肾移植血流灌注的影像学研究进展

　　作者：许梅娜　　作者单位：福建医科大学附属福总临床医学院

　　关键词：移植肾

　　肾移植作为治疗终末肾功能衰竭的最有效方法已广泛开展，其术后并发症的诊治越来越受到重视。移植肾术后并发症有急性排斥反应、急性肾小管坏死、慢性排斥反应、免疫抑制剂中毒、感染、输尿管梗阻等，以前3 种并发症为主，其病理改变可引起移植肾血流灌注的变化， 是国内外研究的热点。本文通过分析各种影像学技术在肾移植术后主要并发症中的监测作用，总结几种影像学方法在评价移植肾血流灌注中的应用和进展。

　　1 超声检查

　　1.1 彩色多普勒成像(color doppler flow imaging,CDFI) 彩色多普勒是现阶段超声诊断肾移植病人的主要方法。许多研究者对彩色多普勒检测移植肾血流灌注的作用进行了大量研究，其中以阻力指数(RI)最受关注。目前国内外均采用RI 值，研究显示，RI≥0.85 诊断为急性肾排斥反应的敏感度为73.3%， 特异度为90.9%;RI≥0.75 诊断为肾排斥反应的敏感度为85.7%，特异度为80.0%。移植肾各级动脉的RI 值有差异性， 因此不同级别的动脉评价移植肾血流灌注的水平不同。王等发现术后1周叶间动脉RI 和搏动指数(PI)是预测术后1 年移植肾功能的一个有用指标，评价术后1 年移植肾血流灌注的价值高于肾动脉。Tarzamni 等对244 例肾移植病人的血清肌酸酐(Cr)水平及彩色多普勒的RI和PI的相互关系进行观察研究， 认为RI、PI 与Cr 有明显的线性相关关系(r=-0.126)，可以一起用于预测移植肾的肾功能情况Ardalan 等研究发现， 移植肾肾动脉狭窄(TRAS) 的最大收缩速度(PSV)的均数[(212±44.19) cm/s]与RI 的均数(0.48±0.065)呈明显的负相关关系(r=-0.4)。当RI 在0.55水平时，PSV 用于检测TRAS 的敏感度为85%。另外，CDFI 还可检测移植肾肾动脉栓塞等术后并发症，它也是移植肾动脉狭窄血管成形术(PTRA) 和血管内支架植入术(PTRAS) 后随访的可靠、无创、简便的方法。

　　1.2 彩色多普勒能量成像(color doppler energyimaging,CDEI) CDEI 是利用血液中红细胞的能量来显示血流信号， 与血流中的红细胞数量有关，不受血流方向以及血流与声束夹角影响，在评价移植肾血流灌注方面比CDFI 更优越。Wang 等应用能量多普勒定量分析法研究48 例移植肾病人的皮质血流灌注水平，结果发现抗体介导的急性排斥反应组的能量多普勒血流密度值高于无急性排斥反应组的密度值[(1.98±1.50) dB︰(0.81±0.66) dB，P<0.05],该研究认为抗体介导的急性排斥反应所引起的组织损害更严重，因此血流灌注下降更明显;而细胞介导的急性排斥反应组与无急性排斥反应组相比无差异性，还需要进一步的研究。CDEI 检测血流的敏感度高于CDFI，有利于低流量、低流速血流的检出，为评价肾实质血流灌注提供了更多的信息。但是，CDEI 无法判断血流方向和区别动、静脉，且更易溢出， 而CDFI 从色彩上可根据红迎蓝离原理，结合肾动脉、静脉走向，即可直观判断为动脉或静脉。由此可见，CDFI 及CDEI 各有优势，不能相互取代，而应结合使用，相互弥补不足，提高超声诊断水平。

　　1.3 三维超声(3D- Ultrasound) 三维超声包括三维血管能量成像和三维彩色多普勒超声。三维血管能量成像是在CDEI 基础上， 应用三维超声重建的方法， 再现活体移植肾肾内血管树结构的解剖特征。朱等对肾移植术后病人的三维血管能量影像进行6 个级别的血流分级, 发现移植肾术后急性排异的三维血管能量血流分级越高，治疗后肾血流及肾功能开始恢复时间越早;移植肾术后急性排异的血流分级越低，治疗后肾血流及肾功能开始恢复时间越晚。三维血管能量成像从形态学角度更加直观地反映了肾内血管血流的灌注状况，间接反映了移植肾急性排异反应时病理改变的轻重程度，特别是肾皮质微血管的细微变化，能更敏感地反映肾实质的早期病变，为评价移植肾血流形态提供了新的形态学半定量指标。三维彩色多普勒超声(3D-colordoppler ultrasound,3D-CDU)成像技术可以重建出与解剖相似的肾血管空间立体图像，从任意方向观察肾组织结构及血流分布，了解动静脉血流的空间走行关系。魏等探讨三维彩色多普勒超声在诊断移植肾急性排异反应(AR)中的应用价值，比较正常组和急性排异组移植肾血流灌注的变化情况。结果，后者移植肾血流明显稀疏， 末梢血管不能显示，血流分级集中于0～2 级; 正常组移植肾血流灌注丰富，“血管树”完整，各级肾动脉均清晰可见，血流分级集中于3～5 级。可见移植肾急性排异发生后肾脏血流灌注量减少，流速减低。三维彩色多普勒超声能够较为客观、准确地反映移植肾体积变化和肾内血流的灌注状况，对于移植肾急性排异反应的诊断具有一定的参考价值。这两种三维超声成像方法在评价移植肾血流灌注方面仍处于半定量阶段，因此还需要进一步研究能够定量评价移植肾血流灌注的新技术。

　　1.4 三维超声容积自动测量技术三维超声容积自动测量技术是对形态规则或不规则的实质器官应用计算机辅助分析(virtual organ computer-aidedanalysis,VOCAL) 计算脏器容积，整体评价脏器的血流灌注情况。测量指标包括：体积(V)、灰阶指数(MG)、血管指数(VI)、血流指数(FI)、血管血流指数(VFI)。曹等探讨了三维超声在正常移植肾血流灌注的应用， 将90 例正常移植肾按血肌酐的不同浓度分成3 组， 用VOCAL 法结合三维能量多普勒计算VI。结果发现3 组之间的移植肾VI 无明显差别，说明VI 在评价正常移植肾的血流灌注中具有重要的意义，VI 的测定可以定量地分析移植肾的血流灌注情况。此外，蒋等研究认为，移植肾发生排异时，VI 明显降低， 从而反映了移植肾血流灌注的减少，这与CDFI 及RI 的改变相一致。定量指标VI 是三维超声中研究移植肾血流灌注的新参数，可以定量反映脏器的血流灌注情况，有望为移植肾术后并发症的诊断提供一项更有意义的检测指标。

　　1.5 超声成像(constrast -enhanced sonography ,CEUS) 新型超声对比剂和相应成像技术的研究及进展使得移植肾功能性成像成为可能。新型超声成像是利用微气泡作为红细胞示踪剂判断血流灌注的方法。多数微泡直径小于红细胞，不仅能通过肺循环，经呼吸排出体外;还可通过毛细血管网微循环，经外周静脉注射后可达到肾实质，增强并显示肾内微小血管的血流。对比剂静脉团注2 min 后排出80%，15 min 完全排出体外，不经过肾脏代谢，对移植肾无毒性。超声成像可达到微灌注水平，其血流成像的敏感度是普通彩超的1 000 倍， 更有利于观察移植肾的血流灌注情况。目前，许多研究者正致力于移植肾声学成像的研究，探讨超声成像在评价移植肾血流灌注水平的应用价值。Benozzi 等应用CEUS 对39 例早期移植肾病人进行声学成像检查，并同时进行彩色多普勒血流参数检测。结果发现CEUS 成像参数中局部血流容量(regional bloodvolume,RBV)比例、平均通过时间(mean transit time,MTT)比例、达峰时间(TTP)可以区分急性肾小管坏死和急性排斥反应， 并且阳性预测值(89%、87%、83%)和阴性预测值(91%、84%、76%)均较高，而RI值无法辨别这两种类型的移植肾病人。因此，超声成像对诊断早期移植肾失功能的诊断可能比传统的RI 值更优越。Farina 等把56 例移植肾病人分成3 组：正常组(A)、急性肾小管坏死组(B)和慢性排斥反应组(C)，通过时间-强度曲线(TIC)来分析这3 组移植肾病人。结果表明，A 组对比剂达峰时间为50~65 s，B 组达峰时间为135~235 s,C 组达峰时间为100~130 s，三组之间有明显的差异。超声成像具有更高的敏感性和特异性，能够显示移植肾的早期病变，在移植肾并发症的鉴别诊断上可能是一项更有用的指标。另外，Schwenger 等对26 例肾移植受检者进行实时超声成像(RT-CES)及多普勒检查(CDUS)。结果发现，RT-CES 的A*β(A 代表峰值密度，β 代表时间强度曲线的斜率)与肌酐的相关性比RI、PI 更高(r=0.62，P=0.000 4)。且与传统的彩超相比，RT-CES 的敏感度(91%︰82%，P<0.05)、特异度(82%︰64%，P<0.05)、准确度(85%︰73%，P<0.05)更高。因此，超声成像也许能比彩超更早提示慢性移植性肾病的存在。所以，超声成像对于评价移植肾血流灌注的敏感性和特异性比传统的彩超更高。

　　2 MRI

　　MRI 作为一种安全、无创的检查方法，具有多序列、多参数、多方位成象，高对比的软组织分辨力，以及能同时提供移植肾形态和功能方面的信息等优点。MRI 评价肾皮质的血流灌注及移植肾功能的方法主要有MR 扩散加权成像和灌注成像。

　　2.1 MR 扩散加权成像(DWI) 分子扩散是由于分子的布朗运动，扩散成像是指将每个像素的扩散系数显示为影像。可以通过采集2 幅以上的其他参数均相同(T1和T2加权)而扩散加权不同的图像计算获得。移植肾肾功能不全、肾动脉狭窄等不同病变可引起肾脏皮质血流灌注的减少，肾组织中水分子的运动亦不同，因而通过测量肾脏的扩散特征可以反映肾脏病变程度的不同。利用DWI 可以测得肾脏表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)，ADC 值的大小既反映了扩散的成分，亦包括血流灌注的成分。急性或慢性肾功能不全的病例，肾脏的血流灌注减少， 皮质和髓质ADC 值较正常肾脏均明显降低。Thoeny 等对15 例肾移植病人的研究结果发现，肾移植病人的肾脏皮、髓质的ADC 值没有显著差异，肾皮质的ADC 值低于正常志愿者;而肾移植病人的血肌酐水平与DWI 的一些参数间存在显著相关性。因此认为DWI 检查可能成为移植肾早期排斥反应等的无创性监测手段，有利于早期移植肾血流灌注的评价。但是受扩散敏感因子即b值的影响，ADC 值波动较大，所以DWI 用于评价移植肾血流灌注还需进一步的探索。

　　2.2 MR 灌注加权成像(PWI) 根据MR 灌注成像原理可分为对比剂首过灌注成像、动脉质子自旋标记及血氧水平依赖对比增强技术。①对比剂首过灌注成像原理：顺磁性对比剂通过瞬间团注首过毛细血管床时，导致成像组织的T1、T2值缩短(弛豫率效应)或T2* 值缩短(磁化率效应)，此时用快速成像方法如平面回波成像(EPI)、快速小角度激发成像序列(FLASH)、梯度回波序列(GRE)等进行扫描成像，观察组织微循环的T1、T2、T2* 值的变化，从而得到动态强度-时间曲线，计算局部脑血流量( rCBF)和局部脑血容量( rCBV)等参数。Priester 等对移植肾皮质、髓质MR 肾图进行研究，选用峰值、峰时和峰型3 个参数来评价皮质、髓质血流量，发现皮质第1 个峰值的下降和髓质第2 个峰形态变平，对移植肾病变的特异性和敏感性均很高。②动脉自旋标记(ASL)技术：利用MR 信号对于质子自旋运动的自然敏感性，把流动血液作为一内在的标记物，这类方法是完全无损伤的。肾脏平扫灌注成像的方法是以体内的水质子作为可扩散的示踪物，在肾动脉或肾动脉开口水平的上方主动脉处磁性标记水质子，当磁性标记的水质子流入肾实质时可改变局部组织磁性。比较有饱和脉冲与无饱和脉冲得到的2 种图像，信号强度的减少提供了一种肾脏的流动自旋图像，其信号强度与组织灌注成比例，对其进行定量测定可以了解肾实质的灌注情况。③血氧水平依赖对比增强技术( blood oxygen level dependent，BOLD)： 脱氧血红蛋白含有顺磁性铁, 当其增加时会引起T2或T2* 时间的缩短。当血流量的增加超过耗氧量的增加时, 脱氧血红蛋白含量相对减少, 导致T2或T2*时间的延长， 在T2或T2* 加权像上表现为信号增强，对刺激前后分别成像，通过减影就可获得区域血流灌注图像。Han 等应用BOLD 技术对110 例移植肾病人研究发现，急性排斥反应者肾髓质血流量明显低于功能正常者和急性肾小管坏死者。另外， 国外报道顺磁性对比剂Gd 会导致移植肾肾源性系统性纤维化(nephrogenic systemic fibrosis,NSF)，而ASL 及BOLD 无需注射对比剂，对肾脏灌注可反复测定， 更适合用于评价移植肾的血流灌注。肾功能MR 灌注成像检查还处于研究起步阶段，随着梯度系统性能及成像技术不断提高，有可能得到更多有用的参数，为临床提供更准确、更丰富的肾解剖和功能信息。

　　2.3 磁共振血管成像(MRA) 随着磁共振技术的不断发展，MRA 的应用更加广泛， 三维磁共振血管成像(3D-MRA)、对比剂增强磁共振血管成像(CEMRA)的应用使得MRA 在诊断移植肾血管并发症上的敏感度及特异度进一步提高。Jain 等研究认为对比剂增强磁共振血管成像(CE-MRA)对移植肾的血管并发症诊断具有很高的准确性，可以成为血管造影术的适宜替代方法。

　　2.4 其他磁共振成像方法磁共振仿真内镜成像、波谱成像等方法在肾移植病人的术后并发症中应用较少，近年来未见相关报道。而磁共振尿路成像主要用于输尿管梗阻的检测，因此不展开讨论。

　　3 放射性核素等影像学检查方法放射性核素在移植肾的临床应用中较少，由于数字减影血管造影(DSA)的造影剂对于肾脏有不良反应，故近年来国外未见相关报道，国内报道也极少;CT、X 线主要用于移植肾术后感染的检查，因此不展开讨论。

　　4 小结与展望

　　综上所述，彩色超声成像是评价移植肾血流灌注的传统方法， 但是，RI 等血流参数的改变可同时见于急性排斥反应、慢性排斥反应、免疫抑制剂中毒、移植肾动脉狭窄等术后并发症，因此，这些血流参数的敏感性和特异性受到了限制。三维超声容积自动测量技术和超声成像是新发展起来的超声技术， 前者从整体上评价移植肾的血流灌注水平，后者检测微灌注水平的敏感性比传统彩超高1 000倍，两者有望提高超声评价移植肾血流灌注的敏感性和特异性。磁共振成像的检查费用较高，在评价移植肾血流灌注情况时受到了一定的限制。但是，磁共振在监测移植肾术后并发症上具有一定的优势和发展潜力，尤其是磁共振灌注成像在评价移植肾血流灌注方面具有很好的前景，国内外学者正致力于该技术的研究。总之，随着先进对比剂及成像技术的不断研发和应用，肾移植血流灌注的研究将得到更进一步的发展，因此有望早期、及时诊断移植肾的术后并发症。