而这部分对比剂的滤过也被计算入GFR，因此会造成GFR值的高估。Zhang等[17]的动物实验研究结果表明改良版Patlak方程计算的单肾GFR与标准Patlak方程法相关性良好，在临床人体试验中显示这两种方法计算的GFR仍具有良好的相关性，表明应用更为简单的改良版Patlak方程指导临床评估单肾GFR可行。Daghini等[18]将菊粉清除率作为参考标准，比较了标准Patlak方法和改良版Patlak方法用于评估CTGFR的准确性，标准Patlak方法的兴趣区（ROI）包括CT影像上的整个肾脏，这种方法的优点在于它符合Patlak方法的假设，即对比剂必须在相关时间内保留在ROI中。而对于改良的Patlak方法，ROI仅包括皮质，在峰值之后停止采样，当对比剂流向髓质后将导致其从ROI流出。结果显示改良版Patlak方法计算的GFR与菊粉清除率显著相关，而标准Patlak方法与之相关性较差。

动态CT灌注成像不仅可以评价肾组织的灌注情况，还可以得到较准确的GFR。但动态CT灌注成像在临床实践中具有明显的局限性，它包括形态学和功能两种成像，前者需要横断面成像，后者需要动态扫描，使病人接受更多的辐射剂量。因此，能否在保证扫描范围和影像质量的同时降低病人辐射剂量，一直为研究者们所关注。Yuan等[19]最近采用双期扫描CT灌注成像所获得的全肾及局部的灌注数据与常规动态CT灌注成像相仿，而前者辐射剂量明显减少，表明发展新的CT灌注成像技术也是肾功能评价研究的另一方向。

3 螺旋CT增强成像

常规螺旋CT增强扫描仅需扫描2~3次 （平扫与增强后两期扫描），辐射剂量大大低于灌注成像。Kim等[20]发现测量肾皮质动脉期CT值评价肾功能可行。孙等[21]根据Patlak方程原理计算活体肾移植供体GFR，结果显示其与SPECT测得的GFR值存在高度相关性，验证了CT增强扫描测定活体肾移植供体GFR的可行性。尽管目前已有很多运用Patlak方法或改良版进行CT测定GFR的研究报道[17]，但由于研究者对最佳成像协议和数据分析程序仍有争议，因此尚未确立检测单肾功能的CT技术。Yuan等[1]采用动脉期和排泄期CT增强扫描来相对分离肾灌注和过滤效应，提出一种新的计算CT-GFR的方法，并以双血浆取样99Tcm-DTPA清除率（“True-GFR”）作为参考标准，与目前临床常规的盖茨方法（“Gates-GFR”）进行比较,结果显示CT-GFR比Gates-GFR更准确，尽管有轻微（6.09%）系统性高估。Yuan等[15]开发了一种方便快捷的单肾CT-GFR技术，扫描时间约2.5 min。研究显示假设滤过的对比剂全部滞留在肾脏，则对比剂的肾积聚分数（fractional renal accumulation,FRA）与肾功能及主动脉增强时间间隔呈正相关。如果确定了时间间隔，FRA和GFR之间呈简单线性关系，根据这种相关性，推导出单肾CT-GFR计算公式：y=1665x+1.5（x=FRA）。同时该研究还提出该计算公式仍需要对其他管电压如120 kV或80 kV进一步分析，并且Gates-GFR受背景兴趣区（ROI）的选择或者肾脏深度等因素影响，可能会导致参考标准的不准确性，使其结果受一定影响。

4 CT尿路成像

CT尿路成像 （computed tomography urography,CTU）已广泛应用于临床，可以有效评价泌尿系统疾病（解剖变异、结石、感染、肿瘤等）。朱[22]比较了CTU和排泄性静脉尿路造影（intravenous urography,IVU）对泌尿系统疾病的检出率和敏感度，发现CTU较IVU敏感度高、耗时少。黄等[23]在99Tcm-DTPA肾动态显像联合CTU评价重度肾积水患肾功能的研究中发现，99Tcm-DTPA肾动态显像评价患肾功能较CTU更为敏感，且能定量分析肾小球滤过功能，但是CTU对结石的显示明显优于肾动态显像，2种检查方法相结合可为评价患肾功能损害程度提供更客观的临床依据。近年已有研究者提出利用CTU进行肾脏功能的评估。You等[14]根据标准肾清除方程提出了应用CTU测量肾积水病人单肾CT-GFR的新方法，即总CT-GFR可通过整个泌尿系统在排泄期和实质期两期之间的CT值增加量与肾体积的乘积除以该段期间内主动脉碘浓度的时间曲线下面积，再乘以（1-血细胞比容）校正获得，然后根据左、右肾比例因子将总CT-GFR分为单肾CT-GFR，结果显示单肾CT-GFR与单肾Gates-GFR具有良好的相关性，表明应用CTU评估尿路形态、测定病人单肾功能在临床中可行，尤其对评估非对称性肾病的肾功能提供了新的研究思路。

5 小结

综上所述，随着螺旋CT扫描技术的发展，CT成像不仅能够显示肾脏及其毗邻器官的解剖结构，还能半定量或定量地测定肾脏功能。但由于目前CT成像评价肾功能的相关研究存在样本量小、研究侧重点不一、测定GFR的计算方法尚有争议、难以统计分析螺旋CT成像评估单侧肾功能的准确性等问题，致使CT尚无法真正取代核医学检查，因此应用CT成像评估肾功能，尤其是单侧肾功能还需进一步深入研究。