现代医学影像学在心肾综合征中的应用进展

金亮丽 王治

(南京医科大学附属脑科医院心内科，江苏 南京 210029)

心脏和肾脏，作为人体两大重要器官，二者在结构和功能上既相互独立又紧密联系，共同维持人体体液的平衡。其中任一器官结构或功能发生改变将导致另一器官的结构或功能变化。慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD)是一种常见的临床疾病，流行病学研究显示其发病率为15%，在CKD进展过程中每一阶段都涉及心血管系统的损害，CKD患者最终死亡的病因约50%是心血管事件[1-3]，且大部分死因系心力衰竭和恶性心律失常。而慢性心力衰竭患者约25%合并CKD。心脏和肾脏两个重要器官之间存在非常紧密的联系，引起心脏病和肾脏病医师的广泛重视。2008年意大利肾脏病学专家Ronco提出心肾综合征(cardiorenal syndrome，CRS)的新定义，即心脏或肾脏其中一个器官的急/慢性病变可导致另一器官的急/慢性病变。2010年，国际急性透析质量创议组织与改善全球肾脏病预后组织将CRS定义详细地解释并依据临床表现将CRS分为5型[4]。新定义的提出使得如何早期诊断CRS成为医务工作者目前亟待解决的问题之一[5]。目前缺乏有效判断CRS患者肾功能不全发生和发展的检测手段，肾损伤分子-1、中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白和胱抑素C等新型血清生物标志物可用于评估早期肾损害[6]。但这些血清生物标志物的增高，提示肾脏已发生功能改变。如何早期检测肾脏结构改变，从而及早干预，预防肾功能恶化是近年来的研究热点。现代影像学技术迅猛发展，超声、磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)，计算机断层扫描(computed tomography，CT)以及放射性核素显像等技术广泛应用于临床诊断，对于评估脏器结构和功能改变具有一定的优势。随着影像设备更新换代及功能影像学检测技术的发展，影像学在诊断CRS及评估心脏、肾脏结构和功能损害方面拥有广阔的应用前景[7]。

1 MRI检查

心脏磁共振成像是一种无创和无辐射的高效检查方式，具有较高分辨率和良好对比度，临床应用广泛，是诊断心肌疾病的重要影像学方法[8-9]。心脏磁共振成像是评价心室大小、功能和纤维化的标准无创方法。心脏功能磁共振成像(cardiac function magnetic resonance imaging，CMR)检查凭借其较高的空间和软组织分辨率，能清晰地显示心室内膜边界，目前是检测左心室容积及左心室收缩功能的“金标准”，且CMR检查的延迟增强扫描技术是目前唯一可精确地定性和定量评估肥厚心肌纤维化的检查方法[10]。除此之外，CMR较传统影像诊断技术更安全，准确性更高，效果更好。CMR以其无创、无辐射及多序列、多平面、多参数等优势，已发展成为心血管结构与功能评价的金标准，其对血流灌注与组织特性的视觉呈现和在体定量也是独树一帜。随着CMR新序列和新技术的不断发展，多种检查方案和定量参数不断涌现，使得CMR不仅能实时动态地反映心脏结构及功能，还能特征性地识别心肌组织学改变，其参数定量技术也已展现出重要价值和巨大潜力[11]。随着成像技术的发展，近来出现磁共振成像特征追踪技术，该技术是以心肌应变测量为基础的新型技术，在左心整体心肌应变的评估中可代替心肌标记技术，在测定急性心肌梗死患者整体心肌应变及局部心肌应变时具有高度一致性，可从组织学及功能学两方面对急性心肌梗死患者的心肌受损程度进行综合评估[12-13]。

MRI具有软组织分辨率高和多参数成像的特点，也广泛应用于肾脏结构和功能的评估。可对肾脏实质和集合系统的形态表现和肾脏占位性病变提供诊断。结合对比剂增强MRI，可诊断肾血管性疾病及尿路梗阻，并可评估肾动脉狭窄部位、程度、肾血流量、灌注情况和肾滤过率，以及评价血流动力学和功能改变[14]。基于肾脏含水量丰富，血流灌注丰富，血氧代谢活跃，肾脏功能磁共振成像(functional MRI，fMRI)逐步发展。由于无需外源性对比剂，是近年来无创性评估肾脏早期结构和功能改变的影像学研究热点。fMRI包括灌注加权成像、弥散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)、磁共振波谱分析、血氧水平依赖功能磁共振成像和动脉自旋标记MRI等[15-16]。DWI是唯一能检测活体组织内水分子扩散运动的无创性方法。DWI对活体水分子的弥散运动极其敏感，对组织内血液微循环与水分子布朗运动联合作用的敏感性用表观弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)表示[17]。已有研究表明肾脏ADC值与肾脏组织纤维化病理改变呈负相关。ADC值越大，组织内水分子的扩散能力越强，反之则扩散能力越弱。肾脏纤维化结构改变，最终会导致肾小管和肾间质对水转运能力的减退，另外肾脏组织局部炎症、肾小球硬化和肾小管萎缩等均会引起肾脏结构改变，进而引起肾功能的减退，出现异常的ADC值，因此ADC值可在一定程度上评估肾脏组织纤维化及CKD的诊断。提示DWI在肾脏纤维化的早期诊断、严重程度的判断及临床诊疗等方面具有重要的临床应用价值[18-19]。fMRI技术已逐步被用于非侵入性和定量评估肾脏损害。基础研究显示动脉自旋标记-fMRI能显示自发性高血压大鼠模型碘对比剂所致皮质和髓质肾血流量的改变，提示动脉自旋标记可应用于评估肾毒性药物所致肾脏损害[20]。Mora-Gutiérrez等[21]对2型糖尿病患者应用动脉自旋标记-fMRI检测显示，随着CKD分期的增加，肾血流量值也随之显著逐步下降，提示动脉自旋标记MRI可定量评估糖尿病患者早期肾血流灌注受损，且与肾功能不全分期具有相关性。血氧水平依赖fMRI主要用于研究组织功能水平和氧利用度之间的关系，是一种分子水平的功能影像学检查方法，在脑功能成像的应用已较成熟。近10年来，研究人员应用该技术在缺血性肾病、高血压肾病、糖尿病肾病、CKD、急性肾损害和肾脏移植术后评估肾皮质和肾髓质的氧合程度，从而判断肾脏缺氧程度，以及评估肾动脉粥样硬化性狭窄程度[22]。

2 超声检查

超声心动图是评价心脏结构及功能最常用的影像学检查。近年来，组织多普勒超声心动图技术快速进步，日益成为评价心脏收缩、舒张功能以及左心室充盈血流动力学的主要定量手段。美国心脏病协会推荐超声心动图可用于作为评价重症患者血流动力学的无创手段，下腔静脉塌陷指数可用于评估前负荷和心肌收缩速度相关参数，可预测肺动脉毛细血管锲压。二尖瓣E峰与室间隔比值、二尖瓣环收缩期位移和Tei指数可评估心肌收缩功能[23]。三维斑点追踪成像是近年来发展的一项新技术，通过测量纵向运动、径向运动和圆周运动等不同方向的心肌应变可准确地评价左心室整体收缩功能[24]。Sun等对慢性肾功能不全透析患者应用三维斑点追踪成像检测显示，左心室整体纵向和径向运动显著减弱，且纵向运动减弱是患者发生不良心血管事件的独立预测因素，提示三维斑点追踪成像可应用于CRS患者心功能的评估[25-26]。B超也是诊断CKD肾脏形态和功能学改变的重要检测手段之一，在肾皮质内，超声波的后向散射主要来自肾小球和血液。一般来说，正常的肾皮质生成的超声图像比同一深度的邻近肝组织回声弱或暗，肾皮质回声增强，即与肝脏相同或更亮，提示肾脏病变。由于肾小球只占皮质体积的8%，孤立的肾小球疾病不会产生增强的回声，皮质回声增强通常预示着CKD。肾脏超声有助于了解肾脏大小、回声强度、皮质厚度以及异常皮质-髓质比例，帮助识别1型CRS向2型CRS的迁延进展情况。二维超声影像结合血流多普勒检测，可评估肾动脉粥样硬化狭窄程度，其中肾血管阻力指数与肾功能具有相关性，是CKD进展的独立危险因素[27-28]。肾超声和肾静脉血流是鉴别肾静脉淤血的新工具，肾静脉淤血指数不仅在CKD中具有重要的临床意义，而且有研究显示也是预测右心功能不全的重要指标[29-30]。

3 放射性核素显像检查

心脏核素显像利用正常或有功能的心肌细胞可选择性地摄取某些显像药物。这些显像药物通常是锝-99m-甲氧基异丁基异腈和[18F]-氟代脱氧葡萄糖，其摄取量与该部位冠状动脉灌注血流量成正比，也与局部心肌细胞的功能或活性密切相关。可用于定量分析心肌灌注、心肌存活和心脏功能。显像技术包括心血池显像、心肌灌注显像和心肌代谢显像等。常用显像技术包括单光子发射计算机断层显像(single photon emission computed tomography，SPECT)和正电子发射断层成像，与SPECT相比，正电子发射断层成像的特异性和敏感性更高。运动或药物负荷心肌灌注显像结合心肌代谢显像，不仅能判断缺血心肌，还能评估存活心肌[31]。放射性核素肾脏显像是应用放射性显像药物对肾脏进行显像的技术，包括肾动态显像和肾静态显像，可获得双肾的血流灌注、功能和尿路通畅等信息，用于判断不同肾脏疾病的肾脏形态与功能异常。肾图和肾动态非显像检查法是一种用于了解肾功能及上尿路引流情况的非显像检查，最常用示踪剂为碘-131-邻碘马尿酸钠，一般认为在无尿路梗阻的情况下，肾指数能较好地反映肾功能。正常人肾指数≥45%，肾指数30%～44%为肾功能轻度受损，20%～29%为中度受损，<20%为严重受损。正常老年人的肾功能有自然减退现象，40岁以后肾指数值有降低趋势，在判断肾功能时要考虑到年龄因素。近来，锝-99m-二乙撑三胺五乙酸肾动态显像Gates法因简便和可靠被广泛应用于临床，该法可直观观察肾血流情况，并得到总体肾小球滤过率和分肾肾小球滤过率，定量评价肾滤过功能的变化，因此已成为心脏移植术前后肾滤过功能监测的常规方法。但由于放射性核素需使用放射性示踪剂，具有一定的辐射性，一定程度上限制了其在临床的广泛应用[32]。

4 CT检查

CT检查如多层螺旋CT和超快电子束断层扫描能提供心脏图像的高时间和空间分辨率。多层螺旋CT获得在许多不同的成像平面上的心脏图像，能提供心脏容量的信息和维度，可应用于评估心室功能、心室结构、瓣膜及瓣环结构、肺动脉及冠状动脉的解剖结构，CT的三维重建血管造影术也具有替代冠状动脉造影的趋势[33]。

目前肾脏CT扫描主要应用在诊断肾脏小结石和肿瘤方面，CT尿路造影几乎完全取代了静脉尿路造影肾脏，是诊断肾绞痛的金标准。此外，CT扫描可提供泌尿系统其他症状有价值的信息，如肾盂积水或输尿管积水等尿道阻塞病变。对比增强CT用于评估肾动脉、静脉血流，肾实质和集合系统。注射对比剂后根据皮质期、实质期和排泄期评估皮质或髓质病变。近来也使用CT成像作为功能成像的一种方式，应用于评估肾小球滤过率[34]。但对比剂诱发的造影剂肾病是CT造影增强的主要缺点之一，应用于伴急性心肾功能不全或CKD患者，要特别谨慎。

尽管CT已在临床广泛应用，但因为CT检查的工作原理是需利用各种射线来对人体进行扫描，射线对于人体存在一定辐射，且对比剂肾病的发生风险也限制了其在CRS中的应用。

5 总结及展望

交感神经的过度激活不仅在心力衰竭的发生和发展过程中参与心脏组织重塑，也是参与急性肾脏缺血再灌注损害的重要因素，神经体液调节失衡是CRS发病机制的中心环节之一[35]。随着放射性示踪剂及成像技术的发展，近年来有研究应用123I(及131I)-间碘苄胍的SPECT显像可直观和定量地观察心脏交感神经末梢分布的完整性和功能状态[36]。新近有研究人员应用多光子激发显微术对健康对照及CRS大鼠模型的肾脏组织进行实时荧光显示，可动态评估实验动物生理及病理状态下的肾功能[37-38]。目前认为肾功能不全慢性进展的实质是肾脏进行性纤维化[39]。因此，fMRI对肾脏早期纤维化的识别，尤其对CRS的防治具有重要的临床应用价值。但超声检查具有能床边操作和快速便捷的特点，放射性核素显像具有评估组织代谢及心肌存活的优点，因此临床诊治过程中需结合多种现代影像技术来综合评估CRS患者的心肾功能。尽管现代医学技术飞速发展，影像学诊断技术在不断地完善与进步，多光子激发显微术等新型影像诊断技术的涌现，使得将来实时动态观测肾脏组织的结构和功能成为可能，然而对于CRS的诊断和治疗依然存在许多尚未解决的问题，目前仍需不断地探索。