肾动态显像患者肾脏深度估算公式的研究

雒 瑾，邓 伟，李 娟

肾小球滤过率(GFR)是评价肾功能的重要参数，准确测定或计算GFR对于分肾功能的分期、治疗及预后均有重要意义。菊粉清除率是公认的测定GFR的“金标准”，但其测定程序繁琐，价格昂贵，临床开展困难。目前临床广泛使用测定GFR的方法为肾动态显像Gates法，其不仅可以测定总肾和分肾的GFR，还可以判断上尿路引流的通畅情况。肾动态显像测定GFR是通过静脉注射一定剂量的99mTc-DTPA(99m锝-二乙烯三胺五乙酸)后，测量单位时间内肾的放射性摄取计数，再根据 Gates法计算出GFR[1]。而肾脏深度是影响Gates法获得GFR结果最重要的因素[2]。目前，国内临床工作中常用李乾公式[3]、Tonnesen公式[4]来估算肾脏深度，但有时仍出现GFR结果的高估或低估。考虑到当一侧肾脏发生病变时，对侧肾脏也会发生代偿性改变以及接受核医学科肾动态显像的患者疾病类型多样性，本研究根据疾病类型的不同特点，探索接受肾动态显像患者的肾脏深度的估算公式。

1 资料与方法

1.1 一般资料：回顾性分析234例2018年5-12月在宁夏医科大学总医院核医学科行SPECT/CT肾动态显像Gates法测定GFR的患者资料，排除诊断为腹水、孤立肾、双肾积水、恶性肿瘤以及影响肾脏位置的其他腹部疾病如脾肿大、脾切除的患者。纳入年龄≥18岁患者234例，其中男125例，女109例；年龄19～88岁，平均(53.96±15.72)岁。疾病分布为双肾病变组130例(主要疾病包括高血压11例、糖尿病16例、冠心病3例、慢性肾小球肾炎25例、各类型肾病及结缔组织病导致的肾功能不全75例)，单纯左肾病变组46例(主要疾病包括左肾结核4例、泌尿系梗阻导致的左肾积水32例及左肾良性肿瘤10例)，单纯右肾病变组58例(主要疾病包括右肾结核6例、泌尿系梗阻导致的右肾积水38例及右肾血管平滑肌瘤14例)。3组共收集到左肾188只、右肾176只，每侧肾均按7∶3比例随机将左、右肾分成2组。一组用于推导公式，称生成组；另一组用于验证公式，称验证组。

1.2 检查前准备：肾动态显像当天患者早晨正常饮食，注射显像剂前30 min饮水300～500 mL，显像前排空尿液。

1.3 显像方法：采用德国西门子 symbia T 双探头SPECT/CT显像仪，99mTc-DTPA由江苏原子能研究所生产并提供。按说明书进行DTPA核素标记，获得放化纯>95%的99mTc-DTPA。检查时患者仰卧于检查床上，探头置于后位(检查床下30 cm处)，视野包括双侧肾脏和膀胱。经肘静脉“弹丸”式注射99mTc-DTPA 185 MBq(体积<1 mL)，立即开始图像的采集。图像采集条件:低能高分辨率准直器，能峰140 keV,窗宽20%,矩阵64×64。血流相：每帧2 s，采集1 min，共30帧；功能相：每帧30 s，采集15 min，共30帧。

1.4 肾脏深度：利用同机SPECT/CT在自由呼吸状态下行低剂量CT肾脏平扫。CT扫描参数：管电压120 kV，管电流30～70 mA(自动)，扫描层厚度5 mm。由2名核医学工作超过5年获得上岗证的医师进行肾脏深度测量，取二者平均值。在肾门水平分别测定肾脏前、后缘到背部体表皮肤的垂直距离，再取二者的平均值作为单侧肾脏深度，具体测量方法见图1(封三)。

李乾公式[3]计算肾脏深度为：左肾(cm)=16.772×W/H+0.010 25×年龄+0.224；右肾(cm)=15.449×W/H+0.009 637×年龄+0.782 [W:体重(kg)，H：身高(cm)]

Tonnesen公式[4]计算肾脏深度为：左肾(cm)=13.2×W/H+0.7；右肾(cm)=13.3×W/H+0.7[W:体重(kg)，H：身高(cm)]

李氏方程[5]计算肾脏深度为：左肾(cm)=0.013×年龄+0.117×性别-0.044×身高+0.087×体重+7.951；右肾(cm)=0.005×年龄+0.013×性别-0.035×身高+0.082×体重+7.266 [W:体重(kg)，H：身高(cm)，性别：女=0，男=1]

2 结果

2.1 2组患者一般资料的比较：2组患者性别、年龄、身高、体重、体重/身高、身高/体重、BMI差异无统计学意义(P>0.05)。结果表明可用验证组资料来验证生成组推导的新公式，见表1-表2。

表1 左肾生成组、验证组患者一般资料的比较

表2 右肾生成组、验证组患者一般资料的比较

2.2 肾脏深度公式的生成：使用多元线性回归逐步法分析生成组左、右肾的CT肾脏深度与患者性别、年龄、身高、体重、身高/体重、体重/身高、BMI 7个变量的关系，结果见表3。得到的肾脏深度计算新公式为：左肾深度(cm)=0.735+14.561×体重/身高+0.011×年龄；右肾深度(cm)=1.833 +13.383×体重/身高(身高cm，体重kg)。

表3 左、右肾脏深度的多元回归分析结果

2.3 3种公式计算肾脏深度与CT肾脏深度的比较：新公式计算的肾脏深度与CT肾脏深度差异无统计学意义(P>0.05)；李乾公式计算的左肾肾脏深度与CT肾脏深度差异有统计学意义(P<0.05)，右肾与CT肾脏深度差异无统计学意义(P>0.05)；Tonnesen公式计算的肾脏深度与CT肾脏深度差异有统计学意义(P<0.05),结果见表4。

表4 验证组中3种公式计算肾脏深度与CT计算肾脏深度的比较

2.4 新公式与李氏方程的对比分析：整合188只左肾和176只右肾数据，分别将新公式与李氏方程计算的肾脏深度与CT计算肾脏深度进行比较，可见新公式与李氏方程计算在肾脏深度与CT肾脏深度差异均无统计学意义(P<0.05)，结果见表5。新公式与李氏方程之间具有良好相关性，见散点图2-图3(目录后)。

表5 新公式与李氏方程计算肾脏深度与CT计算肾脏深度的比较

3 讨论

肾动态显像法较菊粉持续灌注、多血浆法、收集24 h尿液等传统方法测定GFR更为简便、高效[6]，同时还能动态观察肾脏的血流灌注及肾脏滤过、尿路排泄的整个过程，故被广泛应用于临床。肾动态显像Gates法测定GFR受多种因素影响，如99mTc的衰减系数、肾脏及肾周组织本底ROI的勾画、肾脏深度等，其中肾脏深度是最显著的影响因素[7]。由于人体组织的散射作用，99mTc的实际有效衰减系数小于0.153[8]，依照99mTc在软组织的衰减系数U=0.153计算，肾脏深度变化1 cm，根据Gates法计算的GFR就会产生14%～16%的偏差[9]。因此，对肾脏深度的准确测量或计算显得尤其重要。实际工作中有些患者肾动态检查前并没接受过CT肾脏平扫显像。我们利用SPECT/CT肾动态显像的同时对患者行低剂量CT平扫，根据CT平扫获得肾脏深度进行GFR测定，这改变了80～90%患者由德国西门子Symbia所带软件Gates获得的GFR结果。虽然利用SPECT/CT的CT功能可以在大多数患者身上获取清晰的肾脏轮廓图像，但部分患者的肾脏轮廓图像模糊，特别是体形消瘦者因其内脏脂肪少，肾脏与周围软组织很难辨别，而这部分患者的肾脏深度可以用预测公式来估算。

为了探讨如何准确地估算肾脏深度，1976年TONNESEN等以欧洲人群为样本推导出Tonnesen肾脏深度估算公式，但因其样本量较小及种族差异等问题，没有得到多数人的认可和引用。2004年李乾等人以147例北京地区患者为样本推导出李乾估算公式，在一定程度上提高了估算肾脏深度的准确性，但在实际工作中仍存在一定误差。接受肾动态显像的检查人群根据疾病特点，可分为双肾病变、单纯左肾病变、单纯右肾病三类。当一侧肾脏发生病变时，对侧肾脏启动代偿机制，肾脏形态发生变化。CHEN[10]等对29例健康肾脏捐赠者在手术前后行CT扫描，结果发现79.3%的人存在剩余肾脏代偿性增大，平均剩余肾脏体积增加22.4%。张翠薇的研究同样表明结扎大鼠单侧输尿管，健侧肾脏会有不同程度的增大[11]。既往研究的对象重点是双肾病变者，单侧肾脏病变的患者并未纳入，这就可能会削弱代偿机制对肾脏的影响。为此，本研究改进了目标人群，拟推导适应于宁夏地区肾动态显像患者的肾脏深度估算公式。

从新公式来看，左、右肾肾脏深度均与体重/身高呈正相关性，而年龄对左、右肾肾脏深度的贡献却不同。新公式反映出右肾深度与年龄无关，但这并不能说明年龄对右肾深度没有影响，可能是年龄的标准系数过小，右肾深度回归模型未纳入的缘故。左肾肾脏深度与年龄呈正相关性，即随着年龄的增大，肾脏深度有增加趋势。这与随着年龄的增大，肾脏体积缩小的客观事实相矛盾。TAYLOR等[12]认为肾脏深度与年龄相关的原因可能是年龄相关的中央脂肪组织增加。我们研究也同意这一观点，查阅文献[13]发现肾脏体积是由平均73%肾皮质和27%肾髓质构成。肾皮质随着年龄增加而减少，肾髓质随年龄增加而增加。但在50岁之前肾脏总体积变化不明显，这是由于肾皮质的减少被肾髓质的增加所代偿，而年龄相关的脂肪组织向心性分部，会增加体重/身高比值，间接地影响肾脏的深度。

李乾公式计算的右肾肾脏深度与CT计算肾脏深度之间差异无统计学意义，其计算的左肾肾脏深度却与CT肾脏深度存在统计学差异，这是以往研究中未提及过的。这可能与李乾公式的数据来源不同有关。Tonnesen公式计算的左、右肾脏深度值均小于CT肾脏深度，差异有统计学意义。因此，本研究认为Tonnesen公式低估了实际肾脏深度，这与既往的研究结果一致[3]。与李乾公式和Tonnesen公式比较，本研究依据新公式计算的肾脏深度与CT计算肾脏深度的绝对估计误差最小，其在估算肾脏深度的准确性上优于李乾公式、Tonnesen公式。

近期李乾教授领衔的团队在中国6大片区、26个影像中心，纳入2 502例成人患者，成功开发出一个新的肾脏深度计算公式—李氏方程[5]。该研究弥补了既往单中心、小样本的局限性，被认为是肾脏深度计算公式的评价标准。为此，我们整合188只左肾和177只右肾数据，进一步比较新公式和李氏方程。结果发现新公式和李氏方程计算的肾脏深度与CT肾脏深度之间差异均无统计学意义(新公式左/右肾分别P=0.829、0.672，李氏方程左/右肾分别P=0.241、0.901)。二者的相关性分析显示，新公式与李氏方程具有良好的相关性(左肾r=0.997和右肾r=0.995)，这从侧面说明新公式与李氏方程同样准确。就简便性而言，新公式比李氏方程简单，便于计算。本次研究的样本年龄在19～88岁，故新公式并不适应于估算儿童的肾脏深度。

研究还发现新公式和李氏方程分别计算的肾脏深度与CT计算肾脏深度之间的差值>1 cm以上的例数：188只左肾中新公式有47例，李氏方程有50例；176例右肾中新公式有37例，李氏方程有37例。相应的误差率：新公式左肾=25%，新公式右肾=21%；李氏方程左=26.5%，李氏方程右=21%，与Inoue[8]的研究报道20%类似。分析这部分人的临床资料，暂未发现误差的直接原因。

综上所述，新公式适用于成人肾脏深度的估算，且公式更简单，值得推广。希望今后能进一步探究误差的相关因素，以便提高估算的精度。